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《北京化工大学》 2014年
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重力油水分离器的关键技术及性能研究

侯健  
【摘要】:重力油水分离器是原油开采过程中最常用的油水分离设备,随着油田老化,原油开采液含水率逐渐上升,对油水分离设备效率的要求也越来越高;此外,应用于海上采油平台的分离设备,由于受到海风、海浪等的影响,还会处于摇摆状态。本文将借助数值模拟和试验研究两种手段对影响重力油水分离器分离效果的因素进行研究,并对摇摆带来的影响进行数值分析。 本文主要研究内容如下:参考国内外现有研究成果,设计并加工一台重力油水分离器样机;借助商用计算流体动力学软件Fluent对影响重力油水分离器分离效果的因素——混合液入口流速、油滴粒径、聚结构件、摇摆频率、摇摆振幅等进行了数值模拟研究;通过搭建的实验平台,对重力油水分离器试验样机的油水分离情况开展了实验室研究,分析了混合液入口流速、混合配油时搅拌转速影响的油滴粒径、不同种类的聚结构件等因素对分离效果的影响,并与数值模拟结果进行了对照;最后,综合数值模拟及试验研究的结果,获得了本重力油水分离器样机的高效分离条件。 本文得出以下主要结论:搅拌罐中搅拌转速越低,油滴粒径越大;通过调节转速可以获得不同油滴粒径的油水混合物:重力油水分离器的分离效果随着入口流速的增大和油滴粒径的减小而降低;聚结构件能加速混合液油滴颗粒的聚结碰撞,进而增大油滴颗粒直径,促进油水混合物分离,在四种不同类型的聚结构件中,平行蛇形板和平行波纹板聚结构件对油水混合物分离效果的提升明显,而平行平板和背向蛇形板对油水混合物分离效果的提升作用相对较小;通过数值模拟发现,重力油水分离器在摇摆程度较小时仍能有效工作,而剧烈的摇摆作用会显著降低分离器的分离效率,水平垂直双方向的摇摆比单一方向的摇摆影响更大,摇摆的周期越长、频率越低、振幅越小,分离效果越好;本实验样机在入口流速0.5m/s,混合搅拌转速200rpm时,使用平行蛇形板或平行波纹板聚结构件,在稳态下可以达到高效分离;可以通过减小入口流速、增大油滴粒径、添加有效聚结构件、加装防晃板减小摇摆程度等措施来提高重力油水分离器的分离效率。
【学位授予单位】:北京化工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TE937

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