结构参数对旋流沉降组合油水分离器性能的影响.pdf

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1、第37卷第1期化工机械结构参数对旋流沉降组合油水分离器性能的影响王振波+陈志军金有海孙治谦(中国石油大学(华东))摘要对影响旋流沉降组合式油水分离装置分离性能的不同操作参数进行了试验研究。在大量试验数据的基础上，分析了旋流器不同叶片数、出口角，沉降器板长、倾角、板间距及聚结材料对分离性能的影响，试验确定了各个结构参数的适宜值。关键词水力旋流器沉降器油水分离分离效率中图分类号TQ051．8文献标识码A文章编号0254-6094(2010)01-0001-05随着石油的深度开采、化工企业的大型化发展和对

2、环境保护要求的日益严格，油水分离技术受到重视，其重大突破是80年代末的水力旋流器，它具有结构简单、操作方便、停留时间短、生产能力大、无转动部件、运行可靠以及占用空间小等优点，有着广阔的市场空间¨01，但在分离过程中液滴受剪切应力的影响，容易发生破碎，使该旋流器的分离效率降低∞J。斜板沉降器是将浅池原理”1和聚结原理”1相结合而设计的，由于斜板的加入，使液滴沉降时间变短，从而提高其分离效率，但当油水密度相差较少(小于50kg／m3)时运行效果差，且只对油滴粒径大于80斗m的油滴起作用，处理精度不够。将

3、旋流分离技术与重力沉降技术两者结合起来实现液一液分离，目前有关该方面的研究较少，笔者在将旋流与重力分离技术有机结合的基础上。对影响油水分离效果的诸多因素进行试验研究，探索出了一种高效的组合式油水分离装置，并取得了良好的分离效果。1试验装置及方法1．1试验装置旋流沉降试验装置系统流程如图1所示，该装置将液一液旋流器和重力沉降器串联来实现油水分离，主要由供料系统、流体管道系统、螺杆泵、DN30mm的水力旋流器、重力沉降器及测量装置6部分组成。物料罐9中的油水混合物经搅拌器10充分混合均匀后，由螺杆泵1吸

4、入，经转子流量计3和流体管路系统进人水力旋流器5，分离后的油相经溢流口流回物料罐9，水相经底流口通过阀门和溢流口流量计6控制，进入重力分离器中进行重力分离，油相则通过刮油板进入积油·王振波，男，1971年11月生，副教授。山东省东营市，257061。’图1实验装置系统流程图1——螺杆泵；3、6——转子流量计：5——水力旋流器：9——物料罐；2——阀f-1；4、7——压力表；8——重力沉降器；10——搅拌器2化工机械2010正槽，水相从底部的水出口进入物料罐，形成一个封闭的循环系统。为了便于观察重力沉

5、降器中油滴的运动情况并控制油水界面，该沉降器(图2)采用有机玻璃材料制成，外形尺寸为长1500mm、宽300mm、高300mm。图2重力沉降器内部结构示意图1——人口；2——分液板；3——斜板；4——平板；5——刮油板；6——油出口；7——水出口1．2试验方法试验选用机油，其密度为902．9kg／m3，粘度为230mPa·s，温度为25℃。旋流器叶片数凡=2、3、4，在各个片数的基础上，其导流叶片出口角a分别为100、15o、200。重力沉降器结构参数主要包括板间距、板倾角、板长及聚结材料。试验过程

6、中固定旋流器入口流量Q；=1200L／h，通过改变沉降器入口流量，对旋流器入口和沉降器水出口进行采样，采用紫外分光光度计(北京普析通用仪器有限公司产TU-1201型)进行测量，得出样品的含油浓度，最终得到油水分离的效率。2试验结果分析影响旋流沉降油水分离性能的因素有很多，笔者主要对旋流器与沉降器的结构参数展开研究。2．1叶片数对组合分离性能的影响叶片数与分离效率关系如图3所示。100毒89。0籁M-70褪60求50401图3叶片数-分离效率关系曲线由图3可知，在出口角相同的情况下，叶片数越多分离效率

7、越高，效率波动越平缓。这是因为在叶片宽度相同的情况下，叶片数目越多，液体流道越窄，相同流量的液体通过叶片时，液体流速增加，受到的离心力越大，分离效率也就越高。同时叶片数目的增大能够使进入旋流器的液体分布更加均匀，可以有效地减少流场内的紊流作用，形成较为稳定的涡流。当n=2时，油水分离效率较低，原因为叶片数较少，流速较低，不能形成较强的离心力，不利于油水的分离，考虑到分离效率和流量操作弹性的影响，应选用叶片数n=4为最佳。2．2导流叶片出口角对组合离性能的影响在叶片其他参数相同的情况下，导流叶片出口角

8、是影响其分离性能的一个重要参数，为了研究出口角对分离性能的影响，设计了叶片数n=4时，a=100、15。、20。3个系列的出口角度，叶片出口角与分离效率关系如图4所示。逞【匐褂籁韫求入口流量Q]L·h“图4叶片出口角．分离效率关系曲线由图4可知，分离效率随着出口角的减小而增大。根据斯托克斯定理得出，在分离过程中球形油粒净分离力F。，为涡旋液流产生的离心力F与运动油粒上的剪力F。之差：n"。trd3(p。一Po)口(1)Fs=3叩。ud。(2)Fr"。trd3(p。一P