新型气-液-固复合分离器压力特性实验研究

针对油田油气开发的复杂性,结合多种分离技术的特点,提出开发一种新型气-液-固分离器,并简要介绍其结构和工作原理。根据模拟分析结果,利用该分离器对气液混合液进行了分离实验研究,了解了操作参数的变化对旋流器内部流场及分离效率的影响;同时验证了数值模拟结论的合理性。实验结果表明,新型气-液-固分离器具有体积小、处理能力大和脱气效率高的优点,具有良好的应用前景。     

前置旋流分离器旋风管的特性及数量确定

东方1-1气田压缩机采用三级增压,每级压缩机前采用旋流分离器去除来气中的游离水及固体颗粒。分离器目前国内应用较多的是由中国石油大学设计开发的导叶式旋风分离器。分离效率是表示分离器分离性能的一项重要指标。试验研究发现:气液分离效率随含液量降低而增大,随旋风子截面气速增大而下降,气固、气液分离压降关系基本一致。气液分离时,旋风子除液效率随工作截面气速增大而降低,因此设计时以旋风子工作截面气速不大于3.5 m/s为基本原则,并考虑分离器旋风子实际数量限制,设计过程同气固分离。     

轴流式气-液旋流分离器分离特性

针对内部设有中心体的轴流式气-液旋流分离器,根据液滴在分离器内部旋流场的受力情况,建立分离器分离效率模型。实验发现,当液滴直径大于10 μm时,通过理论模型求得的液滴粒级分离效率与实验值吻合较好;在一定气速范围内,减小导流叶片出口角、增加中心体直径以及减小排气管直径均能够提高分离效率,即对于一定结构的分离器,存在相应的临界气速能够使分离器的分离效率达到最大值,随气速继续增大,分离效率呈下降趋势。根据实验结果提出分离器在不同工况下的设计准则,当气速高于临界气速时,为保证分离器分离效率,维持较低压降,设计导叶出口角为45°,中心体直径与筒体直径比为0.5,排气管直径与筒体直径比为0.85,分离器长度与筒体直径比为3。当入口气速低于临界气速时,可根据理论模型对分离器结构参数进行调整。     

新型高效离心式气液分离器设计与试验研究

针对常规离心式分离器进行结构改进,开发出新型离心式气液分离器。通过试验证明,该分离器解决了在一定压力下气液分离经常出现的气、液夹带现象,改善了气液分离用离心式分离设备气、液2相流的流场,使分离器对于气、液2相混合流中粒径在3~8μm以上的液体组分分离效率达到90%以上。     

直流式旋流分离器的结构分析与优化

为研究中心体对直流式旋流分离器分离性能的影响,通过在分离器内部设置中心体,利用数值模拟的方法,对分离器内部旋流场、压力场、速度场及分离效率进行了分析。分析结果表明:增设中心体能够占据分离器内部分离死区,增强内部流场的稳定性,减少二次涡流的影响,尤其能够提高对微小液滴的分离效率;中心体直径的增大能够提高分离器的分离效率,当中心体直径与筒体直径比值大于0. 5时,液滴的分离效率显著提高,但也会造成较大的压降损失;通过研究不同气速下分离器分离效率与压降变化的规律,提出不同工况下中心体直径的取值范围,当入口气速高于10 m/s时,中心体直径与筒体直径比值取0. 5,当气速较低时,应结合现场工况对分离效率和压降的要求,增大中心体直径。所得结论可为直流式旋流分离器的优化设计及现场应用提供指导。     

用于气固并流下行式反应器中的新型气固相分离装置

为适应气固并流下行式催化裂化催化剂与油气快速高效分离的需要，利用两相流中气固两相惯性力的差别及颗粒运动的附壁效应，开发了一种带的切割板的新型气固分离装置，实现气固两相的快速分离，小型冷模试验结果表明：该气固快速分离装置的分离效率在97％以上，在气速为4m/s时，固相停留时间为0.2s。     

外导流管对旋风分离器流场的调控

采用雷诺应力模型(RSM)和离散相模型(DPM)对旋风分离器内的气-固两相流动进行了数值模拟计算,比较了带有不同外导流管的旋风分离器内流场、压降和分离效率,并探究了不同外导流管管径对旋风分离器内的流场调控及分离性能的影响。结果表明：外导流管可以改善旋风分离器内的二次涡分布,减小纵向环流的影响范围,降低二次涡间的协同作用,并抑制灰斗入口和料腿入口的二次流,从而提高分离效率;其中,带有H-E型外导流管的旋风分离器有效地提高了细小颗粒的分离效率,对粒径4 μm以下颗粒分离效率的提高可达10%以上;H-E型外导流管对入口气流进行分流,可以减小气流的旋流损失,使压降降低16.7%。此外,外导流管管径对H-O型旋风分离器分离性能影响较小,对H-E型旋风分离器分离性能影响较大。     

直切双入口旋风分离器流场及分离效率的数值模拟

 采用RSM模型对直切式单、双进口型旋风分离器三维流场和分离效率进行数值模拟。结果表明,双进口型旋风分离器改善了单进口型式流场的不对称性,减小了流场内部的涡流,径向速度和总压也明显降低;在相同处理量下,当双进口型式的进口气速比较低时,并不能提高分离效率,只有当进口气速高于15.6 m/s后,其效率才明显高于单进口型式的旋风分离器。     

油-水分离用水力旋流器试验

用有机玻璃制成的试验用油-水分离水力旋流器（主直径D＝0．038m）是由旋流腔、大锥体段、小锥体段与圆柱段组成。在自行设计的试验台上进行了水力旋流器试验，试验用污水是用自来水加原油配制而成。入口污水含油浓度为400ppm，入口污水流量为1～6m3／h。试验结果表明，水力旋流器的压力降随入口流量的增加而增加（当入口流量增加到3m3／h，分离效率也随流量的增加而增加），当人口流量增加到5m3／h时，压力降达0．170MPa（分离效率可高达97％）；当分流比在2％～5％时，出口净化水的含油浓度可降至15ppm。     

机泵一体固液分离机加速器设计探讨

介绍了旋转旋流机泵一体固液分离机的特点和基本分离原理。探讨了机泵一体固液分离机加速器中心孔直径、流道个数、流道截面形状、流道出口面积和流道螺旋角等结构参数对整机分离效果、压力要求和功率消耗的影响。论述了加速器中心孔直径、加速器向液体提供的能量、推渣速度和推渣压力等相关设计因素,并对旋转旋流机泵一体固液分离样机加速器改进设计前后做了对比试验。结果表明,加速器的优化设计和合理的级数能够成功地实现旋转旋流机泵一体。     

内联式脱液器的设计及其数值模拟

内联式脱液器是国外为满足海洋油气开采对分离设备紧凑、高效等新要求而研发的一种气液分离装置。在借鉴国外气液分离器的基础上,设计了直径为203.2 mm的内联式脱液器,并通过Ansys Fluent软件对其气液分离性能进行了三维数值模拟。模拟结果表明,所设计的内联式脱液器具有良好的气液分离效果,其分离效率随液滴粒径及进口流速的增大而增大;当液滴粒径大于70μm、进口流速大于14 m/s时,其分离效率达到99%以上。研究结果可为后续内联式脱液器的结构优化及工程应用奠定基础。     

颗粒碰撞团聚对旋风分离器分离性能影响研究

采用自行设计的旋风分离器试验装置,通过循环加料的方法验证了旋风分离器内颗粒碰撞与团聚现象的存在,研究了入口含尘质量浓度、入口气速、操作温度等操作条件改变而导致的颗粒碰撞与团聚现象的变化对旋风分离器分离性能的影响规律。研究发现,颗粒团聚有利于细颗粒的分离;旋风分离器气固分离主要由离心力和颗粒团聚双重因素控制,对粗颗粒主要考虑离心力作用分离,对细颗粒主要考虑团聚作用分离。在研究分析基础上建立了包含离心力作用和颗粒碰撞与团聚作用的新的气固分离模型。     

旋流环流式除砂器试验

旋流环流式除砂器突破了普通水力型液固水力旋流器的结构形式，即在其内部增设一个圆柱形筒体，液体（连续相）可由内筒底部旋转而上，直接从顶部溢流口排出。特点是：流动路程短，沿径向速度梯度小．设备压降低。现场工业试验表明，当设计流量为20m3／h，d50＝70μm，砂粒的平均粒径为117μm时，砂粒的级分离效率为97％，除砂器压降为0．06MPa。     

国内外旋流分离器特点及发展方向

国内外旋流分离器特点及发展方向朱浩东，杨敏，梁家刚（江汉机械研究所）旋流分离器是利用旋转流体产生的离心力使两相流分离的设备。按其工作介质可分为旋风分离器和旋液分离器。前者主要用于气固两相分离，应用范围广泛，对这类分离器的理论和实验研究比较深人，对内部...     

用于催化裂化的预汽提式提升管末端快分系统的研究及工业应用

在大型冷模试验装置上，系统地考察了带有密相环流预汽提器的提升管末端快分（CSC）系统的操作性能。结果表明，该系统能较好地实现气固的快速分离、催化剂的高效快速预汽提及油气的快速引出，系统各部分压力分布合理，当气体线速在9－21m/s时，冷态下的气固分离效率达99％以上，并具有较好的预汽提效果。工业应用结果表明，CSC系统开工灵活，操作弹性大，气固分离效率高（油浆固含量小于2g/L），可有效地改善产品分布。     

滩海油田小型脱油设备分离与设计方法的试验研究

目前，人们正借助对许多分离技术进行理论和试验研究而不断地从事小型油—水分离器分离与设计方法的开发与研究。本文通过试验分析得知：板式分离法适合于脱除直径大约为50μm或较大的油滴，但对直径较小的油滴不起作用；在多孔介质中，用气浮法或油聚法可脱除部分直径较小油滴。同时，文章还着重对如何把气浮法或油聚法与离心分离法结合起来以便设计出新型分离器进行了理论分析。所设计的两种新型分离器分别为溶气旋转浮选器和多孔介质旋转聚结器。这两种分离器具有体积小和分离效率高等优点，十分适合于在滩海采油平台上进行油、水分离。     

旋流分离器在高寒地区的应用与探讨

1·旋流分离器简介天然气脱水处理可分为两种,一是脱出液态的凝析油、游离水及固体杂质,一是脱出气态的水蒸气。常见的天然气脱水设备有重力沉降、旋风分离、液体吸收、固体吸附等。旋流分离器是在常用旋风分离器的基础上发展起来广泛适合于气、液和气、固混合物分离的高效分离     

液──液旋流分离器技术水平概述

液──液旋流分离器技术水平概述张有志（江汉机械研究所）常见的旋流分离是固－液旋流分离或固－气旋流分离，而液－液旋流分离只是国外近１０年才出现的。但英国人ＤＢｒａｄｌｅｙ早在１９６５年就提出了液－液旋流分离是可行的观点，只不过还有许多难题尚待解决。又经...     

液-液水力旋流分离器结构筛选实验研究

对四段式旋流分离器的结构尺寸对性能的影响进行了实验研究,结果表明减小溢流孔径可提高分离效率,但会增加压力降;入口尺寸对旋流分离器性能的影响非常明显,随着人口截面的长宽比增加,旋流分离器的压力降减小,但分离效果也降低;旋流分离器入口当量直径越大,压力降越低,效果越差。随着小锥段角度增大,旋流分离器的压力降增大;小锥角变化对18μm以上的油滴的分离效果基本相同,对小于18μm以下油滴的分离效果有较大的影响。减小直径、延长尾管段能够提高旋流分离器的分离效率;但压力降相应增大。     

气-固并流下行惯性分离装置的研究

本文研究了在气-固并流下行冷模系统中,气-固惯性分离装置结构选型和操作气速、颗粒循环速率等对于气-固分离效率的影响。实验证明,在气-固并流下行系统中,采用内缩、外扩双喷嘴气-固惯性分离器,可以达到很高的分离效率(95—99%)。在气体速度3-8m/s、颗粒循环速率40—120kg/(m~2·s)的条件下,综合考虑分离效率及喷嘴压降得到长度为190mm、出入口截面积为1∶2(出/入)的Ⅲ型喷嘴分离效果最好。同时讨论了Ⅲ型喷嘴的流体阻力及其计算方法。