三相分離器是EGSB，UASB等厭氧反應器的重要結構，它對污泥床的正常運行和獲得良好的出水水質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室產生的沼氣；二是使得在分離器之上的懸浮物沉淀下來。要實現這兩個功能，在厭氧反應器內設置的三相分離器應滿足以下條件：- 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.沉淀區的表面負荷應在3.0 m3／（m2·h）以下，混合液進入沉淀區前，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的性質，液流上升通過泥層時，應有利于在沉淀器中形成污泥層。沉淀區斜壁角度要適當，應使沉淀在斜底上的污泥不積聚，盡快滑回反應區內。5 d" G" s9 e( ]- ~$ ?3 K
　　4.應防止氣室產生大量的泡沫；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，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區，另一部分隨流體沿一狹道上升，進入沉淀區。澄清液通過溢流堰排出，污泥在沉淀區絮凝、沉降和濃縮，然后沿斜壁下滑，通過污泥回流口返回反應區。由于沉淀區內液體無氣泡，故污泥回流口以上的水柱密度大于反應器內液體密度，使濃縮后的污泥能夠返回反應區，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。傳統分離器液位和壓力的控制采用定壓控制技術。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節閥，使其聯合動作，控制原油和天然氣的液量，完成對分離器中液位的調節，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 調節閥 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站和聯合站中有著廣泛的應用。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流損失、節能降耗、提高分離效率的角度，分析了傳統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節。( u; d1 ^) N5 N
天然氣出口處的壓力控制閥通常是自力式調節閥或配套壓力變送器、控制器、氣源的氣動薄膜調節閥等。出油閥通常為配套液位傳感器、控制器、氣源的氣動薄膜調節閥或浮子液面調節器操縱的出油調節閥等。
# g" [/ ]# p- _2 H4 {0 R有的油氣兩相分離器是用氣動薄膜調節閥控制分離器的壓力，用浮子液面調節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，油井產出液的含水量逐漸增多，三相分離器的應用也逐漸增多。結構不同，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定的高度。分離器的壓力由設在天然氣管線上的閥門控制。4 s a; }$ I) ]6 h# P
(2)分離器內設有油池和擋水板。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流，以保證分離器內壓力的穩定。氣量減小或者氣出口處壓力降低時，閥門節流程度增加；反之，閥門節流程度減小。" {* 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流。液量增大時，節流程度減小；液量小時，節流程度加強，以使液面保持穩定。
; 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流，使液面不至于降低。因此生產中，分離器一般在較高的壓力下工作，液相閥門處于節流狀態。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，增加生產能耗，而且影響安全生產。
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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節閥，一個調節閥控制天然氣，另一個調節閥控制原油，實現原油和天然氣出口處閥門的聯合調節。當浮子上升時，連桿機構使氣路調節閥的開口減小，油路調節閥的開口增大；反之，當浮子下降時，連桿機構將使氣路調節閥的開口增大，油路調節閥的開口減小。通過改變調節閥的開度，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節閥或液體調節閥前后的壓力差之和。當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，液面穩定在某一位置上；當進入分離器的液量或氣量發生變化，而使液面上升時，浮子連桿機構將使天然氣調節閥的開口關小，原油調節閥的開口開大，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，液面將重新穩定在一個較原來高的位置上；當進入分離器的液量或氣量發生變化，而使液面下降時，浮子連桿機構將使天然氣調節閥的開口開大，原油調節閥的開口關小，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生變化，浮子連桿機構帶動調節閥產生相應的動作，從而使液面保持相對穩定(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用見圖3。油池的液面由其液面控制器操縱的原油調節閥和天然氣調節閥控制，水池的液面由其液面控制器操縱的出水調節閥和天然氣調節閥控制。. 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—天然氣調節閥 2—浮子液面調節器 3—原油調節閥) 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—天然氣出口調節閥 5—擋板
2 o9 S/ n1 w/ O9 @- t" B6—浮子連桿機構 7—原油出口調節閥 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—天然氣出口調節閥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 10—出水調節閥 11—出水口
) B+ v' l3 B' W) B' w0 m" H3 t12—油池浮子連桿機構 13—出油調節閥 14—出油口- s* X' e2 i6 ?- p2 h
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兩個天然氣調節閥串聯在天然氣的出口管線上。不論油池或水池的液面升高時，相應的浮子連桿機構都使液相調節閥開口增大、天然氣調節閥開口減小，進行憋氣排液。如果此時水池或油池的液面較低時，雖然相應的浮子連桿機構使液相調節閥開口減小、天然氣調節閥開口增大，進行放氣并對液體節流，但是由于兩個天然氣調節閥是串聯的，它們共同作用的結果仍然是增加對天然氣的節流，對分離器進行憋壓，但同時增加液面過低液相的節流，減小液面過高液相的節流。9 w0 H2 ?( ]/ ~; G% R3 ]9 U" Q
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4.結 語
r5 I: g3 w3 u分離器變壓控制技術克服了國內外常用的定壓控制技術的許多缺點，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生氣濁，并且簡化了操作，提高了生產的可靠性，降低了井口的回壓，具有節能降耗的作用。

產品名稱：三相分離器

產品類別：環保/污水處理設備/其他污水處理設備

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