海上生产污水气浮旋流分离装置设计及试验

为提高海上平台生产污水的处理效率,研发了气浮旋流分离装置。通过气浮旋流分离流场分析,设计入口流速、管径及罐体直径等关键参数,依据多相流场数值模拟结果优化分离装置结构及其处理量,根据试验分析结果确定分离装置的最佳操作条件,并通过现场试验检测生产污水的除油效果。研究结果表明:稳流内筒采用喇叭口且朝上布置时的除油率最高,随生产污水含油量的提高,除油率先迅速增大而后趋于稳定,随生产污水注气比的增大,除油率先逐渐减小而后趋于稳定;气浮旋流分离装置采用两级串联模式运行性能平稳,且除油效果较显著。现场测试数据表明除油后的生产污水含油质量分数可以控制在(10~19)×10~(-6)之间,分离装置的平均除油率达到92.3%。     

旋流气浮一体化技术在低含油污水处理中的应用

紧凑型气浮装置将旋流分离技术与竖流式气浮分离技术有机结合,借助低强度旋流离心力场促进微细气泡与原水中待去除污染物颗粒的碰撞粘附,进而强化气浮分离过程,具有水力停留时间短、占地面积小、处理效率高和操作要求低等优点。对BIPTCFU-Ⅲ型旋流气浮一体化含油污水处理装置的结构方案、工作原理以及现场试验情况进行了介绍,并将其处理性能与CrudeSep旋流加气浮选器的处理性能进行对比。分析结果表明,当入口污水含油质量浓度在100mg/L以下时,即使不添加任何处理药剂,BIPTCFU-Ⅲ型样机连续运行可将出水口的含油质量浓度降低到20 mg/L以下,满足压力滤罐的进水水质要求。     

新型两级气浮旋流设备结构优化与性能研究

为使现有的两级气浮旋流设备作用效果更佳,利用流体分析软件Fluent6.3.26对其进行结构优化和性能研究。研究结果表明,在一定的入口流量下,存在最优一级旋流管径,该管径可使一级油水分离效果最优;两级气浮旋流设备中罐的旋流流场由弯头决定,当弯头的轴向位置离罐底较高时,可使含油污水充分经过气浮作用而得到净化;弯头离轴心的最佳径向位置约为半径的0.36倍,这样可使油水分离性能最佳;当两级气浮旋流设备的最佳入口流速小于2 m/s时,可使油水分离性能最优。现场试验结果表明,新型两级气浮旋流设备能将污水中含油体积分数降到20.00×10~(-6)以下,说明新型两级气浮旋流设备能够进行有效的污水处理,这对我国自主研发气浮旋流处理含油污水技术具有积极的促进作用。     

旋流微气泡气浮除油过程的数值模拟

针对现有测量技术无法准确获得在旋流气浮除油过程中旋转流场变化的问题,利用FLUENT软件对自行研制的旋流微气泡气浮装置内部流场进行数值模拟。模拟油滴粒子的运动轨迹,主要分析了进口流量及微气泡对内部流场及油污去除率的影响。结果表明：在微气泡粒径30 μm、进口流量550~600 L/h、分流比区间为10%~12%时,内部流场稳定,油污去除率最高可达0.911。     

操作参数对除油旋流器粒径分布的影响

采用CILAS激光粒度分析仪测量旋流器的进出口及旋流器壁的粒径分布。分析了除油旋流器中的入口流量,分流比等操作参数对旋流器各段边壁油滴平均粒径的影响,研究结果表明,当入口流量达到一定程度时,旋流器各段边壁油滴的平均粒径随入口流量的增加而降低,此时旋流器的分离效率较高,如果入口流量低于某一临床值,旋流器各段边壁油滴的平衡粒径则不随入口流量的变化而变化,此工况下旋流器的分离效率较低,本实验条件下,入口流量的临界值为4．5m^3/h,分流比对旋流器各段边壁的油滴粒径影响不大。在同一操作条件下,沿旋流器的轴线方向,各段边壁油滴平衡粒径逐渐减小。     

阳离子聚合物对聚合物驱含油污水的处理研究

利用zeta电位、浊度、粒径、滤过时间等参数,考察了阳离子聚合物浓度、阳离子度和分子结构对聚驱油田含油污水处理效果的影响。结果表明:少量阳离子聚合物即使不含聚污水油滴zeta电位反转并稳定分散;残留的驱油用聚合物有助于油滴在污水中的稳定分散;处理后含聚污水的zeta电位、粒径增加幅度和浊度随阳离子聚合物用量、阳离子度的增大而减小;阳离子度≥15%的聚合物最佳用量随聚合物阳离子度增加而减小;交联型比线型阳离子聚合物具有更好的除油效果,处理后污水滤过时间更短。图5参8     

高效隔油气浮设备的除油性能研究

设计并制造了一套处理含油污水的新型油水分离设备——高效隔油气浮设备。该设备的最佳除油率大于９０％。确定了最佳操作参数。在实验室模拟装置上对除油浮选动力学进行了研究,考察了气量、油滴粒径等影响因素。     

操作参数对柱形旋流器油水分离性能的影响

为了判断柱形旋流器的结构设计是否满足实际生产需要,从操作参数的角度研究了油水混合物流速和分流比对柱形旋流器油水分离性能的影响。基于柱形旋流器内部的流动特征,分析了油滴分离的临界条件,得到了油滴从溢流口流出的临界粒径计算公式。分析结果认为,随主管路中油水混合物流速的增加,从溢流口流出的累积油相体积先增大后减小;在溢流口流量一定的前提下,溢流口含油体积分数先增大后减小,理论分析与试验得到的结果一致。     

聚驱污水特性对旋流器分离效率影响的研究

随着聚驱采油技术在我国各大油田的推广应用,聚驱污水处理已成为聚驱采油技术急需解决的重要课题之一。为了深入探讨液-液旋流器在处理聚驱污水时效率较低的原因,在调研分析聚驱污水物理特性的基础上,基于CFD专业软件Fluent的RSM应力模型,模拟研究了聚驱污水区别于水驱污水的特性参数(粘度、油滴粒径、油相体积分数)对液-液旋流器内部流场及分离效率的影响。研究结果表明,旋流器切线速度、油相集中度均随粘度的升高而减小,随油滴粒径的减小而减小;分离效率随粘度升高及油滴粒径减小而降低。     

除油旋流器内壁油滴粒径分布规律研究

研究了进口平均粒径与分离效率之间的关系，不同流量时旋流器各部位的平均粒径，分流比与旋流器各部位平均粒径之间的关系，进口粒径与旋流器各结构段分离效率之间关系，得出分流比对旋流器边壁的平均粒径影响不大的结论。在正常分离条件下沿旋流器的轴向各边壁油滴的平均粒径逐渐减小，旋流器的各结构段均有一定的分离能力。旋流器的大，小锥段的分离效率随进口平均粒径的增大而增加，直管段的分离效率则基本不随进口平均粒径的变化而变化等结论，为旋流器结构和操作参数优选提供更直接的依据。