旋流分离器在高寒地区的应用与探讨

1·旋流分离器简介天然气脱水处理可分为两种,一是脱出液态的凝析油、游离水及固体杂质,一是脱出气态的水蒸气。常见的天然气脱水设备有重力沉降、旋风分离、液体吸收、固体吸附等。旋流分离器是在常用旋风分离器的基础上发展起来广泛适合于气、液和气、固混合物分离的高效分离     

低温集气站油气分离器设计计算

以某低温集气站立式两相分离器为例,进行了油气分离器的设计与计算。根据气液混合物的压力﹑温度以及混合物本身的性质计算确定分离器的尺寸,最后确定分离器的直径、高度及进出口直径。     

空气-水蒸气混合气体在换热圆管内外冷凝相变数值研究

为提高相变热交换器的传热性能,应用Fluent软件分别对空气-水蒸气混合气体在换热圆管内、外的冷凝换热进行数值模拟。气液两相流采用体积函数法模型,水蒸气在空气中的扩散采用组分运输模型,水蒸气冷凝的相变模型采用Knudsen相变系数模型。分析了冷凝相变流场,研究了空气质量分数对冷凝相变过程的影响。结果表明,水蒸气的冷凝需经过对流区、组分扩散区、液膜阻力区;传热系数随混合气体中空气质量分数的增加而降低,随混合气体流速的增大而升高;当换热圆管内空气质量分数为0.3时,传热系数相比纯蒸汽冷凝降低50%;在相同工作条件下,蒸汽于管内发生冷凝的传热系数较于管外低68.4%。     

2012年第2期导读

<正>本期论文广场栏目中,全自动切焦器的流场仿真及其喷嘴的优化一文,采用Mixture模型对切焦器从喷嘴内部到外部的两相水射流进行CFD仿真,模拟了高压水射流的压力和速度分布规律。旋转涡轮分离器中气液两相喷嘴天然气脱水数值模拟研究     

三组分混合物超音速凝结机理

为了解天然气混合物中水蒸气、重烃在喷管内的凝结机理,明确其液滴成核与液滴生长的基本规律,研究了甲烷 水蒸气 壬烷三组分混合物在喷管内的超音速凝结过程。首先在已有双组分混合物超音速凝结数学模型的基础上,结合国外最新研究成果,建立了三组分混合物在喷管内的超音速凝结过程物理模型;然后根据双组分混合物的超音速凝结模拟结果,建立了三组分混合物在喷管内的超音速凝结过程数学模型并进行了模拟计算。结果表明,在甲烷-水蒸气-壬烷混合物中,水蒸气较早出现自发凝结现象（x = 4.0 mm）,并且形成的水滴充当了壬烷蒸气发生凝结的外界核心,降低了壬烷蒸气发生凝结的自由能障,促使壬烷蒸气在过冷度38.3K和过饱和度37.4下就发生凝结现象,即水蒸气的存在在一定意义上促进了壬烷蒸气的凝结。     

旋流喷嘴内超临界流体闪蒸过程的数值模拟

旋流喷嘴内超临界流体中沥青溶质的体积分数分布对颗粒成形有重要影响。根据减压相变传质传热理论开发了闪蒸相变模型,采用自定义函数(UDF)的方式植入到CFD软件Fluent中。将闪蒸相变模型耦合多相流混合模型用于研究旋流喷嘴内超临界流体的闪蒸相变过程,分析旋流喷嘴内压力、速度、温度和各相浓度分布,以预测旋流喷嘴对颗粒成形的影响。结果表明,旋流喷嘴内三相介质分层流动,从而实现戊烷溶剂与沥青溶质的预分离,有利于形成粒径较小且密实的沥青颗粒。     

丙烯腈反应器两级旋风分离器可行方案

分析了在丙烯腈反应器内采用两级旋风分离器替代沿用已久的三级旋风分离器可行性.以PV型旋风分离器为模型,提出了4种可行的两级串联旋风分离器,并对各两级旋风分离器以及原三级旋风分离器的性能进行了综合分析比较.指出了开发高效、低阻且更加适合于现有反应器扩能的新型两级旋风分离器的几点建议.     

九江炼油厂催化裂化装置渣油掺炼比达到25%

九江炼油厂催化裂化装置为了掺炼渣油的需要,1984年进行了改造:提升管增设6个喉管形原料雾化喷嘴、增设T字形快速分离器、使用CRC-1催化剂及两器增设有关蒸汽松动点等技术措施.改造后在渣油掺炼比达11%情况下,轻质油收率达81%以上.     

高压射流中的戊烷闪蒸过程数值模拟

戊烷闪蒸是沥青喷雾造粒过程中的一个重要因素。根据戊烷减压相变中的传质传热规律,基于计算流体力学软件Fluent中的混合模型,采用UDF建立了戊烷瞬态闪蒸模型,并对戊烷的射流闪蒸过程进行了数值模拟计算,模拟结果与理论计算值较为吻合。通过对采用不同结构喷嘴的戊烷闪蒸相变过程分析发现,在原有喷嘴上加入渐缩段后,可以避免喷嘴中的压力突变,有效减少喷嘴中戊烷的气化率,防止沥青颗粒过多析出阻塞喷嘴,有利于喷雾造粒过程的持续进行。     

油滴沉降速度计算方法的选用

油气集输中将油气混合物分离为单一相态的原油和天然气的过程通常是在油气分离器中进行的。油气混合物经分离器的入口分流器获得初步分离后，携带大量油滴的气体进入重力沉降部分，气体流速突然变慢，油滴在重力作用下开始以某一加速度下沉。随着油滴下沉速度的加大，油滴受气流的阻力亦越来越大，当油滴上所受合力为零时，油滴将以匀速在气流中向下沉降。油滴沉降速度的大小决定能否把油滴从气流中分离出来，因此油滴沉降速度是分离器设计的重要参数。本文对油滴沉降速度两种计算方法的适用范围进行了总结，以便设计过程中合理地选用。     

油田气、液两相计量技术研究及应用效果评价

针对功图量油误差大,通过对CMS油气分离器改进,应用科里奥利质量计量技术,研制了适合三叠系油田油井计量的气、液两相计量装置,油气混合物经过气液分离器分离后,被分离成气相和液相两种状态,气相可通过气体流量计进行计量,液相由质量流量计进行计量,解决了气、液两相计量的难题。     

油水旋流分离器流场模拟分析与研究

采用流场模拟方法研究了油水混合物在旋流分离器中的流动状况,湍流模型采用多相流中湍流Reynold应力输运方程模型(DSM),基本方程的离散和求解采用SIMPLEC算法。利用计算流体动力学(CFD)分析程序,对油水旋流分离器进行了计算与分析。结果表明:模拟流场的特征与理论描述和物理实验所得到的特征一致,并定量分析了流量对压降、流体粒径对分离效率的影响及其应对措施。所用方法为深入揭示旋流分离器中油水的分离规律提供了有效手段,可用于预测和分析旋流分离器的分离性能,结构优化及揭示特性参数影响旋流分离器性能的规律。     

旋液式油水分离器性能研究

分析了水力旋液器用于分离油水混合物的分离效率和压力降，建立了旋液式油水分离器的实验装置，并对理论分析和实验结果进行了比较，为旋液式油水分离器的开发和利用奠定了基础。     

井下排水采气用雾化喷嘴的数值仿真研究

针对油气井、煤层气井排水采气工艺技术存在因积水影响正常采气的问题,提出利用井下雾化喷嘴技术方法,使井下气液两相流经过雾化喷嘴后形成液相粒径更小的雾状流,充分利用气相携带液相的能力将气液两相一起举升至地面井口,从而达到排水采气、提高气井产量和延长其生产寿命的目的。通过对喷嘴雾化理论的分析,并结合特定井下气液混合物的实际工况,应用流体仿真软件Fluent对雾化效果进行了仿真研究,并给出了仿真结果与理论结果的对比分析。分析表明,通过雾化喷嘴对井下液相的雾化作用,可以达到排水采气之目的。     

两种结构临界喷嘴内气固两相流动对比研究

为分析催化裂化能量回收系统中临界喷嘴的磨损问题,采用计算流体力学CFD数值模拟软件Fluent中的标准k-ε湍流模型和随机轨道模型(DPM)对孔板式、拉瓦尔式两种结构的临界喷嘴内气固两相进行耦合计算。结果表明:颗粒相对两种临界喷嘴的磨损位置差异较大,孔板式临界喷嘴磨损区域主要在主烟道壁面,距临界喷嘴插入点1 000~1 500 mm区域,产生磨损的颗粒主要为大于5μm颗粒;而催化剂颗粒对拉瓦尔式临界喷嘴磨损区域在喷嘴扩散后段,距临界喷嘴插入点0~500 mm区域,磨损颗粒主要为小于10μm粒径颗粒,颗粒对拉瓦尔喷嘴主烟道不产生磨损;两种临界喷嘴磨损存在差异的原因:孔板式临界喷嘴不存在扩散减速段,颗粒以90 m/s的速度冲刷主烟道壁面;拉瓦尔式扩散段内出现旋转涡流携带催化剂颗粒冲刷壁面产生磨损。     

喷嘴径向位置对喷雾造粒塔流动特性的影响

为了研究喷雾造粒塔内的流动特性,采用相位多普勒粒子分析仪(PDPA)测量了塔内的速度分布,数值模拟了不同结构参数下的流场演变过程,并根据速度分布对喷雾造粒塔内流场进行了区域划分。结果表明,喷嘴径向位置对流动影响较大,而操作参数的影响相对较小;喷雾造粒塔内速度分布在不同风量下基本相同,沿轴向有两个明显的区域分布,即喷雾造粒塔上部靠近喷嘴,受射流影响较大,流动比较复杂,沿轴向的下部远离喷嘴,射流影响逐渐减弱,流动规律性明显增强。喷雾造粒塔内速度分布与蜗壳式旋风分离器内的速度分布差别较大。     

超音速喷嘴涡流管气体分离性能的数值模拟与实验

 建立了超音速喷嘴涡流管的简化几何模型,利用描述两相双组分超音速冷凝流动的 Eulerian 双流体三维湍流模型,以含湿空气为介质对装置内部的自发凝结过程进行数值模拟。设计制造相应的装置,建立实验平台,对装置的含湿气体分离性能进行实验研究。通过模拟和实验2种手段研究了影响超音速喷嘴涡流管气体分离性能的参数及其影响规律。结果表明,气流在喷嘴内部达到超音速流动,使得水蒸气自发凝结成液滴,为混合气体分离提供了先决条件;热端管内气体自旋产生的离心加速度可以达到重力加速度的6×10⁵倍,为气、液分离提供了必要条件;降低进出口压力之比和冷流率,增大入口相对湿度和长径比可以提高装置的气体分离性能,安装阻涡器对性能有不利影响。因此,采用超音速喷嘴涡流管实现混合气体中重组分的脱除是可行的。     

粒子特性对超声速分离器分离性能的影响

超声速分离技术是一项新兴的天然气处理技术.在超声速喷管内,天然气经过近似等熵膨胀和降温使其内部可凝组分发生相变凝结,经旋流器后由于气液密度差使液相被分离出来.为了研究液滴特性对分离器的分离效率的影响,建立了超声速分离器内部气体流动的数学模型,采用离散粒子模型研究了液滴密度、液滴粒径和液滴初始速率对分离器分离性能的影响....     

重油催化裂化装置旋风分离器器壁上的结焦过程研究

针对取自重油催化裂化装置（RFCCU）沉降器旋风分离器器壁4个不同区域的结焦样品,利用扫描电子显微镜（SEM）对其微观结构和性能进行了分析,并以此对结焦过程进行了研究。研究结果表明,结焦是流动油气混合物中夹带的一些重质非挥发性油滴由于重力沉降或湍流扩散作用沉积在在旋风分离器器壁上,然后逐渐凝脱氢缩合反应形成的。同时,一些较细的催化剂颗粒也沉积在结焦中。根据结焦的性质、成分和微观结构,可分为硬焦和软焦。在油气混合物的滞留区域中,油滴和催化剂颗粒自由沉降在器壁上,形成软焦。软焦非常松散,含有大量的催化剂颗粒。在油气混合物的流动区域中,油滴和催化剂颗粒扩散到壁面上,形成了硬焦。这种硬焦致密,坚硬,含有少量的催化剂微粒。因此,流动油气混合物不仅携带油滴和催化剂颗粒,而且影响其在器壁上的沉积,从而影响沉积结焦的组成和特性。     

再生器内主风分布管喷嘴材质改进

炼油厂催化裂化装置再生器内的主风分布管喷嘴在经过一个生产周期运行后,大多数喷嘴都出现了不同程度的磨损,造成再生器内催化剂流化不正常,旋风分离器效率下降,催化剂跑损增加.分析了喷嘴磨损的原因,在2005年装置检修期间将再生器主风分布管喷嘴由原来的不锈钢喷嘴更换为RT型特种陶瓷复合喷嘴,经过一个周期的运行考验,新喷嘴使用情况良好,保证了再生器内催化剂的正常流化.