集油站设备选型寇 杰Date1集油站设备选型的一般原则所谓设备选型即是从多种可以满足相同需要的不同型号、规格 的设备中，经过技术经济的分析评价，选择最佳方案以做出购买 决策。合理选择设备，可使有限的资金发挥最大的经济效益。设备选型应遵循的原则如下：生产上适用所选购的设备应与集油站实际生产能力相符并具有一定的适应性。技术上先进在满足生产需要的前提下，要求其性能指标保持 先进水平，以利提高产品质量和延长其技术寿命。集油站设备选型的一般原则Date2经济上合理即要求设备价格合理，在使用过程中能耗、维护费用低，并且投资回收期较短。 设备选型首先应考虑的是生产上适用，只有生产上适用的设备才能发挥其投资效果；其次是技术上先进，技术上先进必须以生产适用为前提，以获得最大经济效益为目的；最后，把生产上适用、技术上先进与经济上合理统一起来。 集油站设备选型的一般原则Date3集油站设备选型考虑的主要问题1. 工艺性生产设备最基本的一条是要符合产品工艺的技术要求，把设备满足生产工艺要求的能力叫工艺性。设备操作控制的要求也很重要，一般要求设备操作轻便，控制灵活。产量大的设备自动化程度应高，进行有害有毒作业的设备则要求能自动控制或远距离监督控制等。集油站设备选型考虑的主要问题Date42. 设备的经济性影响因素主要有：初期投资；对产品的适应性；生产效率；耐久性；能源与原材料消耗；维护修理费用等。集油站设备选型考虑的主要问题Date5设备的初期投资主要指购置费、运输与保险费、安装费、辅助设施费、培训费、关税费等。在选购设备时不能简单寻求价格便宜而降低其他影响因素的评价标准，尤其要充分考虑停机损失、维修、备件和能源消耗等项费用，以及各项管理费。总之，以设备寿命周期费用为依据衡量设备的经济性，在寿命周期费用合理的基础上追求设备投资的经济效益最高。 集油站设备选型考虑的主要问题Date63. 其他特性集油站设备还必须满足设备的可靠性、维修性、安全性和 操作性以及环保等特性。可靠性是保持和提高设备生产率的前提条件。人们投资购 置设备都希望设备能无故障地工作，以期达到预期的目的， 这就是设备可靠性的概念。维修性是人们希望投资购置的设备一旦发生故障后能方便 地进行维修，即设备的维修性要好。安全性是设备对生产安全的保障性能，即设备应具有必要 的安全防护设计与装置，以避免带来人、机事故和经济损失 。集油站设备选型考虑的主要问题Date7操作性属人机工程学范畴内容，总的要求是方便、可靠、安全，符合人机工程学原理。环保性通常是指其噪声振动和有害物质排放等对周围环境的影响程度。在设备选型时必须要求其噪声、振动频率和有害物排放等控制在国家和地区标准的规定范围内。集油站设备选型考虑的主要问题Date81. 游离水脱水器当高含水原油流进入游离水脱水器。在层流状态下迅速分 为上下两层，上层为油包水型乳状液，下层为水包油型乳状 液。在重力作用下，分散相液滴向上浮升或向下沉降至油水 界面，完成油水分离过程。随着沉降分离的进行，大部分的 游离水沉降下来，但水中携带了一些油滴。游离水脱水器的 处理关键在于污水的含油指标，一般低于0.3%。研究水中的 油滴上浮过程，在有效分离时间内，达到一定的质量指标， 就能使水层达到指标要求。游离水脱除器的大小由油水混合 物内的水量而定。 集油站设备选型Date9游离水脱除器工艺计算需作如下假设： 过水面积上各处的水流流速相同； 油滴在水内的浮升遵循斯托克斯定律。式中 油的上浮终速，m/s；重力加速度，m/s2；分离条件下水滴和油滴的密度，kg/m3；分离条件下水的粘度。集油站设备选型Date10游离水脱除器的平均水平流速为：式中 油的上浮终速和水的平均流速,m/s；脱除器内径，m；脱除器有效重力分离段长度，m；无量纲油水界面高度， ；油水界面高度，m。 集油站设备选型Date11脱除器水处理量式中 脱除器水处理量，m3/d；过水截面面积和脱除器截面面积，m2；过水截面无量纲截面积， 。由于没有考虑水在脱除器内的真实流动，以及容器内流动 存在湍流、漩涡等情况，因而在上式中需要引进大于1的设计 系数F，对水处理量进行修正。集油站设备选型Date12F的设计系数可采用下式计算集油站设备选型2. 立式分离器(1)处理能力计算气体处理的能力立式分离器工作时，气流和液滴沉降方向相反，所以液滴能沉降的必要条件是液滴沉降速度 大于气流速度 ，即Date13设计分离器时，要求在重力沉降部分能分离出直径为100微米以上的液滴，就可以使气体进入捕集油雾的捕雾器中去 ，以捕集更小直径的油滴，满足气体含液率的指标。通常重 力沉降段液滴沉降速度 是指直径为100微米液滴的沉降速 度。 可以按以下各式计算：层流区：过渡区： 集油站设备选型Date14在计算分离器时，考虑到油滴沉降速度计算的假设条件与实际情况有出入，以及气流在分离器沉降部分的不均匀性， 故在取允许气流速度 时应为 式中 允许气体流速，m/s；分离器操作条件下气体流量，m3/s；分离器直径，m。集油站设备选型紊流区：Date15体处理量通常以工程标准状态下气体量表示，见下式 式中 工程标准状态下气体流量，m3/s；气体压缩系数；操作压力(绝对)，MPa；工程标准状态时压力(绝对)，MPa；操作温度，K；工程标准状态温度，293K。集油站设备选型因此，Date16液体处理的能力油气分离器液体处理能力，受液体性质和操作条件影响较大，从理论上计算分离器处理液体的能力比计算处理气体的能力更困难。因此在计算液体处理能力时，要满足液体在分离器中有足够的停留时间。油田常用数据为：一般原油13min，起泡原油520min。集油站设备选型Date17（2）直径的计算计算时先根据分离器需要处理气量计算分离器的直径，然 后再按液体在分离器中停留时间来校核所确定的分离器直径 ，最后取计算结果的最大值。根据分离器的气体处理量计算分离器直径在确定分离器直径时，考虑进入分离器的油气两相比例随时间不断变化这一实际情况，引入载荷波动系数，一般 取1.2l.5由下式得出 集油站设备选型Date18液体在分离器中停留时间校核分离器的直径立式分离器一般液面保持在油出口上面13倍容器直径， 计算分离器液体停留时间为 式中 液体通过量，m3/min；载荷波动系数，取1.2l.5。若按气体处理量计算的分离器直径不能满足液体停留时 间，可考虑加大直径。 集油站设备选型Date193. 卧式分离器（1）处理能力的计算分离器主要工作原理是沉降分离原理，沉降分离不但要满足定的停留时间，而且应选取适宜的气流速度。分离器处理能力决定于它的外形尺寸。油气分离器既要从气流分出液滴，又要从液体中逸出气泡，所以计算分离器处理能力时，应对油气分离器处理气体和液体能力分别计算。 集油站设备选型Date20气体的处理能力。在卧式分离器中，气体主流方向和油滴沉降方向互相垂直，要使气流中的油滴在气体通过分离器的 过程中能沉降下来的必要条件是：油滴沉降至集液部分液面所 需的时间应小于油滴随气体流过重力沉降部分所需的时间，即式中 重力沉降有效长度，m，即入口分流器至气体出口水平距离，一般为分离器圆筒部分长度的0.60.8倍；气体流速，m/s；油滴沉降高度，m，对卧式分离器h一般为直径的；直径为100m油滴沉降速度，m/s。或 集油站设备选型Date21对于卧式分离器气体允许流速 应为 已知分离器重力沉降部分内气体允许流速 和分离条件下的气体处理量 ，则集油站设备选型Date22考虑分离器载荷波动系数 ，将气量以工程标准状态表示，上式可表示为液体停留时间a分离器液体通过量：式中 分离器液体通过量，t/d；液体的密度，t/m3。集油站设备选型Date23b液体在分离器中停留时间一般卧式分离器液面控制在直径1/2处若卧式分离器液位不在0.5D时，应根据液位高度求出气体流通面积，再求气体处理量。设为液体流通面积 与分离器横截面积 之比， ，气体流通面积 。根据几何关系，可得 集油站设备选型Date24此时，卧式分离器气体处理能力为： 式中 ， 为液位高度，D为分离器直径。集油站设备选型Date254. 电脱水器电脱水器的设计技术参数由以下各条确定：原油电脱水工艺适宜于处理含水小于30%的原油。电脱水操作温度应根据原油的粘温特性确定，宜使原油的运动粘度在低于50mm2/s的条件下进行脱水。确定电脱水操作压力时，其压力应比操作温度下的原油饱和蒸汽压高0.15MPa。集油站设备选型Date26电脱水器的处理能力，应根据原油乳状液处理的难易程度 确定其在电脱水器内的停留时间，停留时间一般为40min ，稠油一般不超过60min。电脱水器的处理能力按下式计 算：式中 单台电脱水器处理的含水原油体积流量，m3/（h台）；电脱水器空罐容积，m3/台；选定的含水原油在电脱水器内的停留时间，h 。 集油站设备选型Date27电脱水器的台数应按下列原则确定：a运行台数按下式计算： 式中 电脱水器台数，台；脱水站经电脱水器处理的含水原油体积流量，m3/h；单台电脱水器处理的含水原油体积流量，m3/（h台） 。b当一台电脱水器检修，其余电脱水器负荷不大于设计处 理能力（额定处理能力）的120时，可不另设备用；若 大于120时，可增加一台电脱水器。c电脱水器台数的设置一般不少于2台，不多于6台。 Date285. 泵（1）根据经济流速，计算管径式中 管径，m；流量，m3；经济流速，m/s。（2）由管线系列选取管径规格（3）计算雷诺数Re集油站设备选型Date29（4）计算水力摩阻系数当流态为层流，即Re2000时， ；当流态为光滑湍流，即2000 Re 时， ；当流态为湍流过渡，即 Re 时， ；当流态处于阻力平方区， 时， ；集油站设备选型Date30（5）计算泵需要克服的摩阻损失式中 泵需要克服的摩阻损失，m；管长,m。（6）根据泵的扬程和排量选泵。集油站设备选型Date316. 加热炉加热炉热负荷的计算参见换热器，然后根据计算的加热炉 的热负荷选择加热炉的型号。加热炉是将燃料燃烧产生的热量传给被加热介质而使其温度升高的一种加热设备。在集油站中，它可将原油加热至工 艺要求的温度，以便进行输送、沉降，分离、脱水等。集油 站中应用的加热炉与其它行业的加热炉相比，有其特别之处 ，在设计与选用时应予以注意。集油站设备选型Date32集油站所用的加热炉主要特点如下：单台热负荷小，一般不超过4000kW；被加热介质流量大，要求压力降小；被加热介质温升小，一般为30左右；介质在炉内不产生相变；操作条件不稳定，热负荷波动较大；连续运行、操作及检修条件差；同一型号加热炉使用数量多；燃料为原油或天然气。集油站设备选型Date33（1）加热炉的主要技术参数热负荷 单位时间炉内介质吸收有效热量的能力叫热负荷，其 单位为kW。加热炉设计图纸或铭牌上标注的热负荷为额定 热负荷。它是根据设计参数计算热负荷向上圆整至某一系 列值。根据实际运行计算参数用热平衡计算公式计算求得 的热负荷叫运行热负荷。运行热负荷一般不应大于额定热 负荷。对于某台尺寸结构已经确定的加热炉，若被加热介 质为原油、天然气或其混合物时，运行参数若与设计参数 不一致时，运行负荷将变化。 集油站设备选型Date34集油站设备选型加