旋流分离技术在石油、石化工业中的应用

介绍了旋流分离器的基本结构和工作原理,并将旋流分离与其他几种分离技术在油污水处理方面进行了比较,综述了旋流分离技术用于油水分离、油污水处理、原油或其他油品脱水的研究与发展现状,并展望了旋流分离技术在石油、石化工业中的应用前景。     

旋流分离过程强化新技术

旋流器作为一种典型的非热物理分离设备,具有结构简单、分离效率高、处理能力大、运行和维护成本低等技术优势,在石油、化工、环保、采矿等众多领域中获得了广泛的应用。随着旋流分离过程强化技术的发展,旋流分离精度也从毫米级发展到微米级、纳米级甚至是离子分子级。本文围绕旋流分离过程强化的科学原理和工程应用,介绍了旋流分离过程强化新技术方面的研究进展。系统总结了由一维点到二维面,再到三维体的旋流场连续相流场测试方法,介绍了基于微流控技术和高速摄像技术的适用于检测快速螺旋迁移颗粒运动速度的同步高速运动分析（S-HSMA）系统,以及基于该系统发现的旋流场中颗粒高速自转等新现象。旋流自转已经实现从现象发现到工程应用的突破,本文还介绍了基于颗粒高速自转的旋流吸收、旋流萃取、旋流脱附等分离强化过程新原理以及气泡强化废水旋流除油、颗粒排序强化微细颗粒旋流分离、多孔颗粒旋流自转除油等旋流分离过程强化新方法及设备。     

旋流分离技术研究进展

介绍了旋流分离技术的研究进展,包括水力旋流器的结构形式与结构参数、新结构类型、主要水力学参数、混合液性质及流量稳定性、材料与制造技术、磨损与腐蚀及旋流分离应用技术的研究进展等,还对旋流分离技术的发展趋势作了简要分析。研究表明,随着人们对旋流分离技术的不断开发,其在石油、化工等行业得到了越来越广泛的应用。     

高粘度物料固液分离技术研究进展

在各种高粘度物料分离方法中旋流分离法具有设备低成本、低能耗、结构简单、工艺流程简单和操控容易等优点,因而成为最为简单可行的技术路线.介绍旋流分离方法的优缺点以及旋流分离应用于高粘度液固体系分离技术的研究状况.     

旋流分离技术的现状与应用前景

在化工领域旋流分离技术越来越受到重视,其应用程度也随着技术的不断完善而更加普遍,在此通过简述液旋流分离器的基本结构和工作原理及特点的基础上,介绍了旋流分离技术用于化工方面的现状并展望了旋流分离技术在液液分离过程中的应用前景。     

固-液-液三相旋流分离技术

综述了国内外三相旋流分离技术的发展现状,指出了三相流动的复杂性,介绍了根据假设条件建立的液-液-固三相旋流分离数学模型,并就三相旋流分离技术的发展做了前景展望。     

旋流分离技术的现状与应用前景

在简述了液液旋流分离器的基本结构和工作原理及特点的基础上 ,介绍了旋流分离技术用于油污水处理、原油或其他油品脱水、液化气脱胺等方面的研究与发展现状 ,并展望了旋流分离技术在液液分离过程中的应用前景     

混相旋流分离技术应用研究

概述了旋流分离技术在我国的应用现状,分析了旋流分离技术的工作原理和工作特性,研究了此项技术在气—液、气—固、固—液、液—液等混相分离的进展,明确了旋流分离技术推广应用的关键环节及问题,阐述了在石油、化工、环保等多行业的推广前景。     

液-液水力旋流器分离效率深度提升技术探讨

为解决微小粒径分散相分离效率不高,制约水力旋流器分离效率深度提升的问题,本文以液-液水力旋流器为分析对象,在总结已有理论及研究成果基础上,分别从影响旋流分离效率的关键物理因素,包括分散相在旋流场内的停留时间、分散相粒径、分散相距轴心旋转半径、分散相切向旋转速度以及旋流分离工艺系统五个方面出发,首先对已有提升旋流分离效率的水力旋流器串联工艺、分散相粒径聚结器、小直径旋流分离器及增强切向速度的动态水力旋流器等技术措施进行分析总结,并在此基础上提出了促进旋流分离效率深度提升的新型技术方案,为液-液两相以及固-液、气-液、气-液-固等多相混合介质的高效旋流分离器设计及系统优化提供一定理论及技术支撑。     

基于入口分散相重排序的旋流强化分离研究进展

随着工业化进程的飞速前进，适用于分离多相不互溶介质的旋流分离器已广泛应用于石化、环保等重点行业。为了提高旋流分离器在全粒径范围内分散相的分离效率，涌现出了多种旋流分离过程强化技术。其中，对入口分散相进行重排序的旋流强化技术因具有加工成本及运行费用低、易于实施、强化效果明显等优势，展现出了重要的应用价值及推广前景。本文聚焦于入口分散相重排序的旋流强化技术，对基于惯性力场和离心力场进行分散相重排序的旋流强化原理、排序器结构类型及应用于液-液、固-液、气-固两相的分散相重排序强化技术及研究成果进行了系统的分析和总结。在此基础上，从组织构建分散相重排序后的多股液流，选择促进多股液流间协同高效分离的旋流场入射方案，强化分散相移动过程中的聚并长大和/或惯性碰撞等角度出发，总结了分散相重排序的技术路线并进行研究展望，从而指导旋流器的旋流分离过程强化及优化设计，助力于旋流分离效率的深度提升。     

旋流器对电脱盐装置含油污水的处理

介绍了旋流器在炼油厂电脱盐装置污水处理系统中的工艺流程。经旋流器处理，电脱盐装置排出污水的含油量可稳定降低到150mg/L以下，实现了装置排出污水分级达标管理的目标。     

Crude Oil Desalting Using Hydrocyclones

Dilute dispersion/emulsion of ultrafine water droplets containing a variety of salts is usually present in crude oil. It is very useful to remove the water and the dissolved salts, so that corrosion, plugging, and fouling of equipment can be prevented. Electrical desalter is an effective method in crude oil desalting. In order to overcome the shortcomings of electrical desalting system, such as larger equipment volume, complex high tension electricity system, a new process of crude desalting that are based on hydrocyclone technology is designed. Preliminary industrial experiments have been carried out to prove the feasibility of desalting using hydrocyclone. The effects of several dimensionless units, such as Reynolds number, Euler number and pressure drop ratio were studied. An increase in inlet Reynolds number will decrease the pressure drop ratio. With an increase in inlet Reynolds number, Euler number increases gradually. Under the condition that Reynolds number of inlet is ranging from 5000 to 5800, the water concentrations can decrease from 5 vol%  8 vol% to less than 0.40 vol% and the salt concentrations is reduced from less than 8 mg L⁻¹ to 3 mg L⁻¹ after handled.     

斯托克斯定律在炼油厂催化-常压装置的应用

介绍了斯托克斯(Stokes)定律与电脱盐(EDD)原理,叙述了2者结合在炼油厂常压-催化车间的应用,解决了油与无机盐及水的分离问题.(1)增加液-液旋流分离器,使进污水汽提塔的污水含油量降低了89%,解决了焚烧炉下火雨及炉膛超温的问题;(2)先后2次改造电脱盐流程及电脱盐罐,并应用鼠笼式平流电脱盐技术,使脱后含盐质量分数由8.74mg/L降为1.45 mg/L,含水的质量分数由0.43%降为0.11%,脱盐率由81.4%增加到96.4%.可保护催化剂,提高催化液收收率,降低成本,并稳定安全生产.     

除油型水力旋流分离器压降研究

:采用各向异性k-ε模型,用有限差分法,以SIMPLE算法为基础对旋流器内流场进行了数值模拟。通过数值计算得到了在流量一定的情况下,随溢流比的增加,进料口与溢流口之间的压力降△Piu增大,进料口与底流出口之间的压力降△Pid几乎不变。△Piu与△Pid随进料流量的增大而增大,△Piu随溢流管孔径的减小而变大,△Pid几乎不变。通过算例与实验校验,得出各向异性k-ε模型能够模拟旋流器内湍流流场。     

CFD在液液水力旋流器入口结构及尺寸优化中的应用

根据计算流体力学 (CFD)的原理和方法 ,以流场数值模拟为基础 ,本文研究了旋流器的各组成部分在分离中所起的作用 ,首次定量描述了旋流器内、外旋流压力 ,径向压力梯度和弗劳德准数沿管长的变化 ,并分析了旋流管各部件对分离性能及能耗的影响 ,并对旋流管入口结构和尺寸作了优化计算     

基于Fluent网格变形的旋流器的形状优化

目前,旋流器的流体结构优化主要局限于单参数的尺寸优化;大多采用多组网格分别模拟的方法;不仅费时,而且对于微小的尺寸变形常常难以操控。当旋流器的分离效率优化到一定峰值后,进一步提高则比较困难。为解决这一问题,提出了基于网格变形的形状优化方法。以旋流器的分离效率为目标,采用ANSYS Fluent的网格变形方法,优化了旋流器的外形结构,将旋流器的分离效率由原来的95.69%提高到了99.18%,并对比分析了优化前后的压降、速度和油相体积分布。研究结果表明：Fluent 网格变形器驱动网格节点的平滑变形,可以同时实现变形区域的结构参数的优化组合,以及优化迭代的自动化和智能化,具有良好的全局搜索能力和较强的鲁棒性;Fluent网格变形优化算法能够缩短CAD建模的时间,避免网格重构;可在单一尺寸优化的基础上,在一定范围内提高旋流器的分离效率。     

不同操作参数下动态水力旋流器内部油水两相流动的数值模拟

根据计算流体动力学(CFD)的方法,应用Fluent软件对动态水力旋流器内部油水两相流场进行数值模拟,考察了不同入口流量及转筒转速下旋流器内速度场与油水两相的分布情况。结果表明:动态水力旋流器内切向速度呈双涡结构(准自由涡与准强制涡);轴向速度明显小于切向速度且不存在零速度包络面,油相集中于旋流器轴心形成油核,随着流量及转速的增加,各相速度及中心油核浓度均增加。     

水力旋流器中阿基米德螺线入口的设计

为改善水力旋流分离器的分离性能 ,稳定水力旋流器流场 ,提出了水力旋流器使用阿基米德螺线入口 ,并详细介绍了阿基米德螺线入口的设计方法 ,阐述了该形式入口的优点 ,提出了加工制造方法的建议。     

溢流管结构对天然气水合物用旋流器分离性能的影响

建立了主直径100 mm的旋流器模型,采用计算流体力学(CFD)方法研究了溢流管内径、插入深度及壁厚对旋流器分离天然气水合物性能的影响规律。结果表明,入口流速为9 m/s时,随溢流管内径增大,水合物分离效率增大,砂的分离效率降低,旋流器的压力降逐渐减小;随溢流管壁厚增大,水合物和砂的分离效率稍有增大,旋流器的压力降先增大后减小;随溢流管插入深度增大,水合物分离效率先减小后增大,砂的分离效率先增大后减小,旋流器的压力降波动较小。溢流管内径对旋流器分离天然气水合物性能的影响最大,插入深度次之,壁厚的影响最小。     

多进口旋流器流场特征及分离性能

为了改善单进口旋流器稳定性差、分级效率低等问题,本文提出了多进口旋流器结构。通过数值模拟方法,在恒定入料工况下,对比分析了单、二、三、四进口旋流器的流场特征和分离性能。研究结果表明：增加旋流器进口数量,会对旋流器流场和分离性能产生积极影响,有利于旋流流场径向压力的增大,且进口数量为偶数时,流场径向静压力增强效果更好;旋流器柱段区域流场切向速度增大,有利于强化旋流器分离能力。同时使用Mixture耦合RSM模型预测了离散相CaCO₃颗粒的分离效率,结果表明多进口旋流器可以在低速度入口条件下完成离散相的高精度分离。入料速度为3m/s的工况条件下,多进口旋流器分离50μm、57.5μm颗粒的底流分配率较单进口旋流器分别提升了10.60%、5.59%,对抑制旋流器溢流产品错配率和提高分级精度有积极的影响。因此,增加旋流器进口数量,可以有效提升旋流分级效率和分离精度。