直流多管式旋流分离器的分离性能实验研究.pdf

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1、562化r机械2012年直流多管式旋流分离器的分离性能实验研究高光才。杨风允王建军金有海f中跚石油大学(+每东)化I。#院)摘要设计了一种直流多管式旋流分离器，并对其进行了性能实验和结构改进结果表明，直流多管式旋流器整体的阻力系数相对较小，约50左右；气液分离效率随流量和含液浓度的增大皆呈现明显的增大趋势，说明影响分离器效率的主要因素是离心力场的强弱和细小颗粒的逃逸，其在较高流量下分离效率可达90％左右在原分离器的基础上在排气室内抽了丝网聚结器，阻力特性变化很小，增加了对细小颗粒的聚结分离能力，分离效率提高了5％～lO吼关键词直流多管式旋流分

2、离器气液分离阻力特性分离效率中图分类号TQ051．8+4文献标识码A文章编号0254．6094(2012)05一()562一05长期以来，天然气中央带的微小液滴一直是影响其生产、输送过程的一个不可忽视的问题。如海上天然气田开采过程中天然气经低温分离后进入干气压缩机之前，会重新携带含量较低的液相，这些液相大多是以微小液滴的形式存在的。另外凝析气田中的凝析气是以饱和烃组分为主的气体混合物，一旦天然气中所含的重组分进入管道，随着温度和压力的变化，常伴随着凝析或反凝析现象。由于管道内气速较高，一般气体中所析出的液体很难在管道内形成稳定的连续液相，同样

3、主要以微小液滴的形式夹带在气相中。这些液相杂质会导致压缩机、阀门等设备出现磨损、腐蚀及密封失效等现象，危害很大¨。j。多管式旋流分离器由于其结构紧凑、宣安装维护及分离效率较高等优点，常被作为天然气开采和集输中重要的净化设备，国内外对其大部分的研究集中在逆流多管式旋流器上，如轴流导叶多管式旋流器及双蜗壳多管式旋流器等4。。但其能耗较大、反转流场对液相的剪切破碎严重及管道不易安装等劣势一直是未能解决的问题，相对而言，直流式旋流器压降很低、结构紧凑、易于安装，分离效率相对偏低，但是经改进后有较大地提高，逐渐受到人们的重视。现阶段仅有少数国外学者对含

4、有直流多管式旋流器的气液分离器进行了研究，但是其主要研究内容为不同压力对分离器的性能影响，且实验过程中含液浓度一般都很高，在200～l0009／m3左右“”。笔者旨在开发一种能耗低、效率相对较高，且对不同含液量尤其是较低含液量有较好分离能力的直流多管式旋流分离器。1直流多管式旋流分离器的结构设计笔者提出的直流多管式旋流分离器是在直流式旋流器为主要分离技术的基础上，结合其他的辅助分离技术，以达到预期目的的设备。1．1旋流分离部分主要的旋流分离部分由6根直流式单管均布并联放置在直径为600mm的分离器内，其单管结构是在文献调研和实验室前期研究的基

5、础上完成的，内径100mm，8个导叶叶片，出口角30。，宽度为20mm，导叶前后加有导流锥，分离空间长度为200mm，排气管内径为80mtn，长度为255mm。分离空间开有4条垂直于器壁的锐缝用于及时排出分离至器壁上的液体，侧缝宽度为12mm，长度为250mm!”．1．2进气结构进气室中常用的气液分布装置有双列式、下缺口式及弯头式分布器等，考虑到分离器的直径较小，选用弯头进气式气液分布器。其特点是气s高光才，男，i972年9月生，在职博士研究生，高级工程师一山东省青岛市，266555。第39卷第5期化工机械563体分布较均匀，有一定的惯性预分

6、离作用，压降稍大。弯头式气液分离器有一定的惯性预分离作用，对其内液滴的受力分析计算如下：即(pl他)华巩_co和。导(1)经计算可知，气体中夹带的大于25仙m的颗粒能在进气室时被分离下来。1．3排气结构直流式旋流多管后为排气室，其设计高度为760mm，有一定的重力沉降分离作用。使用下式计算。9’：。华巾+涔，p，1．5×lU一肛、(3)经计算，直径为100斗m的液滴经过0．9～1．os的时间可稳定在F为0．346m／s的数值上，x，在297．6～324．7mm之间，由此可知，直径大于100¨m的液滴会在排气室内被沉降分离。2性能实验为了获得该

7、直流多管式旋流分离器的分离性能，在实验室条件下对其进行了冷态性能实验研究。实验装置流程如图1所示。14图1实验装置流程l——变频调速器；2——离心式鼓风机；3——温度计；4——毕托管测量系统；5——直流多管式旋流器；6——u形管测压系统；7——双流体喷嘴；8一一流量调节阀；9——螺杆泵；10——储水池；11——流量调节阀；12——冷却干燥器；13——缓冲罐；14——螺杆式压缩机实验过程中采用负压引风操作，由变频调速器调节流量，液相介质由双流体喷嘴雾化得到，通过气相和液相的流量调节阀来控制含液浓度及液滴粒径等。实验过程中阻力特性由u形管压差计对

8、分离器进行分段测量，以获得分离器总体以及内部各个元件的阻力特性。分离效率实验中，通过收集各分离部件分离下来的液相来计算分离效率。考虑到气液分离的实验受蒸发的影响较大