西安长庆科技工程有限责任公司 陕西西安 710018
摘要：安全生产和环境保护是保证油气田能否健康发展的两个重要组成部分。在天然气集输生产中，放空的可燃气体需分离其中的冷凝液，而离设备得到的冷凝液或污水，需在接近常压状态下进行闪蒸处理，防止火炬燃烧的回火，需设置水封装置。需要分别设置分液罐、闪蒸罐、水封罐，不仅消耗金属材料多，占用场地面积大，工艺管路复杂，增加了生产管理难度和生产维修成本。且各自处于备用状态，利用率极低。根据长庆油田采气一厂现场工况，进行闪蒸分液水封放空多功能罐的开发研制，将三种设备合为一体，彻底解决这一问题，会有明显的经济效益和社会效益。基于此，本文主要对油气田闪蒸分液水封放空罐的开发进行分析探讨。
关键词：油气田；闪蒸分液水封放空罐；开发研究
1、前言
在石油和天然气集输、石油和可燃气体加工处理过程中，在一定压力状态下分离得到的凝液或污水，溶解的部分可燃气体组份，也需要通过闪蒸过程将低沸点的甲烷、C2、C3等烃类组分及H2S组分闪蒸为气体排放到火炬燃烧，以减少污水罐区烃类气体浓度高的隐患，气田生产中闪蒸罐的闪蒸属于绝热闪蒸。
2、闪蒸分液水封可燃气体放空多功能罐结构说明
在罐体结构方面，与原有的放空分液罐相比，闪蒸分液罐多出了一个DN60的污水入口和一个起阻火器作用的水封阀体，其结构如图1所示。
如图所示，放空气体从气进口进入，在导流板的作用下，气流作旋转运动，由于离心作用，气体中的液滴向管壁聚结，并随气流一起向下进入罐体内的折流板中，折流板具有吸收液滴的动能，避免液滴的反弹和雾化，最后向下积聚在罐体的底部；溶解有可燃气体组份的凝液则从液进口进入，进行与上述类似的气液分离过程：放空气体和凝液也可以同时进入进行气液分离。
分离出的液相经排液口排出，气相则进入旋流管，气体经旋流管通过时，沿螺旋隔板作强制旋流运动，由于强制的反复的旋流运动，气体中的液滴在离心力作用下向旋流管内壁聚结，小液滴聚集成大液滴，气量较小时，向下沉降进入罐体的底部；气量较大时，这些聚集的大液滴，会随气流向上运动，进入固定阀罩，由于流通截面的扩大，流速降低，向下沉降落入水封液中，补充水封液。而进入固定阀罩气流，通过固定阀罩和浮动阀罩之间的狭小的环形缝隙，进入其顶部的封闭空间内，使封闭空间内的压力升高，当压力产生的向上作用力大于浮动阀罩的重量时，浮动阀罩向上运动，向上运动过程中，封闭空间的容积不断扩大，减缓了向上运动的速度，随着气体流量的增加，浮动阀罩不断的向上移动，直至固定阀罩上面的通气孔被打开，气体经水封液上面的通气孔和气出口流出：气体流量变化时，通气孔的开度随着变化，此时浮动阀罩内外的压差产生的向上作用力，正好等于浮动阀罩向下的重力，浮动阀罩受力平衡，通气孔处于一定的开度。
气体经水封液上面外环空间通过时，部分较大的液滴或雾状液滴在惯性和离心力作用下，冲向吸收吸附层，吸收吸附层可以有效地吸收液滴的动能，避免液滴的反弹和雾化，使液滴吸附于吸收吸附层上面，并向下流入水封液中，水封液超过一定量时，经回流管流入罐体的底部。若不进行放空和闪蒸作业时，罐体内的气量减少，气压降低，浮动阀罩依靠重力向下运动，支撑于支承板上，其下端沉没于水封液中，罐体处于水封状态，
通过以上过程就完成了闪蒸、分液和水封阻火功能。
1一罐体；2一水封阀体；3一旋流管；4一螺旋隔板：5一固定阀罩；6一浮动阀罩；7一支承板；8一水封液；9一通气孔；10一吸收吸附层；11一回流管：12一多件扶正杆：13一防撞垫：14一阀盖；15一气进口；16一液进口；17一排液口；18一气出口；19一导流板；20一折流板；21一压力表口；22一补液口；23一排污口。
在工艺流程设计方面，改善了以前放空流程设计中手动排污阀门不能自动排液的缺点，采用自动连续排液作用的天然气疏水阀。
3、水封罐结构开发设计
3.1开发过程
闪蒸分液水封可燃气体放空多功能罐的开发制造过程因综合考虑了闪蒸、分离、水封三种功能，实现了三种设备功能集合在同一种设备上，因此，降低了集气站生产管理难度和生产维修成本。次开发制造过程如下表所示。
3.2罐的容积与尺寸确定原则
因为卧式容器长径比一般取L／D=2．0-6．0。多功能罐圆筒部分长度与直径的比值称长径比．多功能罐在满足气液处理量及分离质量前提下，有多种直径和长度的组合可供选择，选择时主要应考虑：容器制造成本，已分离出的液体不发生在携带而影响分离质量。选L／D=5。由现场数据可知，以长庆油田气一厂中22站为例，产气量104930．8282m3／y，产水量138．575（m3／y），放空量1．08×104m3／y。
3.3总体结构设计
（1）多功能罐入口管径
分离器入口流体为气液多相混合物，应考虑由于流速过大对管子产生的磨蚀。分离器入口管内气液混合物的实际流速应小于磨蚀速度。根据经验得出分离器入口管径取150mm，完成闪蒸过程的液进口，因为压力特别大，管径取50mm。
（2）气液挡板
气液挡板结构见图2，气液挡板具有两个功能：其一是防止气相再窜入液相和激起液相飞溅返回气相：其二是保持控制页面的稳定，以利于液相、气相自然沉降分离。一般挡板位置略高于控制液面且与液面平行。
（3）液位计
选用磁浮子液位计。磁浮子液位计又叫磁翻板或磁翻柱液位计，是玻璃板、玻璃管液位计的升级换代产品。就地显示无须电源，显示部分和介质完全隔离，不会因介质污染显示条而使观测受到影响。同时又具有玻璃板液位计不具备的特点。如不会担心因温度或压力产生破裂，可捆绑磁性开关，并且可根据用户需要调节开关点位置，可根据需要安装捆绑式液位
变送器，输出4～20mA信号，从而实现远距离检测或控制。磁性浮子式液位计是以磁性浮子为感应元件，并通过磁性浮子与显示色条中磁性体的耦合作用，反映被测液位或界面的测量仪表。
磁性浮子式液位计和被测容器形成连通器，保证被测量容器与测量管体间的液位相等。当液位计测量管中的浮子随被测液位变化时，浮子中的磁性体与显示条上显示色标中的磁性体作用，使其翻转，红色表示有液，白色表示无液，以达到就地准确显示液位的目的。就地显示磁性浮子式液位计具有显示直观醒目、不需电源、安装方便可靠、维护量小、维修费用低的优点，是玻璃管和玻璃板液位计的升级换代产品。
（4）压力表
用于计量流体（气体、液体）压力的仪表。压力表原理：压力表通过表内的敏感元件（波登管、膜盒、波纹管）的弹性形变，再由表内机芯的转换机构将压力形变传导至指针，引起指针转动来显示压力。
（5）安全阀
用以防止压力容器等设备或管道因超压而发生损坏的阀门。当被保护体内的流体压力达到略高于正常工作压力的某一规定值（即阀门开启压力）时，安全阀自动开启，排放部分流体，使压力下降。当压力下降到略低于正常工作压力的某一值（即阀门回座压力）时，安全阀自动关闭，停止排放流体并保持密封。
4、结语
通过现场应用情况，证明闪蒸分液罐具有满足现场生产实际需要的闪蒸、分液的功能，同时该设备还具备减少环境的污染，降低企业与地方因放空引发的矛盾和政府对企业环保要求的压力；减少了有害气体的排放量。在同一种设备上，减少了设备在集气站占地面积，降低了集气站生产管理难度和生产维修成本，建议可以推广使用。
参考文献：
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[2]吴令娣，黄敏，史足华，等.广利油田水质结垢因素分析[J].工业水处理，2012，38（2）：72-74.
论文作者:段雨辰,翟龙
论文发表刊物:《基层建设》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/5
标签：闪蒸论文; 气体论文; 水封论文; 浮子论文; 压力论文; 流管论文; 磁性论文; 《基层建设》2017年第28期论文;