水力旋流器现状及发展趋势

近20年来，国内外在水力旋流器的理论研究方面，建立了以平衡轨道理论模型和停留时间理论模型为主的固－液水力旋流器理论模型，以及液－液水力旋流器放大设计准则和效率预测模型。在设备研制方面，先后研制了油井产液水力旋流除砂器，动态液－液水力旋流器和静态液－液水力旋流器等单体设备。今后设备的发展趋势是，研制能注入减摩聚合物的旋流器，能注入一定量分散气的旋流器；研制液－固－液新型三相旋流分离器。     

固液分离水力旋流除砂器的数值模拟

利用CFD软件,采用雷诺应力模型分别计算了300型和250型水力旋流除砂器的内流场,得到了2种水力旋流除砂器的轴向、径向、切向速度及压强的分布曲线。通过对所得结果的分析,发现模拟结果基本符合旋流除砂器的运行规律。比较2种旋流除砂器的内流场,表明改进的300型水力旋流除砂器的结构及分离能力优于原来250型水力旋流除砂器,为水力旋流除砂器的优化设计和选型提供了可靠的设计依据。     

井口旋流除砂器

油井出砂使用设备受到冲蚀 ,固体颗粒沉积和管道被堵塞。为解决此问题 ,国外已经研制推出了可用于分离和消除井液中固体颗粒的固相 /液相旋流除砂装置。与传流的过滤除砂装置比 ,旋流除砂具有结构紧凑 ,作业简便等优点。旋流除砂装置的原理是将流体成切线方向引入到旋流分离器的锥形壳体内 ,重力作用将固体颗粒推向锥体的表面 ,并且向下运行至分离器分出物出口。在分离器壳体中产生的次生液体旋流作用 ,使得液体向上运移 ,并且通过旋流探测器从溢流出口排出。液流分离器的口径尺寸越小 ,产生的分离作用越大 ,从而可以成功地将粒径更小的固体…     

水力旋流除砂器内液-固两相流动试验与数值模拟

海上油田注水工艺中,水力旋流除砂器除砂性能的好坏直接影响后续过滤器的正常运转。鉴于此,通过试验和数值模拟对TP-Ⅱ-250型水力旋流除砂器内液-固两相流动进行了研究。研究结果表明,RSM模型和DPM模型用于模拟液相湍流流动和固相流动具有很高的计算精度;压降随着进料流量的增加而增加,流体流动与壁面的摩擦以及短路流现象是造成压损的2个重要原因;切向速度和轴向速度是影响水力旋流除砂器颗粒分离的2个主要流速分量;TP-II-250型水力旋流除砂器能将70μm以上的颗粒全部捕集,并且颗粒粒径越小,越容易逃逸,但是对于微小颗粒而言,由于发生团聚和附着作用,其分离效率也能达到较高;除砂效率随着入口进料流量的增加呈现先增加后降低的趋势,进料流量范围为56~62 m3/h时,除砂效率最高。所得成果为水力旋流除砂器更好地应用于海上油田注水工艺提供了依据。     

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。     

固-液-液三相分离水力旋流器现状及发展趋势

固-液、液-液等二相水力旋流分离器已经是现今石油石化工业中不可缺少的分离工具,但目前还不能分离液体中同时含有石油和固体颗粒的多相混合物。因此,要研究一种新型的固-液-液三相分离旋流器。简述了三相分离器的原理、研究现状和发展趋势。     

NCS250多功能旋流清洁器在中原油田的应用

针对钻井液处理系统中除砂器和除泥器的工作特点,对进液涡室和溢流管进行优化设计,并采用特殊设计的环流旁通管,研制成NCS250多功能旋流清洁器。它兼有除砂器和除泥器的功能,可完全除去钻井液中的砂粒,并部分除泥,从而减轻除泥器的载荷,提高其处理性能。8台多功能旋流清洁器的现场使用表明,其除砂效果好于常规除砂器,其分离的最小固相颗粒≥25μm,分离粒度25～74μm,并可除去部分污泥,是钻井液处理中的一种较为理想除砂设备。     

清除产出水中油和固体的三相分离器

在同一个装置中，开发了一种清除产出水中固体和油的新型三相水力旋流分离器，该新型旋流分离器的结构兼有除砂和除油两种水力旋流器的特性，它与现有的水力旋流器一样，具有重量轻，结构紧凑等重要特点，其功能更适于海上油田应用。     

集砂孔尺寸对三相旋流分离器内颗粒运动影响分析

对传统的旋流分离器增加集砂部分构成新型固-液-液三相旋流分离器,该设备节约能耗,易操作,并对油和砂都能达到较高的去除率,利用三相旋流分离器分离废弃油基钻井液中的柴油加以回收利用。通过对固相运动分析和数值模拟,研究了旋流器集砂孔尺寸对颗粒粒径的分离效果的影响,分析结果表明对于一定的颗粒粒径存在最优的集砂孔尺寸。     

除油水力旋流分离器流动机理和性能预测研究

深入研究了除油水力旋流分离器的流动机理和分散油相的流动特点及处理方法,并采用计算流体力学的原理和方法,建立了研究液液水力旋流分离器的物理模型并给出了修正的三维K-ε模型即RNCK-ε模型和分散油相的代数滑移混合模型ASN。利用该模型,计算得到了水相和分散油相的等浓度分布图及用于判断旋流分离器分离性能的流量-压力降曲线、流量-效率曲线和粒级效率曲线,利用实验得到的数据,对三条曲线进行了验证。结果表明,理论计算与实测数据吻合较好。     

集冷凝和离心分离功能于一体的天然气超音速旋流分离技术

天然气超音速旋流分离技术具有结构简单紧凑、无转动部件、可靠性高、无化学添加剂、投资和维护费用低等优点,工业应用前景广阔,但由于其过程的复杂性,理论研究还不成熟。为了推进该技术的大规模工业化应用,在介绍天然气超音速旋流分离器的结构及其工作原理的基础上,阐述了其旋流流动过程、内部凝结过程和内部流动过程等数值模拟的研究新进展,分析了近年来国内外有关的实验研究现状,总结了相关数值模拟和实验研究的进展,并对未来天然气超音速旋流分离技术亟待解决的关键问题进行了展望。研究结果表明:(1)目前关于超音速旋流分离器的数值模拟研究主要集中在旋流流动过程、内部凝结过程和内部流动过程等方面,并取得了一定成果;(2)国内对超音速旋流分离器的实验研究主要集中在低压实验,而在高压天然气的凝结机理及分离机理研究等方面则可能尚存在着一定的差距。结论认为:(1)解决超音速喷管的收缩段曲线和扩张段曲线的匹配、旋流器的结构优化设计与安装位置等问题,有助于气体凝结和提高气液分离效率;(2)开展符合天然气实际操作工况的高压实验,有助于探究天然气旋流分离的凝结和分离机理;(3)亟待在准确揭示高压天然气跨音速流动时其中水分及重烃的凝结机理和分离过程方面进行深入研究,确定影响分离性能的因素,以期为天然气旋流分离器的工程设计与应用奠定坚实的理论基础。     

含油污泥固液分离技术的试验研究

对于处理联合站清罐产生的含油污泥 ,直接掩埋法、焚烧法、生物法和溶剂萃取法等方法因种种原因未能大范围推广。通过自行设计的含油污泥处理流程 ,采用化学法污泥系统脱稳加机械分离法 ,结合固液离心分离技术 ,对含油污泥进行絮凝处理 ,并采用旋流分离器或螺旋离心机对其进行固液分离试验。试验结果表明 ,采用旋流分离器处理后的污泥中含油 1 5 % ,污泥经自然干化后可用于铺路 ,其平均分离效率为 91 6 % ;采用螺旋离心机处理后的污泥中含油0 3% ,污泥可作为农用污泥直接排放 ,其平均分离效率为 98 38%。     

Optimization and industrial application of recycled hydrogen desulfurization process in a hydrogenation unit

A novel gas-liquid cyclone operated under high-pressure conditions (13.7 MPa) was developed. For optimizing recycled hydrogen desulfurization system, an array of this type of cyclone separators was set in the top of the high-pressure separator and desulfurizing tower. The industrial application results illustrated that the average separation efficiency of the cyclone deliquid device was 85.4%. By adopting the optimized system, a large amount of investment cost was saved and a series of significant improvements were achieved.     

油页岩旋风分离器分离性能的试验研究

通过实验室冷态模型试验,测定PV型高效旋风分离器对油页岩颗粒的分离性能,考察入口气速、排气管直径对分离器分离效率的影响,并对比研究旋风分离器对油页岩和滑石粉两种不同物料的分离效率差别.结果表明:同一旋风分离器对不同物料的分离效率差别显著;对油页岩分离效率最高的分离器入口气速比对滑石粉分离效率最高的分离器入口气速低许多;...     

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管柱式旋流分离器是一种带有倾斜切向入口及气体、液体出口的垂直管。它依靠旋流离心力实现气、液分离，与传统容器式分离器相比，具有结构紧凑、重量轻、投资节省等优点，是替代传统容器式分离器的新型分离装置。在气液两相旋流分析的基础上，建立了预测分离性能的机理模型，该模型包括了入口分离模型、漩涡模型、气泡及液滴轨迹模型；依据机理模型，提出了管柱式旋流分离器工艺设计技术指标和工艺设计步骤；计算示例显示分离机理模型是合理的，适于工程设计。     

基于Q判据的不同排气管直径旋风分离器内部涡分析

为了研究排气管直径对旋风分离器内部流场的影响,采用雷诺应力模型对4种不同排气管直径的旋风分离器进行气相流场的数值模拟,同时引入Q判据识别内部空间涡的结构。结果表明,利用Q判据做出的涡等值面,可以较为直观地看出涡结构的变化趋势。在一定范围内,减小排气管的相对直径,可以使旋风分离器内部流动更加稳定;但当排气管直径过小时,内部湍动作用会加剧,能量损失加大。在壁面处,有封闭的涡线形成,能量损失加剧;改善壁面处的涡平衡,可以有效抑制封闭涡线的形成,从而减小能量损失,提高分离效率。此外,涡核摆动并不是随着排气管直径的增大就越剧烈,而是存在一个极值,在极值处涡核摆动整体最小;适当地调整排气管直径,有利于涡结构的平衡,提高流体的稳定性,从而提高分离效率。     

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。     

油水旋流分离器数值模拟优化研究

受实验条件限制,单纯通过实验研究旋流器的性能周期长,且费用较高。为此,采用雷诺应力模型CFD数值模拟方法,对油水旋流分离器内的油水两相流流场进行了试验研究。研究表明,采出液在进口处的相互流动干扰对油水分离效果有重要影响,据此提出一种新型结构——带有空间阿基米德螺旋线进口流道和导流螺旋的油水旋流分离器。进一步的优化设计和性能试验表明,空间阿基米德螺旋线进口流道和导流螺旋实现了平滑过渡,从而得到较稳定的流场和较高的分离效率。     

催化裂化装置旋风分离器设计的有关问题

论述了影响催化裂化装置旋风分离器性能的主要因素,分析了旋风分离器各相关结构、尺寸与效率、压力降的关系;着重介绍了设计高效旋风分离器的优化方法,以及延长旋风分离器使用寿命的措施.     

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。