应用于气液两相分离水力旋流器结构设计

介绍了液-液分离水力旋流器的理论研究进展,分析了各种数学模型的研究状况及存在的问题,对人工神经网络在液-液分离水力旋流器的应用及其发展进行了展望。

伊拉克某油田现有的c列第3级生产分离器由于原设计缺陷,造成原油处理c列处理能力严重不足,出现气液夹带、液位超高等问题。对分离器进行技术评估后认为,由于该分离器本来直径就小,再加上气出口位置偏低,分离缓冲空间小,造成气液分离不充分,液相波动时液体冲入气管线,形成气液夹带。另外,由于设备内部没有任何辅助分离结构,气体中的液滴无法聚集沉降,气体含液率高。技术改造方案为:将气管线出口由侧面改到罐顶,利用直径500mm人孔作为气体出口；设置集气包,在内部安装叶片式捕雾芯；将现有气管线出口用盲板封堵,作为通风孔。根据改造方案进行工艺计算,以液相分离计算的结果以及控制时间的要求来确定液位设置,结合分离器的内部结构及气液分离情况来确定桑德-布朗系数,计算最大气体流速和气体停留时间。改造完成后,分离器能够满足气液分离的要求,c列产量增加,液位控制稳定,达到了生产去瓶颈的目的。

伊拉克某油田现有的c列第3级生产分离器由于原设计缺陷,造成原油处理c列处理能力严重不足,出现气液夹带、液位超高等问题.对分离器进行技术评估后认为,由于该分离器本来直径就小,再加上气出口位置偏低,分离缓冲空间小,造成气液分离不充分,液相波动时液体冲入气管线,形成气液夹带.另外,由于设备内部没有任何辅助分离结构,气体中的液滴无法聚集沉降,气体含液率高.技术改造方案为:将气管线出口由侧面改到罐顶,利用直径500mm人孔作为气体出口;设置集气包,在内部安装叶片式捕雾芯;将现有气管线出口用盲板封堵,作为通风孔.根据改造方案进行工艺计算,以液相分离计算的结果以及控制时间的要求来确定液位设置,结合分离器的内部结构及气液分离情况来确定桑德-布朗系数,计算最大气体流速和气体停留时间.改造完成后,分离器能够满足气液分离的要求,c列产量增加,液位控制稳定,达到了生产去瓶颈的目的.

利用空气压缩机、nikuni气液混合泵对旋流器单体进行注气试验.通过注入的微气泡捕获微小油滴形成的油-气复合体,在离心力的作用下,气泡将携带油滴运移至核心处,完成气浮选和旋流分离的协同效应,从而实现油水高效分离.试验结果表明:采用注气方法可改善水力旋流器的分离效果,但空气压缩机单点注气破坏流场的稳定,旋流器分离效率的提高并不明显;空气压缩机入口注气、微孔管旋流腔注气与采用nikuni气液混合泵注气3种条件下,水力旋流器的分离效率均可达到95%以上,是较为理想的注气形式.

加拿大在阿尔伯特的麦克穆里地区产出了在量的同砂尾矿，包括砂、粘土及混入的沥青。本研究的目的是选用水力旋流器并对它在排除尾矿中细粒物料方面的作用进行评价，同时产出固体含量为７５％的沉砂产品。

加拿大在阿尔伯特的麦克穆里堡(fortmcmurray)地区产出了大量的油砂尾矿,包括砂、粘土及混入的沥青。本研究的目的是选用水力旋流器并对它在排除尾矿中细粒物料方面的作用进行评价,同时产出固体含量为75%的沉砂产品。在半工业试验中对多段水力旋流器进行了研究。采用不同固体含量的超细拉(-44μm)物料作为旋流器的给料。在两段的linatex选别回路中进行试验时沉砂产品的回收率为98.8%～99.6%,固体含量为73%～75%。当给料浓度变化时对旋流器沉砂的回收率及固体含量影响不大。获得如此好的结果关键是沉砂口的控制以及低压给料法(旋流器直径为23cm时压力为<60kpa)。当超细粒物料含量增加7%时沉砂产品的回收率就显著下降,这可能是由于旋流器中存在过多的粘土而使介质浓度太大的缘故,半工业试验结果比模型预测的要好。当旋流器直径由23cm增加到51cm时对分离点几乎无影响。

1 v带传动5台组合式动态水力旋流器结 构设计 第1章绪论 离心力场的创立和运用是科学和技术的成就之一，运用离心力场进行非均相物系 的分离是行之有效的方法。离心分离设备按有无旋转部件可以分为旋转分离设备和机 身旋转的离心分离设备。前者如水力旋流器（亦称旋流分离器），流体固定的机身内 旋转而产生离心力场；后者如各种离心机，由于机身旋转而带动内部流体作回旋运动 而产生离心力场。由于前者没有运动部件，具有简单的结构。设备紧凑、占地面积小 和设备成本低等诸多优点，因而受到了广泛的关注和研究。 1.1本课题研究的意义及现状 1.1.1本文研究的意义 原油是一粘稠状的非牛顿流体，由于粘度大，一方面进行原油的静态旋流脱水需 要建立更强的离心力场，另一方面也明显增加了阻力损失。两者综合作用的结果极大 地制约了静态旋流分离技术在原油脱水净化方面的应用，故实现原油旋流脱水净化较 有可能的技术方案

依据计算流体动力学(cfd)的计算方法,利用fluent软件对水力旋流器内清水流场进行了三维数值模拟研究,并将模拟所得的流场与实测结果作对比,证明该软件模拟效果良好,从而为进一步研究旋流器固—液分离现象提供了一定的指导。

利用现有旋流器流场分析理论研究成果,针对常规水力旋流器存在的短路流等问题,提出在常规水力旋流器的基础上增设轴向零速包络面过滤网的结构改进思路,将常规的水力旋流器改进成为以旋流为主过滤分离为辅的新型分离设备,并对其合理性和可行性进行了理论上的分析论证,同时讨论了滤网对流场的影响以及相关的问题。

对番茄渣皮、籽在水力旋流器内的运动进行了理论分析,以rietema澄清器结构为基础,依据番茄籽的物理特性研究并初步确定了实现番茄渣皮、籽分离的旋流器的结构形式和主要技术参数,并通过试验进一步研究了操作参数与分离性能之间的关系。

众所周知,用于颗粒状物料分级的水力旋流器的工作效率取决于其部件,包括沉砂口的工作表面的状况。全苏非金属建筑材料和水力机械化科学研究所经研究建议采用工作表面粗糙,边部颗粒粒度相同而高度不同的沉砂口。

采用雷诺时均n-s方程和rngk-ε湍流模型,使用多相流模型中的混合物模型,通过商用软件fluent,对自吸时旋流自吸泵内气液两相流场作了数值模拟.在对蜗壳流道和叶轮流道进行网格划分时,尺寸扭曲率为0.78.根据模拟结果,将泵内两相流场的静压分布,与单液相时的静压分布作了对比,并比较了叶轮内气相与液相相对速度的分布情况.另外,对含气率的分布情况作了分析.结果表明,自吸时气液两相状态下的静压稍小于单液相状态下的静压;泵内的主要流动是液相通过相间作用夹带气相的流动,液相速度略大于气相速度;靠近泵出口的两个叶道内,有气相的积聚,含气率较高.

应用水力旋流器进行黄河水泥沙分离时,溢流口悬浮液的颗粒粒度分布和平均粒径的大小是评价水力旋流器分离性能的重要指标。在模拟黄河水泥沙分离试验中,通过改变旋流器某些结构和操作参数,进行正交对比试验,然后对不同试验条件下溢流的颗粒进行中位径分析,定性地总结出旋流器的某些结构和操作参数对分离性能的影响规律。结果表明,当进料口悬浮液中位径为3.5μm时,进口压力高于0.06mpa,分离产品的中位径才明显减小。进口压力从0.06mpa升至0.07mpa时,分离产品的中位径下降了65.6%。当进口压力大于0.07mpa时,分离产品的中位径变化不明显。当进料口悬浮液中位径等于3μm,进口压力为0.05mpa时,底流口直径从14mm升至16mm,分离产品的中位径下降了68.4%。

旋流器的定位不合理导致二段闭路磨矿细度控制始终不能达到理想效果，浮选回收率受到影响，旋流器的工作压力控制不稳，进而影响到重选回收率。

为了研究废砂浆中碳化硅粉和硅粉的分离情况,选用混合模型对柱型水力旋流器多相流流场进行数值模拟。模拟结果表明:柱型水力旋流器的分离效率与入口速度、进口浓度等因素有关,并分析出一定条件下当主、次相的入口速度均为1.1m/s时颗粒分离效果较好,分离效率较高,实验检测分离性能较好,为进一步实验研究提供一定的指导。

为降低传统分离器量油的人工计量强度,提高油井计量精度,适应老区改造,本设计对两相分离器进行改造,利用智能传感器和处理模块代替传统的玻璃管计量方法;利用旋进漩涡流量计。通过在油、气管线上安装电动阀门,对油井产出液和气体及含水率进行自动计量,用户可通过计算机进行在线监控。该技术实施简便,成本较低,具有一定的推广意义。

水力旋流器是一种应用于非均匀相混合物分离的设备,通常应用于污水处理系统的一级除油设备,利用油水密度差在离心力的作用下将油水进行分离.由于其理论处理效率高、占地空间小的优点在海上采油平台中广泛使用.但目前在渤海地区内无成功使用的案例,在实际应用当中发现其处理效果不明显,而且含油污水的排量较大对平台的排放系统产生巨大的压力,增加现场工作量,大多数基本处于停用状态.锦州25-1南油气田通过对水力旋流器现场调试和数据分析找出影响水力旋流器处理效果的因素,对水力旋流器系统进行了优化改造,通过现场调试,大幅提高了水力旋流器的处理效率.

文章在分析影响水力旋流器分级效率因数的基础上,提出通过降低底流中细粒级含量来增大旋流器的分级效率的方法,并对旋流器做了一些改进。新型旋流器采用加冲洗水的方式对矿浆进行二次分级,利用独特的底流口旋转筛分分级技术对底流进行三次分级,减少底流中细粒含量,以满足高效分级的要求。

轻质分散相水力旋流器在食用油的提炼、奶品脱脂、果汁浓缩等农副产品加工以及废水回用于农田水利的过程中有着广泛的应用前景。该文根据旋流器的分离效率模型计算并关联了轻质分散相水力旋流器的分割尺寸d50,可作为衡量旋流器分离能力的标志。得到的结果可适用于不同的流体流量、不同的分流比、不同的流体物性参数以及不同尺寸关系的旋流器。根据计算结果,分流比对分割尺寸的影响比较小,半锥角、溢流口尺寸与底流口尺寸对分割尺寸的影响比较大。旋流器大小、流体的流量以及物性参数对旋流器分割尺寸的影响比较直接,当旋流器尺寸r0、流量以及物性参数变化时,分割尺寸的改变遵循旋流器数不变的规律。由于分割尺寸与r0的平方根成正比,所以旋流器尺寸越小,分割尺寸也越小,因此旋流器的分离能力也就越大。

通过对旋流器溢流口结构的深入研究。设计出3种新型溢流口结构──涡流屏蔽罩式、涡流屏蔽罩和涡流探测管组合式以及实心涡流屏蔽管式溢流口。利用marvern激光粒度仪，在室内模拟试验装置上进行了分离性能测试，并从粒级效率和压力降两方面综合评价了3种溢流口结构的分离性能。测试和分析结果表明，溢流口直径越小，分离效率越高，压降也略有增大；涡流屏蔽罩式、涡流屏蔽罩和涡流探测管组合式溢流口可以降低压降7％以上，而分离效率基本不变；实心涡流屏蔽管式溢流口和带下倾角的入口流道组合可以大大降低旋流器的压降。

空气吹脱被广泛用于从废水中脱氨,但其过程效率有待提高。为了提高过程效率,提出了一种新型气-液吹脱设备——水力喷射空气旋流分离器(wsa),并以废水中氨的吹脱进行了实验。与传统的吹脱设备相比,wsa表现出较好的气-液传质性能,使氨的吹脱效率大大提高。在氨的吹脱过程中,液相温度和空气流量是影响吹脱过程中氨体积传质系数的主要因素。空气流量对于体积传质系数存在一个临界值,超过此值时,体积传质系数随空气流量增加而迅速增大。液相中存在的固体颗粒物对于吹脱过程的传质几乎没有影响。在该设备中没有填料,不存在堵塞问题,因而可以进行较长时间的分离操作。

为克服传统取样式多相流量测量方法取样口易堵塞的缺点,提出了通过管壁取样测量气液两相流体流量的新方法.管壁四周均匀布置4个直径为2.5mm的取样孔,并在上游采用旋流叶片将来流整改成液膜厚度均匀分布的环状流型,从而增强了取样的代表性.分析表明,取样流体中的液相质量流量与主流体液相质量流量的比值主要取决于取样孔的数目和大小,而取样流体中的气相质量流量与主流体气相质量流量的比值则与主管路液相流量有关.在管径为0.04m的气液两相流实验回路进行的实验表明,在实验范围内液相取样比为0.049,基本不受主管气液相流量波动的影响,能够在宽广的流动范围内维持恒定.液相流量最大测量误差为6.8%,气相流量最大测量误差为8.9%.