离心三相分离过程数值模拟研究

悬浮液的沉降过程主要由固相颗粒浓度和凝聚状态等决定,为了定量描述油渣水在离心力场中的分离过程,以含油渣水三相的罐底油为研究对象,提出固-液-液三相离心分离的概念,进行模型分析,采用计算流体力学软件FLUENT对其分离过程进行数值模拟研究,分析了其影响因素。研究表明:数值模拟与实验结果基本一致,利用FLUENT软件模拟三相离心分离过程符合实际状况,能够很好的指导实践。     

超声-冷冻解冻法处理罐底污油

原油沉降罐罐底污油的三相分离是油田生产急待解决的问题之一,通常采用溶剂萃取和热水洗处理时存在安全风险和二次污染。本论文在分析了罐底污油基本特性后,提出了超声-冷冻解冻复合法处理罐底污油的方法,以三相分离后泥相含油量为考核指标先后进行了单因素和正交实验,得到了最佳工艺条件,并讨论了三相分离机理。得出最佳工艺条件为：超声频率28kHz、温度55℃、超声功率300W、超声时间60min、冷冻温度为-5℃,冷冻时间为3h,解冻温度为60℃并静置1h。此工艺实现三相分离的机理大致如下：超声空化作用可以使固体颗粒在油滴表面脱附沉降至底部,再冷冻破乳时冰晶可以刺破油水界面、油滴聚并从而油水分离。研究表明：采用此工艺处理罐底污油时安全风险低,不会带来二次污染,分离后水相含油率低。     

新型的纤维-液膜油水分离器

介绍一种新型的纤维 液膜油水分离设备 ,主要由聚结罐和分离罐组成 ,采用改性强亲油性纤维作为聚结罐内件 ,使含油污水中的细小油滴通过强亲油性纤维在较短的时间内合并为大油滴成为可能 ,缩短分离罐沉降时间 ,提高油水分离效率。试验表明 ,新型的纤维 液膜油水分离设备用于处理含油污水是行之有效的 ,用于处理稀油污水比稠油污水效果更好     

新型溢流器高效回收钛白酸解尾渣中的钛

中国是世界上最大的硫酸法钛白生产国,目前已累计堆积超过千万吨副产品酸解尾渣。酸解尾渣中含有大量未反应的粒径大于25 μm的钛铁精矿,酸解尾渣堆积而不利用就造成了严重的环境污染和资源浪费。根据酸解尾渣颗粒沉降实验分析,发现酸解尾渣料浆具有良好的沉降和易分层特性。通过建立干扰沉降末速度计算式,得出酸解尾渣中颗粒切割粒度25 μm的沉降速度为0.60 mm·s^-1。基于流动、分选机理和沉降特性分析,设计了适用于酸解尾渣分离工艺的新型DTB（draft tube babbled）溢流分离器,并进行了结构参数优化,获得了溢流器最优结构参数和最佳分离效果。结果表明,外排溢流含有极少量大于25 μm的钛铁精矿颗粒,回收的钛品位达27%,回收率为73%。这些结果为大规模回收酸解尾渣中钛资源提供了基础数据。     

运用螺旋沉降离心分离机处理电石渣糊

一、前言由电石乙炔路线制取聚氯乙烯的氯碱企业,在生产中产生大量的电石渣。目前主要仍是采取渣池重力沉降的方法。对于粗颗粒的渣泥,比较容易沉淀。而在清液和渣泥之间,存有细微颗粒组成的、比重近于1的中间层,则难于分离。对于该层难于分离的悬浮物,采用“螺旋沉降分离机”能取得较为理想和满意的效果。     

新型太阳能混合蓄热罐的放热特性

针对单罐系统的放热效率普遍较低,在单罐的基础上进行改进,增加一个壳管式相变换热器,构成单罐混合蓄热罐。建立了单罐混合蓄热罐的数值模型,将数值模拟结果与实验结果进行对比,研究了相同情况下混合蓄热罐与常规斜温层蓄热罐在放热特性方面的差异,并探究入口熔融盐速度和石英石颗粒直径的变化对蓄热罐放热特性产生的影响。结果表明,在入口熔融盐速度u_in=2.0×10^-4m/s下,混合蓄热罐的放热性能比常规斜温层蓄热罐更优;随着入口熔盐速度的增加,蓄热罐的总放热时间、有效放热时间以及放热效率均下降,并且混合蓄热罐中不同速度与放热效率有一定的比例关系;相对于常规斜温层蓄热罐,石英石颗粒直径的变化对混合蓄热罐放热性能的影响很小。     

颗粒斜槽流的实验研究与数值模拟

从实验和理论两个方面对颗粒慢速斜槽流进行了研究。建立颗粒慢速斜槽流的实验装置 ,采用示踪颗粒法测定表面速度 ;通过测量表面速度和流层厚度 ,初步分析了流率及壁面状况对流动的影响。用有限元法对粗糙表面上的慢速斜槽流进行了数值模拟     

卧式双堰型三相分离器液层厚度的计算模型

针对卧式双堰型三相分离器设计方法的不足,分析了双堰型三相分离器的结构原理及操作特点,并考虑堰板高差、溢流堰顶液层厚度、溢流速度及集油槽底部流动阻力,应用能量守恒方程建立了液层厚度的计算模型;同时建立双堰型三相分离器实验装置,在较宽的油/水流量及油/水比的范围对分离器的流动过程和液层厚度进行了实验观察与测试。结果表明,按理想的静力学关系建立的液层厚度模型显著偏离实际,而本文提出的液层厚度计算模型预测值与实验测试值吻合良好,最大偏差小于6.5%。基于该模型,可分别确定分离器中轻相液层与重相液层的厚度和沉降分离段长度,进而明确液-液分离过程的控制步骤,从而为传统设计方法(停留时间法)的改进提供了重要依据。     

水冷壁气化炉熔渣流动的实验研究

水冷壁气流床气化炉的核心思想是"以渣抗渣",因此对熔渣沉积形态与流动规律的研究尤为重要。文中在实验室小型水冷壁气化炉热模装置上,以神府煤气化灰渣、柴油和纯氧气为原料模拟气流床水冷壁气化实验,采用高温内窥镜并结合数字图像处理技术研究了熔渣的沉积、流动过程。实验结果表明:气化炉操作温度高于熔渣临界黏度温度时,渣层表面灰渣处于熔融状态;运动到壁面处的灰渣颗粒主要被熔融渣层吸收;熔渣的流动速度和渣层表面温度有关系,渣层表面温度越高,熔渣流动速度越大。在实验条件下,熔渣层表面速度约为0.002 6—0.003 m/s。     

水冷壁气化炉内熔渣流动特性模型

通过将3D气化炉模型、熔渣一维流动传热模型和颗粒壁面捕捉模型耦合,对工业水煤浆水冷壁气化炉内的熔渣流动特性进行模型研究。重点分析了颗粒壁面行为对气化炉结渣的影响以及氧煤比变化对于渣层厚度的影响,并简要分析了水冷壁气化炉和耐火砖气化炉的差异。研究结果表明:大粒径颗粒易于被壁面捕捉,利于穹顶和直筒段渣层的形成,但不利于碳转化率的提高;小粒径颗粒具有高碳转化率,是下游细灰的主要来源,容易加剧下游受热面和灰黑水系统的负担;水冷壁气化炉内形成的固态渣层是气化炉热阻的主要组成部分,能够起到"以渣抗渣"的作用。     

劣化导热油的离心沉降处理探索

采用离心沉降方法处理受到粗对苯二甲酸（TA）污染和劣化的加氢精制系统导热油,对离心沉降时间、离心沉降转速等工艺条件对导热油的固体杂质和胶质含量、酸值的影响进行了讨论,确定了最佳的工艺条件,试验结果表明离心沉降的处理方法可以显著降低导热油中的固体杂质和胶质含量及酸值。     

离心场强化晶硅切割废料Si/SiC分离过程油水分相

对切割料中Si和SiC的高效分离进行了研究,利用晶硅切割废料中Si和SiC表面性质的差异,向浆料中加入柴油并充分乳化,使SiC吸附在油滴上实现Si/SiC分离,对乳化后的浆料施加离心力强化油水分相,调节浆料pH值改变颗粒表面Zeta电位,调控乳化后的油滴大小,研究了Si/SiC分离效果、分相时间与浆料pH的关系及附有SiC的油滴表观密度与油滴直径的关系,对乳化后的浆料分别施加超重力系数为10, 50, 100, 150和200的离心力,考察了离心时间2 min时的分相效果和Si/SiC分离效果。结果表明,常重力场中,油滴尺寸越小,分相时间越长,但SiC去除效果变好,pH=7时,水相SiC含量为4.23wt%。油滴直径小于64 ?m时,油滴在浆料中不可上浮。离心场中,超重力系数为100, pH=7时,水相中SiC含量为5.47wt%,分相时间由460 min缩短为2 min。通过对离心场中SiC的受力分析解析了离心场中SiC在油滴表面的赋存状态,证实离心场作用下,SiC沿油滴表面向离心力方向移动使油滴对SiC的吸附力减小。     

卧螺离心机用于盐泥固液分离时转鼓转速对流场特性的影响

对矿井采卤制盐工艺产生的盐泥使用卧螺离心机进行固液分离,应用计算流体力学软件Fluent,基于多相流Eulerian模型、RNG k-ε湍流模型及多重参考系（MRF）方法,对卧螺离心机流体域进行三维数值模拟,采用仿真与实验相结合的方式,研究了转鼓转速与分离特性的关系,结果表明：卧螺离心机在考虑螺旋叶片情况下比忽略螺旋叶片时切向速度滞后系数有明显提升;提出修正离心液压的概念,通过该理论数值证明分离液静压值与理论值的误差源于切向速度的滞后;当转鼓转速达3000r/min以上继续提高时,沉渣固相质量分数不会随之继续增大;分离液中固相微粒的沉降速度随转速增大会小幅均匀增大;实验表明卧螺离心机用于高浓度卤水高速离心时,将在径向产生一定程度的NaCl浓度梯度,溶质浓度在分离液外层较高,内层较低。     

油田高含聚采出水水质特性及其处理技术研究

与常规聚驱采出水相比,高含聚采出水中聚合物浓度较高,粘度较大,Zeta电位电负值较高,小油珠所占比例较大,乳化程度较高,使得高含聚采出水油水分离难度远远高于常规聚驱采出水。高含聚采出水经过24h静沉,水中残余含油量能达到过滤单元进水要求;高含聚采出水中悬浮固体随着沉降时间的延长呈现忽高忽低的交替变化,仅仅通过单一沉降方式,其去除率不高;通过引入气浮的方式,能大大缩短油水分离时间,有效提高高含聚采出水油水分离效率;离心分离技术能在很短的时间内实现油、水、固三相的有效分离,并达到聚驱高渗透回注水指标要求。     

油水分离膜表面结构可控合成及性能研究

石油开采过程中会产生大量的油水混合物,每天生产生活中也会产生大量含油废水,如何处理这些油水混合物,是环境保护和可持续发展的重大需求。针对含油量较高的油水混合物,本工作制备了疏水-超亲油分离膜。以机械性能较好的泡沫镍为过滤基体,采用电沉积方法,在泡沫镍表面沉积铜颗粒,构筑亲油疏水表面。研究了沉积电位和沉积时间对表面结构的影响,并测试了分离膜表面结构、表面粗糙度及水滴在膜表面的接触角,并对所制备的分离膜进行油水分离性能测试和多次循环的稳定性测试。结果表明,所制备的分离膜具有良好的循环分离性能,对于油水混合物循环十次后分离效率仍在90%以上。本研究为高效油水分离膜材料开发提供了新思路,并拓展了电化学表面改性的应用领域。     

Characterization of oil component and solid particle of oily sludge treated by surfactant-assisted ultrasonication

The ultrasonic technique has been demonstrated to be a promising method for the disposal of hazardous oily sludge.However,the separation of oil from the surfaces of the solid particles is still difficult due to the strong in-teraction between the oil and solid particle.In this study,three types of surfactants were used to assist the ultra-sonic treatment of oily sludge.The oil component,surface composition,and structure of the solid particle were determined.The results showed that different surfactants had different oil removal abilities.In the three surfactant-assisted sonication systems,the oil removal rate increased during the starting reaction period and then decreased with longer sonication time.The results of four components analysis suggested that surfactant easy to be ionized in water posed a better removal effect on resins,while the amphiphilic surfactant preferred saturates,aromatics and asphaltenes.The morphology analysis indicated that particle size was shattered into smaller ones by the ultrasonic process,and the wettability of the solid surface also changed during this treatment.The characterization of the oil component and solid particle during surfactant-assisted ultrasonication treatment will help to better understand the separation of oil from oily sludge and improve the oil recovery efficiency from oily sludge.     

非稳态体系合成聚丙烯酰胺

主要研究了非稳态体系中合成聚丙烯酰胺（PAM）。非稳态体系即在油包水的环境下,通过剧烈搅拌使单体水溶液在油相中分散成小液滴进行自由基聚合,可有效地提高体系的散热效率,同时可大幅提高聚合物的固体质量分数。非稳态体系停止搅拌后,聚合物颗粒与油相可以自行分层,过滤、洗涤后就可以得到较纯的PAM。实验以聚二甲基硅氧烷为油相,探究了丙烯酰胺单体在非稳态体系中,不同聚合温度、单体水溶液浓度和pH的聚合效果,以及油水比、搅拌速度对体系内聚合物的固体质量分数、粒径的影响,并用游标卡尺精确测量颗粒的粒径。同时,用溴化法和一点法分别测量反应转化率和分子量,采用红外透射光谱和核磁共振氢谱的表征手段,对非稳态体系聚合的产品进行分析。结果表明,非稳态体系在4：3的油水比和大于300r/min的转速下,可合成转化率超过99%、溶解性优良的高分子量的聚丙烯酰胺产品颗粒。     

卧螺式浮渣分离离心机两相数值模拟

传统的卧式螺旋卸料离心机只能分离沉渣,不能分离浮渣。本文对一种分离轻质固体浮渣的卧螺离心机进行两相数值模拟研究,使用Pro-E软件建立三维模型,应用计算流体力学软件Fluent,基于Euler多相流模型,采用RNG k-ε湍流模型及多重参考系(MRF)方法,模拟分析了这种卧螺离心机内的固液两相体积分数分布以及操作参数和物性参数对流场和分离性能的影响。模拟结果表明:此卧螺离心机适用于高浓度、中粗粒子的分离;流体沉降分层比较明显,水在液池的外层,浮渣在内层;转速差总体上对分离性能影响不大,但不能过低或是过高,保持在30~70r/min是比较好的选择;进料浓度增加,颗粒沉降速度降低,分离效率会下降;小颗粒沉降速度底且易"反混"而分离性能差,较大颗粒沉降速度高,分离性能明显高于小粒径颗粒。