轴流式气液旋流分离器分离性能试验研究

操作参数和结构参数对轴流式气液旋流分离器的分离性能具有较大影响,试验考察了体积流量、入口含液质量浓度以及柱段长度等参数对分离器分离性能的影响,找出了其影响规律和特点,并进行了初步的理论分析。研究结果为该类型气液旋流分离器的优化设计提供了依据。     

轴流式气液旋流分离器压降计算

压降是轴流式气液旋流分离器的重要技术指标和操作指标,要求旋流分离器的压降较小以尽可能减少能量消耗。分析了旋流分离器压降产生的原因并且利用实验数据回归出了轴流式气液旋流分离器压力损失系数的计算模型,得到的压降计算值与实验值的平均相对误差在9.27%左右,两者吻合性较好。     

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。     

紧凑型气液旋流分离器结构参数显著性分析

为了筛选出对气液旋流分离器分离效率影响显著的结构参数,以紧凑型气液旋流分离器为研究对象,基于PB(Plackett-Burman)试验设计,采用数值模拟与室内试验相结合的方法,开展不同结构参数对紧凑型气液旋流分离器分离性能影响的显著性分析。分析结果表明：紧凑型气液旋流分离器结构参数的显著性由高到低的顺序依次为柱体直径d>锥体高度h₂>溢流管伸入长度h₁>溢流口直径d₁>底流口面积S>锥体直径d₂>柱体长度H。为了对数值模拟结果的准确性进行验证,随机选取PB试验设计中2组不同结构参数匹配模型,开展室内分离性能试验。对比分析不同气相体积分数条件下分离效率的模拟结果与试验结果,得出随着气相体积分数的增加,模拟与试验的分离效率均呈先升高后趋于稳定的变化趋势的结论。模拟结果与试验结果呈现出了较好的一致性,模拟效率与试验效率的平均误差为2.70%,验证了数值模拟结果及显著性筛选的准确性。研究结果可为进一步提升气液旋流分离性能提供指导。     

导叶角度对轴流式气液旋流器分离性能的影响

对于低含液浓度的气液两相流,轴流式气液旋流器具有良好的分离性能。导向叶片的几何尺寸是影响轴流式气液旋流器分离性能的重要因素,对导叶出口角度分别为15、20、25和30°的轴流式气液旋流器的试验研究显示,在稀相时,导叶角度25°的旋流器分离效率最高,导叶角度15°的旋流器分离效率最低,而导叶角度20和30°的旋流器的分离效率介于二者之间。流量一定时,轴流式旋流器的压力降随着导叶角度的增大而降低。研究还发现旋流器分离的临界速度受气体含液浓度影响不大,主要受旋流器结构尺寸的影响,对于一定的导叶角度,分离器的压力降随着流速的增加呈抛物线上升,与局部压降公式吻合。     

油水两相旋流分离试验

以油水为工质进行了液－液两相旋流分离的试验，研制了一种高效的油水旋流分离器。研究了流量、回流率、入口含油浓度、油的乳化等因素对分离效率的影响。试验发现旋流压降与流量成指数关系。对旋流分离过程中油粒破碎的机理进行了分析讨论，分析表明当修正韦伯数大于１２时，油料发生破碎。     

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...     

多管束管柱式气液旋流分离器

在长庆榆林气田采气二厂集气站开展了多管束管柱式气液旋流分离器现场试验,将该分离器与集气站现有的强吸旋流分离器并联安装,将相同气量分别倒入到两个分离器中,待稳定后测试分离器出口露点.试验结果表明:多管束管柱式气液旋流分离器分离后的露点在各种气量配比下均低于强吸旋流分离器露点2～3℃,分离效果明显优于强吸旋流分离器. 多管束管柱式气液旋流分离器可根据气量大小控制分流阀开关数量,使其流速控制在设计流速(4.5～6 m/s)范围之内.     

海上高含气井新型井下气液分离器设计及性能评价北大核心CSCD

为了解决海上油田高含气井电泵举升效率低、检泵周期短等难题,设计了一种适用于高含气井的新型井下气液分离器。采用多相流实验方法,分析了新型井下气液分离器在不同运行分流比、入口含气率、旋流离心加速度及倾角条件下的分离性能,并对其分离效率进行了评价。研究结果表明,在合理的运行分流比、高入口含气率、低旋流离心加速度、低倾角等条件下,新型气液分离器具有较高的分离效率,分离性能曲线形态呈现"半交叉X形状";验证了新型气液分离器具有较宽的自适应入口含气率变化能力。本文所设计的新型井下气液分离器可为海上高含气井电泵井的平稳运行提供有效的解决思路。     

井下油气水力旋流分离器结构优化与数值模拟

用数值模拟方法对井下油气水力旋流分离器内的气液分离两相流场进行了研究,通过数值模拟得到流场分布规律符合已知的旋流器流场分布规律。将数值计算与室内模拟试验的分离效率进行了对比,结果表明用数值模拟的方法进行流场研究是可靠的。将油气水力旋流分离器的主要结构及操作参数对分离性能的影响进行了模拟,结果表明水力旋流器经过优化设计可以进行井下油气分离,且分离效果较好。所采用的数学模型及模拟方法为井下水力旋流油气分离器进一步优化结构、提高分离效率提供了一条有效途径。     

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。     

水合物法分离乙烯裂解气的相平衡研究

对水合物法分离乙烯裂解气的气固(水合物)相平衡进行了研究,考察了系统温度、系统压力、初始气液比对分离效果的影响。实验中考察的系统温度、系统压力和初始气液体积比范围分别为268.15~276.15K,4.0~5.0M Pa,140~200。实验结果表明,分离效果随系统温度的降低或系统压力的升高而改善;随初始气液体积比的降低也有一定程度的改善,但不明显。典型的裂解气经一次水合,C2+组分在原料气中的摩尔分数可由37.39%降至4.79%,经二次水合可进一步降到1.02%,显示出良好的工业应用前景。较佳的操作条件为:系统温度268.15K,系统压力5.0M Pa,初始气液体积比140。     

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。     

油水旋流分离器流动机理和分离性能研究

采用雷诺应力模型CFD数值模拟方法．对油水分离器内的流动机理和分散油相的流动特点及处理方法进行研究。得出了分散油相等浓度分布云图和用于判断旋流器分离性能的流量-效率曲线、流量-压力降曲线、分流比-效率曲线和粒级效率曲线。利用试验对曲线进行验证，结果表明，理论计算与实验数据曲线在一定范围内变化趋势一致，根据曲线可对旋流分离器的性能作出判断，并确定处理能力及是否对来液采取必要措施来提高分离效果等。     

深水指状分离器分离效果研究

为确定一种在深水能实现高效分离的指状分离器结构,建立了一套包含液塞发生器和电导探针数采程序的气液两相流试验系统,并以分离效率和气相出口含水率为评价标准,探究了不同分离器结构在不同表观气速下对不同液塞的分离效果。结果表明:入口不连通气管结构分离效果优于入口连通结构,立管加高、大存储段容积结构能改善液塞分离效果;加高立管或增大存储段容积可以显著改善入口连通气管结构的分离效果,而对入口不连通结构分离效果影响不明显;入口连通气管、立管加高、大存储段容积结构在小表观气速下能达到极好的分离效果。入口连通气管、立管加高、大存储段容积结构可视为一种深水高效指状分离器。     

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。     

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。 