电磁分离装置内油水两相流流动分离特性

介绍了油水混合液在电磁场下的分离过程原理,建立了电磁场油水分离物理及数学模型,并进行了油水分离特性模拟研究,重点研究磁场强度、电流密度、入口流速、油滴粒径等关键因素对油水分离过程和流动特性的影响。结果表明:其他条件不变时,随磁场强度或电流密度的增大,分离效果增强,且存在一个临界电磁力值,只有当实际电磁力大于临界电磁力时,才能实现预期的分离效果;随入口流速的增大,油水混合流在电磁场中的分离作用时间减少,分离效果减弱;随油滴粒径的增大,分散油相受到的浮力增大,分离效果增强。     

Y型管式油水分离结构分离特性仿真分析

管式油水分离技术具有占地面积小、分离效率高、成本低等优点,基于管式油水分离原理,设计一种Y型管式油水分离结构,利用Fluent数值模拟软件,采用标准k-ε湍流模型和Mixture多相流模型,对Y型管内部流场特性以及外部参数对分离效率的影响进行了研究。结果表明,Y型管对流体扰动小,内部流场特性稳定不易产生涡流,能够实现油水分离,支管与主管交汇处存在油水分离现象;油水分离效率随着油滴粒径的增大而逐渐提高,油滴粒径越大越利于油相上浮聚集在Y型管上层,能有效提高油水分离效率;入口速度对油水分离效果的影响很大,速度越大,油相上浮时间越短,Y型管的分离效率越低;分离效率随支管分流比的增大而增大,当入口速度为0.5 m/s时,分流比超过0.4后,分离效率不再增加。研究结果为油水分离提供了新思路,可为Y型管的设计提供理论参考。     

T型管油水分离特性数值模拟

采用Mixture多相流模型研究T型管内油水两相流动特性,研究了入口含油率、出口分流比、入口速度、支管段长度、主管出口段长度等因素对T型管分离效率的影响.结果表明,支管与主管连接处存在油相聚集及油水分离现象,其中主管油相聚集主要由重力分层导致,而支管油相聚集主要是密度差导致的离心分离.入口位置含油率对T型管的分离效率影响大,随入口含油率增大,T型管的分离效率降低,T型管适用于含油率较低的油水混合物的分离.支管分流比越大,T型管分离效率越高,生产现场可考虑在主管出口段采取节流措施以提高T型管的分离效率.T型管分离效率对支管段及主管出口段长度不敏感,T型管可仅按制造安装要求设计.     

紧凑型气浮装置油水预分离区结构选型的数值研究

采用计算流体软件Fluent对4种不同预分离区结构的紧凑型气浮装置(CFU)的油水分离性能进行了数值研究. 在建立稳定可靠计算模型的基础上,分析了给定设计流量和入口含油率情况下4种预分离区结构型式的除油率及油相分布情况,并研究了入口处理量和含油率变化对CFU除油率的影响. 结果表明,同种预分离区结构型式下除油率与处理量和入口含油量有关,处理量给定时,除油率随入口含油率增加而增大,入口含油率给定时,除油率随处理量增加而降低;在设计流量4 m3/h和入口含油率2000 mg/L条件下,中心柱锥通筒喇叭口朝上结构的综合除油性能最好,除油率达87.13%,且具有较大的操作弹性.     

旋流分离对天然气水合物除砂提纯的影响

针对固态流化开采方法开采海底天然气水合物含砂量大导致开采效率低的问题,提出原位分离工艺,设计了旋流分离装置,基于该装置利用CFD数值模拟方法研究了固相(砂和水合物颗粒)直径、入口浆体流量及浆体中砂浓度对装置分离性能的影响。结果表明,在研究范围内,砂和水合物分离效率大部分高于60%,最高达98.72%,压降大部分低于0.5 MPa,最低至0.03 MPa。砂粒分离效率随固相粒径增大先增大后趋于平稳,随浆体入口流量增大先增大后减小,随砂浓度增大而降低;水合物分离效率随固相粒径增大先增大后趋于平稳,随浆体入口流量增大先增大后减小,随砂浓度增大而降低。溢流口和底流口压降几乎不随固相粒径变化,随砂浓度和浆体入口流量增大而增大。固相粒径、入口流量、砂浓度对分离性能有较大影响,在砂粒径大于20 ?m、水合物粒径大于40 ?m、浆体入口流量约5 m3/h、入口砂浓度不超过25vol%的条件下分离性能良好。     

脉动流对油水分离器分离性能的影响

当前,入口流量对油水分离器分离性能的影响主要局限于稳态分析,忽视了瞬时流速的脉动变化对分离效率和压降的影响,难以确定脉动流对分离性能的影响程度。为解决这一问题,结合生产实际,开展了脉动流对分离效率和压降影响程度的数值模拟和实验研究。以周期1s、脉动峰值0.1m/s的脉动流速和分流比为输入变量,探讨脉动流对速度、压降和油相体积分数的影响,得出了确切值,并对分离效率和溢流压降进行了实验验证。结果表明:脉动流引发的脉动合速度和切向速度的波动范围均在10%以内,溢流压降平均值的波动范围在7%以下,分离效率提高0.3%左右;脉动流产生的速度和压降的增量随着入口脉动幅值的变化而变化;脉动流对分离器分离性能的影响程度较弱,油水分离器对脉动流的适应性较强;脉动条件下的油水分离是一个动态累积过程。     

内联式脱液器分离性能的实验研究

以空气-纯净水为实验介质,采用称重法和控制变量法对自制的内联式脱液器的脱液性能进行了实验研究,分析了入口流速和含液量对分离效率及压力损失的影响. 结果表明,在入口流速不变的条件下,分离效率随含液量增加而增大,含液量超过一定值后,随含液量增加而下降,该定值随速度增加而增大;含液量对压力损失影响不大. 分离效率和压力损失均随入口流速增大而增加,液滴粒径为50~80 mm、入口流速从14 m/s增加到22 m/s时,气液分离效率从39.17%增加到77.85%,压力损失从2200 Pa增加到3400 Pa. 所设计的内联式脱液器脱液效果良好.     

催化裂化用短接触旋流反应器内气固滑移特性

利用欧拉-欧拉双流体模型对短接触旋流反应器分离腔内气固滑移特性进行了数值模拟,主要研究了切向气固滑移速度的分布规律,并考察了操作参数和物性参数对分离腔内切向滑移速度的影响。计算结果表明,分离腔内切向气固滑移速度沿径向呈“驼峰”分布;当气相入口速度增大或者剂气比减小时,切向气固滑移速度变小,颗粒切向速度增大,离心力增大,有利于提高气固分离效率;颗粒密度对切向滑移速度分布影响不大;颗粒粒径较大时,在排尘口易出现堵塞,不利于长周期运行;建立了截面平均切向气固滑移速度计算模型,计算值与模拟结果误差在±7.0%以内。     

硅氧烷油气旋流分离器流场特性及性能优化

为提高油气旋流分离器对硅氧烷油滴的回收效率及减少能量损失问题,通过CFD数值模拟和响应曲面法研究了排气管直径、排气管深度和入口速度对分离效率和压力损失的影响,结果表明：入口速度和排气管直径对分离效率和压降影响较大,且入口速度和排气管直径的交互作用比较明显,当压力越大时,硅氧烷油滴的分离效率不一定越高,入口速度越大,旋流场内油滴的破碎现象越显著,部分粒径较小的油滴会随内旋流进入排气管而逃逸,导致分离效率降低。当入口油滴粒径在0.5～10μm范围内变化时,优化后的分离效率提高了2.32%,压降降低了0.293kPa。研究结果可为油气旋流分离器的实际应用提供参考。     

天然气水合物提纯螺旋分离器性能数值模拟

针对海底浅层天然气水合物开采中产砂量大而造成管路堵塞、设备磨损的问题,基于固态流化开采方法,提出天然气水合物原位分离的思路,结合水合物混合浆体物性参数设计井下原位螺旋分离器,采用CFD-Fluent商业软件建立分析模型并进行模型正确性验证,考察了固相水合物体积浓度、固相砂体积浓度和入口流速对分离装置性能的影响。结果表明,研究范围内砂去除率和水合物回收率均约为80%,随水合物体积分数增大,砂去除率和水合物回收率变化非常小,分离器压降变化很小;随砂体积分数增大,砂去除率急剧降低,而水合物回收率急剧增加,压降急剧增大;随入口速度增加,砂去除率和水合物回收率不断增大,分离器压降不断增大。设计的螺旋分离器在水合物原位除砂提纯中性能优异,水合物饱和度对分离器性能影响不大,但粉砂浓度对分离器性能影响较明显,工程应用中需要重点考虑;入口速度对分离器分离性能起关键性作用,决定了分离器的处理能力,适当提高入口速度可一定程度提高分离器的分离效率。     

含气条件对井下油水分离旋流器性能影响的数值模拟

为探究气体对井下油水旋流器性能的影响规律,针对新型螺旋流道倒锥式旋流器,采用Fluent软件对气液比分别为0.01、0.03、0.05、0.08、0.10时旋流器的油相分布进行模拟分析。通过对比分析发现:不含气时旋流器的分离效率为89.31%;在结构参数和分流比不变的条件下,旋流器分离效率随气液比的增加呈降低趋势,气液比为0.10时,分离效率为36.90%;气液比越大,溢流口的油相体积分数越小,底流口的油相体积分数越大;溢流口和底流口的压力损失随气液比的增大而递减。     

重力油水分离器分离效果的实验研究

通过实验分析了影响重力油水分离器分离效果的因素,实验结果表明:入口流速越低,油滴粒径越大,油水分离效果越好;聚结构件对重力油水分离器分离效果具有明显影响,平行蛇形板构件和平行波纹板构件更有利于提高油水分离效率;本实验采用平行蛇形板构件或平行波纹板构件,在入口流速为0.5m/s、搅拌转速为200r/min的条件下,水出口含油量低于0.5%,油出口含油率接近50%,具有良好的油水分离效果。     

油水重力分离器的数值研究

采用FLUENT商用软件,对重力式油水分离器入口、斜板、平板以及重力沉降区域内流场和浓度场进行了数值分析,并考察了分离器结构参数、操作参数以及油品的物料性质对分离效果的影响。研究发现,分离器的分离效果良好,分离器的水力特性有待提高;分离器内板间距、板倾角和板长存在最优值;油品黏度越小、密度越小、粒径越大,分离效果越明显;混合物入口流量越大、混合物中油相体积分数越小,分离的过程越难实现。本工作为进一步开发高效紧凑的卧式油水重力分离设备提供了参考。     

生物质及其与惰性颗粒双组分体系的流化特性

采用MDMDY-300型全自动密度仪和体积法测量了生物质和3种惰性颗粒的颗粒密度和堆密度,在有机玻璃流化床内考察了生物质单组分及其与3种惰性颗粒双组分体系的最小流化空隙率和流化速度。结果表明,单组分颗粒密度随粒径的变化可以忽略,而堆密度却随粒径的增大有所减小;双组分体系的最小流化空隙率随细颗粒组分增加而出现先减小后增大的趋势,最小值出现在细颗粒组分体积分数为30%左右,且颗粒粒径差异越大变化趋势越明显;双组分体系的起始流化速度、最小流化速度和完全流化速度均随细颗粒组分含量增加呈现减小的趋势,当细颗粒体积分数达到30%左右后起始流化速度的下降趋势趋于平缓。     

基于离散相模型的用于高含硫天然气旋风分离系统内部流场数值研究

高含硫气田开发到后期会出现含水量增多的问题,需进行脱水预处理。设计了两级旋风分离系统,采用数值模拟方法,分析了不同粒径颗粒在不同入口速度下的轨迹、分离效率和分离器压力与速度场。结果表明:粒径越小受入口速度的影响越明显。10、30μm颗粒分离效率达100%,5μm颗粒分离效率达96%,内部压力与速度场具有较好的对称性。     

重力场流分离技术在中药散剂分离中的应用

讨论了利用重力场流分离中药的可行性,并利用重力场流分离方法对牛黄清肺散进行了分离实验,用光学显微镜及CCD摄像头评定分离效果。结果表明,根据被分离的牛黄清肺散样本中各成分粒径和密度的不同,重力场流分离技术按牛黄清肺散样本中各成分的粒径及密度的不同完成了分离。分离后半径方差为0.432。为中药的分析、分离及提纯提供了一种可行的方法。     

准噶尔盆地西北缘风城油砂特征及水洗分离实验研究

准噶尔盆地西北缘风城地区油砂资源丰富,油砂含油率平均在10％以上,油砂品位较高,实验发现该区油砂适合水洗分离,分离过程中油砂沥青膜首先在表面活性剂的作用下,通过搅拌剪切力剥离作用而形成沥青液滴,从而使油-砂呈现分离状态,分离方式包括油-砂较完全分离方式和油-砂不完全分离方式,且2种方式同时存在,油砂分离主要受硅砂与沥青相互作用力和油砂粒径分布的影响,相同条件下,油砂粒径越大分离效果越好.     

对二甲苯晶体悬浮特性模拟与遗传算法优化

为明确对二甲苯在结晶器内部悬浮结晶时的流动与悬浮特性,采用欧拉-欧拉多相流模型及多重参考系模型,模拟研究了对二甲苯悬浮结晶过程,并分析了晶体粒径与搅拌桨转速等操作参数对晶体悬浮流动特性的影响.结果表明:晶体在结晶器内部进行内循环流动,其体积分数自下而上逐渐递减并趋于稳定;晶体分布情况与其粒径大小有关,粒径越小,分布越均...     

聚碳酸酯洗涤分离工艺改造

对聚碳酸酯洗涤工艺的油水分离过程进行了实验研究,研究了温度、搅拌速度、油相聚碳酸酯质量分数和水油体积比对分离快慢的影响,得出水油体积比是影响油水分离快慢的关键因素。通过测定乳液电导率的方法得出3种聚碳酸酯乳液由油包水型转变成水包油型的水油体积比,即反应完物料相转变水油体积比为0.5,酸洗和水洗完物料均为0.6,对中试装置采样分析进行了验证。通过间歇沉降实验计算得到反应完物料、酸洗和水洗完物料中油滴的Sauter平均粒径为208、301和330μm。采用斯托克斯自由沉降公式计算出液液分离器大小。为了强化分离,增加了斜板分离构件,并用流体力学软件进行参数优化。设计了3台液液静态分离器加2台离心机工艺,对原有5台离心机中试装置进行了改造,通过了72 h连续运转考察,结果表明新工艺能满足洗涤质量要求,节省了设备费用和操作费用。     

除油旋流器入口流量与基本性能的关系研究

对除油旋流器边壁的油滴粒径变化、旋流器的分离效率以及压力降与入口流量之间的关系进行了研究。结果表明 ,当入口流量达到一定程度时 ,旋流器边壁的平均粒径随入口流量的增加而降低 ,分离效率随入口流量的增加而增加。整个旋流器以及旋流器各段的压力降均与入口流量成指数关系 ,都随入口流量的增加而增加。在旋流器的压力损失中 ,进口、旋流腔及大锥段所占比例最大 ,且基本不随入口流量的变化而变化 ;小锥段次之 ,并随入口流量的增大而增大 ;直管段的压力损失所占的比例最小 ,它随入口流量的增大而不断降低。