第三章 过滤―分离器

输气设备中国石油管道学院第四章过滤—分离器输气设备中国石油管道学院为了减少粉尘和防止仪表，调压阀的指挥机构等因为堵塞失灵，常采用如下措施：（1）脱出天然气中的水蒸气、氧、硫化物、二氧化碳等组分，减少管内腐蚀；（2）采用管内壁防腐涂层、保护管材；定期清管，在允许低流速情况下减少气流冲击，设置除尘器过滤器分离器。输气设备中国石油管道学院第一节概述分离器可以这样来分类：如果是从整个液流中分离出气体，则称为“两相”分离器；如果还要将液流分离出原油部分（凝析油）和游离水，则称为“三相”分离器。油气混合物或气液混合物在分离设备中进行分离时，应当完成四个操作要求（功能）：1.油和气或气和液的基本“相”的分离；2.脱除气相中所夹带的液沫（雾状）；3.脱除液相中所包含的气泡；4.从分离器内分别引走已经分离出来的气相和液相，不允许它们有彼此重新夹带、掺混的机会。输气设备中国石油管道学院为了实现上述的操作要求，所有类别的分离设备，不管其整个外形或结构如何，都应当包括四个部分：1.基本相分离段——当流体从管线进入分离设备时，首先通过基本相分离段，使流体带有的能量得到控制或消减；2.重力沉降段——使气体和液体的能量能保证流体在分离器内的速度经常在最大的允许线性速度以内，以便它们得到分离和沉降；3.除雾段或聚集段——减少气体的紊流，使气体中夹带的液沫聚集、分离出来；4.液体收集和引出段——使已分离的液（固）相和气相不在彼此重新夹带、掺混，将它们分别地引走；输气设备中国石油管道学院目前管线常使用的分离设备旋风分离器－效果一般、范围小多管干式分离器－排尘效果差循环分离器－效果一般过滤分离器－效果较好卧式气液分离器－效果好立式重力分离器－使用量大、范围大输气设备中国石油管道学院第二节两相分离器的工作过程输气设备中国石油管道学院第二节两相分离器的工作过程一重力分离器图3-1重力分离器工作原理示意图3-2捕雾器原理示意图A—碰撞B—改变方向C—改变流输气设备中国石油管道学院输气设备中国石油管道学院颗粒直径的定义与描述输气设备中国石油管道学院输气设备中国石油管道学院输气设备中国石油管道学院输气设备中国石油管道学院输气设备中国石油管道学院输气设备中国石油管道学院1.卧式分离器图3-3卧式分离器示意图输气设备中国石油管道学院输气设备中国石油管道学院输气设备中国石油管道学院输气设备中国石油管道学院立式重力分离器主要分离水，出口气体中的含水浓度可在1500mg/m3处理范围宽输气设备中国石油管道学院3.卧式分离器与立式分离器的比较和选择在处理大产量的气体时，卧式分离器通常效果更大些。在分离器的重力沉降段，液滴垂直于气流方向向下沉降。这样，液滴就更容易从气体连续相中沉降出来，还有，在卧式分离器中，因为其气液界面比立式分离器的气液界面要大些，所以，当液体趋于平衡时，从液滴中出来的气泡就比较容易到达气体空间。这样，从纯气体或液体的分离过程来看，卧式分离器将是优先选用的。然而，由于它有下列缺点，就使在某种情况下而优先选用立式分离器。输气设备中国石油管道学院输气设备中国石油管道学院三、离心式分离器图3-8为离心式分离器，它由筒体、进口管、出口管、螺旋叶片、中心管、积液包、锥型管和排污管组成。其结构与重力式分离器的主要差别在于进口管为切线方向入筒体，并与筒体内的螺旋叶片连接，使天然气进入分离器筒体发生旋转运动。输气设备中国石油管道学院单管旋风式分离器图3-8旋风式分离器1—出口管；2—进口管；3—螺旋叶片；4—中心管；5—筒体；6—锥形管；7—积液包；8—排污管输气设备中国石油管道学院输气设备中国石油管道学院输气设备中国石油管道学院输气设备中国石油管道学院输气设备中国石油管道学院输气设备中国石油管道学院第三节两相分离器的外壳及内部构件一进口转向器图3-9用于初始分离的装置输气设备中国石油管道学院第三章过滤—分离器二除沫板图3-10除沫板示意图输气设备中国石油管道学院第三章过滤—分离器三旋流破碎器图3-11典型的旋流破碎器输气设备中国石油管道学院第三章过滤—分离器四、雾沫脱出器（除雾器）图3—12典型的雾沫脱除器输气设备中国石油管道学院五、气固、气液分离及过滤技术气液分离：气体中含有油滴和水滴气固分离：气体中含有固体颗粒气液固三相分离：气体中含有油滴.水滴和固体颗粒输气设备中国石油管道学院霸州燃气中国石油管道学院常用过滤材料•方形网格金属线织物•缠绕的金属线毡•烧结金属丝网•金属粉末冶金•金属膜过滤材料•压制纸－植物纤维•玻璃纤维滤芯（金属支架)霸州燃气中国石油管道学院过滤器分类•一次性过滤材料•连续再生过滤器－反洗和反吹霸州燃气中国石油管道学院过滤分离器•早期：从美国引进的Perry公司的75H型卧式过滤分离器•国产过滤分离器•90年代，加拿大引进的F－201卧式过滤分离器输气设备中国石油管道学院第三章过滤—分离器第五节其他形式的分离器一气体—过滤器1.干式过滤器干式过滤器是基于筛除效应、深层效应和静电效应原理来清除气体中的固体杂质的。筛除就是利用多孔性过滤介质直接拦截固体杂质。筛除是一种表面式过滤，介质都具有对过滤杂质的筛除功能。多孔过滤介质具有许多弯曲通道，当含尘天然气流经这些通道时，气体中的粉尘就与过滤介质不断发生碰撞，固体粉尘的动能不断损失，直至不能运动而停滞在过滤介质中，这就是深层效应。深层效应过滤的固体杂质粒径比过滤介质小，所以深层效应比筛除效应过滤的杂质粒径小，效果更好。当气体流过非导体纤维过滤介质时，流动引起的电荷产生静电吸力，使固体杂质附着在过滤介质上，这就是静电效应。筛除效应、深层效应和静电效应的共同作用，使得过滤器对天然气的分离除尘效果比分离器好。输气设备中国石油管道学院表面过滤：尺寸大于介质孔隙的颗粒沉降在介质的表面上，过滤作用仅仅发生在一个表面上。特点：易于清洗、容尘量小深层过滤：颗粒进入介质的内部，依靠深部流道尺寸小于颗粒尺寸来截留颗粒。特点：容尘量大输气设备中国石油管道学院第三章过滤—分离器常用的过滤介质为玻璃纤维，它具有筛除、深层、静电多种功能。玻璃纤维不导电、耐蚀、耐用，纤维直径可根据需要选定，适应性好。实践表明，只要玻璃纤维干式过滤器的设计合理，使用正确，就能够完全脱除气体中1µm以上的固体杂质，对0.3~1µm的固体杂质的脱除效率也可高达99.95%。目前使用的玻璃纤维过滤器介质都已制成定型过滤元件，拆卸更换方便。输气设备中国石油管道学院输气设备中国石油管道学院第三章过滤—分离器2．过滤—分离器当含有水的天然气进入干式过滤器，玻璃纤维被液体湿润而静电效应显著降低，干式过滤器的过滤效果也就降低。为此，可使用过滤—分离器来脱出含水天然气中的液固体杂质。美Perry公司生产的PECO系列75H型卧式过滤分离器，它主要由圆筒形玻璃纤维过滤原件和不锈钢金属丝除雾网组成，其结构示意图见图3－24。输气设备中国石油管道学院输气设备中国石油管道学院输气设备中国石油管道学院第三章过滤—分离器虽然过滤—分离器具有较好的除尘效果，但是当过滤元件纤维上附着大量粉尘后，除尘效率会显著降低，这就得进行过滤元件的清洗工作，并切换过滤—分离器，清洗过滤元件是一项复杂的操作。为此，目前在高压输气管线中已采用一种多管干式气体除尘器（分离器）来清除天然气中的粉尘杂质，效果较好。多管干式除尘器的机构如图3－27所示，它由筒体、天然气进口管、出口管、灰斗和旋风子等部件组成。输气设备中国石油管道学院旋风子的数量与处理的天然气有关，处理量大、筒体大的多管除尘器的旋风子数量就多一些。旋风子的结构有几种型式，例如单蜗进口式、双蜗进口式、双蜗短锥加延长管式、导向叶片式等，由于结构不同，旋风子的工作特性也就有差异。旋风子的各种结构如图3－28所示。输气设备中国石油管道学院图3－28几种旋风子结构（a）单蜗进口式（b）双蜗进口式（c）双蜗短锥加延长管式（d）导向叶片式输气设备中国石油管道学院第三章过滤—分离器四多管干式气体除尘器图3－27多管干式气体除尘器1—筒体；2—进口管；3—出口管；4—灰斗；5—旋风子输气设备中国石油管道学院多管旋风分离器1.导叶式旋风管2.切流式旋风管输气设备中国石油管道学院输气设备中国石油管道学院输气设备中国石油管道学院输气设备中国石油管道学院多管干式除尘器目前单管直径有50、100和150mm进口速度一般为10～20m/s上部采用导向叶片；下部采用排尘底板结构效率应可以达到70％条件是排尘及时输气设备中国石油管道学院多管干式旋风分离器的使用效率较低－16～83％出口气体含尘浓度一般为1.0～7.0mg/m3出口气体中有时还有大于30微米的颗粒入口气体含尘浓度为1～20.0mg/m3其主要原因：气体含水、排尘不畅、气量波动大有的进口含水量为2821mg/m3,出口874mg/m3输气设备中国石油管道学院液体浓度C＝0g/m3颗粒浓度C＝20g/m3液体浓度C＝2.0g/m3颗粒浓度C＝20g/m3输气设备中国石油管道学院液体浓度C＝30g/m3颗粒浓度C＝20g/m3液体浓度C＝16g/m3颗粒浓度C＝20g/m3输气设备中国石油管道学院液体浓度C＝10g/m3颗粒浓度C＝20g/m3液体浓度C＝16g/m3颗粒浓度C＝20g/m3输气设备中国石油管道学院第三章过滤—分离器第六节分离器的操作与维护一旋风式分离器的操作与维护1．分离器的排污操作1）排污前检查旋风分离器及排污设施是否完好。2）严禁排污池及分离器周围无关人员靠近。3）缓慢开启分离器排污阀门，将污物经排污管线排至排污池。4）排污过程中操作人员不得离开排污阀。5）听排污管内污物的流动或喷出声，排污管内流体流动声音突变，迅速关闭分离器排污阀。6）排污过程中出现渗漏等异常情况要及时处理。7）待排污池液面平稳后，计算污物数量。8）及时处理排除污物。9）检查分离器及排污设施无异常现象后方可离开现场。10）做好排污记录，分析输气管线内天然气含水、杂质情况。输气设备中国石油管道学院第三章过滤—分离器2．分离器的清洗操作1）关闭分离器的进出口截断阀。2）打开分离器放空阀，放空分离器内天然气。3）连接注水设施至注水管口。4）打开排污阀门。5）向分离器内注水，观察排出液体的清洁情况。6）排出液体清洁后停止注水，将分离器内水排净。7）打开人孔增强通风，同时检查清洗效果。8）待分离器干燥后，关闭人孔、放空阀、排污阀。9）缓慢开启上游截断阀，同时检查分离器各部位有无渗漏现象。10）检查无异常现象后，开启上下游截断阀，使分离器恢复正常运行状态。11）做好清洗记录。输气设备中国石油管道学院第三章过滤—分离器3．分离器的维护保养1）对运行分离器，冬季每周进行一次排污，夏季每月进行一次排污，对停用分离器每月进行一次排污。2）在分离器进出口压差达到0.5Mpa时应对分离器进行清洗，以保持分离器较高的运行效率。3）定期检查分离器表面有无掉漆、锈蚀现象，保持除液器表面清洁，无污物。输气设备中国石油管道学院第三章过滤—分离器二除液器的操作与维护1.排污操作1）排污前检查除液器及排污设施是否完好。2）严禁排污池及除液器周围无关人员靠近。3）缓慢开启排污阀门，将残液排至排污池。4）观察除液器液位的下降情况，排污过程中操作人员不得离开排污阀。5）听排污管内污物的流动或喷出声。输气设备中国石油管道学院第三章过滤—分离器6）当除液器液位下降至排污下限，排污管内流体流动声音突变，迅速关闭除液器排污阀。7）排污过程中出现渗漏等异常情况要及时处理。8）待排污池液面平稳后，计算污物数量。9）及时处理排除污物。10）检查除液器及排污设施无异常现象后，方可离开现场。11）做好排污记录，分析输气管线内天然气含水、杂质情况。输气设备中国石油管道学院第三章过滤—分离器2．维护保养1）检查除液器表面无掉漆、锈蚀现象，保持除液器表面清洁，无污物。2）检查除液器及排污设施有无渗漏现象。3）定期对除液器进行清洗，以保持除液器较高的效率。输气设备中国石油管道学院THE