基于旋流和引射循环技术的湿气气液分离方法研究

天然气除湿对于天然气的安全输送和精确计量具有重要的意义。针对传统的湿气气液分离装置存在分离效率低、受流型影响大等问题,提出了一种基于旋流和引射循环技术的湿气气液分离装置和方法。通过室内实验的方法,对不同工况下的气液分离效率及压降特性等进行了研究。研究结果表明:①当表观气速为4.2~28.5 m/s、液相体积分数小于3%时,设计的气液分离装置的气液分离效率基本可维持在96%以上,压降最大为167 kPa;②随着气量的增大,气液分离装置的分离效率降低,压降增大;③湿气的液量对分离效率和压降的影响较小。上述研究结果可为工业生产中湿气的气液分离提供一种新的思路,具有重要的工程意义。      

气液并流上行式反应器中分配器压降特性

在冷模试验装置中对气液并流上行式反应器中两种分配器的压降特性进行研究,考察了气体流量和液体流量对分配器压降的影响,结果表明：采用基准气液分配器和新型气液分配器时,分配器压降都随着气体流量的增大而先减小后增大,随着液体流量的增大而增大;在相同条件下新型气液分配器的压降高于基准分配器。针对两种气液分配器分别建立压降模型,压降计算值包括气液分配器的下部入口压降、中部上升管压降和顶部出口压降三部分,模型计算及验证结果表明：基准气液分配器压降中顶部压降占比最大,下部压降和中部压降占比较小,而中部压降中重力压降占比最大,加速压降可忽略不计;压降的模型计算值与试验值随液相流量变化的趋势基本一致,但是在相同条件下压降的计算值大于试验值,且二者的偏差随着液相流量的增大而逐渐增大,其原因是实际分配器中气液两相的流型会发生变化,导致模型计算值偏差变大。     

新型溢流结构柱段充气旋流器的分离性能

 在常规水力旋流器的圆柱段充气,并改进溢流结构,提出了一种柱段充气旋流器。以柴油-水混合液为介质,在改变充气旋流器进口液体流量、分流比、气/液比和底流压力这4个操作参数时,考察了流量-压力-压降特性与油-水分离效率的变化规律。结果表明,充气与不充气时,充气旋流器的流量-压力-压降特性变化趋势一致。充气旋流器的油-水分离效率随进口液体流量、分流比、气/液比和底流压力这4个操作参数值的增加,呈先增后降的趋势;充气时比不充气时的油-水分离效率要高,表明充气浮选具有强化旋流分离效率的作用。油滴颗粒的分级效率随油滴颗粒的直径变大而增加。根据实验数据建立了分级效率的数学模型,模型预测值与实验值吻合较好。     

苯与丙烯烷基化固定床反应器气液分布的研究

对苯与丙烯烷基化气液固反应器的分布系统进行了研究。在对工业装置的气液分布系统进行分析后,提出了扩产1 6倍的分布器设计方案;惰性床层液相混合与传质的计算结果表明,液相中丙烯浓度在惰性床层约0 4m处达到平衡,惰性床层中传质速率很快。按照等动量放大法设计的气体分布器,反应器生产能力提高前后的压降不会有大的变化。颗粒大小对摩擦压降变化敏感,而较之摩擦压降,持液静压对总压降的贡献可以忽略。压降的计算结果与工业装置实际值基本一致。     

气液撞击流洗涤器压降计算

压降是气液撞击流洗涤器设计和操作的基础数据,目前研究多为实验数据的经验关联,理论依据不足.从理论上对气液撞击流洗涤器的压降进行了分析,得出了一个新的计算式.根据以空气一水为工质的实验室小型冷模实验确定了算式中的有关系数.用此算式对一支路热态中试气液撞击流洗涤器的压降进行了计算,结果表明,计算值与实验值吻合较好,误差都小于10%,该算式可用于气液撞击流洗涤器的设计计算.     

旋流板和螺旋导叶气液分离性能对比研究

通过建立轴流导叶式气液分离器试验系统,采用试验的方法,在相同气液操作工况下对比研究了旋流板和螺旋导叶式气液分离器的压降和分离效率.试验研究结果表明,在550～1220 m3/h的处理气量范围内,旋流板气相压降比螺旋导叶气相压降低13％～35％,能耗相对更低;在不同处理气量和液滴质量浓度下,旋流板分离效率比螺旋导叶分离效...     

段塞捕集器结构改造与除砂性能评价

为解决段塞捕集器下游管道和设备积砂问题,提出了一种带有内旋流和挡板的新型段塞捕集器,采用质量分离效率、粒级效率、压降、临界粒径为评价指标对改造后的段塞捕集器分离性能进行了全面系统的试验评价,结果表明:旋流器能够有效地抑制气体出口携液、携砂,挡板能有效控制液体出口携砂,第1块挡板对分离起主导作用,在第1挡板无量纲长度α10.6或无量纲高度β10.37时,第2挡板强化分离作用明显,改造后的段塞捕集器的砂粒质量分离效率最大值达到95%,临界粒径最小值10μm;增设旋流器后,压降系数增量仅为0.041 5;在气液量波动20%的范围内,改造后的段塞捕集器表现出良好的适应性。     

多相除砂分离器结构的模拟筛选研究

研究多相除砂器的分离机理和数值模拟方法 ,对于完善和拓展多相分离理论具有重要的理论价值。通过对大量多相分离器结构和流动参数的数值模拟得出结论 :在多相分离器的结构参数中 (未考虑入口面积 ) ,对分离效果影响最大的是锥段的半锥角 ,其次为底流口直径。在计算流量范围内 ,入口流量越大 ,分离效率越高 ;随气液比增大 ,压降急剧下降 ,气液比大于 2 0时 ,压降变化趋于平缓。     

新型GLCC分离器的结构优化研究

油气开采过程中普遍存在的多相流动严重影响生产效率,通过分离器有效实现气液分离是一种理想处理方法。在经典GLCC分离器基础结构上优化形成新型分离器,并基于FLUENT软件,采用雷诺应力RSM模型和Mixture模型对其分离效率进行验证计算。研究表明:稳流器扰乱流场准自由涡发展而避免底溢流口已分离的液相再次卷入旋流区,增加了气柱凝聚力,提高了分离效率;渐缩式锥形腔体可强化离心力场,使得旋流器壁到涡心的压力逐渐递减,流相在器壁停留时间增大,促进介质分离的同时也一定程度上提高了压降;螺旋式入口使得流体介质在螺旋管内实现分离的同时,压降也随之增大,压力损失主要用来提高流体旋转动能从而增强分离性能。     

轴流式气液旋流分离器分离效率计算及验证

分离效率是轴流式气液旋流分离器的主要性能指标之一。在分析轴流式气液旋流分离器内液滴运动受力情况的基础上,对其分离效率计算公式进行了推导,并借助于试验结果对理论公式进行了修正,修正后的半经验公式计算值与试验值吻合较好。     

催化外甩油浆的微旋流分离实验研究

 以催化外甩油浆为对象, 在1.8×10⁶t/a重油催化裂化装置上开发了外甩油浆微型旋流净化工业实验装置, 考察了微型旋流芯管压力、分离效率和流量的相互关系, 确定了微型旋流芯管净化催化油浆的最佳操作条件. 结果表明, 随着入口流量的增加, 分离效率提高, 而压力降增大. 在进口流量为250～260l/h、进口催化剂颗粒平均粒径为3.5μm 的条件下, 分离效率在45.77%～82.80%, 将催化剂的回收效率从原来静电分离设备的10%～20%提高到50%～80%.     

组合式上行旋风分离器的结构优化

A new gas-solid separator dedicated to heavy-oil fast pyrolysis process incorporating inertial and centrifugal separation was designed.Gas and typical fluid catalytic cracking(FCC) catalyst particles(with a density of 1500 kg/m3,and a mean diameter of 45.81 μm) were used in the study.The inlet gas velocity was kept constant at 13.36 m/s,while the solid loading at the inlet ranged from 0 to 700 g/m3.When the exhaust pipe opening was provided with two narrow-width slots near the inlet without baffles,the solid collection efficiency increased with an increasing solid loading at the inlet and was close to 95% along with a decreasing pressure drop.After increasing the secondary separation structure,the separation efficiency greatly improved.By adjusting the diameter of the secondary exhaust pipe,the separation efficiency and pressure drop could be balanced.Under the experimental conditions,when the diameter of the second exhaust pipe was equal to d=100 mm,the pressure drop was lower than 1400 Pa while the separation efficiency could exceed 99.50%;and when the diameter was equal to d=120 mm,the pressure drop was less than 700 Pa,with the separation efficiency reaching over 99.00%.     

分液罐内气液两相流分离效率的数值模拟及优化

火炬系统中,分液罐通过有效分离放空气体中携带的液滴或固体杂质,减少气体中的凝液量,避免火雨现象的发生,并对火炬系统的安全运行和环境保护起到关键作用。运用FLUENT软件,进行了火炬系统卧式分液罐中液滴直径、出入口压差、工作温度、气体含液率、分液罐长径比等因素对分离效率影响的数值模拟和优化分析。研究表明,在满足设计规范要求的前提下,适当增大液滴直径,减小出入口压差,提高工作温度,降低气体含液率,增大分液罐长径比,将有利于提高分液罐的分离效率。     

催化裂化提升管反应器出口快分构件优化

针对京博石化一套FCC装置内粗旋结构,提出了一种内置导流板的粗旋结构,并采用Fluent软件对优化模型内气相流场、颗粒运行轨迹及分离效率进行数值研究,并与现场粗旋进行了对比。模拟结果表明:优化模型内切向速度呈驼峰分布;轴向速度呈马鞍形分布;压力分布呈轴对称分布,其沿轴向基本不变,而是随着半径的减小而降低。与现场模型相比,优化模型的切向速度、轴向速度都有所提高,有利于气 固的分离;压降有所降低,提高了旋风分离器的性能;分离效率主要是对粒径范围5~20 μm的颗粒提高较大。此外,随着入口速度的增大,其分离效率增大的同时压降也增大,因此需综合考虑。     

叶片式气液分离器的数值模拟研究

利用计算流体力学方法对叶片式气液分离器内的流场进行数值模拟研究,主要研究气相速度以及旋流叶片的倾角对气液分离器压降以及液滴脱除效果的影响。结果表明:气液分离器压降与气相进口速度的平方呈正比;大直径液滴在气液分离器内呈现“V”型分布,且气相速度以及旋流叶片角度对其影响显著,除雾效果高;小直径液滴在气液分离器内呈现较为均匀的分布,相较于气相速度,旋流叶片角度(15°)更能显著影响其脱除效率。     

双层喷射立体传质塔板在催化裂化分馏塔的应用

 介绍了一种新型双层喷射立体传质塔板，该塔板具有雾沫夹带量低、液相通量大、塔板压力降低的特点，并在中国石油华北石化分公司催化裂化分馏塔上进行了应用。结果表明，该塔板可以大幅度提高塔内气、液相流体的负荷，提高装置的处理能力，而且塔板压力降低，塔板效率高，空塔动能因子可以达到3.2 (m/s)·(kg/m3)0.5，降液管溢流强度可以达到130 m3/（m.h）。分馏塔产品汽油95％点与柴油5％点脱空达到34 ℃，柴油95％点与回炼油5％点脱空达到30 ℃，油浆5％点蒸馏温度达到415 ℃。     

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。     

天然气跨音速气水分离效率与旋流段长度确定

天然气在喷管中从亚音速加速到跨音速状态,饱和水凝结析出,通过三角翼后产生旋流,进入旋流段,旋流段的气水分离效率是实现跨音速分离的技术关键。对液滴在旋流过程中的受力进行分析,建立并化简液滴运动方程,结合旋流过程中的压降,得出气水分离效率的计算方法和计算流程。通过分析旋流分离过程的影响因素,获得了不同分离效率下液滴直径与旋流段长度的关系。实例计算表明,随着液滴直径的增大,分离效率提高。在给定条件下,确定旋流段长度为180 mm。     

催化裂化沉降器旋流快分系统分离性能的实验研究与数值模拟

 在FCC沉降器的实验装置上，研究了不同入口处颗粒浓度下旋流快分系统（VQS）分离性能，着重分析入口颗粒浓度对VQS系统内分离效率与压降的影响规律。结果表明，随着入口颗粒浓度的增加，VQS系统的分离效率随之增加，而压降随之减小。采用Fluent软件对VQS系统内气、固两相流进行了数值模拟，并由此估算了不同入口颗粒浓度下VQS系统的压降、颗粒分级分离效率以及总分离效率，计算结果与实验结果吻合情况较好。入口颗粒浓度越高，气相被颗粒相消耗的能量越多，切向速度衰减越明显，从而导致系统压降的降低。同时，入口颗粒浓度的增加导致单位体积内颗粒质量流率增加，重力沉降作用增大，故上行流轴向速度减小，下行流轴向速度增加，有利于颗粒下行分离。此外，颗粒相的存在可有效抑制湍流，降低系统内的湍流强度，这有利于改善颗粒返混，提高系统对中细颗粒的捕集能力，从而提高系统的分离效率。