摘要：采用高效紧凑型气浮技术对现有采出水处理设施进行升级改造,已经成为海上油田解决水处理设施满负荷甚至超负荷运行的重要手段。以提高单体设备处理效率和稳定性为目标,开展了浅层沉降技术强化立式气浮设备的初步结构设计,采用计算流体力学耦合群体平衡模型和实验测试等手段,研究探讨了浅层沉降强化立式气浮设备内浅层沉降流场分布特性和油水分离特性,并利用正交实验和单因素实验等方法分析了含油污水流量、污水水压、注气比、分流比等因素对浅层沉降强化立式气浮装置油水分离效率的影响规律。研究结果表明,较常规立式气旋浮设备等气浮设备,浅层沉降强化立式气浮设备的油水分离效率有明显提升,但锥台间水流分布不均性对油水分离效率影响较大。室内测试显示,在正交实验所得最优的工况参数组合条件下,即当污水水压为0.15 MPa,流量为1.0 m^(3)/h,分流比为5%,注气比为6%时,该设备对应的油水分离效率为84.6%。

摘要：根据斯托克斯定律,设计了一种新型重力式油水分离器。并用Fluent软件进行数值模拟,选用标准k-ε模型,通过模拟不同油滴粒径下油水混合物分离情况,得到了新型油水分离器的适用范围和分离效率。

摘要：为了增强水力旋流器对小粒径油滴的分离性能,基于旋流分离原理提出一种可通过增大油滴间碰撞机率使小油滴碰撞聚结的水力聚结器结构。借助正交试验方法对水力聚结器的主要结构参数进行优化设计,利用Euler-Euler模型与群体平衡模型(Population Balance Model,PBM)相结合的方法,开展水力聚结器结构参数对油滴分布特性及聚结性能的影响研究,得出聚结器内油滴粒度分布聚结性能受结构参数变化的影响规律,并获得了最佳的结构参数配比。结果表明:水力聚结器对油水混合液中的油滴呈现出了较好的聚结效果,聚结器的聚结内芯底径D3、锥段长度L4、出口管长度L5均会对聚结器内油滴粒径分布产生影响,且各参数对聚结性能影响显著性由高到低为D_(3)>L_(4)>L_(5)。优化得出最佳结构参数配比方案为C3A2B2(L_(4)=600 mm、L5=100 mm、D3=10 mm),最佳结构参数条件下混合液中油滴粒度分布在25~55μm时,经水力聚结器聚结后油滴粒度分布均值增加到524.7μm,较初始结构聚结后的平均粒径增加了48.56%。

摘要：为探究无碱三元驱油剂对于采出液乳化稳定的机理,为采出液处理提供依据。对游离水中含油量、油水动态界面张力、液滴界面寿命与油滴粒径分布状态及粒径随驱油剂含量的变化进行了研究。加入低浓度表面活性剂(100 mg/L)时,动态界面张力、界面寿命、油滴粒径均显著降低,水中含油量显著增加,随着表面活性剂浓度增加,动态界面张力、界面寿命、粒径、含油量变化均不明显;随着NaCl浓度上升,动态界面张力与界面寿命变化不明显,油滴粒径变大,水中含油量增加;随着聚合物浓度增加,动态界面张力与界面寿命变化不明显,对于油滴粒径与含油量出现双重作用。这表明表面活性剂与NaCl有利于乳化稳定,但表面活性剂作用远大于NaCl;低浓度聚合物不利于乳化稳定,随着浓度增加,有利于乳化稳定。

摘要：为了分析离散相油滴在水力聚结器内的运移轨迹以及聚结器流场特性对油滴聚结的影响,采用PBM-DPM耦合数值模拟方法获得了聚结器内速度场及油相体积分数的分布规律,掌握了聚结器旋流腔为油滴碰撞聚结的主要发生区域,但在螺旋流道及聚结内芯的近壁区域受较大时均速度梯度影响油滴出现明显的破碎现象。数值模拟结果表明:聚结器内部流场呈外部为准自由涡、内部为强制涡的复合涡旋流场特性,且沿内涡区流出的油滴较外涡区运动的油滴在聚结器内的停留时间更长,时间差值约为0.029 s;内涡区含油体积分数较高,增大了油滴间的碰撞概率,因此内涡区的油滴粒径较大,同时也受到更高的流场阻力,致使在油滴运动过程中速度衰减明显高于外涡区油滴。针对水力聚结器试验样机开展了聚结性能试验,对比了聚结器出口及入口的粒度分布,得出试验工况下聚结器可将入口处平均粒径为92μm的油滴增大到298μm。研究结果可为进一步揭示旋流聚结机理及设计出通过多场耦合作用来提高油水分离性能的新型设备与方法提供思路。

摘要：聚结分离技术广泛应用于油水分离领域,而目前较少有学者通过数值模拟研究聚结板材料表面润湿性对油水分离效果的影响。鉴于此,采用Fluent数值模拟方法和正交试验法优化聚结板油水分离效果,研究了入口流速、油滴粒径和表面润湿性对聚结板油水分离效果的影响及机理。研究结果表明:入口流速越高,分离效果越差,流速大于等于0.5 m/s时,聚结板失去分离效果;倒V字波纹板的有效分离粒径大于20 μm,油滴粒径越大,油水混合区的厚度越小;润湿聚结作用的场所主要发生在流域的上壁面(聚结板下表面),当粒径为20 μm时,固定上壁面的接触角并减小下壁面接触角,流域上层油相体积分数提升不超过8.6%;固定下壁面的接触角并减小上壁面接触角,流域上层油相体积分数提升超过了22.9%;聚结板表面接触角对小油滴的影响比大油滴大,当粒径为20 μm时,接触角变化导致流域 上层油相体积分数最大相差34.83%;当粒径为100 μm时,接触角变化导致流域上层油相体积分数最大相差1.23%;入口流速对分离效果的影响最大,油滴粒径次之,接触角的影响最小。研究结果可为聚结板优化设计提供一定的参考。

摘要：现有研究未对T形管内油滴的聚结破碎情况做进一步分析,且采用PBM模型研究双支T形管内油滴聚结破碎特性的研究尚未见报道。为此,采用CFD-PBM耦合方法对双支T形管内油滴聚结破碎行为及分离特性进行数值模拟分析,同时开展室内试验对模拟结果的准确性进行验证。研究结果表明:T形管支管内的油滴粒径大小受湍动能变化影响较大,湍动能由0.64 m^2/s 2减小到0.36 m^2/s 2时,油滴粒径由300μm增加到460μm,呈聚结状态,而湍动能由0.36 m^2/s 2增大到0.60 m^2/s 2时,油滴粒径由480μm降低到360μm,呈破碎状态;随支管高度的增加,其内部湍动能逐渐减弱而油滴粒径却逐渐增大;靠近入口的支管Ⅰ内部油相体积分数明显大于支管Ⅱ,且同一支管内左侧的油相体积分数也高于右侧;双支T形管的分离效率随支管出口分流比的增大呈先升高后降低的趋势,当分流比为50%时,分离效率达到最大值30.2%;最佳分流比条件下,处理量在2~4 m^3/h范围内变化时,T形管的分离效率呈逐渐降低趋势,由32.5%降低到25.0%。研究结果可为T形管结构的优化设计提供一定的理论指导。

摘要：采用离散相模型以脱油型水力旋流器为研究对象,分析了不同粒径油滴粒子在旋流场内的运移轨迹,得出随着粒径的增大旋流器的粒级效率逐渐升高。基于油滴运移轨迹设计了一种水力聚结旋流分离装置,可在旋流分离前端通过水力聚结使小颗粒油滴聚并成大颗粒油滴,进而增强旋流分离性能。开展室内试验对水力聚结分离器的分离性能和适用性进行验证。结果表明:粒径在100～900μm范围内随着油滴粒径的逐渐增大,旋流分离效率逐渐升高;水力聚结器可在油滴进入旋流分离器前使油滴碰撞聚结致使离散相油滴粒径分布增大,从而提高旋流器分离效率,其最佳入口进液量在4. 12m^3/h左右,最佳分流比为20%。

摘要：为了对水质中的油性物质进一步过滤净化,研制了一种多孔超亲油型正十二烷基硫醇纤维膜[NDM/Cu(OH)2纤维膜],以采集微小的油珠,从而达到水包油乳剂中连续、有效地捕捉到的微小油珠的效果。研究结果表明,无表面活性剂水包甲苯乳油的颗粒尺寸分布很均匀,0~65μm时以大颗粒为主;具有稳定的表面活性剂型的水包甲基苯乳液具有更好的微粒尺寸,为31μm和50μm。在油-水分离中,其分离效果大于99%。当油滴直径为16~28μm时,在0.1 mm的捕集槽间隔下,油-水分离机的分离效果大于99%,实现了对水性乳剂的处理。该研究有助于提高水净化效率,为后续的水质提纯起到一定的理论支撑作用。