搅拌槽内液膜乳液分散性能的研究

在综合一般不互溶液-液分散体系研究的基础上,同时考虑了乳水界面张力、乳液粘度的影响,建立了液膜体系中乳液液滴平均直径大小的半经验关联式,并通过试验推导建立了乳滴直径大小分布的关联武,     

油水乳状液在电场作用下的力学计算

乳状液是一种复杂的液-液复杂分散体系,其分散程度与体相及界面层的流变性质密切相关。根据W/O乳状液液滴模型,分析了油水乳状液在电场作用下相关力学行为及其势能分布。分别应用Poisson-Boltzmann方程与Poisson-Smoluchowski方程揭示了阻止液滴絮凝的势垒关系,解析了乳状液的界面张力、分散相界面电势与电荷密度的关系、双电层势、分散相液滴之间的感应势等影响乳状液稳定性的因素,对于应用电方法进行破乳作业具有较重要的指导作用。     

液-液旋流器中分散相液滴破碎机理研究

根据液-液旋流器涡流场和切向速度的特点,探讨了分散相液滴破碎的主要原因,粘性剪切力主 要使液滴变形;雷诺剪切应力则导致液滴破碎;并分析出旋流器中液滴易发生破碎的几个主要部位。在 总结前人研究成果的基础上,归纳出3种描述分散相液滴的形变与破裂的临界条件,为研究液-液旋流器 分散相液滴破碎机理提供依据。     

液-液旋流器分离效率预测理论模型

通过分析液-液旋流器内分散相油滴在连续相水中运动所受的Newton阻力、Stokes阻力和Oseen阻力的不同计算公式,在相关假设前提下,建立了油滴的运动方程。根据重相分离和轻相分离对迁移速度影响的分析,得出分散相液滴迁移运动轨迹。考虑到分散相油滴粒径的不均匀性,推导了不同粒径油滴对应的分离效率,建立了粒径与分离效率的关系即粒级效率关系,从而可从理论上预测液-液旋流器的分离性能。     

液—液接触萃取设备内分散相滞存率的阻抗法测量

尝试将阻抗法用于液－液萃取设备内分散相滞存率的测量，开发了相应的测试系统，测量了间歇搅抖槽内分散体系中分散相的滞存率和往复振动筛板萃取柱内分散相滞存率的抽向分布。结果表明，液－液分散体系中的分散相滞存率可以由阻抗法进行较为准确的测定，分散相的滞存率与两相混合物的电导之间服从Ｍａｘｗｅｌｌ关系，从而为液－液两相流动过程中分散相滞存率的测量提供了一种新的方法。     

液－液接触萃取设备内分散相滞存率的阻抗法测量

尝试将阻抗法用于液－液萃取设备内分散相滞存率的测量，开发了相应的测试系统，测量了间歇搅拌槽内分散体系中分散相的滞存率和往复振动筛板萃取柱内分散相滞存率的轴向分布。结果表明，液－液分散体系中的分散相滞存率可以由阻抗法进行较为准确的测定，分散相的滞存率与两相混合物的电导之间的关系服从Ｍａｘｗｅｌｌ关系，从而为液一液两相流动过程中分散相滞存率的测量提供了一种新的方法。     

稠油化学驱微观机理及数学描述研究

乳化液在孔隙介质中的流动过程是一个复杂的随机游走过程，不同直径的液滴在大小不同的孔隙中滞留和聚并，又通过大小不同的喉道破裂和分散。采用微观物理化学流体力学方法，根据描述乳化液液滴直径的数学公式，分析了液滴直径与毛管数及渗透率的数学关系及乳化现象发生的条件。将不同尺寸液滴在多孔介质中的分布与毛管数联系起来，并结合孔隙喉道分布，计算出乳化液液滴尺寸分布概率曲线。对乳化液滴的破裂与分散进行了初步分析。研究表明，降低界面张力、提高毛管数可改善稠油油藏开发效果。图2参10     

考虑界面张力和液滴变形影响的携液临界流量模型

现有的携液临界流量模型通常认为界面张力及曳力系数为常数,忽略温度及压力对界面张力、液滴尺寸及液滴变形对曳力系数的影响,造成预测携液临界流量的结果与实际结果有较大差异。为了更准确预测气井携液临界流量,首先通过分段拟合界面张力实验数据,建立界面张力公式,然后引入变形液滴曳力系数公式及液滴变形程度和液滴尺寸之间的关系式,得到考虑界面张力和液滴变形影响的携液临界流量模型。研究结果表明,温度越高,压力越大,界面张力越小,携液临界流量越小;液滴尺寸越大,液滴变形越严重,液滴高宽比越小,曳力系数越大,携液临界流量越小。实验表明,模型预测数据与气井微观液滴积液实验数据基本吻合一致,其准确度远远高于Turner模型和李闽模型。新模型能够更加准确预测不同液滴尺寸下的携液临界流量,符合气田开发规律,为油气田开发提供技术指导。     

柴油-甲醇-乳化剂三组元乳化液的制备及其理化特性

 制备了不同甲醇和乳化剂含量的柴油-甲醇-乳化剂三组元乳化液,测定了它们的黏度、密度、界面张力和分散性,考察甲醇和乳化剂含量对三组元乳化液理化性质的影响。结果表明,随着甲醇含量的增加,柴油-甲醇-乳化剂三组元乳化液的黏度和分散相Sauter平均直径D逐渐增大,密度和界面张力逐渐降低;随着乳化剂含量的增加,乳化液的黏度和密度增加,而界面张力和分散相Sauter平均直径D则下降。     

芳烃抽提新型萃取塔的操作性能研究

多升液管筛板搭（MU）是芳烃抽提装置的一种新型萃取塔。在直径为0．1m、萃取段高度为1m的MU萃取塔中，用低界面张力体系正丁醇-丁二酸-水研究了分散相存留分数、液滴平均直径和液泛速度等流体力学特性以及全塔效率等传质性能。由试验数据回归得到的液泛速度、塔板效率等经验关联式可用于对该塔型的工程放大设计中。     

采用液／液聚结器分离分解液中游离水的实验

通过颇尔公司水平式液／液聚结器装置中的试验，从CHP分解液中将分离界面张力较小的乳化液有机相／水相有效分离，实验状态下平均聚结脱除水相336μL/L，相对于13m^3/h装置处理量每天能脱除105L的水，为解决苯酚精馏中钠盐沉积，延长开工周期找到了出路。     

影响二元乳状液分水速度的研究

二元驱油剂的化学成分及其含量是影响二元乳状液分水速度的重要因素。实验从组成二元驱油剂的主要成分及含量出发,利用反映油水界面性质的参数-界面黏度、界面弹性模量、界面黏性模量、界面张力,研究了相同条件下不同相对分子质量聚合物、不同浓度聚合物、不同浓度表面活性剂的二元乳状液分水速度的差异。结合分散相液膜强度理论分析了影响二元乳状液分水速度的内在机理。     

界面张力和乳滴大小对乳状液稳定性的影响

通过用不同界面张力体系和原油进行乳化,制备出一系列不同数量级界面张力的乳状液。研究了界面张力和乳状液液滴大小对乳状液稳定性的影响。结果表明,乳状液的稳定性随界面张力增加而增强;相体积比影响乳状液的稳定性,随含水率增加稳定性减小;乳状液粒径随界面张力增加而减小,平均粒径越小乳状液越稳定。     

群体平衡模型在气液搅拌数值模拟的研究进展

气液搅拌反应釜在过程工业中应用广泛,在气液的分散和混合过程中,准确模拟预测离散相系统中气泡大小与分布在流体力学和传质中起着关键性作用。群体平衡模型(Population Balance Model,PBM)是描述两相以及多相流体系中分散相的尺寸大小及分布程度随时间和空间变化的通用方程模型,可以较准确的预测釜内流场和气泡的大小与分布。对群体平衡模型在气液搅拌数值模拟中的应用进行了综述,讨论了PBM的数学模型和主要的数值求解方法,然后着重介绍了近年来采用PBM对气液搅拌数值模拟的情况,进行了总结和展望。     

乳化油液水击谐波破乳技术的机理研究

对水击谐波破乳的机理进行了分析,在此基础上建立了分散相液滴的力学平衡方程,并进行了水击谐波破乳实验。分析和讨论了在水击谐波场中分散相液滴由于受到水击谐波强迫振动力而相互聚集的原因和特点,从分散相液滴的聚集、变形、碰撞和聚结等几个阶段探讨了水击谐波破乳的机理,得到分散相液滴在水击谐波场作用下的运动规律。实验结果表明,在水击谐波场中分散相液滴在一定波长范围相互聚集,水击谐波的频率对分散相液滴聚集有一定的影响;随分散相液滴粒径和密度的增大,分散相液滴聚集能力增强,有利于破乳。     

油水两相管流宏微观流动特性进展研究

为揭示油水流动微观特性及宏微观之间的内在关联提供前期认知基础,对国内外关于油水两相宏微观流动特性的研究进展进行简述,涵盖测量方法、流型与压降、微观流场、掺混特性和分散特性五个方面。研究发现:油水两相流型受管壁属性(管径、粗糙度和润湿性等因素)、油品物性和流动边界条件的影响难以形成统一的划分准则,不同实验体系均存在特征流型,为普适性流型判别方法提出了挑战;光学方法的应用能够实现分层流动局部流速及速度波动的直接或间接测量;掺混特性研究集中于混合流速和含水率对掺混形成后界面形态、液滴分布及液滴速度的实验测量,掺混机理及模型有待深入研究;分散特性的研究聚焦分散相含量、黏度和表面活性剂等因素的影响,同时可引入液滴群平衡理论对其液滴分布进行预测,对分散体系乳状液黏度和反相点的实验和模型研究较为广泛。     

筛板结构与分布对脉冲萃取塔传质性能的影响

为了考察萃取柱内液滴的分散与聚集对于传质性能的影响,比较了3种不同筛板结构与分布的脉冲萃取塔的传质性能,即通过在标准柱内加入聚集板加强液滴的聚集,并通过改变板间距来调整塔内分散相的聚集、分散行为。结果表明,板间距为50mm,每隔3块标准板放置1块被分散相浸润的聚集板,可以有效地利用分散相液滴在塔内周期性的表面更新效应强化传质,传质效率较标准脉冲筛板萃取塔高30%以上。降低分散-聚集筛板分布的板间距后,连续相的轴向返混系数会明显降低,但分散性能降低,从而造成全塔的传质效率较低。因此优化塔内分散、聚集频率是设计高效萃取设备的关键因素之一。     

颗粒尺寸对聚合釜内固-液两相流的影响

利用计算流体动力学方法对组合式搅拌器作用下聚合釜内固-液两相流的流场进行数值模拟。分析了不同固相颗粒粒径对液相速度分布、固相颗粒体积分数分布及搅拌功率的影响。数值模拟结果表明,颗粒粒径的变化对液相速度的影响较小,对釜内固相颗粒分布影响较大;颗粒粒径越大,聚合釜釜底固相颗粒沉积越明显,但颗粒体积分数增大会导致聚合釜釜内固相颗粒的分散更为均匀,颗粒粒径的改变对搅拌功率的影响不显著。研究结果可为聚合釜内固-液两相流的工程应用提供理论依据。     

高压交流电场中单液滴振荡特性实验

 以白油和水为实验介质,利用显微高速摄像系统结合图像处理技术对高压交流电场(AC)作用下水滴在油中的振荡特性进行了研究,考察了电场强度、频率、油品黏度、介电常数、油-水界面张力以及液滴直径对液滴伸缩变形幅度的影响。结果表明,交流电场作用下液滴变形度呈周期性变化,且变形度变化频率是电场变化频率的2倍;液滴变形度主要受电场强度、液滴直径、油-水界面张力等因素的影响,而液滴伸缩变形幅度受电场频率、油品黏度和油-水界面张力的影响明显;在50~300 Hz的交流电场中,电场频率越大、油品黏度越高、油-水界面张力越低,液滴的伸缩变形幅度越小;电场强度和直径对液滴伸缩变形幅度的影响不明显。     

气体钻进过程地层液体侵入量计算及携液规律研究

气体钻井具有大幅提高钻速和单井产量、有效防止恶性井漏的技术优势,是深井提速、大规模低品位油气资源高效勘探开发的关键技术方法,然而一旦地层出液后,井筒内的岩屑与地层侵入液相互作用,可能造成井内泥包和井眼堵塞的井下复杂事故,常常导致钻井失败。文章基于随钻试井和井筒多相流理论,建立了气体钻井 过程中非均质圆形封闭地层瞬态产液理论模型,并提出了考虑液滴大小和液滴变形特征的气体携液能力计算方 法。通过室内实验台架模拟了气体钻井地层出水后的动态携液过程,表明理论携液量与实际携液量相符。结合现场气体钻井实例计算得出地层的产液量与地层物性、钻井参数等相关;增加注气量和降低气液两相界面张力能够有效地减小液滴尺寸,提高气体钻井的携液能力。