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三相分離器是EGSB，UASB等厭氧反應(yīng)器的重要結(jié)構(gòu)，它對污泥床的正常運行和獲得良好的出水水質(zhì)起著十分重要的作用。它同時具有以下兩個功能：一是收集從分離器下反應(yīng)室產(chǎn)生的沼氣；二是使得在分離器之上的懸浮物沉淀下來。要實現(xiàn)這兩個功能，在厭氧反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置的三相分離器應(yīng)滿足以下條件：- F% b6 i* t+ f; ^0 z K' I) n7 v
　　1.水和污泥的混合物在進入沉淀室之前，氣泡必須得到分離。
2 W: \- b& o5 q$ C8 G' i0 Z4 v　　2.沉淀區(qū)的表面負(fù)荷應(yīng)在3.0 m3／（m2·h）以下，混合液進入沉淀區(qū)前，通過入流孔道的流速不大于顆粒污泥的沉降速度。
8 w& c% O2 A% R. F. g! x　　3.由于厭氧污泥具有凝結(jié)的性質(zhì)，液流上升通過泥層時，應(yīng)有利于在沉淀器中形成污泥層。沉淀區(qū)斜壁角度要適當(dāng)，應(yīng)使沉淀在斜底上的污泥不積聚，盡快滑回反應(yīng)區(qū)內(nèi)。5 d" G" s9 e( ]- ~$ ?3 K
　　4.應(yīng)防止氣室產(chǎn)生大量的泡沫；并控制氣室的高度，防止浮渣堵塞出氣管。1 p8 B- q( j& j
　　下圖所示三相分離器為例來說明其工作原理。氣、液、固混合液上升到三相分離器內(nèi)，氣泡碰到分離器下部的反射板時，折向氣室而被有效地分離排出，與固、液分離。與氣泡分離后的污泥在重力作用下一部分落回反應(yīng)區(qū)，另一部分隨流體沿一狹道上升，進入沉淀區(qū)。澄清液通過溢流堰排出，污泥在沉淀區(qū)絮凝、沉降和濃縮，然后沿斜壁下滑，通過污泥回流口返回反應(yīng)區(qū)。由于沉淀區(qū)內(nèi)液體無氣泡，故污泥回流口以上的水柱密度大于反應(yīng)器內(nèi)液體密度，使?jié)饪s后的污泥能夠返回反應(yīng)區(qū)，達到固液分離。
摘要分離器要能保持良好的分離效果，需對其液位和壓力進行控制。傳統(tǒng)分離器液位和壓力的控制采用定壓控制技術(shù)。在分離器的變壓力液面控制中，利用浮子液面控制器帶動油和氣調(diào)節(jié)閥，使其聯(lián)合動作，控制原油和天然氣的液量，完成對分離器中液位的調(diào)節(jié)，而不對分離器的壓力進行控制。變壓力的液面控制方法可以最大程度地減小油氣出口閥的節(jié)流，減小分離器的壓力，提高分離效果。
* E& y$ D! w T: U0 b; Z; t5 Z% `+ f主題詞 三相分離器 油氣分離 油水分離 調(diào)節(jié)閥 浮子7 b4 [/ ~& W0 `2 Q' ~

( Y( ` B* i3 m/ _! ]油氣分離器和油氣水三相分離器在油田接轉(zhuǎn)站和聯(lián)合站中有著廣泛的應(yīng)用。分離器要能保持良好的分離效果，需要對其液位和壓力進行控制。本文從減小工藝流程中的節(jié)流損失、節(jié)能降耗、提高分離效率的角度，分析了傳統(tǒng)分離器液面和壓力的控制工藝，提出了一種簡單可靠、降低能耗的分離器變壓力液面控制方法。
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1.傳統(tǒng)分離器液位和壓力的控制
/ z/ ]& [8 }$ D6 q1.1 油氣兩相分離器
% _( h3 n/ x" y油氣兩相分離器將油氣混合物來液分離成單一相態(tài)的原油和天然氣，壓力由天然氣出口處的壓力控制閥控制，液面由控制器控制的出油閥調(diào)節(jié)。( u; d1 ^) N5 N
天然氣出口處的壓力控制閥通常是自力式調(diào)節(jié)閥或配套壓力變送器、控制器、氣源的氣動薄膜調(diào)節(jié)閥等。出油閥通常為配套液位傳感器、控制器、氣源的氣動薄膜調(diào)節(jié)閥或浮子液面調(diào)節(jié)器操縱的出油調(diào)節(jié)閥等。
# g" [/ ]# p- _2 H4 {0 R有的油氣兩相分離器是用氣動薄膜調(diào)節(jié)閥控制分離器的壓力，用浮子液面調(diào)節(jié)器操縱出油閥控制分離器液面。6 D8 E% F7 s% o" w
1.2 油氣水三相分離器
( C, ]; B4 R$ K0 t9 S- _3 }" `: B油氣水三相分離器在油井產(chǎn)物進行氣液分離的同時，還能將原油中的部分水分離出來。隨著油田的開發(fā)，油井產(chǎn)出液的含水量逐漸增多，三相分離器的應(yīng)用也逐漸增多。結(jié)構(gòu)不同，三相分離器的控制方法也不同。兩種典型分離器的控制原理如下：2 y0 d$ l* |- W6 {7 s; W8 A
(1)油氣水混合物進入分離器后，進口分流器把混合物大致分成汽液兩相，液相進入集液部分。集液部分有足夠的體積使自由水沉降至底部形成水層，其上是原油和含有較小水滴的乳狀油層。原油和乳狀油從擋板上面溢出。擋板下游的油面由液面控制器操縱出油閥控制于恒定的高度。水從擋板上游的出水口排出，油水界面控制器操縱排水閥的開度，使油水界面保持在規(guī)定的高度。分離器的壓力由設(shè)在天然氣管線上的閥門控制。4 s a; }$ I) ]6 h# P
(2)分離器內(nèi)設(shè)有油池和擋水板。原油自擋油板溢流至油池，油池中油面由液面控制器操縱的出油閥控制。水從油池下面流過，經(jīng)擋水板流入水室，水室的液面由液面控制器操縱的出水閥控制。$ D6 U! a! w5 f7 b. s

8 Y2 L0 B& |8 x, w2 a, B2.傳統(tǒng)分離器液位和壓力控制中存在的問題- K" T% @5 W3 v- ^" x8 _
分離器定壓控制中，天然氣管線上的壓力控制閥對天然氣進行一定程度的節(jié)流，以保證分離器內(nèi)壓力的穩(wěn)定。氣量減小或者氣出口處壓力降低時，閥門節(jié)流程度增加；反之，閥門節(jié)流程度減小。" {* N& D6 C) B8 @1 `1 b. w
分離器液面控制中，油水出口閥門也對液體進行節(jié)流。液量增大時，節(jié)流程度減??；液量小時，節(jié)流程度加強，以使液面保持穩(wěn)定。
; W* {9 D% Q- m9 s) C為保證液量較大的情況下能夠正常排液，分離器具有較高的壓力。但是在液量減小時，必須通過油水出口閥對液體節(jié)流，使液面不至于降低。因此生產(chǎn)中，分離器一般在較高的壓力下工作，液相閥門處于節(jié)流狀態(tài)。0 |. ~$ A/ ~' ]1 D+ n2 j% G. e
分離器壓力過高影響分離器的進液，使中轉(zhuǎn)站或計量站的輸出口以及井口回壓增高，不利于輸油。目前，我國的油井多為機械采油，井口回壓升高，增加了采油的能源消耗。此外，在較高壓力下油中含有的飽和溶解氣，在出油閥節(jié)流后，壓力下降時，從油中分離出來，易使下游流程中的油泵產(chǎn)生氣濁。因此較高的分離器壓力不但影響油氣的分離效率，增加生產(chǎn)能耗，而且影響安全生產(chǎn)。
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3.變壓力液面控制$ n5 s! u4 ]4 T1 F1 Q. U: J
浮子液面控制器帶動兩個調(diào)節(jié)閥，一個調(diào)節(jié)閥控制天然氣，另一個調(diào)節(jié)閥控制原油，實現(xiàn)原油和天然氣出口處閥門的聯(lián)合調(diào)節(jié)。當(dāng)浮子上升時，連桿機構(gòu)使氣路調(diào)節(jié)閥的開口減小，油路調(diào)節(jié)閥的開口增大；反之，當(dāng)浮子下降時，連桿機構(gòu)將使氣路調(diào)節(jié)閥的開口增大，油路調(diào)節(jié)閥的開口減小。通過改變調(diào)節(jié)閥的開度，改變天然氣和原油的相對流量，對分離器的液面進行控制。這種控制方法不對分離器的壓力進行定值控制，分離器的壓力為天然氣出口處或液體出口處的壓力與天然氣調(diào)節(jié)閥或液體調(diào)節(jié)閥前后的壓力差之和。當(dāng)氣量和液量以及分離器下游壓力變化時，分離器的壓力是變化的，所以這種控制方法為變壓控制。' o3 H; x# u7 a* @; j+ ~& |" ]9 o0 s
3.1 變壓力液面控制在油氣兩相分離器中的應(yīng)用
1 C7 i2 R, N& K1 D8 m7 K, Q進出油氣分離器的液量和氣量不變時，液面穩(wěn)定在某一位置上；當(dāng)進入分離器的液量或氣量發(fā)生變化，而使液面上升時，浮子連桿機構(gòu)將使天然氣調(diào)節(jié)閥的開口關(guān)小，原油調(diào)節(jié)閥的開口開大，使排氣量減小而排液量增大，直到進出分離器的液量和氣量相等時，液面將重新穩(wěn)定在一個較原來高的位置上；當(dāng)進入分離器的液量或氣量發(fā)生變化，而使液面下降時，浮子連桿機構(gòu)將使天然氣調(diào)節(jié)閥的開口開大，原油調(diào)節(jié)閥的開口關(guān)小，使排氣量增大而排液量減小，直到進出分離器的液量和氣量相等時，液面將重新穩(wěn)定在一個較原來低的位置上。這樣隨著進入分離器的液量或氣量發(fā)生變化，浮子連桿機構(gòu)帶動調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生相應(yīng)的動作，從而使液面保持相對穩(wěn)定(見圖1)。
7 p" C0 S# Z$ e1 ^' A3.2 變壓力液面控制在油氣水三相分離器中的應(yīng)用9 x+ E0 b" d+ Y, i' h" s* |0 Y
(1)變壓力液面控制在油氣水三相分離中的應(yīng)用見圖2，原油液面的控制與油氣分離器的液面控制相同，油水界面由油水界面控制器操縱的排水閥控制。
5 Q0 g+ Q9 |+ b0 {$ |3 E(2)變壓力液面控制在油氣水三相分離器中的應(yīng)用見圖3。油池的液面由其液面控制器操縱的原油調(diào)節(jié)閥和天然氣調(diào)節(jié)閥控制，水池的液面由其液面控制器操縱的出水調(diào)節(jié)閥和天然氣調(diào)節(jié)閥控制。. q) C; x3 i1 g: e* \7 L0 |
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圖1 油氣兩相分離器的變壓力液面控制原理
! p: ~& o: |1 C; I- M1—天然氣調(diào)節(jié)閥 2—浮子液面調(diào)節(jié)器 3—原油調(diào)節(jié)閥) L( @4 o4 ?4 L- R
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( C. A* @# e3 {+ F4 x I* C圖2 油氣水三相分離器的變壓力液面控制原理
$ J4 Y; T; l6 q/ z: o1—油氣水混合物入口 2—進口分流器
# i% N: x( H* l, C. }7 S% [3—重力沉降部分 4—天然氣出口調(diào)節(jié)閥 5—擋板
2 o9 S/ n1 w/ O9 @- t" B6—浮子連桿機構(gòu) 7—原油出口調(diào)節(jié)閥 8—界面控制閥4 d7 p: W, v4 U6 A8 g

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圖3 油氣水三相分離器的變壓力液面控制原理& s2 R U: O4 N+ A/ D2 ~" ]% J" A
1—油氣水混合物入口 2—進口分流器6 z6 V2 o0 M4 n5 \# s9 L
3—重力沉降部分 4、5—天然氣出口調(diào)節(jié)閥9 T* N5 |- c7 n8 _$ e8 e
6—氣體出口 7—擋油板 8—擋水板1 v) X5 g! J* ^' _7 T3 o
9—水池浮子連桿機構(gòu) 10—出水調(diào)節(jié)閥 11—出水口
) B+ v' l3 B' W) B' w0 m" H3 t12—油池浮子連桿機構(gòu) 13—出油調(diào)節(jié)閥 14—出油口- s* X' e2 i6 ?- p2 h
& H, _2 ?$ }7 ]3 y2 y
兩個天然氣調(diào)節(jié)閥串聯(lián)在天然氣的出口管線上。不論油池或水池的液面升高時，相應(yīng)的浮子連桿機構(gòu)都使液相調(diào)節(jié)閥開口增大、天然氣調(diào)節(jié)閥開口減小，進行憋氣排液。如果此時水池或油池的液面較低時，雖然相應(yīng)的浮子連桿機構(gòu)使液相調(diào)節(jié)閥開口減小、天然氣調(diào)節(jié)閥開口增大，進行放氣并對液體節(jié)流，但是由于兩個天然氣調(diào)節(jié)閥是串聯(lián)的，它們共同作用的結(jié)果仍然是增加對天然氣的節(jié)流，對分離器進行憋壓，但同時增加液面過低液相的節(jié)流，減小液面過高液相的節(jié)流。9 w0 H2 ?( ]/ ~; G% R3 ]9 U" Q
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4.結(jié) 語
r5 I: g3 w3 u分離器變壓控制技術(shù)克服了國內(nèi)外常用的定壓控制技術(shù)的許多缺點，如受來液量和來氣量波動的影響、分離器壓力偏高等。變壓力的液面控制方法可以最大程度地減小油氣出口閥的節(jié)流，減小分離器的壓力，提高分離效率，防止后繼流程中的油泵產(chǎn)生氣濁，并且簡化了操作，提高了生產(chǎn)的可靠性，降低了井口的回壓，具有節(jié)能降耗的作用。

產(chǎn)品名稱：三相分離器

產(chǎn)品類別：環(huán)保/污水處理設(shè)備/其他污水處理設(shè)備

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