柱状气液分离器入口组合立管内液塞特性研究

目前,对于柱状气液分离器(GLCC)组合立管内液塞的运动规律研究较少。为进一步完善GLCC入口流型控制策略,以GLCC入口管与来流管线之间的组合立管为对象,建立了一套气液两相流试验系统,试验研究了该组合立管内液塞速度、长度及动能比的变化规律。研究结果表明:(1)液塞通过组合立管时由减速运动转变为加速运动,组合立管同一位置处液塞长度的概率统计符合对数正态分布;(2)平均液塞长度沿组合立管先增大后减小,并且变化幅度随折算气速增大而减小;(3)液塞动能比沿组合立管先减小后增大,出口段液塞动能比随折算气速增大而减小。     

柱状气液旋流器的入口形式优化

柱状气液旋流分离器由圆筒、进口管(入口)、上部溢流口(出气管)、下部底流口(排液管)组成.入口管为整个旋流分离提供旋转动力,并决定了混合相的气液分布以及混合相进入柱状气液旋流分离器最初的切向速度.针对柱状旋流器的入口形式进行了数值模拟研究,模拟结果表明,入口倾角为30°,入口布置于0.08 L位置,采用矩形喷嘴及单入口形式将保证柱状气液旋流器具有最优的分离效果.     

热管型地热系统气液分离器外部流场结构优化

超长重力热管开采地热能的过程中,热管中下降的冷凝液与上升的热蒸汽易相互碰撞而引发蒸汽带液情况,通过在绝热段增设气液分离器可有效预防这一问题。介绍了新型热管型地热系统中气液分离结构（气液分离器）的特点,采用计算流体力学方法,建立了气液分离器有限元模型并对其外部流场进行模拟。通过在分离器外部空腔内设置螺旋导流板,调节气液分离器入口管高度、偏心距及螺旋导流板板螺数、螺距,进行优化分析研究。设置螺旋导流板后,液体在分离器出口处的流动更加稳定,冷凝水入口与气液分离器出口距离与压降成正比关系,入口管偏心距与内管内壁面切应力成反比关系。螺旋导流板螺数为5、螺距为200 mm时分离器出口液体的均匀性和稳定性最优。     

气液分离器叶片式入口构件整流效果研究

为提高气液分离器的分离效率,提出一种用于重力式气液分离器的新型叶片式入口构件结构。该构件同时具有入口分离与气体整流两项功能。为研究新型叶片式入口构件的整流性能,应用RNG k-ε湍流模型,对气液分离器内流场进行三维数值模拟,确定了安装折弯角度130°~150°、直板长度100~200 mm、斜板长度50~90 mm入口构件以及未安装入口构件的分离器内部的速度分布。研究结果表明:新型叶片式入口构件能显著降低速度不均匀度,抑制回流,使流速分布更加均匀;入口构件折弯角度过大或过小、斜板长度过长均不利于整流,水平板长度对整流效果的影响不明显。研究成果可为气液分离器的优化设计提供依据。     

潜油电泵井下气液分离器数值模拟

针对目前潜油电泵井下气液分离器处理气体能力有限的问题,基于计算流体动力学方法,运用ＲＳＭ
湍流模型对气液分离过程中气液分离器内部两相流流场开展了数值模拟,同时对气液分离器入口含气率进行了敏
感性分析,而且在数值模拟的基础上经过计算得出同一液量不同进气量情况下气液分离器的分离效率。模拟结果
和入口含气率敏感分析表明,气液分离器的分离片的数量偏少,导流片的分离导流能力不足,而且分离片和导流片
的位置不合理以及导流片距分离头的距离太大;分离器分离效率随入口含气率增加而增大,当入口含气率为７０％
时分离效率为５５．２％,气液分离器的分离效果不理想。     

混合立管系统严重段塞流流动特性的实验研究

深海油气田开采过程中混合立管系统会出现严重段塞流,造成系统流动特性参数周期性剧烈波动,严重危害海洋开发系统。在混合立管系统的模拟装置上,实验研究了混合立管系统严重段塞流的流动特性。研究结果表明：混合立管严重段塞流的1个周期分为液塞形成、液塞生产、液气喷发和液体回流4个阶段,立管的垂直管段与U形柔性管段的流动特性稍有不同,U形柔性管段在液气喷发阶段产生剧烈抖动;严重段塞流周期随气液相折算速度的增大而减小;立管压力波动幅度随气相折算速度的增大先增大后减小;液塞长度随气相折算速度的增加而减小,且下倾管增加缓冲容积时液塞长度明显增大,减小出油管长度有利于抑制严重段塞流;在深水混合立管系统结构尺寸变化范围内,垂直管高度和U形柔性管尺寸对严重段塞流的发生范围及特性影响不大。该研究结果将为混合立管的设计提供一定的参考依据。     

氯化氢制氯气反应器的冷模实验

在流化床冷模实验装置上,以空气和氯化氢制氯气催化剂为介质,研究了不同操作条件对轴向、径向密相颗粒浓度和稀相段内颗粒浓度的影响以及分离系统的分离效率。实验结果表明,随着表观气速的增加,床层径向密度逐渐降低,表明床层的流化质量有所改善;同时,轴向密度分布在高度H=500 mm处最大,截面平均密度随着表观气速的增加而降低;当表观气速为0.3 m/s时,H=5345 mm处的稀相密度为8.44 kg/m~3,已经不满足原旋风分离器入口浓度的要求;卧式快速分离器分离效率在实验条件下均大于99.6%,改造后过滤器反吹间隔时间也满足生产要求。     

分离器入口半开管设计及数值模拟分析

半开管是分离器入口常用装置,其结构简单,对气液进行初步分离的处理效果较好。为了研究其开口长度对气液分离效果的影响,文章以国内某海洋平台分离器入口装置——半开管为研究对象,采用数值模拟软件,对4组不同开口长度的半开管模型进行模拟分析,并根据分析结果提出半开管结构的设计建议。     

螺旋入口构件对立式分离器分离性能影响的数值模拟

立式分离器的入口构件同时具有降低入口流体对内部流动的不利影响和促进入口流体初步分离的作用。设计了2种螺旋入口构件,应用FLUENT软件的欧拉多相流模型及k-ε湍流模型,分析了不同操作条件及结构形式下立式分离器内气-液两相流动的特点与分离特性。研究结果表明,加入螺旋入口构件的立式分离器可进一步分离粒径较小的油滴,可在入口流量大的工况下依旧保持较高的分离效率;单层、双层螺旋入口构件均可提高分离效率,两者效果差距不大,但单层螺旋结构更为简单和紧凑。     

利用节流方法减少管道的段塞流

当管道出口流型为气液交互的段塞流时，就需要一些特殊的操作程序。段塞流的处理需要气液混合物通过一个大直径的管道（如段塞捕集器）来达到各相的离析和分层。通过正确操作气液分离器来减少压力的波动，才能确保在气段有少量的液和离开分离器的液段中有少量的气。建造和安装段塞捕集器的费用相当巨大，可以利用节流消除管道立段的段寒流。     

Influence of separator control on the characteristics of severe slugging flow

Due to the special structure of offshore multiphase pipes, it is easy for severe slugging to occur in the riser at low gas-liquid velocity. Violent pressure fluctuations and dramatic changes of flow rate are the main characteristics of severe slugging, leading to the risk of serious damage. In this paper, the separator control is adopted to accurately control the separator liquid level and pressure under severe slugging flow conditions. This indicates that the separator liquid level control alone does not have a significant impact on the upstream flow, but it is beneficial for normal operation and pressure control of the separator. As the separator pressure increases, the peak pressure in the riser apparently diminishes, and the amplitude of pressure fluctuation gradually decreases, which means that severe slugging is inhibited. During the slug blowing out, the gas/liquid slipping in the riser intensifies. The long gas plug quickly flows through the riser, and then tends to morph into short and slowly flowing gas bubbles. The elimination effect of the pressure control strategy on severe slugging is related to the relative rate of the superficial gas/liquid flow.     

同向出流气液分离器流场分析及结构参数优选

为解决常见的气液分离器气相出口含液量大和管汇连接复杂等问题,提出了一种新型同向出流式气液旋流分离装置。该装置能有效降低气相出口的液相含量,主要针对其不同结构参数开展了数值模拟及试验研究,并完成了结构参数的优选。研究结果表明:影响气相运移速度及分离性能的最佳内锥角度为2°,最佳进气孔角度为30°,最佳脱气效率模拟值为96%;随着内锥角度的增大,气相溢流管内的轴向速度呈先上升后下降的规律,内锥角度为2°时,轴向速度最大达到0.58 m/s;随着进气孔角度的增大,气相溢流管内的轴向速度基本呈上升规律,进气孔角度为30°,轴向速度最大达到0.60 m/s;优化后的气液分离器结构适用于含气体积分数区间为15%~30%,最佳分离效率为92.6%。研究结果可为同向出流气液分离器的工程应用提供理论指导。     

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。     

页岩气测试平台波纹板分离器的分离性能研究

页岩气测试平台排液测试期气流的饱和含水量大,分离器内部流体运动规律复杂,现场气液分离过程的分离效率不理想。为了得到波纹板分离器各参数对其分离性能的影响规律,建立了波纹板流道的数学模型,并推导出了波纹板分离效率的理论计算公式。为了对其理论计算公式进行验证,采用FLUENT软件对影响其性能的因素进行了分析研究。研究结果表明:在一定范围内增加波纹板入口流速或减小板间距时,波纹板流道各波段内气流的加速效果明显增强;液滴的运动轨迹与气流的高速区域基本一致,当液滴粒径增大至10μm后,波纹板分离器的粒级效率曲线变陡峭,增加波纹板入口流速或减小板间距可使曲线敏感点左移,波纹板分离性能明显改善,其分离效率最高可达90%。将波纹板分离效率模拟结果与理论计算结果进行了对比,发现多流道分离效率模拟值和理论值之间的最大误差为10%左右,从而验证了理论计算方法的可靠性。研究结果可为波纹板气液分离器的设计及应用提供指导。     

FCC riser quick separation system: a review

The riser reactor is the key unit in the fluid catalytic cracking (FCC) process. As the FCC feedstocks become heavier, the product mixture of oil, gas and catalysts must be separated immediately at the outlet of the riser to avoid excessive coking. The quick separation system is the core equipment in the FCC unit. China University of Petroleum (Beijing) has developed many kinds of separation system including the fender-stripping cyclone and circulating-stripping cyclone systems, which can increase the separation efficiency and reduce the pressure drop remarkably. For the inner riser system, a vortex quick separation system has been developed. It contains a vortex quick separator and an isolated shell. In order to reduce the separation time, a new type of separator called the short residence time separator system was developed. It can further reduce the separation time to less than 1 s. In this paper, the corresponding design principles, structure and industrial application of these different kinds of separation systems are reviewed. A system that can simultaneously realize quick oil gas separation, quick oil gas extraction and quick pre-stripping of catalysts at the end of the riser is the trend in the future.     

BY型旋风分离系统在催化裂化装置上的应用

介绍了新型（BY型）高效旋风分离系统在渣油催化裂化装置上的应用情况。BY型旋风分离器较原旋风分离器入口面积大。分离空间高，总高径比大，同时还具有升气管直径比小，灰斗体积及入口截面积比大等特点，有利于提高分离效率，降低压降。应用结果表明，BY型高效旋风分离系统工况稳定，分离效率达到99．998％，再生器内催化剂单耗由原来的0．5kg／t降低到0．3kg／t以下，旋风分离系统总压降由6．8kPa降低到5．5kPa，操作弹性大，适应性强。     

影响三相分离器运行效果的因素分析

三相分离器运行效果直接影响着净化油的含水以及污水含油、含机杂、含铁的高低。而深度水处理一直是生产中的一个难题,所以就必须提高三相分离器的运行效果,改善出水指标,减轻下游水处理负荷。通过现场试验研究了实际处理量、定期维护、运行温度以及进液平稳程度对三相分离器运行效果的影响,三相分离器的实际处理量(在处理能力范围之内)增加,三相分离器的运行效果会小幅变差,但仍然能满足预期的处理指标;三相分离器定期清理后,出口指标明显改善;三相分离器的合理运行温度在50～55℃的温度区间内,在这个温度区间提高温度,会使出口指标提高;平稳进液可以保证三相分离器的处理效果。现场试验为现场提高HXS型三相分离器运行效果提供了一定的指导。     

一种新型井下三级高效气液分离器分离特性实验

为解决高气液比油井井下气液高效分离的技术难题,开发设计了一种适用于多流型流体的井下三级高效气液分离器,建立了一套用于多流型的气液两相实验评价系统,实验中分离器入口液相流量为5~300 m3/d,入口含气率为5.0%~94.1%。实验研究结果表明,内筒体和外筒体之间的液位高度是保证分离器高效分离的关键指标。液位高度控制在合理临界液位下可实现在宽流程、高含气率、多流型,特别是振荡流型下气液混合物的高效分离,同时验证了该分离器具有较强的自适应能力,入口含气率在26.7%~94.1%范围内变化可实现高效的气液分离效率。该技术实现了井下小尺寸空间、高含气率、宽流程及多流型工况环境下气液高效分离,为海上油气田高含气井况电泵排液/举升的平稳运行提供有效解决方案。