186-克拉苏气田油气分离气液液三相分离器Schoepentoeter核心内件技术选择和技术设...

       本技术贴主要针对克拉苏气田油气分离专用三相分离器核心分离内件组包括Schoepentoeter入口分离总成、液液聚结分离内件组、气液分离内件组等技术选择和技术设计案例进行剖析。

       气液液三相分离器，或称油水气分离器，是油气田开发项目分离工序较为核心的分离设备。气液液三相分离器的技术设计，尤其是三相分离器内件技术选择和设计，事关装置运行效率，生产线运行流畅性。这里以克拉苏气田大北区块开发工程大北处理厂集气装置改建中涉及到的三相分离器核心内件技术选择和设计进行讨论。
      原来的三相分离器,采用国内传统的分离内件组，分离效果差，尤其是输出的气相带液量大，导致输气管线出现明显积液，输气压力波动大，且对下游脱硫工序稳定运行造成明显影响，从而使业主决定对其进行改建。

      三相分离器的改建设计，仍然由原设计单位负责，在三相分离器核心内件选择和设计上，存在较大的提升空间。
      下图便是设计单位初步完成的三相分离器尺寸图：

      从上述三相分离器尺寸结构简图中，大家可以看到其内件组包括：1#，入口分离内件组；2#，静液挡板，在动力学分离三相分离器专业设计术语称作“镇流内件组”，国外常常称作“Calming Pack”；3#，液液分离内件组，在动力学分离三相分离器专业设计术语称作“液液聚结内件组”，国外常常称作“Coalescing Internals”；4#，轻液相挡板，在动力学分离三相分离器专业设计术语称作“轻液相收集舱”，国外常常称作“Light Liquid Collection Compartment”；5#，重液相挡板，在动力学分离三相分离器专业设计术语称作“重液相收集舱”，国外常常称作“Heavy Liquid Collection Compartment”；6#，丝网除沫器，在动力学分离三相分离器专业设计术语称作“气液分离内件组”。

      下图是设计单位初步完成的三相分离器侧视图：

       该三相分离器主要针对采出湿气、气田水和凝析油进行分离。入口混合物流质量流量达每小时23.066吨，其中气相质量流量仅为每小时0.15吨。
       请大家看看业主和设计单位提供的进料条件表如下图：

      从6楼所附业主和设计方提供的该三相分离器进料条件表，专业动力学分离技术人员通过简单对比和专业经验可以发现：左下第4列关于气相密度数值0.75kg/m^3是十分可疑的数据。油气田采出混合气流压力不可能是常压，其气相密度不可能这么低。如果按照这个基础工艺数据进行设计，一定会出问题。

      这里，把业主和设计单位提供的三相分离器操作设计参数表提前展示。从其操作压力参数2.27MPa及设计压力2.5MPa数据，可以佐证6楼所附进料条件数据表中气相密度数据不能对应于实际操作工况下实际气相密度值。这就需要通过NOVEL精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台计算获得真实气相密度来修正业主和设计单位提供的该项数据。

     大家接下来再看看进料组成情况。下图是业主和设计单位提供的三相分离器进料组成表：

      进一步考查一下出口气相组成情况，如下图业主和设计单位提供的三相分离器出口气相组成数据表。从表中可以看到，气相主要成分组成：甲烷占比47.82%，氮气22.47%，二氧化碳21.07%，水蒸气4.83%。
      由此数据表可以得出，该气相组成对应的气相平均分子量达到25.77。      但数据表并没有提供对应实际运行工况下气流的偏心因子、拟空压缩因子、气相粘度等动力学分离基础数据。也需要通过NOVEL精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台获得这些数据后补充完善，才能完成技术设计方案。

      再看一下出口液相组成情况，如下图业主和设计单位提供的三相分离器出口液相组成数据表。
      从表中可以看到，液相主要成分组成：水占比99.98%，重碳烃0.01%。
      但数据表并没有提供对应实际运行工况下液相粘度、液相表面张力等动力学分离基础数据。也需要通过NOVEL精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台获得这些数据后补充完善，才能完成技术设计方案。

     某压力容器厂承担该三相分离器总成供货。下图是该三相分离器的设计图：

      这里也一并提供该三相分离器设计图侧视图如下：

     从12和13楼所示三相分离器设计图可见，其核心分离内件主要包括：
1#，入口弯管；
2#，静液挡板；
3#，液液分离内件组；
4#，轻液相挡板；
5#，重液相挡板；
6#，丝网除沫器。
检维修爬梯不属于分离内件。
如此进行核心分离技术内件选择和设计，很难达到分离技术要求，很可能重蹈原来三相分离器运行麻烦问题。

     大家看看设计单位对核心分离内件的材质要求如下表。其内件多采用碳钢Q245R，只有丝网除沫器材质为S316L。丝网除沫器只用于流量仅每小时0.15吨气体净化，且丝网除沫器操作弹性很小，很容易被气流携带的粘性胶质堵塞，须定期更换维护。
       从进出料组成中看到H2S含量为零？油气田采出物不含硫化氢的情形，简直不敢相信。是没有分析H2S还是没有检出？

      业主提供的设计单位对该三相分离器内件组的材质和设计要求表中，又提出内构件材质316L。我们认为这样的选择才是正确技术选择。
      下图是设计单位对该三相分离器内件组的材质和设计条件表。

       而对于该三相分离器内件性能要求，业主提供的设计单位对该三相分离器内件组更详细的技术性能要求，请见下图设计单位对该三相分离器内件组的技术规格书摘录。

      对于业主和设计院针对该三相分离器分离内件组提出的上述性能要求，关系到内件组的技术选择设计匹配。三相分离器内件组的技术选择设计不当，是难以达到技术性能要求的。
      
      

      比如，该三相分离器图中1#入口分离内件，3楼和12楼图示中，设计单位选择了建议入口弯管。而入口建议弯管，对入口中混合气液混合流体的分离、动量分配性能是所有入口分离内件中性能最低的，难以有效实现气液分离，即气流中脱液和液体中脱气。
       在国内外三相分离器入口分离内件技术选择设计中，尤其是国外三相分离器入口分离内件技术选择设计，常常选择羽叶翅片式入口分离总成Schoepentoeter。请见某国外三相分离器Schoepentoeter入口分离总成图纸如下：

       19楼所示某外国三相分离器入口管末段为Schoepentoeter入口分离总成。下图是该三相分离器入口管末段为Schoepentoeter入口分离总成剖视图：