大处理量紧凑型气浮装置的数值模拟

目前鲜有关于大处理量气浮装置结构设计研究方面的报道,气浮装置国产化研究进程缓慢。为了解决这 一问题,本文以自主研发的处理量为120m³/h 紧凑型气浮装置为计算模型,采用Eulerian 模型和RNG k-ε 湍流模 型,运用Fluent 对其三维流场进行了数值模拟研究。分别研究了内筒高度、半径间隙及入口管径等结构参数和 含油量、处理量等操作参数的影响,以便考察和优化气浮装置的分离性能。结构参数影响的数值模拟结果表明: 随着半径间隙的减小,除油率先增大后减小;随着入口管径的减小,除油率先减小后增大;改变内筒高度对除 油率的影响较小。操作参数影响的数值模拟结果表明,装置的操作弹性相对较大,对水质水量一定程度的波动 具有良好的适应性。     

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。     

多级螺旋分离器结构优化设计与性能分析

为解决井下油水分离水力旋流器串接工艺较为复杂的问题,基于串联旋流分离原理提出一种新型多级螺旋分离器结构。利用响应曲面设计结合计算流体动力学方法,构建多级螺旋分离器参数与分离效率间的数学关系模型,得出最佳结构参数匹配方案,并针对最优结构模型系统地探究在一定范围内不同入口流量、油相体积分数及分流比对应的分离性能变化规律。开展室内分离性能实验,对数值模拟结果的准确性及优化结果的高效性进行验证。结果表明,优化后的结构可使分离效率由91.0%提高至96.2%。对比不同入口流量条件下的分离性能,得出最佳入口流量为2.5 m³/h;在一定范围内,随着油相体积分数及溢流分流比的增加,分离效率均呈先增大后减小趋势,其中模拟效率最高可达99.72%,实验效率可达97.70%,进一步验证了模拟结果的可靠性及优化结果的高效性。     

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。     

低入口浓度下微旋风分离器的试验研究

设计了公称直径75mm的微旋风分离器,在低入口浓度下对其进行试验研究.结果表明,该微旋风分离器的分离效率随着流量的增加先上升后下降,并随入口浓度的增加而上升,在雾滴平均粒径为31 μm、流量为56Nm3/h、入口浓度为12.4mg/L时,分离效率在78.3％以上,适用于加氢裂化工艺中循环氢的脱硫处理.笔者根据实验数据还...     

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.     

超疏水膜油水分离器的设计与实验

为将超疏水/超亲油网膜应用到油水分离领域中,设计了一套油水分离装置.通过实验现象分析以及采用将实验装置倾斜一定角度放置的方式解决了该装置存在的问题.分析了倾斜对分离效果影响的原因,考察了倾斜角度对分离效果的影响.通过改变出口水柱高度、流量大小以及初始含油率大小等影响因素对该装置进行了实验,结果表明:分离装置出口水中油含量随流量和初始含油率的增大而增大,并且流量越大,这种影响越显著;通过合理控制这三者大小,该装置可实现处理大流量或较宽初始含油率范围的油水混合物.     

油水混合流电磁分离装置分离特性的仿真研究

使用Fluent欧拉-欧拉多相流模型对电磁力作用下的油-海水混合流进行了数值模拟,并对电磁分离装置的分离特性进行了详细分析。分析结果表明:油水分离率随入口速度及油珠体积分数的减小而增大,随油珠粒径的增大而增大,并且存在一定的电磁力密度使其达到最大。入口速度及入口油珠体积分数越小、电磁力密度及油珠粒径越大,收油口含油率越高、排污测含油率越低。     

天然气聚结过滤器气液分离性能的实验研究

为了系统地评价天然气聚结过滤器的气液分离性能,采用两种加入液滴方式,获得较大范围的液滴粒径分布,液滴中位粒径分别为8.7、40.0μm,在流量为94~220m3/h范围内进行实验研究,并通过Winner318B激光粒度仪对出口粒径进行在线测量。实验结果表明:压降会随加液时间发生变化,液滴粒径对分离效率的影响显著;当流量为94~182m3/h、入口液体浓度为30~75g/m3时,气液分离效率随着气体流量和入口液体浓度的增加而增大,当流量超过220m3/h时,分离效率迅速降低;分离器出口处粒径大于8μm的液滴基本除尽。     

真空膜蒸馏用于多元醇水溶液分离的研究

利用自制的聚丙烯中空纤维膜,采用真空膜蒸馏法对1,2-丙二醇水溶液的分离进行了研究.考察了料液入口温度、冷侧真空度、料液流量以及料液浓度对膜通量和截留率的影响.结果表明,膜通量随料液入口温度、冷侧真空度及料液流量的增加而增加,随料液浓度升高而下降.截留率随料液入口温度、冷侧真空度和料液浓度的增加而下降,料液流量的变化对截留率没有明显的影响.本试验条件下最佳截留率可达100%,表明利用真空膜蒸馏技术可有效实现多元醇水溶液分离.     

旋流分离技术在甲醇制烯烃工艺废水处理中的应用

旋流分离技术在液-固分离和油水分离方面有广泛的应用,针对甲醇制烯烃废水处理中存在的问题,分别研究了急冷水旋液分离器和水洗水旋流除油器,应用于急冷水中催化剂微粉的脱除及水洗水中的油蜡类物质的分离。研究成果应用于某化工企业180万吨/年DMTO装置的水处理系统,并对其急冷水和水洗水水质进行了长期的监测,主要监测指标为急冷水旋液分离器进出口悬浮物含量和水洗水旋流除油器进出口油含量。工业运行结果表明：急冷水一级旋液分离器和二级旋液分离器的效率分别能达到50%和80%,对急冷水进行了有效的澄清,同时对外排相进行了有效的提浓;水洗水除油器的分离效率可达到60%,对油蜡类物质具有较好的分离效果。旋流分离技术的应用,减少了水系统中管路及设备堵塞,保证了装置的稳定运行。     

Numerical Analysis of Drops Coalescence and Breakage Effects on De-Oiling Hydrocyclone Performance

This work investigated the effects of breakage and coalescence on de-oiling hydrocyclone performance utilizing Computational Fluid Dynamics (CFD). It was found that an increase in the entrance flow rate with low entrance oil concentration not only did not increase the separation performance of the hydrocyclone but it also decreased the separation efficiency. On the contrary, the hydrocyclone performance was enhanced with increasing the inlet velocity. Furthermore, a comparison between the standard design and the conical inlet chamber design was drawn in terms of separation efficiency for low entrance oil concentration; the results depicted that the conical design had higher separation efficiency.     

水平渐变管内油水两相流模拟研究

为优化油气集输管道局部管道结构,采用计算流体力学软件对水平渐变管内油水两相流进行数值模拟,对比不同含水率、不同入口流速条件下两相流流型,分析油水两相流在管道内的压力分布规律。结果表明,渐变管内油水两相流流型为水包油流型,管壁主要为油相润湿;渐缩管压力随流向位移持续下降,渐扩管先下降后上升再下降;整体压降速率与含水率成反比,与入口流速成正比。研究结果可以为优化稠油集输管网管道结构、降低管道流动能耗等油水混输问题提供参考。     

柱形旋流器油水分离效果研究

建立了一套柱形旋流器油水分离实验流程。通过改变油水两相泵入速度、溢流口流量等操作参数,得到了入口流速、分水率对分离效果的影响趋势,并比较了二级柱形旋流器并联和串联两种连接方式的分离效果。结果表明,一定结构的柱形旋流器存在最优的入口流速和分水率;在2.8 m/s的入口流速下,二级柱形旋流器并联油水分离效果最好。     

The Effect of Pressure Parameters of a Novel Dynamic Hydrocyclone on the Separation Efficiency and Split Ratio

In this paper, a novel dynamic de-oiling oil-water separator was proposed. The effects of the split ratio and the pressure drop ratio on the separation efficiency were investigated through theoretical analysis and Computational Fluid Dynamics (CFD) simulation. Pressure ratio variations were achieved in two ways. First, a certain pressure was maintained at the oil outlet and the inlet pressure was allowed to increase steadily, which resulted in the pressure drop ratio initially decreasing till reaching the convergence value. Second, while maintaining a given inlet pressure, there was a linear relationship between the decrease of the pressure drop ratio and the increase of the pressure at the oil outlet. However, in both circumstances, it was clear that the separation efficiency initially increased and then kept steady as the pressure drop ratio increased, during which the split ratio decreased approximately linearly. In addition, optimal combination properties could be obtained when the pressure drop ratio was set at a specified value. The separation efficiency and the split ratio both perform good results.     

断续流对旋流器油水分离效率影响的实验研究

目前,大部分井下油水分离的旋流器由地面游梁式抽油机通过抽油杆柱提供能量,这样进入旋流器流量产生断续现象。通过实验证明断续流流量的不连续性使旋流器油水分离效率下降5％以内,存在一定负影响;溢流含油浓度越高,断续流对旋流分离效率的负影响也越大,所以井下油水分离过程中,不能偏面追求过高的溢流口含油浓度,提高分流比F与入口含油浓度C_i比值,减小断续流对分离效率的影响。     

三相卧螺离心机设计分析及结构参数对分离效果的影响

首先提出了用于油水砂分离的三相螺旋沉降式离心机两种结构模型。通过CFD数值计算发现,带有轴向管法兰的三相卧螺离心机结构模型存在一定的缺陷,即管法兰上有堵砂的情况出现且分离效率较低。通过改进设计,可调溢流挡板的三相卧螺离心机结构模型是可取的。该模型有较高的油相回收率,且固相也相对较干燥,适用于油水固三相分离。该模型还具有水与油砂分离、油水与砂分离或油与水砂分离等几种不同的排液方式。对此三相卧螺离心机加工制造,搭建实验平台,通过实验研究发现,此种结构的三相卧螺离心机对油相的分离效率较高,挡板圆弧中心到转鼓中心轴的距离对分离效率有着不同的影响。     

新型多旋臂气液分离器入口旋流头的预分离特性研究

新型多旋臂气液分离器可实现大直径分离器内的气液旋流高效分离,其入口旋流头结构是分离器的重要组件之一。通过大型冷模实验,对入口旋流头结构的液滴群粒径分布进行非引出式在线测量,从压降和分离效率角度考察了旋流头的预分离性能。结果表明,在入口直管段,初始液滴粒径会在高速气流的作用下迅速进行重新分布,粒径分布呈类正态分布,Sauter平均粒径（SMD）为16.8 μm。在16.95 m/s的气速下,液滴群在H/D=2.47~8.48长度内的入口直管段中运动状态稳定,粒径分布未发生明显变化。在高气速的操作条件下,剪切效应和边壁效应共同作用使SMD略有增大。液滴群在流经旋流臂后,粒径分布发生显著变化,出现“双峰”特征,旋流臂对液滴的聚集效果明显。通过粒径分布分析,预测了旋流臂末端的液滴特征。发现旋流头的预分离性能优越,在压降占比仅3.2%~8.4%的情况下,分离效率占比可高达42.8%~62.5%。入口旋流头结构不仅可以为混合相创造强旋流的初始分离环境,还能借助自身结构特点实现对混合相的惯性预分离。     

注气对油水分离水力旋流器流场影响模拟分析

采用雷诺应力湍流模型、混合模型和离散相模型对注气型油水分离水力旋流器进行数值模拟,得到其内部流场的速度分布和油滴粒子运动轨迹,分析对比了注气前后进口流量、分流比和充气量对分离效率的影响,数值计算结果与文献实验值进行了比较。结果表明,充气后流场速度增加,油滴粒子逃逸时间缩短,旋流器分离效率提高5%~10%,在一定条件下气浮对旋流分离起到强化作用。