重力式油水分离器内聚结构件分离性能的实验与模拟研究

为考察聚结构件对重力式油水分离器分离性能的影响,在理论分析的基础上,对错搭波纹板进行实验与模拟研究,并从油滴粒径在波纹板前后的变化、分离器分离效率、波纹板内流场和油滴浓度分布等方面进行对比研究。实验结果表明,板高较小时,水相出口处大油滴所占份额较低,油水分离效率较好,但会增加波纹板填料堵塞的风险;在波纹板上开孔能有效提高油水分离效果,缩短油滴停留时间;进口流量越大,分离效果越差。采用RNG k-ε湍流模型与离散相模型对错搭波纹板进行数值模拟研究,结果表明,小孔可促进板内流场分布均匀,并为板间质量交换提供通道,使聚结之后的大油滴通过小孔浮升到上层波纹板,缩短油滴浮升距离;开孔波纹板后油滴浓度分布区域集中,具有较好的分离效果。     

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。     

含聚结构件油水分离器性能研究

由沉降和聚结机理可知选取适当的聚结构件可增加油水乳状液的粒径,加快沉降速度,从而提高分离器性能.今设计了一种含聚结构件的分离器,在长为1800 mm,内径为384 mm的重力式分离器内安装入口构件和聚结板,通过测量不同流速和工况条件下四种聚结板对油水乳状液的粒径质量分离效率,研究分离器性能.结果表明,倒T型入口构件可有效减少分离器流场中的回流和二次涡流,还引入了重力消能和水洗作用.聚结板可显著提高油水分离效率,在流量较大的时候,聚结板分离效果下降,出现对粒径选择性的单一分离作用.聚结板的结构和材质对液滴的聚结沉降影响很大,应根据工况和处理条件进行合理选择.     

开孔波纹板油水分离器在不同结构参数下的数值模拟

运用计算流体力学的方法对波纹板油水分离器内部流动过程进行了数值模拟。运用Fluent商用软件通过分析分离器内部速度场和浓度场,验证了波纹板聚结部件的分离效果,同时验证了开孔波纹板的分离效果要好于未开孔的情况。通过改变波纹板板长和板间距得到其对分离效率的影响规律。     

新型波纹板油水分离器分离性能研究

研究的新型油水分离器 ,采用斜通道波纹板填料作为内部分离组件。液流在组件内的流动形态提供了频繁的油滴之间碰撞聚结和油滴在波纹板上粘附聚结机会 ,通过对实验模拟装置的分离性能研究 ,该分离器具有较高的分离效率     

新型波纹板油水分离器性能研究

研究的新型油水分离器,采用斜通道波纹板填料作为内部分离组件。液流在组件内的流动形态提供了频繁的油滴之间碰撞聚结和油滴在波纹板上粘附聚结机会,通过对实验模拟装置的分离性能研究,该分离器具有较高的分离效率。     

油水重力分离原理及聚结破乳机理初探

对油水重力分离的基本原理进行了阐述,并对油水乳状液聚结破乳机理进行了探讨。分析表明,从浅池原理和聚结原理入手,可对分离器的结构和聚结板的材料进行优化,以提高其流动特性以及分离性能;若有效地分离油水两相,必须施加外力场,使得坚固的界面膜削弱并破坏,促进其聚结破乳;应根据聚结破乳发生的条件对分离器的结构进行优化,以保证其具有优良的水力特性。     

油水重力分离过程油滴浮升规律的实验研究

在测定油水重力分离器内分散相油滴的浓度、粒度及中位粒径分布的基础上,分析了各区域内油滴的浮升规律. 结果表明,入口区域油水混合液的湍流程度较大,两相存在较充分的纵向掺混,在100 mm高度以上区域,油相相对浓度均达到0.9以上;斜板和平板区域内油相浓度较高,小油滴聚结成大油滴,在50 mm高度处,中位粒径由10 mm升至30 mm以上;平板区域油膜更新速度较慢,流动性较差,聚结效果不及斜板区域;重力沉降区域内流场相对平稳,油相相对浓度多集中于0.4~0.6之间,大油滴已基本浮升至顶部油层得到分离;隔油板前方区域存在涡旋流,部分区域油相相对浓度约升高了0.02,中位粒径增大了1 mm左右,出现返混现象.     

聚结技术及其乳化油水分离性能

聚结分离是一种利用油、水两相对材料浸润性的不同而实现乳化液滴聚结长大并最终通过重力沉降实现油水分离的物理方法,这种方法结构可控性好、分离效率高、运行成本低,是乳化油水分离领域的研究热点。本文首先对聚结分离方法进行详细阐述,介绍了聚结分离原理和影响因素;总结了近年来国内外学者对聚结材料表面改性和修饰等方面的研究。通过调控聚结材料的表面具有特殊浸润性,可显著提高油水分离效率;系统介绍聚结分离器的分类及其应用。最后阐述了聚结分离技术在石油化工领域的应用。本文对聚结分离技术进行展望,指出可以进一步研究实际液滴聚结过程和分离效果影响因素,应深入研究分离器在乳化油水分离过程中液滴聚结行为、机理、控制机制将是研究的重点。     

脱油型螺旋管油水分离器的数值模拟

应用计算流体动力学(CFD)方法,采用RNGk-ε湍流模型对未开孔螺旋管油水分离进行数值模拟,根据此油相分布,在油相大量聚集的位置开孔,油相通过孔射流实现油水分离,且具有较好的分离效果;对比油相体积流量分布的模拟和实验结果,吻合较好,也由此验证了RNGk-ε模型的正确性。     

油水分离器不同新型构件的流场数值模拟

利用Fluent数值模拟软件,对油水分离器内的流场特性进行了三维数值模拟和分析。对于3种不同开孔率的新型液盒式入口构件、3种不同排布形式的栅格式稳流构件、4种不同波纹板形式的聚结板组,分析并比较了不同构件的分离特性。模拟结果表明,开孔率30%的液盒式入口构件、内密外疏型栅格式稳流构件以及双维弦波聚结板组具有较好的油水分离特性。     

斜管内油水两相流动规律分析

斜管除油池是一种常见的重力式油水分离装置,研究"浅池原理"在斜管中的作用机理,为提高装置的油水分离效率提供理论依据。以流体在斜管中的停留时间为特征,利用Stokes公式推导出流体在斜管中的理论停留时间,将之与流体动力学仿真软件FLUENT求解的仿真结果进行对比分析,揭示了离散相油滴在斜管中的流动规律。研究表明:在"浅池原理"的作用下,流体在斜管中的流速降低,流体在斜管中的停留时间延长,离散相油滴间发生碰撞与聚结的概率增大,从而为离散相油滴在混合相中的浮升与分离提供有利条件。     

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。     

平行板油水沉降器中低雷诺数油滴运动模拟计算

以平行板油水沉降器为研究对象,对平板内的水相采用层流模型,油相采用离散相模型,在考虑边界影响、油滴为流体球和环境流3个因素影响及其协同作用条件下,建立了其运动方程,模拟计算分析了油滴在平板间的运动情况。结果表明,Poiseuille流场中油滴在有限空间的运移过程将受边界和流场影响,并使其运动行为发生改变,油滴上浮时间明显增加,沿平板水平位移延长,油滴在平行板油水器分离难度加大,其中边界的影响作用最大,而其次是Poiseuille环境流。另外,当两相液体粘度差别不大时,油滴内环流影响作用较弱,其三者协同作用不可忽视。     

影响聚结效率因素实验研究

利用重力式分离模拟实验装置,采用一种新型的聚结填料,系统的研究了聚结过程中影响聚结效率的各种因素,包括乳化速度、OP含量、流速以及聚结板长度等对聚结除油效率的影响关系。通过对比分析实验结果,得出本实验条件下的最佳工况。     

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。     

卧式重力沉降器油水空间分布研究

为了探究卧式重力沉降器内油水空间的分布规律,通过室内实验方法,全面测量卧式重力沉降器内空间浓度分布,得到空间浓度分布规律,建立回归方程。回归方程定量描述了卧式重力沉降器内部的含油浓度空间分布,便于对内部聚结部件处分散油滴迁移规律进行研究,对设计最佳水相出口也起到一定的指导作用。研究表明:斜板和平板区域聚结作用显著,斜板聚结区域相对入口含油浓度分层现象更明显,垂直位置上部和下部相对浓度差最大超过0.5,斜板上有油层流动,发生油层的破裂,大粒径油滴迅速浮升迁移。重力沉降区末端,垂直位置相对浓度差在0.2的小范围内波动。实验表明斜板聚结区域分散油滴的迁移浮升最为显著,水相出口处易形成涡旋流,引起重力沉降区域末端浮升迁移的小于10μm粒径分散油滴扰动和返混,需要进一步改进水相出口结构,稳定流场。