气体超声速凝结与旋流分离研究进展

超声速旋流分离技术是天然气加工处理领域的一大技术创新,它将膨胀降温、旋流式气/液分离、再压缩等处理过程集中在密闭紧凑装置中完成。本文总结了超声速旋流分离装置种类、原理及优缺点,并从理论分析、数值模拟、实验和现场应用等方面回顾了易凝气体低温凝结理论和超声速旋流分离技术研究现状和最新进展。大量实验及现场应用均表明超声速旋流分离装置具有结构紧凑轻巧、节能环保、安全可靠等优点,同时该技术的应用不断趋于多元化,从传统的脱水、脱重烃逐渐向脱酸气和天然气液化领域拓展,应用前景广阔,但在应用过程中也存在液滴二次蒸发与能量损失较大等问题。下一步研究工作可以从多组分混合物凝结过程的交互作用机制、凝结液滴的运动特性和碰撞聚并机理等方面入手,在此基础上探索提高凝结效率和降低能量损耗的方法,以促进超声速旋流分离技术多元化的工业应用。     

柱状气液分离器液相带气特性分析

分析了柱状气液分离器(GLCC)内气相的运动轨迹。通过实验得到了不同操作参数下的液相带气特性,揭示了液相和气相速度对液相带气的影响。同时,采用可视化研究得到了分离器下部气液两相流型图,分析了不同形态气核的特性。证实了气核是造成液相带气的主要原因,揭示了不同稳定性的气核对液相带气的影响。     

柱状分离器结构改进及实验研究

分析了柱状气液分离器(GLCC)内气液两相的分离过程。针对GLCC液相带气问题改进分离器结构,安装了稳流器并采用切向底流出口。实验对比传统结构和改进结构分离器分离性能,改变稳流器的直径和高度,得到不同操作参数下的压降和效率曲线。研究表明:改进结构后压降基本不变,分离效率得到明显提高。当稳流器的直径D=18mm、高度H=80mm时分离效率达到最大值96%。     

锥芯式超音速旋流分离器流动及分离特性研究

通过数值模拟和实验测试的方法,对锥芯式超音速旋流分离器内流体在小压力比情况下的流动特性和分离性能进行研究。模拟结果表明:在一定压力比条件下,随着面积比的增大,喷管渐扩段中气动激波强度越强并越靠近喉部;当压力比在1.25~1.75范围内,面积比为1.06时,喷管渐扩段不存在气动激波,相应的分离性能最高。实验结果也表明:当面积比为1.06、压力比为1.75时,分离效率达到40.82%。数值计算结果与实验结果相吻合。     

Bubble‐separation dynamics in a planar cyclone: Experiments and CFD simulations

A planar cyclone is designed for visualizing bubbles in the cross‐section of a degassing hydrocyclone. The pressure distribution is studied through a series of experiments and Reynolds stress model simulations. The velocity distribution of the planar cyclone mostly exhibits the quasi‐forced vortex zone and boundary layer zone. The bubble dynamics are simulated using both Euler‐Euler and Euler‐Lagrange approaches, and the output is compared with the imaging results. The Euler‐Euler simulation provides more accurate predictions of the bubble trajectory. The histograms of residence time and traveling distance given by the Euler‐Lagrange approach exhibit a reasonably regular pattern. With higher values of the inlet Reynolds number, stronger forces acting on the bubbles lead to a decreased but more uniform residence time. © 2018 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 64: 2689–2701, 2018     

天然气聚结过滤分离技术应用

气体中夹带的微小液滴和油雾难以分离是天然气生产、输送过程中的一个突出难题,本文对国内外常用的几种气液分离技术进行了比较,着重介绍高效聚结过滤分离器的结构特点、工作原理,以及在埕岛中心三号平台天然气处理橇块中的应用。现场应用结果说明采用高效聚结过滤分离器可以将气体中的液体和固体污染物脱除到检测不出来的水平。     

环境化工中的气/液膜接触分离过程及其特性

阐述了新型膜接触器由于避免了传统分离设备的一系列缺点和不足,具有操作范围宽,分离效率高,气液两相的流速可独立控制,可直接线性放大和结构紧凑等众多优点,日益成为分离科学研究的热点。并着眼于3种气/液界面膜接触分离过程(膜吸收、膜蒸馏、膜结构填料替代)在废气、废水等环境治理与化工分离方面的研究,从膜接触器结构、膜材料、传质、分离效率等方面详细分析和探讨了三种膜过程的分离特点,并对其作用原理、操作参数及分离性能进行了综合比较。     

渗透汽化技术在液体分离中的研究新进展

渗透汽化是近年膜科学研究中最活跃的领域之一,在分离液体混合物,尤其是痕量、微量物质的移除,近、共沸物质的分离等方面有独特优势。简要介绍了渗透汽化技术的历史及发展过程,着重介绍了近几年渗透汽化技术在液体分离方面的研究进展。从研究结果来看,从水溶液中分离有机物研究主要集中在醇、酯的分离。在有机物脱水方面,开发出了选择性更好、渗透量更高的膜,乙醇脱水也有不少新的研究成果。特别是在有机混合物分离方面,取得了长足的进展,可以分离更多的有机物。     

顺流式旋风分离器的分离性能研究

采用冷态对比实验研究从灰斗引出排气管的新型顺流式旋风分离器的分离性能。试验考察了导流体直径、导流体长度、导流体-排气管口距离、排气口直径等结构因素对分离性能的影响以及不同入口气速条件下的分离性能。研究结果为该类型旋风分离器的优化设计提供了依据。