地面旋流油水分离器的数值模拟研究

地面旋流油水分离器的性能对试油求产过程中实时获取准确的原油产出量至关重要。为此,以经典的切向流入式旋流油水分离器为模型基础,对油水分离的流场进行了数值模拟研究,评价了不同工作参数、原油物性条件下的油水分离性能。研究结果表明：随着工作压力的增大,油水分离效率呈现出由0跃升到最大值并基本保持不变而后骤降的规律。随着排量的增加,油水分离效率基本持续稳定在最优值而后突然下降,当油水比和原油黏度在一定范围内,油水分离效率随油水比和黏度的增加平缓下降;当超出此范围时,油水分离效率陡然下降。该装置的最佳工作压力范围为1.2～4.1 MPa,日处理量控制在45 m³以内,适用于油水比低于25%、原油黏度低于50 mPa·s的工况。     

油水旋流分离器流动机理和分离性能研究

采用雷诺应力模型CFD数值模拟方法．对油水分离器内的流动机理和分散油相的流动特点及处理方法进行研究。得出了分散油相等浓度分布云图和用于判断旋流器分离性能的流量-效率曲线、流量-压力降曲线、分流比-效率曲线和粒级效率曲线。利用试验对曲线进行验证，结果表明，理论计算与实验数据曲线在一定范围内变化趋势一致，根据曲线可对旋流分离器的性能作出判断，并确定处理能力及是否对来液采取必要措施来提高分离效果等。     

油水分离用水力旋流器分离性能曲线与实验

描述了水力旋流器性能的评价指标,运用流体力学的流场模拟和油滴的模拟技术,从理论上计算旋流器的流量-效率曲线、流量-压降曲线及粒径-效率曲线,并与实验数据做比较,得出结论：(1)理论计算结果与实测值的关系曲线变化趋势一致,因此可以采用流场模拟的方法预测旋流器的分离性能;(2)利用流量-压降曲线和流量-效率曲线可确定单根旋流管的处理能力及处理效果,相应得到并联旋流管的根数,或根据分离要求及系统所能提供的能量得到处理能力;(3)采用粒径-效率曲线可预测等概率粒径的大小,从而为是否对来液采取处理措施提供依据;(4)利用流场数值模拟方法预测旋流器的性能,可节省投资并缩短开发周期。     

油水两相旋流分离试验

以油水为工质进行了液－液两相旋流分离的试验，研制了一种高效的油水旋流分离器。研究了流量、回流率、入口含油浓度、油的乳化等因素对分离效率的影响。试验发现旋流压降与流量成指数关系。对旋流分离过程中油粒破碎的机理进行了分析讨论，分析表明当修正韦伯数大于１２时，油料发生破碎。     

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。     

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。     

排气管插入长度对旋流分离器分离性能的影响

排气管的结构形式对旋流分离器的性能影响较大。采用数值模拟方法研究了扩散锥形排气管插入长度对旋流分离器分离性能的影响。利用Fluent中提供的RSM模型对旋流器内气相流场进行了数值计算,计算时只考虑连续相对颗粒产生的曵力作用。分析结果表明,增大排气管插入深度,分离器切向速度的最大值变小,压力损失减小;分离器分离效率随着第2项体积分数的增大而变大,当排气管插入深度在0.8a～1.0a时分离效率最大,当插入深度过大时导致环形空间变小,既增大了压降又促使短路流的形成;排气管最佳的插入深度为0.8a～1.0a。     

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。     

2种结构油水旋流分离器流场数值模拟研究

采用雷诺应力模型(DSM)和SIMPLEC算法,对筒锥型和圆筒型油水旋流分离器的内部流场进行了数值模拟计算,得到这2种结构旋流分离器的内部切向速度和轴向速度分布。分析研究得出如下结论:(1)数值模拟计算值与实验值存在少许差异,但两者非常接近,数值模拟可为旋流分离器结构研究提供可靠依据;(2)筒锥型和圆筒型旋流分离器零轴向速度皆位于r=(0.3~0.35)D处,而筒锥型旋流分离器z=218mm处,流动分成上、下2部分;(3)圆筒型旋流分离器没有筒锥型旋流分离器的分离空间,靠近底流口的切向速度仍较高,使流体中的颗粒绕轴心旋转不易流入轴心处分离。     

液—液旋流分离器串联现场试验

对于含油率在1％－2％之间的采出液业说,采用单级旋流器进行分离,常常无法同时满足底流水质和溢流含油两项要求。通常先将采出液进行预分离,再对其底流污水进行除油。设计了一套名义直径为35mm的预分和除油旋流器,并将它们置于撬装式试验台架上。同时设有取样装置并进行压力和流量的检测,大大方便了旋流器的现场试验。通过改变旋流器操作参数,试验两级旋流器的分离性能。试验中旋流管入口含流波动较大,并具有随机性这考验了旋流器的适应性。试验结果表明,平均入口含油浓度为7．64％的油水混合物,经两级旋流分离后,净化水中含油最低为19．9mg／L,平均为31．75mg／L;油中含水率最低为23．3％,平均为40．95％。     

富芳烃油馏分组成对中间相沥青形成的影响

中间相沥青是制备新型碳材料的优良前躯体,其品质与原料的结构性质密切相关。采用减压蒸馏工艺对富芳烃油进行馏分切割预处理,得到不同结构组成的馏分油,分别进行热处理制备中间相沥青。对原料的相对分子质量及分子结构进行表征,并采用偏光显微镜、傅里叶变换红外光谱、热重、X射线衍射等研究手段对产品的微观结构、分子结构和微晶结构进行分析,探讨原料相对分子质量及分子结构对中间相沥青形成与发展的影响。结果表明：原料结构组成是影响中间相品质的重要因素,相对分子质量分布窄、环烷结构含量高的原料有利于形成各向异性结构含量高、软化点低、微晶结构有序的中间相沥青。     

均四甲苯合成中间相沥青的研究

以均四甲苯为原料，三聚甲醛为交联剂，在质子酸催化作用下合成以亚甲基桥连接的齐聚芳烃化合物，在本工艺条件下主要形成二、三、四聚体。炭化结果表明，均四甲苯齐聚物可在较低温度下转化成完全各向异性的中间相沥青。     

富芳烃重油组分结构调变对中间相沥青形成的影响机制

对重油富芳烃组分转化为次生沥青及其氢化改性沥青的热转化行为进行了比较,并对热转化过程中体系化学结构组成特征对中间相形成的影响进行了研究.采用红外光谱及氢核磁共振波谱,对比分析了次生沥青及其氢化改性沥青的化学结构组成特征;借助偏光显微镜、X射线衍射,考察了两体系中间相沥青的形成过程.结果 表明:控制体系短烷基侧链含量可有...     

FCC油浆研制中间相沥青泡沫炭

以FCC油浆富芳油制备中间相沥青基泡沫炭,在箱式电阻炉内800~1 400 ℃范围、通入1 L/min氮气稀释空气的条件下,考察了中间相沥青泡沫在炭化前后的SEM微观形态、表面官能团和XRD衍射图的变化情况,尤其是炭化温度的影响。SEM照片表明：随炭化温度升高,泡沫炭孔壁逐渐被破坏。XRD分析结果表明：随炭化温度升高,泡沫炭的晶格规整性得到改善。红外分析结果表明：中间相沥青泡沫固化后,表面存在大量的C-H、C=O和COO-基团,经过炭化后,COO-和C-H含量减少,O-H含量增加,在1 100 ℃以上继续炭化,泡沫炭表面的C-H,C=O,O-H和COO-基团含量变化较小。综合考虑泡沫炭的表面官能团、晶格参数和形态,适宜的炭化温度为1 100 ℃,在此温度下可以得到形貌较好、孔径为150~300μm的泡沫炭样品,其晶体结构参数La,Lc,N,d002分别为2.5 nm,2.31 nm,10,0.347 6 nm。     

大港常压渣油超临界萃取馏分制备中间相沥青的研究

采用超临界技术萃取分离大港常压渣油，可有效的脱除一些喹啉不溶物和固体杂质，且获得相对分子质量分布窄，反应性均一的组分，该组分经加压缩聚，不仅提高炭化收率，还可进一步改善性能，为制备高性能炭材料提供有效的途径，通过元素分析，族组成分析和核磁共振等手段对原料的组成，结构进行了表征，并借助于热台偏光显微镜技术考察了所间相沥青液相炭化过程中的中间相转化行为，结果表明，体系中合理的脂肪侧链及环烷烃含量和相对分子质量分布是保证中间相良好发展的必要条件。     

高分子改性对中间相沥青微观结构及炭纤维力学性能的影响

以富芳烃重馏分油（FCCDO）和聚乙二醇（PEG）为原料,在一定条件下进行共炭化反应得到可纺中间相沥青并制备力学性能优异的碳纤维。借助元素分析、X射线衍射、氢核磁共振等表征手段深入分析PEG添加量对中间相沥青结构组成及碳纤维性能的影响规律,并对共炭化机理进行推测。结果表明,随着PEG添加量增加,所得中间相沥青的软化点降低,收率增加,分子中烷烃结构数量明显增多,同时产物沥青的光学组织由中间相充分发展的广域流线型转化为小域流线型,最后转化为两相（中间相和各向同性相）共存的混合沥青。碳纤维的力学性能随着PEG添加量的增多而呈现先增大后减小的趋势。PEG添加量（w）为5%时可制备出直径为11.4 μm、拉伸强度最高可达2.4 GPa的碳纤维。     

沥青树脂流变性的研究

以催化裂化油浆富芳烃馏分为原料，在酸性催化剂的作用下合成了沥青树脂。沥青树脂的流变性质是沥青树脂纤维研制和生产过程中的重要参数，采用粘度-温度曲线、粘度-转速曲线表示。通过非牛顿指数（n）、结构粘度指数（△η）和粘流活化能（△Eη）定量研究了沥青树脂的流变性。结果表明，三聚甲醛沥青树脂（RTPF）的n、△η和△Eη都明显优于对苯二甲醇沥青树脂（RPXG）相对应的参数，由此可预测RTPF的纺丝可行性优于RPXG。     

两种中东原油的减压渣油性质的研究

运用超临界流体萃取分馏技术，对两种中东原油（沙特轻质原油与阿曼原油）的减压渣油进行分离，测定与分析了窄馏分的折光指数、密度、粘度、残炭、平均相对分子质量、元素分析（C、H、S）、金属含量（Ni，V）、族组成（饱和烃、芳香烃和胶质含量）及结构组成。并与大庆、辽河原油的减压渣油分离结果进行了对比，为沙特轻质原油及阿曼原油的减压渣油的合理加工提供了重要的基础数据。     

渣油热反应体系中第二液相形成与液相掺兑物的关系

向渣油体系中掺兑具有不同芳香度和芳香性分布的液相掺兑物，能够不同程度地改变渣油热反应体系中第二液相的相分离特性，从而改变渣油热反应体系的生焦特性。液相掺兑物的芳香度越高，芳香性分布范围越宽，其抑制第二液相形成和推迟相分离点出现时间的作用越显著。     

不同变速箱油对WS2001同步器性能的影响

利用自行研制的WS2001变速箱同步器油品评定台架研究了GL-5 75W/90重负荷齿轮油、重负荷多效齿轮油75W/90,80W/90,80W/140,柴油机油CF-4 15W/40和SJ/CD 15W/40等油品对WS2001惯性锁环式同步器性能的影响。试验结果表明：不同润滑油的使用寿命不同,导致同步器失效的形式不同。CF-4 15W/40和SJ/CD 15W/40汽柴油机通用机油虽能保证较好的运行稳定性,但同步器试验件磨损严重,易产生磨损失效;GL-5 75W/90、75W/90重负荷多效齿轮油、80W/90重负荷多效齿轮油、80W/140重负荷多效齿轮油等在前期具有较好的运行稳定性,氧化衰变后易发生同步器打齿,导致打齿失效。变速箱油的黏度、抗剪切性能和氧化安定性对同步器运行性能具有一定影响,选用和研发新型变速箱油应予以考虑。