液-液旋流分离器的评价指标分析

对液－液旋流分离器的性能评价指标从分离性能、能耗等方面进行了分析,提出了高含水原油预分离旋流器分离性能的评价指标,以及旋流器的综合性能评价指标。     

高含水原油对水力旋流器预分离性能的影响

简述了高含水原油经水力旋流器分离时出现乳化的原因, 讨论了影响水力旋流器高含水原油预分离性能指标, 并对影响高含水原油预分离性能的重要参数———旋流器入口流量、分流比、压降和溢流口直径等分别进行了试验。试验结果表明, 当水力旋流器的流量、分流比和压降比控制在一定范围内时, 选择适当溢流口直径才能同时提高分离效率和脱水效率, 使高含水原油预分离后溢流的含油浓度满足生产要求, 底流口污水的含油浓度也满足后续除油工艺要求。     

操作参数影响预分水旋流器的机理及试验研究

３５ｍｍ 和２５ｍｍ 预分水旋流器的现场试验结果表明, 操作参数对旋流分离效果的影响非常大, 相同结构尺寸的旋流器, 在操作参数不同时, 其分离效果相差很大。影响旋流器分离性能的操作参数主要是进口流量和分流比。流量和分流比与进口压力、底流口压力和溢流口压力间存在函数关系。通过调节进口到底流口的压差和进口到溢流口的压差, 可以控制旋流器的进口流量和分流比。预分水旋流器存在一个最佳分流比, 与此相应的溢流含水量最小。３５ｍｍ 预分水旋流器的最佳分流比为０－２２ ; ２５ｍｍ 预分水旋流器的最佳分流比为０－１６。分流比越大, 底流含油量越小。而在较大的流量范围内, 进口流量对旋流器分离效果没有显著的影响。     

双锥脱油旋流分离器流量和压力特性试验

用35mm双锥脱油旋流分离器进行试验，重点在有溢流和无溢流情况下研究了液－液旋流器的流量、压力和分流比之间的关系。揭示了不同情况下流量、压力和分流比的变化规律，发现双锥旋流器和单锥旋流器的压降与进口流量的关系和分流比与压降比的关系一样是唯一的；当底流出口背压一定时，溢流流量与进口流量之间成线性关系。     

除油旋流器内壁油滴粒径分布规律研究

除油旋流器是一种离心分离设备,油滴粒径沿旋流器轴向的变化关系到旋流器的分离效率。通过研究进口平均粒径与分离效率的关系;不同流量时旋流器各部位的平均粒径;分流比与旋流器各取样部位平均粒径的关系;进口平均粒径与旋流器各结构段分离效率的关系,得出结论:（1）分流比对旋流器边壁的平均粒径影响不大;（2）在正常分离条件下沿旋流器的轴向各边壁油滴的平均粒径逐渐减小,旋流器的各结构段均有一定的分离能力;（3）旋流器的大、小锥段的分离效率随进口平均粒径的增大而增加,直管段的分离效率基本不随进口平均粒径的变化而变化。     

水力旋流器在应用中若干问题的探讨

水力旋流器作为一种新型,高效的分离设备,有着广阔的应用前景,笔者结合水力旋流器室内实验和现场试验,对水力旋流器在矿场应用中若干个问题进行探讨,得出结论：随着水力旋流器入口流量的增加,操作压力的提高,乳化加剧;能耗主要取决于水力旋流器的入口流量和压降;旋流管直径的选择要综合考虑能耗和分离效率之间的关系,在入口含量浓度一定的情况下,分流比的大小决定了溢 流含油浓度的大小和底流口流水含油的多少,分流比越大,分离效率越高,则底流口中水的含油就越低,而油中含水则就高。     

液—液水力旋流器的模拟试验

液－液水力旋流器是一种致型的油水分离。主要是由旋流腔、收缩腔，尾锥、尾管和溢流管组成，分离机理为离心沉降。用有机玻璃的液－液水力旋流器的模拟试验结果表明，其分离效率与污水中的含油浓度无关，而随进口流量的增大而增大，当液－液水力旋流器的几何结构确定以后，进口流量随进口压力增大而增大。用计算机仿真与用激光实测所得的水力旋流器内的流场分布基本吻合，故可作为样机设计的理论指导，液－液水力旋流器分离效率高，     

液-液水力旋流器的模拟试验

液-液水力旋流器是一种新型的油水分离器。主要是由旋流腔、收缩腔、尾维、尾管和溢流管组成，分离机理为离心沉降。用有机玻璃制成的液-液水力旋流器的模拟试验结果表明，其分离效率与污水中的含油浓度无关，而随进口流量的增大而增大；当液-液水力旋流器的几何结构确定以后，进口流量随进口压力增大而增大。用计算机仿真与用激光实测所得的水力旋流器内的流场分布基本吻合，故其可作为样机设计的理论指导。液-液水力旋流器具有分离效率高、处理量大、重量轻、占地面积小、无运动部件、维修费用低等优点、特别适用于海洋钻井平台和边远油田的污水处理。     

分流比对脱水型旋流器性能影响的实验研究

分流比对脱水型油水分离旋流器的性能具有显著影响。采用D20旋流器对水体积分数为5%的油水混合液进行了分流比对旋流器性能影响的实验研究,对比分析了不同入口流量下分流比对旋流器的分离效率、压降比以及压降的影响及其变化规律。结果表明,旋流器的简化效率和综合效率随分流比变化的曲线在增长的过程中存在一个拐点,该点处的分流比F=5.5%,最佳分流比选择5.5%~6.0%比较合适。在本次实验范围内,压降比随分流比的增大线性减小。溢流压降随分流比的增大而减小,溢流阻力系数则基本不变;底流压降在分流比增大的过程中基本保持不变,底流阻力系数减小。     

分流比对油水分离旋流器基本性能的影响

为了探讨分流比对油水分离旋流器基本性能的影响程度 ,描述了旋流器的分离效率、压力降和分流比等重要参数。通过分流比对分离效率以及分流比对压力降影响的试验与讨论 ,认为随着分流比F的增大 ,分离效率Ec 也逐渐增大 ,但当F上升至 2 0 %时 ,Ec 不再上升 ,F过大 ,Ec 反而下降 ,削弱了旋流器的工作性能 ;分流比F对溢流压降Δpio影响较显著 ,而对底流压降Δpiu影响不大 ,其中溢流压降Δpio随F的增加而增加 ,底流压降Δpiu存在随F的增加而下降的微小趋势。在操作中应综合考虑分离要求和经济性 ,从而确定最佳分流比Fc。     

井下双级串联式水力旋流器数值模拟与实验

利用Euler-Euler法与大涡模拟相结合对井下双级串联式水力旋流器的分流特性和分离特性进行研究,并与实际实验结果相对比。结果表明：入口流量由20 m³/d增加到60 m³/d时,总分流比的范围逐渐变大,且第一、二级水力旋流器的溢流口流量之比与总分流比的变化关系是函数关系;在一定范围内,底流含油质量浓度随着入口流量的增大先减小后增大,随着总分流比的增大先减小后增大;入口流量为25~50 m³/d且总分流比为0.28~0.75时,底流含油质量分数不大于200×10^-6;数值模拟预报的分流特性与实验结果一致,预报的分离特性与实验结果存在一定差异。该模拟解决了文献[23]提出的监测模型难以用于配带双级串联式水力旋流器井下油水分离系统工况诊断的问题,并给出了井下工况调节时总分流比的推荐范围,从而可以为现场应用提供一定指导。     

螺旋增压式串联旋流器分离性能试验研究

基于计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)软件Fluent,以螺旋增压式串联旋流器为研究对象,采用Eularian-Eularian方法模拟,分析了不同处理量及分流比条件下旋流器的分离性能,并完成室内及井口分离性能试验设计,开展了旋流器分离性能试验研究。结果表明,处理量在2.4～7.2 m³/h变化时,旋流器的分离效率随着处理量的增大逐渐升高; 处理量大于4.8 m³/h时,分离效率增幅缓慢。分离效率随分流比的增大呈现出先增加后减小的趋势,得出最佳分流比为32%,最佳处理量为4.8 m³/h,试验结果与模拟结果吻合良好。     

倒锥型旋流分离器分离性能影响因素

通过实验研究,分析了倒锥型旋流分离器主要结构参数和操作参数对其分离性能的影响及其变化规律。结果表明,入口体积流量和溢流分流比的大小部对分离效率有显著影响.合理的溢流分流比和入口体积流量是提高分离效率的关键因素。     

除水型油水分离旋流器试验研究

对除水型油水分离族流器进行了从含有水分杂质的油中脱除水分的试验研究。用正交设计试验得出了这种旋流器的结构及操作参数的优化数据，并对底流率以及进口雷诺数与其分离性能指标之间的关系作了研究。结果表明，各结构参数与操作参数对不同性能指标的影响敏感程度是不同的，以不同指标参数作为目标函数时旋流器应具有不同的最优结构与操作参数组合；底流直圆管长度适当增大，可以使旋流器脱水过程各项分离指标得到改善；随着底流率的增大，使旋流器脱水率和油损率均增大，而脱水因子则减小；旋流器进口雷诺数对其脱水因子、除水率和油富集因子等分离性能指标没有显著的影响。     

动态水力旋流器分离性能的试验研究——分流比及转数对分离性能的影响

利用改造后的试验装置试验研究了分流比和电动机转数等主要操作参数对动态水力旋流器分离性能的影响。试验用样机旋转外壳采用透明的有机玻璃制成 ,可以在取样分析的同时 ,观察到旋流器内油水混合液的流动状况和油水分离状况。试验研究表明 ,加大分流比有利于提高分离效率 ,但必须将分流比控制在一个合理的范围内 ,以保证获得足够高的综合分离效率 ;电动机转数的提高加快了油核的形成 ,除共振区外 ,有利于油水的分离 ,但考虑到共振的影响 ,应当在转数加大后适当提高分流比 ,以改善分离效果。     

结构及操作参数对旋流器轴向速度场的影响——液-液水力旋流器速度场研究之四

在研究旋流器轴向速度分布规律的基础上,分析了短路流与循环流的形成原因,试验研究了改变操作参数,即改变入口流量Ｑｉ与分流比Ｆ对轴向速度场的影响。认为短路流与循环流是由旋流器结构决定的,很难完全消除,它们干扰了旋流腔和大锥段的流场,在一定程度上也影响了分离精度。试验结果表明,加大入口流量Ｑｉ与分流比Ｆ,并将其控制在一定范围内,便可提高分离效率。这项研究对水力旋流器分离机理的认识与实际应用均有重要意义     

旋流器轴向压降变化规律及影响因素实验研究

采用在旋流管管身轴线方向布置测点的方法 ,对旋流器轴向压降变化规律进行了实验研究。实验发现 ,旋流管的压降比PDR与分流比Rf 之间的关系仅与旋流管结构尺寸有关 ,不随入口流量变化而改变。在旋流器主体尺寸、溢流孔直径确定的情况下 ,入口流量保持一定时 ,旋流管沿轴线上各点的压降Δpn随着分流比减小而增加 ,且与底流口压力相比 ,旋流管中间点上的压力对分流比的变化比较敏感。分流比下降 ,旋流管内旋流的角动量增大。对于确定的分流比 ,沿轴线各测点处的压降与入口到底流口之间的压降之比Δpn/Δpu 不随无量纲溢流孔径Do/D的变化而变化。