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必要的设计参数
设计压力；操作压力、设计温度、操作温度、最大气、液处理量、液体密度
气体比重（标态）载荷波动系数、液体停留时间
设计后可能存在的问题
三相分离需要确定两个停留时间，即从油中分水所需停留时间和从水中分油所需停留时间。油水所需的停留时间最好由室内和现场试验确定。存在的问题是，从油中分出水珠和从水中分出油滴所需时间是不同的，使油水停留时间相同不是不是最优的设计方案。再者，停留时间法没有考虑容器形状对分离效果的影响，立式和卧式分离器在相同的时间下有不同的油水分离效果。第三，停留时间法也不能提供分离质量的数据，如水中含油率和油中含水率。
三相分离器结构及原理
三相分离器的结构分为分离沉降室和油室。油、气、水混合物来液进入三相分离器，经整流器、波纹板组、斜板组等后大部分液体沉降到分离沉降室的液相区，极少部分液体靠液体重力继续沉降，剩余的液体经除雾器进一步分离后，气体通过压力调节阀进入天然器系统。沉降下来的油、水混合液停留一段时间后因密度的差别逐渐进行分层，水沉积在集水包和液相区的底部，液相区的上部为油层。当油层的液位高出隔油板顶部时则慢慢流入油室内，然后由油室下部的出油口排出。液相区的水沉降分离到沉降室的底层，并且经过出水阀排出。
斜板组 |
波纹板组 |
整流板组 |
射 频导纳仪 |
溢油挡板 |
油出口 |
布液管 |
三相分离器工艺流程
（1）流程
三相分离器及计量部分的工艺流程示意如图2所示。装置包括油气水三相分离器容器、油气水流量计、油水界面检测仪、油气水控制调节阀等。油气水在分离器内分离，天然气经气出口流量计计量流量和控制压力后，进入天然气处理系统；低含水原油经溢油堰板进入油腔，油腔内的液面由液面调节器控制；低含油污水经射频导纳油水界面仪控制的调节阀排出速度，从而控制油水界面。
另外一种控制方案如图3所示。低含水原油经溢油堰板进入油腔，油腔内的液面由液面计检测，并且控制调节阀，调节排油速度。
（2）主要设备如下：
1）油水界面检测仪：采用美国进口DE509-15-90N射频导纳油水界面检测仪测试分离器内沉降段的油水界面高度，并且输出4-20mA电流信号。油水界面检测仪由一个射频导纳界面变送器和刚性传感器组成，解决了由于分离器内油水界面不清晰，存在乳化层，乳化层上下部密度相差无几，传统差压式和浮子式界面检测装置不能长期可靠运行的难题。
2）智能控制调节器：可以设定油水界面的要求高度，并且接收来自射频导纳油水界面检测仪的4-20mA油水界面高度电流信号，经过计算比较输出4-20mA电流信号控制电子式电动调节阀的开度。
3）电动调节阀：接收来自液面控制器的4-20mA电流信号，控制污水的排放量，从而控制分离器内沉降段的油水界面高度到达设定值。
4）浮子液面调节器：控制油腔液位的高度。
5）自力式压力调节阀：控制气路的压力到设定的数值。
6）气体流量计：采用智能旋进旋涡气体流量计，测量三相分离器的分出的工况下气量，而且可以测量工作压力，换算出标况下的气量，并且可以累计出气体产量。
7）原油流量计：采用质量流量计检测分离器分出油量，不但能够直接检测出油口质量流量，而且能够检测流体密度，换算出含水量和原油产量，精度高、工作可靠。
8）污水流量计：采用质量流量计或者电磁流量计检测分离器分出水量。
内构件和填料的优化
1、进出口布置及问题分析
油滴直径为d、密度为 ，在密度为 的气相中所受的重力为
式中
气体对油滴的阻力R与油滴运动的速度、油滴在沉降方向上的投影面积、气体密度成正比，可用下式表示
式中
气体对油滴的阻力与油滴在气体中受的重力相等时，油滴作匀速运动，联立重力、阻力方程，有
由于气体的流向与油滴的沉降方向相互垂直，油滴能够沉降至集液部分的必要条件为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
或
式中
原油脱水原理也是基于司托克斯公式，表述为：
式中：
Vw――液滴下沉的速度，m·s-2；
g――重力加速度，m·s-2；
ρo――连续相密度，kg·m-3；
ρw――分散相密度，kg·m-3；
μo—－连续相粘度，Pa·s；
d――液滴直径，m。
该式表明，原油中水滴的下沉速度，与油水的密度差、水滴的直径的平方成正比，与油相的粘度成反比。通常提高脱水效率采用：①提高加热温度，以降低油相的粘度和增大油水的密度差；②选择合适的存乳剂；③利用电场强化破乳，加速水滴聚结，增大水滴的粘径，使沉降速度增大；④改进设备内部构件，以利于破乳。对于稠油而言，其油水密度很接近，常规的方法对于提高稠油的分离效果作用不明显。
观察司托克斯定律可知，如果将连续相由通常的油相变为水相时，即油滴从水相中上浮时，粘度的变化引起的速度的增加非常大。油滴上浮的速度与直径水滴从油相中下沉的速度之间的关系为：
某原油脱水温度为 50℃，原油粘度μo＝58mPa·s，水的粘度μw＝0.556mPa·s，则υo=104υw。由此说明，如果液滴的直径相同，则油滴在水中上浮的速度比水滴从油中下沉的速度大得多。同时，由于原油中伴生气在油中的溶解系数大于其在水中的溶解系数，当油滴上浮时，油滴中的溶解气体将随着压力的降低而逐渐膨胀，使油滴变大，加速其上浮，游离的气体也将因油滴的上浮携带而加速上升。
水滴从原油中分离出来的条件为水滴沉降至水层部分液面所需的时间应小于水滴随原油流过重力沉降部分所需的时间，即
或
油滴从污水中分离出来的条件为油滴上升至油层部分液面所需的时间应小于油滴随采出水流过重力沉降部分所需的时间，即
或
通过上述分析可知，要提高分离器的分离效率，保证气中含油量、油中含水量、水中含油量指标达到要求。一方面应该改善油品性质，降低原油、污水的粘度，提高油水密度差，加快油水的分离，但是这将造成药剂或者加热成本的增加，存在经济上的问题；另一方面，应该降低油水在分离器内的轴向流动速度，增加有效分离长度，但是这样将增加分离器的容积，增加装置的造价。
最为有效的方法是在保证一定的停留时间、油品性质的条件下改进分离器的进出口形式：分离器油水进口采用分布管形式，并且延伸至分离器的前部；分离器出水口尽量靠近溢油挡板，并且采用分布管形式，扩大了分离器的有效分离长度。
2、整流填料
首次采用迷宫整流板结构在三相分离器内进行整流，使油气流动平稳，消除紊流，并且利用微涡流的原理，加速油气、油水、油砂的分离，同时起到除砂的双重效果，保证后面的波纹板、斜板填料能够正常工作。
迷宫整流板的工作原理如下图所示：
流体在迷宫整流板处，由于流道变窄，产生加速，进入迷宫整流板后，由于流道变得开阔，在隔栅中产生涡流运动，涡流的产生，加速油气、油水、油砂的分离，采出液中的含砂由于离心力的作用，向隔栅边缘移动，并且沿隔栅下降到分离器底部，将砂子从采出液中分离出来。
3、聚结填料
目前，聚结填料多为波纹板填料，该技术起源于美国CE-NATCO公司的波纹板聚结器技术，我国在该技术的基础上，开发出单波、双波波纹板填料，材质上采用了不锈钢、聚丙烯、玻璃钢等不同材质。
聚丙烯、玻璃钢等非金属填料用于油田采出液处理时，由于被处理液温度高、矿化度高、物性复杂，使填料发生老化问题，造成填料剥落、破损，阻塞下游阀门，更使分离器处理效果变差。
不锈钢波纹板填料性能稳定，易于清洗维护，不易损坏，所以得到了广泛地应用。
综上所述，选用聚结填料如下：材质采用0Cr18Ni9Ti，板厚为0.2mm，单片波纹板的几何尺寸：大波纹波高12.5毫米，节距30毫米，小波纹波高为２毫米，节距７.5毫米。单片波纹板应采用模压或其他合适的工艺方法成形，其波纹必须完整，不得有断裂、破损等缺陷，整体板面应平整、规矩。单片波纹板用亚弧焊组焊成块。每片波纹板的大波纹对水平面的倾斜角为60°，每组按相反方向组装。
4、聚结分离填料
首次在三相分离器中，采用斜板结构进行原油脱水和污水除油，利用浅池原理，缩短油水的迁移路程，提高了分离效率。斜板已经成功地应用于污水处理设备，如斜板（斜管）除油罐等，其采用下部进水，上部出水结构。我们在三相分离器中，采用了水平进水，实现油水的快速分离。
取决于油滴的粒径、油水密度差和水的粘度，由于采用了斜板技术，缩短了油滴上升所需的距离，所以效率成倍提高。以斜板间距50mm为例，4000mm直径的罐油水界面2000mm计算，油滴实现完全分离需要2000mm的距离，利用浅池原理只需位移50mm就可实现分离，分离效率提高 倍。
5、除雾器
设在分离器后端、气相出口处，以保证液滴在到达除雾器之前就能分离沉降下来。
除雾器主要利用碰撞、聚结的分离方法，把沉降分离中未能除去的气中所含的较小油滴除去。该除雾器主要由金属丝网组成。带液气体与金属丝网相撞时，气体穿网而过，气中所含液滴与金属丝相撞，下流并聚集，形成较大液滴，克服液滴表面张力和上升气体速度的限制而降落下来。
三相分离器内聚结构件的室内试验研究
1.数值模拟结果
根据功能不同把整个分离器分为五部分，分别是入口部分、整流部分、聚结部分、水相沉降部分和油相沉降部分（见图2-1）。为了提高油水分离特性，在入口部分、整流部分和聚结部分分别增加入口构件、整流构件和聚结构件。采用Fluent软件对重力式分离器内部2种入口构件、4种整流构件和6种聚结构件的流场进行了数值模拟，模拟出了分离器内部不同构件下的流场和浓度场，得出以下结论：
（2）得到了以下4种具有较好油水分离特性的构件组合：
a．耙形入口构件+圆筒整流构件+蛇形板相向平行板组
b．耙形入口构件+圆筒整流构件+斜板交错搭接平行板组
c.耙形入口构件+田字板整流构件+斜板交错搭接平行板组
d.耙形入口构件+田字板整流构件+蛇形板相向平行板组
对以上筛选出的四种内部构件组合进行了室内筛选实验，从中选出分离性能较好的组合结构，为进一步的现场试验做好准备。
图2-6是室内三相分离器的外形图，图2-7是该分离器的剖面图。分离器的轴向筒长为1800毫米（不包括左右两个球形的堵头），内径为384毫米，壁厚20毫米。其工作原理是：气液混合物首先进入气体预分离室1，利用离心分离和重力作用分离出绝大部分气体后，液体经过一个倒“T”型的导管2进入六个平行的布液管3（见图2-8）。在布液管的上、下部开有小孔，这样来流液体均匀上升进入水洗室4水洗破乳，然后进入油水分离室5缓冲、整流和聚结，进行油气水三相分离；分离器顶部气体与预分离室分出的绝大部分气体一起经过气体出口8流出分离器。上部油漫过堰板11进入油室7；水从底部经水出口9排出。
该分离器有如下特点：（1）分离器的材质是透明的有机玻璃。可以方便的观察和手动调节油水界面的液位，并且能够直观地观察到油滴的聚结浮升过程和水滴的沉降过程；（2）气液预分离技术。在气液混合物进入分离器筒体前能够预先分离出96%以上的气体；（3）在油水分离室5和沉降室6处有两组各三个取样口，在两组取样口中间可以放置不同类型的聚结构件。这样从上而下分析三个高度处的含水量、含油量；从左至右分析经过聚结构件前后含油浓度的变化，从而测试聚结板的聚结效果。
A聚结板的材料是厚度为1mm左右的不锈钢铁皮，其结构为：不锈钢铁皮经过压制成为夹角为120度的波纹板，然后相邻的两个波纹板交错30度。图例见图2-10：
图2-10 聚结板A示意图 |
（2）聚结板B
B聚结板的材料是聚乙烯塑料，聚结板厚度大约在1mm左右。其结构见图2-7所示，需要说明的是，聚结板折板的夹角为120度，每个折边（与流道垂直方向）长度为20mm。
图2-11 聚结板B示意图 |
（3）聚结板C
C聚结板的材料是聚乙烯塑料，聚结板厚度为1mm，结构与聚结板A是一样的，流道之间交叉30度，波纹板折角120度。与聚结板有所不同的是C聚结板的流道要比A聚结板的流道稍为大一点，也就是说所构成C聚结板的波纹板的折边要比A聚结板的折边长一点。这样一来两块聚结板在聚结特性方面就有了差距，具体表现在处理粒径的范围有所不同，从而分离器的分离效率也有了差距。
（4）聚结板D
D聚结板材料是不锈钢，厚度为1.5mm，波纹板之间夹角为120度，折边长度（与流道相平行方向）60mm，两波纹板之间间距为20mm，具体结构见图2-12所示：
图2-12 聚结板D示意图 |
粒径分布是影响设备效率的关键性因素。对于不同的来液介质，其粒径分布是不同的，但总体上讲都近似服从正态分布。大致有三种情况：一种情况是来液的粒径分布处于设备的临界粒径以下，细颗粒比较多。根据Stokes定理，液滴的终端沉降速度与其粒径的平方成正比，所以该种介质的颗粒群总体沉降速度比较慢。换句话说，这种粒径分布将会使设备效率下降。另一种情况是介质的粒径分布在设备临界粒径左右，颗粒群大部分都可百分之百的分离，这种情况是设备的最佳运行状况，也是设计设备的依据标准。第三种情况是介质的粒径分布处于设备的临界粒径以上，这种情况虽然设备效率比较高，但设备体积有点过剩，所以也不是最佳设计标准。
所以直径大于或等于临界粒径的液滴都将分离出来，而直径小于临界粒径的液滴只能实现部分分离。假若设备的临界粒径为零，此时不管有多大直径的液滴都可百分之百的分离，也就是说设备的分离效率为百分之百。所以设备的临界粒径越小，设备效率就越高。由临界粒径公式可知影响临界粒径的因素很多，如连续相粘度、水平流速、流道高度、长度，以及分离介质与主流介质的密度差等，其中任何一个因素的改变都将导致设备临界粒径的改变，最终将影响到设备的效率。
由于从油井采出的原油中含有大量的气体，如果这些气体在进入分离器之前不经过处理，一方面使设备内流场发生混乱，另一方面还会占有一定的设备空间，使设备效率大大降低。
建议除去管道适量的破乳外，在对设备内注入化学药剂时实行分相注入法，即界面层以下注入以水溶性为主的化学药剂；界面层以上注入以油溶性为主的药剂；对于界面层进行单独处理，在选择破乳剂时，要尽可能选择一些能形成暂时性过渡层的化学破乳剂。
界面淤渣可用下述方法中的一种方法进行处理。①加热。大多数的界面淤渣可通过提高工艺温度来分解，通常采用间歇加热方法，人工或自动完成。加热对于熔解石蜡族淤渣和未分解的乳化液淤渣特别有效。在熔解石蜡族淤渣时，温度只要高于石蜡的始凝点，淤渣就会融化，而不需采用其它措施。②化学处理。对稳定的固体颗粒淤渣使用湿润剂，它会使这些颗粒优先被水湿润，而沉降到水中，然后用水冲掉这些颗粒。破乳剂可用于处理未分解的界面乳化液。对界面淤渣采用化学处理是一种非常重要和通用溶解界面淤渣的方法。③外排。外排装置可以将淤渣排到流程外面去进行处理。
某些类型的淤渣较难处理，通常含沥青质的淤渣和化学剂稳定的淤渣最难溶解，处理的唯一方法是混合稀释这些淤渣。
由设备的粒级效率可知，效率与流道高度H成反比，与液滴直径平方成正比，所以工程上常采用以下措施来强化分离效果：①多层板技术（浅池原理）。由于多层板的引入，相当于把原流道分化成许许多多的子流道，同时由于子流道的当量直径大幅度减小，所以有效地抑制了湍流的发生，也相当于提高了设备的处理能力；②粗粒化技术。是继多层板技术外，又一强化油水分离过程效果显著、经济可行的措施。因此工程上常在设备中有选择地设置聚结填料，引入聚结电场，添加化学破乳剂，用以强化设备分离效果。
一般停留时间越长，则分离效果越好。但停留时间的变长必然会带来设备尺寸的加大，所以对于停留时间的选择必须进行综合考虑，一般是在能够满足分离要求的前提下越短越好[14]。在生产实际中使用的分离器，由于水洗和紊流会产生聚结使用。所以试验中所测得的停留时间要略大于实际设备中的停留时间。
设备内发生的液滴碰撞有利于分离过程，所以在保证流场稳定的前提下，应尽可能地使液滴发生碰撞。
随着碰撞过程的进行，液滴的终端沉降速度不断变化，沉降速度加快，则其分离过程所用时间就变短，也就是说设备的分离效率得到提高。
液滴粗粒化的结果可使粒级效率大幅度的提高，同时根据液滴碰撞理论，液滴粗粒化也有助于总效率的提高。粗粒化前液滴粒径分布比较均匀，粒径相差不大。根据碰撞理论，液滴的碰撞量与其速度梯度成正比。由于每个液滴粒径相差不大，所以由粒径不等所造成的速度梯度也不大，液滴的碰撞量也就不十分明显。粗粒化后粒径相差很大，有的甚至相差几百到上千倍，由此造成的速度梯度很大。由碰撞理论知，大颗粒在其运动过程中很容易与前边的小颗粒相撞。也就是说，粗粒化以后可以使许多在设备内不能分离掉的很细微的颗粒，由于碰撞加剧而最终分离掉。
要保证分离器长期高效运行，还必须创造出一个良好的外部环境：实现油气密闭集输；回收的污油能平稳进入装置；对设备的进出口液量能实现平稳控制；定期清理检修等都是设备平稳运行的必要条件。
改进措施
①旋流式的入口设备，使大部分的伴生气由于离心作用而脱除，降低分离器内的气相负荷，使三相分离器的油水相所占的体积由50％～60％，上升到90％左右，使液相的相对停留时间延长，为油水聚结、沉降分离及缓冲扩大了空间，提高了设备的处理能力，并且避免了油气扰动产生泡沫。
②分离器油水进口采用分布管形式，并且在下部的水层当中，利用含破乳剂的活性水“水洗”原油，实现水中除油的目的。
③油水界面控制技术采用射频导纳油水界面检测仪，检测油水界面的高度，通过电动调节阀控制油水界面，实现了油水界面高度的相对稳定，并且可以方便地调整界面的高度，使分离器工作在最佳状态，保证了油水分离效果。
④在分离器的后端设有由溢流板组成的溢流槽，上层的低含水原油溢过溢流板进入油室，防止分离后的液体在混合段内发生相互干扰，影响分离效果。
油室的液位通过浮子液面调节器控制在一定的高度。
⑤为了防止分离器出水口在分离器内产生漩涡，影响分离效果，分别在油、水室出口增设了防涡流装置，使油、水室的液面更加平衡。
⑥在分离器的后部气出口分离包内设除雾器。该除雾器主要由金属丝网组成。带液气体与金属丝网相撞时，气体穿网而过，气中所含液滴与金属丝相撞，下流并聚集，形成较大液滴，克服液滴表面张力和上升气体速度的限制而降落下来。
⑦油层加热技术有别于传统的加热方法，传统的分离器为油水共同加热，热耗很大。而高效三相分离器将加热盘管设在油层区，只加热油层不加热水层，以保证乳状液的有效加热，这样可节约大量热能。
⑧分离器沉降段前部设整流板组，一方面起到使流场稳定的作用，另一方面起到除砂的目的，保护后部的波纹板、斜板不受采出液含砂的影响。
⑨分离器沉降段设波纹板组，把小油滴聚结成大油滴，加快油水的分离速度，提高分离器的分离效果。
⑩分离器的沉降段后部水层中设斜板板组，应用浅池原理，将污水中的油滴除去，提高分离器的对污水的处理效果。
提高三相分离器分离效率的重要途径
伴随着原油开采技术的发展，油气水三相分离技术越来越受到人们的重视。从其发展趋势来看，原油脱水技术着眼于在充分利用来液能量的同时，通过引入各种先进的聚结填料和合理的设备结构，使分离设备向高效小型化发展。重力分离技术具体可以归纳为：增大油水相间密度差、降低连续相间粘度、增大分散相粒径、缩短液滴的有效沉降距离等方面，在油水性质一定的条件下，增大分散相粒径、缩短液滴的有效沉降距离成为提高三相分离器分离效率的重要途径。
分离设备内部构件设置的好坏直接影响到设备的流动特性和分离特性。这方面的研究十分活跃，新结构不断出现。这里仅进行入口、整流、聚结和捕雾四种构件进行描述，简单介绍其研究进展。
入口构件的功能主要是吸收进入设备高速液流的动能，减少入口射流对流场的冲击。从作用机理上，可以把入口构件分为两大类：动能吸收型和动能转化型。
a.动能吸收型入口构件
动能吸收型入口构件主要是通过碰撞使高速液流减速，避免其对分离流场的扰动。
b.动能转化型入口构件
与动能吸收型入口构件不同，该类入口构件是利用来流本身的高动能并加以充分利用，使其转化为旋转所用能量，以便有效进行气液分离，将来流入口设计成沿筒体切线方向以产生离心力。
现在应用更加广泛的是旋风分离装置，因为它能够使泡沫破碎和气液预分离。图1-1A为旋风分离式入口装置的说明。它的特点有：旋转叶片沿入口切线方向进气，使气体旋转；内部有中心管，可以收集分离出的气体；挡液板可以防止液体进入气体出口；液相中有防止旋转的叶片。
图1-1B是立式单旋风分离器，它的气液分离原理和旋风分离式入口装置相似。这是现在研究较多的紧凑式旋风脱气装置，该分离装置没有运动构件，减少了设备的尺寸和重量，很适合于海上油田的使用。对于陆上使用的分离器，该分离装置完善了当前的分离技术，减少了设备投资并且同样节省了空间和重量。
由于进入分离器的流体在经过入口构件流入分离器主体沉降部分时会产生不同程度的不稳定流动以及偏流，这使得分离器内部的流场紊乱，分离器的分离效率受到影响。需要在分离器的内部加入某种构件，使流体经过该构件后能平稳的进入分离器内部。
整流构件起着稳定流体流态，消除或减缓流场中的沟流、短路流和涡流现象的作用，为液滴的分离创造良好的工作环境。早期有同心板、平行板整流构件。近年来，又研制出蛇形板整流构件。由于在流体流向上有多个折流流道，因而更有利于分散相液滴的碰撞聚结。
随着现实生产的需要，对分离器的分离效率及分离器的处理能力有了更高的要求。这就使分离器在短时间内能将进入分离器的流体快速的分离出来，为了达到这个要求，仅仅靠流体间的密度差进行重力沉降是远远不能达到要求的，于是随着60年代金属丝网波纹板填料和70年代金属孔板、波纹板填料的出现，人们将聚结填料引入到油气水分离区域。按其工作方式可分为两大类：规整填料和散堆填料。
a.规整填料
这类填料的强化机理一般都是基于浅池理论，通过缩短液滴沉降或浮升的路径，使液体迅速在填料表面聚集变大，从而加快分离。
图1-2A是早期开发的平行板波纹填料，它在平板上压制了连续的波纹，通过有规则的流道变化，使液滴不断改变流向，在壁表面聚结。图1-2B是在图1-2A的基础上克服其安装困难等不足后，发展起来的自支承式波纹板填料。该填料相邻板采用波纹板，将流道交错，在波峰处焊接。图1-2C所示的峰谷搭片式波纹填料与波纹板填料相比有更大的液流通量和更低的流通压降，尤其是在其板壁上存在大量切口，更有利于乳状液的破乳。另外，该填料将传统的长波纹板断开缩短，改善了壁流状况。
图1-2G是孔板波纹填料，它是用金属薄板冲压、拉伸成特定规格的压延网片，其表面形成规则的圆形网孔，然后冲压成波纹形状的一种填料。这种填料综合了丝网填料与波纹填料的优点，具有重量轻、压降低、效率高的特点；图1-2H是瓷质规整波纹填料，它是由许多具有相同几何形状的填料单元体组成。陶瓷规整波纹板填料的单元体是相互平行叠加的波纹片。根据波纹竖向倾角的不同，可分为X型和Y型两类，X型的倾角为30°,Y型倾角为45°。一般说来，X型具有较小的压降，而Y型则具有更好的传质性能；图1-2I是蜂窝直管填料，它是聚乙烯与聚丙烯共聚级材料。具有焊接牢固、强度高、不变形、孔径准确、壁面光滑、沉淀效果佳、颗粒沉淀不受紊流干扰、易排泥等特点。
b.散堆填料
散堆填料的强化机理主要是根据油水间的不同润湿作用，利用同类互溶和碰撞聚结原理，使分散相液滴在填料表面附着并使其粗粒化，达到油水分离的目的。有些填料易为水所润湿，比如：杨树木丝、木刨花、玉米杆、陶粒、玻璃球以及鲍尔环等；有些填料易为油所润湿，比如：聚丙烯、聚氯乙稀等等。
在重力式分离器重力沉降段内未能除去的较小油滴在捕雾构件中加以捕集。捕雾器应能够除去气体中携带的粒径为10-100微米的油雾，并要求气体通过的压降较小。按照油滴分离的机理来分，可以将捕雾构件分为冲击式分离和旋风式分离两种。
a.冲击式捕雾技术
过滤器、丝网捕雾器和挡板填料是分离器中常常采用的捕雾构件。采用改进的过滤器可以有效的聚结并除去小液滴，但是保养费用高；丝网捕雾器比较常见，因为简单、便宜等优点得到广泛的应用。这些设备可以有效地除去小液滴，但是非常容易堵塞，并且只能承担一定的液体负荷能力。丝网捕雾器适用于洁净、没有固体颗粒的条件下；挡板型构件和丝网捕雾器的效果相似，具有相对较低的压降和较高改变速度方向的能力。
b.旋风式捕雾技术
旋风式捕雾器尺寸较小，更适合用于移除液雾。与传统的捕雾器相比，旋风式捕雾器具有效率高、可以脱除小液滴以及污垢小等优点。根据气体的旋转方向，旋风式捕雾器有可以分为反流式和轴流式。
和反流式旋风捕雾器相比，轴流式捕雾器没有改变来流气体的方向。它可以水平安装、竖直安装，也可以和挡板填料和反流式旋风分离器同时使用。和丝网式、挡板填料式以及反流式旋风分离器相比，轴流式分离器可以承担更高的气体处理量。
世界上一些产油大国设计制造了各具特色的油气水三相分离合一装置。美国CE-NATCO公司的油水快速分离设备，采用卧式结构，油气水轴向流动，为提高分离效率，在轴向布置有金属聚结器。前苏联油料科学研究院研制的BAC-1-100型全自动三相分离器，采用堰板式内部结构，自动调节油水界面。我国各油田三相分离器的研究和应用情况如下。
如图2－2－12所示。高效型三相分离器是将机械、热、电和化学等各种油气水分离工艺技术融合应用在一个容器，通过精选和合理布设分离器内部分离元件，达到油气水高效分离的目的。其优点是成撬组装，极大地减少现场安装的工作量和所需的安装空间，具有较大的机动性以适应油田生产情况变化的需要，使流程简化，方便操作管理，这些对海上油田显得尤为重要。
1、HNS三相分离器
图2－2－12为HNS型高效三相分离器简图。其内部结构进行了优化设计，有优良的分离元件，为油气水分离提供良好的内部环境，避免存在明显的短路流和返混现象，保证介质流动特性接近塞状流。表2－2－10是HNS型高效三相分离器的结构特点及其说明，主要技术特点是：
①
②
③
④
⑤
表2-2-11为HNS型高效三相分离器与国外同类设备技术指标对比情况，从表中数据可看出，单位容积负荷和停留时间优于国外同类设备，其单位容积日处理量为传统设备的6～8倍。自1988年以来先后在我国各油田推广应用115台套，均取得较好的效果。
2、HBP三相分离器
（1）工作原理
含水≥95％的重质特高含水原油自油气水入口进入HBP型高效油气水三相分离器，在气液分离包内完成气液初分离，油水混合物经导液管进入一级板槽式布液器（本公司专有技术），并经沉降分离室内一级填料和二级填料共同作用，实现油水分离，分离后的含水原油进入二次脱水区的第二级板槽式布液器（本公司专有技术），经二次脱水区的整流分离填料（本公司专有技术）脱水后，分离后的原油经集油槽进入油室，经油出口流出三相分离器；沉降分离室及二次脱水区分离出的含油污水进入水室，经水出口流出三相分离器；气液分离包分离出的气体及沉降分离室及二次脱水区闪蒸出的气体均进入气体除液包，除液后经气出口流出三相分离器。
（2）改造后的HBP型高效三相分离器结构及管口示意图（见图4）。
（3）工艺流程
在原流程气体管线上增加一个自力式压力调节阀，实现HBP型三相分离器自动排气，并将原有水室二个浮子液面调节器中较小的一个改为油室用浮子液面调节器，实现HBP型三相分离器自动排水及排油，以消除人为因素对三相分离器运行的影响。
（4）主要技术特点：
①
②
③
④
⑤
3、多功能联合脱水器
图2－2－13为多功能联合脱水器示意图。其主要特点是将油气分离、加热沉降、电脱水和净化油缓冲等功能四位一体，处理后的出口原油即可为商品原油储存或外输，简化了流程和设备。
4.HXS型油气水三相分离器
长庆油田2005年引进了由西安恒旭科技发展有限公司生产的HXS型油气水三相分离器，经过运行测试，取得了良好的效果。
l 工艺流程
三相分离器工艺流程如图1，油气水通过泵增压进入三相分离器，首先进行液气的分离，气进入气系统，液相再通过整流、机械破沫等过程进入沉降室。其次，液相中的油、水和少量的固相泥砂在沉降室内分离，形成上部油层，下部水层，底部是固相泥砂。处理后的油进入油室，水进入水室，再分别通过管道泵增压进入站场的油储运系统和水处理系统。底部的泥砂在重力作用下进入容器下部安装的集砂斗，利用倒吸原理制造的排砂系统，排出容器。
2 工作原理及参数
HXS型三相分离器的结构如图2所示，油气水混合物由入口进入一级捕雾器，首先将大部分的气体分离出来，通过气体导管进入二级捕雾器，与从设备内分离出的气体一起流出设备。在此设有旋液分离装置，同时对油水进行预分离，预分离后的液体则通过落液管流入液体流型自动调整装置，对流型进行整理，在此过程中，作为分散相的油滴进行破乳、聚结，而后随油水混合物进入分离流场，在流场中设置有稳流和聚结装置，为油水液滴提供稳定的流场条件，实现油水的高效聚结分离。分离后的原油通过隔板流入油腔，而分离后的污水则经过污水抑制装置重新分离，含油量进一步降低，通过导管进入水腔，从而完成油水分离过程
a) HXS型三相分离器适用范围
① 用于原油脱水、脱气、除砂(对原油中伴生气量没有要求)。
② 原油密度小于960 kg/cm3。。
b) 主要运行参数及技术指标。
① 工作温度为30～60℃ ，依据处理介质特性来确定。
② 工作压力为0．3～O．8 MPa，根据现场运行工艺来确定。
③ 出口原油含水率：石蜡基原油平均值)，环烷基混合原油<1％(平均值)。
④处理液量为5～20 000 m3/d，设备规格从 0.5 m×2.2 m～ 3.6 m×18.4m。
⑤ 出口原油含气率.005 g／m3。
⑥ 出口污水含油率<5O0 mg／L。
5. SXF高效三相分离器
1 结构原理
三相分离器提高分离效率的措施主要集中在聚结上，采用波纹板等填料，在填料选择上进行了研究，并优化了分离器结构。其结构特点如下：
a旋流式入口设备
旋流式入口设备，使大部分伴生气由于离心作用而脱除，降低分离器内气相负荷，使三相分离器油水相所占的体积由50％～60％，上升到90％左右，液相的相对停留时间延长，为油水聚结、沉降分离扩大了空间，提升了设备的处理能力，并且避免了油气扰动产生泡沫。
b进口采用分布管形式
分离器油水进口采用分布管形式，并且在下部的水层中，利用含破乳剂的活性水“水洗”原油，实现水中除油的目的。
c整流填料
在分离沉降室首次采用迷宫整流板结构内进行整流，使油气流动平稳，消除紊流，并且利用微涡流的原理，加速油气、油水、油砂的分离，同时起到除砂的双重效果，保证后面的波纹板、斜板填料能够正常工作。
d聚结填料
目前，聚结填料多为波纹板填料，有单波、双波等形式，材质有不锈钢、聚丙烯、玻璃钢等。
聚丙烯、玻璃钢等非金属填料用于油田采出液处理时，由于被处理液温度高、矿化度高、物性复杂，使填料发生老化问题，造成填料剥落、破损，阻塞下游阀门，更使分离器处理效果变差。
不锈钢波纹板填料性能稳定，易于清洗维护，不易损坏，所以得到了广泛地应用。
e 聚结分离填料
首次在三相分离器中，采用斜板结构的聚结分离填料进行原油脱水和污水除油，利用浅池原理，缩短油水的迁移路程，提高了分离效率。
3. 分离器控制方式
a .出水控制
分离器顶部装有油水面检测仪，检测油水界面的高度，界面高度信号控制水出口气动调节阀开度，控制油水界面，实现油水界面高度的相对稳定，并且可以方便的调整界面的高度，使分离器工作在最佳状态，保证了油水分离效果。
也可以采用机械式水位调节器控制油水界面，浮子液位调节阀控制水腔水位，实现油水界面的控制。
b. 出油控制
在分离器的后端设有由溢流板组成的溢油槽，上层的低含水原油溢过溢流板进入油室，油室的液位通过浮子液面调节器控制在一定的高度。
也可以采用浮子液位调节阀控制油气界面。
c压力控制
分离器气出口装有自立式压力调节阀，自动控制分离器内压力在一定范围内，保证分离器运行稳定。
6、稠油三相分离器
由于稠油的密度大、粘度高、油气比低、油膜的表面张力大、易发泡，因而稠油的油、气、水三相分离难度较大。为了适应稠油开发，解决稠油三相分离这一生产实际问题，辽河油田结合本油田实际情况，汲取部分国外先进技术，研制了稠油三相分离器。
1 分离器的结构
分离器的结构见图1-2。分离器主要是由减速器、折流板、PERFORMAX板、溢流板、除雾器和除砂器几部分组成。
①减速器。设在物料入口处，使物料进入分离器后流速和压力大幅度降低，减小液流的振动和冲击力，防止液体由于流速快而出现严重起泡现象。
减速器内部密排了大量的竖管。物料进入分离器后，首先与减速器的竖管碰撞，起到初部碰撞分离的作用，增加了混合液的分层能力。
②折流板。设在减速器的后面。由于液流流动不均匀，在进入沉降段前液面波动较大，影响沉降效果。设折流板后，使物料沿折流板流入分离器的下部，也起到了简单的消泡作用。
③PERFORMAX板。分离器的主要分离段－沉降段中设置了波纹板组PERFORMAX板（引进加拿大技术）。这种波纹板是由多层复合而成的，表面压梯形槽，槽高为2.8mm，几面交叠成60°，宽为300mm。为便于安装，一般制成300mm厚，长度不等的块。
④溢流槽。在分离器的后端设有由溢流板组成的溢流槽，防止分离后的液体在混合段内发生相互干扰，影响分离效果。
⑤除雾器。设在分离器后端、气相出口处，距减速装置足够远，以保证液滴在到达除雾器之前就能分离沉降下来。除雾器主要利用碰撞、聚结的分离方法，把沉降分离中未能除去的气中所含的较小油滴除去。该除雾器主要由金属丝网组成。带液气体与金属丝网相撞时，气体穿网而过，气中所含液滴与金属丝相撞，下流并聚集，形成较大液滴，克服液滴表面张力和上升气体速度的限制而降落下来。
⑥除砂器。采用水力除砂技术，即在分离器的底部布置了双排清砂水管和许多除砂口，在易沉砂部位设了喷水嘴。可不停产清砂，间歇操作，每班清砂一次，每次约10min。
⑦仪表配备。本设备除配备了压力表、流量计、液位显示、液位报警及界面检测仪等仪表外，还配备了微机控制系统。
分离器的工作原理：进入分离器的混合物料，先通过入口减速器减速降压，同时伴有初级碰撞分离，然后经折流板从分离器的下部进入沉降分离段。液体在沉降段中进入波纹板组，经过碰撞、聚结、沉降等过程得到较好的分离。分离后，气相通过除雾器进一步碰撞分离，由气出口排出；油经过溢流板进入溢流槽内，由油出口排出；水由溢流槽底部排出。沉降的砂子由除砂口排出。
图1-2
1－排气口
7、XSL-Ⅰ型三相分离器
江汉油田设计院研制出一种新型高效的XSL-Ⅰ型三相分离器，并已形成系列产品。该分离器的主要优点是：处理效率高、适应性强、实用可靠、操作管理方便、能耗低。深受生产工人的欢迎。经现场测试表明，凝固点为28.5℃，粘度（50℃）为1.3MPa·s，含水为55％的原油经该分离器处理后可达到：原油含≤0.2％、污水含油≤100mg/L、出口含盐≤120mg/L，气中含液≤0.05g/m3，主要技术指标居国内领先水平。
1.XSL-Ⅰ型三相分离器的结构及特点
（1）结构
XSL-Ⅰ型三相分离器是依据江汉边远油田原油物性（低油气比、低凝固点（28.5）、进站温度低（38℃）、高含盐水（55％）、高含胶质的石蜡基原油）及其外部条件（水、电、路、讯条件差），在广泛分析国内已有三相分离器的特点，同时吸取江汉油田设计院的“四合一”等设备长处的基础上，从强化分离元件，充分利用设备的有效容积等入手，研制出的一种新型三相分离器。XSL-Ⅰ型三相分离器的主要结构见图1-4。主要是由预分离室、沉降分离室、集气包、分液包、油室及水室等组成。
图1-4
1－异型蝶阀
9－蛇形板整流机构
12－瓣形预分离头
（2）结构特点
①结构紧凑，设备容积利用率高
为加速气液分离，在进口设置了新颖的瓣形预分离头，在预分离室设有蝶形转向器，均质布液板，在沉降段设有蛇形板整流机构，这样既强化了机械破乳作用，进一步加快油水分离速度，同时对预分离气体起到一次捕雾作用，使分离出气体及时排出。为了有效的利用容积加快分离速度，采取了使处理介质多次改变方向和速度的做法，使分离器内基本无死水区，容积利用率达97％以上。预分离室、沉降分离室、油室、水室的停留时间分别为4min、18min、3min、2min。
②预分离区设有异形蝶阀机构
可根据气体压力的大小自动开启蝶阀，即保证了预分离区的压力高于分离区的压力，又为分出气体的及时排出提供了能道，这样就减少了气相空间，做到了一阀多用。
③气出口设有二次捕雾，下部设有挡板
为避免气、液出口发生涡流，而造成大量气中所携带液体进入水室，在分离器出口设置了捕雾器。同时在其下部设有倾角的等距离气液挡板，从而大大增加了气中所带液雾的碰撞机率，进而聚结成液珠而沉降下来，这样能有效减少气相中的含液量，并且避免了油水相之间的干扰。
④采用出水分液包及液位调节机构
将水出口放在分液包内，加大了油水分离空间，延长了油水分离时间，进而确保了分离效果。同时采取了局部扩容措施以避免设备容积增大。为适应各种原油以及处理量波动的要求，在分离器的上部设有液位调节机构，即利用“U”型管压力平衡原理，较好地解决了油水界面的控制问题，增强了分离器的适应能力，使运行更加可靠。
⑤油、水出口设有出油、出水阀
利用这种简单可靠的机构，通过液位变化来自动完成油、水出口排量的控制，避免了采用自动化仪表控制时因油水模糊界面造成液位显示误差而带来的控制失灵等现象，确保了三相分离器的平衡运行。
2 XSL-Ⅰ型三相分离器的工作原理
XSL-Ⅰ型三相分离器的工作原理是：油气水混合物（加有破乳剂）进入三相分离器，并高速冲击到蝶形分离头的凹面，使流速和运行方向发生改变，气液两相得到初步分离。气体通过异形蝶阀（蝶阀的开度依据气体量大小自动调节）进入沉降分离区，并与该区分离出的残余气体一起经蛇形板整流机构一次捕雾，再通过气液挡板和二次捕雾器，并进行压力调节后排出。预脱气后的油水混合液（夹带有少量气体）落入预分离区的下部，湍套管跌入蝶形转向器，再次改变方向和流速后，通过均质布板进入稳流沉降分离区，继续进行气液分离。脱水原油经堰板导入油室，并经出油阀（自动调节流量）流出分离器。底部分液包内的污水经液位调节器导入水室，经出水阀（自动调节流量）流出分离器，流出分离器的油、气、水经设在出口管线上的流量计计量后送走，从而完成了油气水三相分离。
8、濮城油田高效三相分离器
1 结构及工作原理
高效三相分离器经过多种方案的技术和经济条件对比论证，确定结构如图1-5所示。分离器采用单向进料，由天然气预分离室、水洗室、油水沉降室、油、水室、油水界面调节、分离器本体防冲装置及天然气一次除液室等部分组成。其工作原理是气液混合物首先进入天然气预分离室，依靠离心力和重力作用分离出大部分气体后，液体经导管、布液板进入水洗室，水洗破乳、缓冲。然后再经聚结板进行聚结整流进入油、水沉降室，进行油气水沉降分离，顶部天然气与预分离室分离出的绝大部分气体一起进入除液室，除液后气体经压力调节流出分离器。上部原油经收油槽进入油室，水从底部经集水管进入水室，分别经油、水凡尔调节后流出分离器。从而达到油、气、水三相分离的目的。
图1-5
1－气液进口
2 技术措施
（1）气液预分离技术。在气液混合物进入分离器筒体前将90％以上的原油伴生气经顶部分气包预先分离出来，降低分离器内的气相负荷，使分离器的容积利用率由60％左右提高到90％以上，为油水聚结、沉降分离及缓冲扩大了空间，提高了设备的处理能力。
（2）油水界面控制技术。根据“U ”型管压力平衡原理，采用隔板结构，将传统的油水界面控制转化为对油、水室的液面控制，实现了油水界面高度的相对稳定，保证了油水分离效果。
（3）分离器油水界面调节技术。分离器水室中集水管的高度做成可调式的，这样可根据油水性质的变化和分离效果的好坏随时调节其高度，来改变油水沉降室内油水界面的位置，使分离器工作在最佳状态。
（4）分离器本体防冲蚀技术。在分离器进料口下部增设了可拆式蝶型反射器，从而解决了来液对分离器下部本体的冲蚀问题。并使液体分布更加均匀，提高了乳化液的水洗效果，延长了分离器的使用寿命。
（5）降低油、水室控制凡尔开关频率技术。在现场试验研究中发现，分离器的油水凡尔开关非常频繁。导致分离器出口流量计时停时转。运转时处于超负荷状态。其原因是由油、水室的液面面积太小造成的。后来的设计中适当加大了油水室，从而油水凡尔开关频繁的问题得到了彻底解决，分离器及流量计的运行更加平衡。
（6）防涡流技术。为了防止分离器进料在导管内产生旋转，影响蝶型反射器的分液效果，同时防止在天然气预分离室产生旋涡，在其液体导管的顶部增加了防涡流装置。为避免分离器运行中，油、水室内产生涡流，天然气进入油、水凡尔，影响油、水流量计的计量精度，分别在油、水室出口增设了防涡流装置，使油、水室的液面更加平衡。
9、辽河油田三相分离器
油气田生产的天然气及原油含有不凝气，通常采用轻烃回收、原油稳定、天然气净化等装置来回收轻质油及其它产品，这些装置都有对油、气、水混合液进行分离的工艺过程。在此介绍的三相卧式分离器内部结构分为分离沉降室、油室、水室，选取恰当的油水隔板高度，利用油、水的密度差别进行分离，以达到控制油、水界面液位的目的。该分离器与设有油斗及可调堰板的三相卧式分离器结构相比，具有结构更加简单实用、设备造价更低等优点。
1 结构及原理
分离器的结构分为分离沉降室、油室、水室（见图1-6）。从上道工序或冷凝冷却来的油、气、水混合物进入三相分离器，经整流器后大部分液体沉降到分离沉降室的液相区，极少部分液体靠液体重力继续沉降，剩余的液体经除雾器进一步分离后，气体通过压力调节阀进入下一道工序或用户。沉降下来的油、水混合液停留一段时间后因密度的差别逐渐进行分层，水沉积在集水包和液相区的底部，液相区的上部为轻质油。当轻质油的液位高出隔油板顶部时则慢慢流入油室内，当油室液位达到一定高度时，油排放到储罐或进入下一道工序。液相区的水沉降分离到集水包经水连通管慢慢流入水室，当水室液位达到一定高度时，水排放到污水处理器或进入下一道工序。
图1-6
1－油、气、水混合液入口
5－整流器
10－水连通管
该分离器是利用油、水混合液密度差别大的特点。油水连通管顶部出口的高度来确定液相区的油、水界面位置。其优点是分离效果好，操作简单，生产过程中油、水界面平稳，解决了其它分离器在生产过程中油水分离出现的水中带油、油中带水的波动现象，且安全可靠。不必用液位界面控制仪表来调整油水界面高度进行油水分离，减少了工程的造价，节省了投资。
2 应用情况
在厂区地形条件复杂的情况下，根据分离器的结构特点，可将分离器沉降室、油室、水室分为三个独立设备设计。值得注意的是在施工图设计中，要使各设备安装高度配合好。该分离器亦适应在寒冷地区的操作。由于三相分离器的混相区的水在分离器中停留时间较长，寒冷地区易出现冻结现象，为此设计上可在集水包和水连通管部位进行保温伴热。
在试运行过程中，首先要将三相分离器中的分离沉降室充水，充水的高度要小于或等于水室中水连通管顶部出口高度，在试运中很快就会使三相分离器的油、水、气建立平衡。在实际操作中，油、水管出口可用手动或自动阀门控制，设计时可根据实际情况进行选择设计。手动操作时，油、水室可设液位计进行显示；自动操作时，油、水室可设高液位报警及两位式切断阀调节液位。
10、波纹板网填料三相分离器
聚丙烯波纹板网填料三相分离器（简称填料三相分离器）是大庆油田设计院研制的一种新型分离设备，适用于不加热集油工艺流程，可对高含水原油（含水80％以上）进行油、气、水三相的常温分离，一次分离后的污水含油和原油含水可达到规定的质量指标。由于大庆萨北油田原油的密度大、粘度高、凝固点高、原油流动性差、油水密度差小，故采用油田常用的填料式（聚丙烯拉希环与瓷质矩鞍环混合填料）游离水脱除器进行油水分离，效果不好，出水含油和出油含水长期超标。为此，大庆采油三厂于1992年在萨北油田新建的19号放水中转站和北Ⅲ-2联合站每站安装了两台ф4×24m填料三相分离器，这是该分离器在油田生产中的首次实际性应用。
1 填料三相分离器的结构特点与工作原理
（1）结构与特点
对萨北油田应用的填料三相分离器做了调整和改进，其结构见图1-7。该分离器的特点是：①聚丙烯波纹板组件为油滴提供了足够大的聚结表面，流道的改变增加了聚结机会，填料分两组布置，可保证出水含油达到合格指标；②来液进入分离器前先经斜管使油、气、水初步分层，气从斜管顶部进入分离器气相，消除气液两相的互相干扰，提高了气液分离效率；③沉降室采用全封闭结构，设置可调节的水堰板，直接控制真实的油水界面，并利用水堰围成水缓冲室，可消除因排油条件变化给界面带来的不利影响；④采用槽式缓冲消能器改善了进液的水力条件，可避免带压液流冲击沉降室中的液体而产生泡沫，使聚结的油滴破碎并搅动底部的杂质；⑤采用旋流除砂器，可在分离器密闭不清罐的条件下除砂。
（2）工作原理
油、气、水混合液从进口进入斜管进行预分离。气上浮经导气管进入分离器气相，液体分层流动，经进液室平稳地流入沉降室；油经沉降后漫过固定堰板经导油管进入油室，然后从油出口排出；水经波纹板网填料聚结除油，通过可调堰板到达水室，从水出口排出；气体由气相经丝网捕雾器进入分气包，从气出口排出。
图1-7
1－混合液进口
11－水室
填料三相分离器为了更好地实现油、气、水三相的高效分离，设计采用了液气预分离技术、缓冲消能技术、板网聚结除油技术和密闭清砂技术。
2 推广应用情况
填料三相分离器适用于不加热集油流程，对含含水原油（含水80％以上）进行油、气、水三相的常温分离，能够达到良好的分离效果，解决了大庆油田部分地区转油站放水困难和原油脱水质量差的问题，不仅被应用于掺水转油站、放水站和脱水站，也被应用于聚合物驱、三元复合驱和多元泡沫驱等三次采油采出液处理站，其应用前景十分广阔。
11、江苏油田三相分离器
在学习国内外的先进技术并结合以往实践经验的基础上，研究设计了适合江苏油田的φ3000×8000三相分离器，于1994年1月在富民联合站投产一次成功。生产实践表明，分离后油中含水率<0.5％，水中含油<1000mg/L，气中含液满足生产使用要求。由于分离出的原油可直接外输销售，节省了电脱水器及用于预处理的沉降罐等脱水工艺设备，简化了流程，节约了大量投资和能量；分离器工作稳定可靠，有较高的自动化程度，便于操作与管理；减少了占地面积，有明显的经济效益和社会效益，迅速得到推广应用。
1 结构与原理
所研制的三相分离器结构见图1-8。来油从进口1切向进入一次捕雾网下的气包进行油气初分离，分出气体经一次捕雾器2后进入二次捕雾器3，然后排出；分出的液体沿导管下行，碰到折流器8上返，折流器吸收液体动能。
图1-8
1－进口
流体上返过程即为活性水水洗过程。水洗中脱出部分游离水。同时，流体穿过布满许多孔的散流板9分散均匀上升，与散流板上的一层瓷环10碰撞聚结脱水，再上升到换热器11的高度升温脱水，然后翻过隔板沉降脱水并经波纹板7聚结再次脱水。再次沉降脱水后，油溢过油堰板进入油室；而脱出的水在分离器底部右移，经导管进入可调堰管13溢出后，再返回水室排出。
分离器内原油运行时脱出的少量气体直接进二级捕雾器排出。
油水界面高度的控制是通过调节水堰出水口与油堰板上沿的相对高度来实现的。从理论上分析的结果是：手轮调节1mm，分离器内油水界面变化约6mm左右。油堰板的高度决定了分离器液面的高度。
2 液位控制
分离器内的油室、水室的液位控制和分离器压力控制见图1-9。油室、水室的液位一般要求控制在有效容积一半的高度，这样允许上下波动的范围最大，可以良好地缓冲突变流量。
当分离器进液量突然增加时，油室或水室的进液量也会突增，实际的液面高度就会超过给定液面高度，此时差压变送器3就会把液高增量值信号传给控制室的调节仪表4，调节仪表就会按一定关系把信号传给气动薄膜调节阀5，使调节阀按要求开大，使增高的液面降下来。反之，实际液面低于给定液面时，调节阀会及时关小，保持液面始终维持在一定高度。
图1-9
1－三相分离器
3 压力控制
三相分离器内要保持一个稳定的工作压力才能正常运行。从工艺角度看，分离器内压力过低，将影响分离器的正常排油、排水；压力过高会影响分离器进液，使中转站或计量站的输出口回压增高，不利于输油。如果分离器内压力不稳定，没有一个平稳的环境，则直接影响油水的分离效果。因此，必须对分离器压力进行可靠的自动控制。当产生一个压力增量时，压力变送器把增量信号传给控制室的调节器，调节器经过调节后把一个适当信号传给气动薄膜调节阀，使其适当开大或关小，以消除压力增量，使用压力始终保持动态平衡。
4 特点
（1）来油经初分离、水洗后，再经散流板均匀散开与瓷环层碰撞聚结，能脱出大部分游离水。
（2）换热器设置在油水界面以上，热量主要用提高油温上，有利于进一步脱出油中小颗粒水珠。
（3）适当厚度的不锈钢双波纹板填料层，既保证了剩余小水珠的基本脱出，又降低了造价。
（4）可根据油与水分离效果的优劣，随时调整水堰出水口高度，以改变油水界面高度，进而改变油、水层的厚度，也就是改变了油与水在分离器内的停留时间。
（5）水堰管设在分离器外部，并有视镜可直接观察水堰调节高度及溢水情况，操作人员可据此及时处理特殊情况，方便了管理。
（6）自控系统选型得当，控制灵敏可靠。
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