卧式三相分离器在克拉处理站的应用

卧式三相分离器在克拉处理站的应用

冯玉祥 李志刚 段华庭 东宏伟 郭 旭

中国石油塔里木油田分公司克拉油气开发部 新疆库尔勒 841000

摘要：卧式三相分离器是应用于化工领域的一种十分常见的分离容器，其主要功能就是对油、气、水进行分离，目前在市场上应用比较广泛的有两腔卧式三相分离器和三腔卧式三相分离器。在塔里木油田克拉处理站这两种三相分离器均有使用，优劣对比十分明显。

关键词： 三相分离器；分离效果；油气处理

引言

塔里木油田克拉处理站是典型的天然气处理站，拥有十几年的运行经验，是国内设备技术最先进的油气处理站之一。克拉处理站的三相分离器主要对油气水及醇烃气进行三相分离，包括单套脱水脱烃装置三相分离器及乙二醇三相分离器，其中乙二醇三相分离器属于三腔三相分离器，单套脱水脱烃装置三相分离器属于两腔三相分离器。

结构及原理

两腔三相分离器

两腔三相分离器中间用挡板隔开形成两腔室，为了增强分离效果，混合腔较大，油腔较小。

混合腔

油腔

两腔三相分离器结构示意图

两腔三相分离器中油、水（醇水溶液）的分离对自控仪表系统的依赖性很大，混合腔界位建立必须先在DCS控制系统中指定界位SP值，然后通过能够测量界位的液位计（如雷达液位计、浮筒液位计等）将界位进行标定。在建立界位的过程中，实际界位低于SP值时，水腔调节阀关闭；实际界位超过SP值时，水（醇水溶液）腔调节阀开启，水（醇水溶液）进入下游装置进行处理；当混合腔液位与挡板持平后，上部油层越过挡板进入油腔。

三腔三相分离器

三腔三相分离器和两腔三相分离器最大的不同就是它多了一个分离腔。除了有混合腔及油腔外，还增加了水腔，混合腔和水腔之间有连通管线。

混合腔

油腔

水腔

三腔三相分离器结构示意图

三腔三相分离器内油、水（醇水溶液）的分离过程与两腔三相分离器不同，其主要依靠装置本身的设计，利用U形管的原理，在水腔侧连通管线上增加延长（返高），确保混合腔全部为油的情况下，油不会通过连通管线窜入水腔，通过压强公式，我们可以确定出返高的长度。

为上部油层的密度；

为下部水（醇）层的密度；

为重力加速度；

为混合腔与油腔间挡板；

为返高的长度。

混合腔内的液体经过一段时间的停留，油、水（醇水溶液）混合液开始分离建立界位，当界位达到临界值后，水（醇水溶液）通过连通管线进入水腔；当混合腔内液位漫过挡板后，上部油层越过挡板进入油腔。

两种三相分离器的实际应用情况

克拉处理站总共有六台两腔三相分离器，全部应用在单套脱水脱烃装置进行油、醇（醇水溶液）分离，混合腔内油、醇（醇水溶液）界位的建立依靠雷达液位计和浮筒液位计，理论上只要两个液位计能准确指示界位就可以完全将油、醇（醇水溶液）分离。

但实际工况要复杂的多，由于来料流量的不稳定性、油醇混合液界面发泡、介质中含有杂质等因素的影响，导致雷达液位计和浮筒液位计指示波动过大、筒体卡阻等现象频繁出现，一旦标定界位的液位计失真，凝析油和乙二醇（醇水溶液）就会出现互串。

每隔一段时间，站内工作人员会对凝析油储罐中的乙二醇进行回收，同时在乙二醇再生系统中回收凝析油，这样的工况不利于乙二醇装置的正常运行。

为了解决两腔三相分离器的问题，2013年克拉处理站在两腔三相分离器后端增加了乙二醇三腔三相分离器，同时降低单套两腔三相分离器的界位SP值，让三腔三相分离器主导醇、烃（凝析油）分离。从这五年的运行情况来看，乙二醇系统中未发现有大量凝析油存在，分离效果较好。

前景分析

从装置本身的设计及现场使用效果来看，三腔三相分离器的优势很明显，只要连通管线设计合理，就不用对仪表产生依赖，减少了工艺操作难度，增强了系统的稳定性。

但是三腔三相分离器并不完美，如果连通管线设计不合理或者水腔延长段出现堵塞或者被腐蚀的情况，那么三腔三相分离器将会给工艺上造成更大的麻烦。

因此在选用三相分离器时必须从多个方面的因素进行考虑：

必须严格参照介质的密度设计返高。返高过长或过短都可能造成介质互串。

如果分离物质的腐蚀性较强，应该特别注意三相分离器及连通管线的选材。

若介质容易固结堵塞连通管线，可能会影响分离效果，应该设计更大口径的连通管线。

为解决复杂工况，设计三腔三相分离器的时候应该结合两腔三相分离器的优点，在混合腔加装界位计同时增加水腔旁通。

参考文献

张杰，杨涛利，唐洪军，王景禹.克拉2气田中央处理厂油醇分离工艺优化[J].勘探开发，2015.

钱洪鹏，马宁，马小明，季鹏、唐潇.浅谈三相分离器使用中存在的问题及对策[J].工艺与设备，2018.10.