气浮-旋流组合式含油废水分离器数值模拟及优化设计

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1、气浮-旋流组合式含油废水分离器数值模拟及优化设计#张金亚，朱宏武，王杰，丁矿，强睿*510152025303540（中国石油大学（北京）机械与储运工程学院，北京102249）摘要：以气浮-旋流组合式含油废水分离器样机为对象，进行试验研究和数值模拟计算。结果显示该分离器对低浓度含油废水中小粒径的乳化油滴具有一定的分离效果，但是样机的最高分离效率不足50%，无法达到应用要求；数值模拟和试验所得结果吻合良好，验证了所采用模拟方法的可靠性。分析造成分离器效率不高的原因，并对其结构进行优化设计。采用已验证的数值模拟方法对优化后的新模型进行了性能预测，新模型的最高分离效率可达78%，为该

2、类型分离器的后续研究和优化提供参考。关键词：化工过程机械；含油废水；油水分离器；数值模拟；优化设计中图分类号：TE86NumericalSimulationandOptimalDesignofanOilyWastewaterSeparatorIntegratedCycloneandFloationUnitZhangJinya,ZhuHongwu,WangJie,DingKuang,QiangRui(DepartmentofMechanicalandTransportationEngineering,ChinaUniversityofPetroleum(Beijing),Beiji

3、ng102249)Abstract:Experimentalresearchandnumericalsimulationweredonefortheoilywastewaterseparatorintegratedcycloneandfloationunitprototype.Resultsshowthattheseparatorhaseffectforthesmallparticlediameteremulsifieddropletsoflowconcentrationoilywastewater,butthehighestseparationefficiencyofthemo

4、delisonly50%,whichcannotmeettheapplicationrequirements.Thenumericalsimulationwasingoodagreementwiththeexperimentalresultswhichverifythereliabilityofthesimulation.Authorsanalyzedthecausesoflowerseparatorefficiency,furtheroptimizedthestructure.Theoptimizedmodelwaspredictedthroughtheverifiednume

5、ricalsimulationmethod,thehighestseparationefficiencyofthenewmodelcanreach78%,whichprovideareferenceforthefurtherstudyandoptimizationofthistypeseparator.Keywords:Chemicalprocessequipment;oilywastewater;oil-waterseparator;numericalsimulation;optimizationdesign0引言随着海洋油田的深入开发与世界各国对环保要求的力度逐年增加，国内外

6、油田对采油废水的排放标准日益升高，对采油废水的处理技术提出了新的挑战。为了克服传统分离技术的缺点、提高分离效率、满足油田生产过程中含油废水排放的要求，近年来已有研究者提出将气浮分离技术与旋流分离技术相结合的研究思路，这项技术已经初步展现出良好的发展前景，且更有优势[1-3]。气浮-旋流组合式含油废水分离器是一种静态的油、水、气三相分离器，它结合了气浮和旋流两种分离技术。含油废水通过切向入口进入分离器，在分离器内形成低强度旋流，对废水中的油相进行分离；通过喷嘴或多相泵对分离器进行注气，注入的微小气泡对油滴进行浮选。与传统的含油废水处理技术相比，该类设备具有高效化、紧凑化、一体化的特

7、点。国外研究人员已经在该领域进行了相关研究，MI—EpconAS公司研制的紧凑型气浮装置(CFU)已经投入到现场应用中，并取得了很好的应用效果[4-6]。国内该方面的研究尚处于试验研究基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金资助课题（20090007110005）作者简介：张金亚，1980-），男，讲师，主要研究方向：油气多相混输，多相分离。E-mail:zhjinya@cup.edu.cn-1-（阶段，未有产品投入现场应用[7-10]。本文以教研室自行设计的气浮-旋流组合式分