文档介绍：石油机械

) 18 ) CH INA PETROLEUM MACH INERY 2006年第 34卷第 5期
! 专题研究#
油水分离器中水洗流场液滴运动特性分析*
邓志安 1, 2 陈听宽 1 罗毓珊 1 王海军 1 朱玉琴 1
( 11 西安交通大学动力工程及多相流国家重点实验室 21 西安石油大学)
摘要自污水处理实现大罐沉降分离技术以来, 由底部进液的水洗处理已成为污水处理主要
的工艺过程。由于该技术具有较明显的先进性, 近年来逐渐被引入到原油脱水设备中。考虑液滴
变形的影响, 认为水洗流场中液滴的运动轨道呈空间曲线; 并采用液滴聚并理论对液滴的运动特
性进行了分析, 获得了液滴的初始和终端浮升速度模型, 该模型更加符合油水分离的实际过程,
对水洗流场的结构优化, 合理选择设备的运行和结构参数, 保证设备的运行效果具有较大理论价
值和实际意义。
关键词水洗流场液滴碰撞涡旋场油水分离
之间的热力学特性, 仅从力学角度进行分析, 即将
引言此过程视为没有传热的物理过程, 那么水自然成为
了连续相, 油成为了以滴状存在的分散相。由于油
油水分离器是石油工业中常用的油水处理设水混合物进入水洗层, 水洗流场受到强烈搅动, 因
备, 不论是油田原油脱水还是污水处理, 油水分离此该流场是一个存在着大量旋涡的涡旋场。
都是重要的技术手段。自污水处理实现大罐沉降分 21 分散相油滴的运动特性描述
离技术以来, 由底部进液进行水洗处理已成为主要油水混合物进入水洗流场后, 水直接进入水
的工艺过程。由于该技术有较明显的先进性, 近年层, 与水层原有的水混合, 轨迹见图 1中的轨迹线
来逐渐被引入到原油脱水设备中。 1; 油滴则向上浮升, 油水密度差$ Q= ( Qw - Qo )
油气水砂四相分离是在油水分离的工艺上加入成为浮升的推动力。水洗流场中存在着大量强烈的
了对液中固体) ) ) 砂和气液二相的分离工艺, 相对涡旋, 使得油滴的运动特性变得相当复杂, 从流体
于油水分离来说, 由于液固分离和气液分离比较容力学的角度来考虑, 由于油滴及水相的运动速度不
易, 因此对油气水砂四相分离研究而言, 研究重点是很高, 即使流场存在一定紊流度的情况下, 由此
仍然是对油水分离技术的深入探讨。下面就水洗处) ) ) ) ) )
引起的雷诺应力 QucMc的量级与其时均应力 QuM的量
理工艺从几个方面对其机理作初步分析。
级相比仍小得多, 因此可不予考虑。
物理过程的运动描述
在油水分离中, 水洗是在建立了一定水层高度
的条件下, 油水混合物从底部进入水洗层, 然后逐
渐地向上运动, 进入油水分离区域。下面从流场特
性和运动特性 2个方面对其运动进行描述。图 1 水洗流场中运动特性示意图
11流场描述如图 1所示, 当一油滴处于流场中, 由于流场
假定油水之间不发生化学反应, 且不讨论它们中大量涡旋的存在, 油滴的运动可以视为 3个运动
* 基金项目: 中国石化集团公司科技攻关项目( 2003 - 108) / 油气水砂四相分离技术研究 0 中的部分内容。
2006年第 34卷第 5期邓志安等: 油水分离器中水洗流场液滴运动特性分析) 19 )