重力沉降罐分離性能研究

董陽陽 仇婷婷（東北石油大學(xué)，黑龍江 大慶 163318）

重力沉降罐分離性能研究

董陽陽 仇婷婷（東北石油大學(xué)，黑龍江 大慶 163318）

對(duì)沉降罐內(nèi)部流動(dòng)形態(tài)、油水分離分布情況進(jìn)行有限元分析，結(jié)果表明：沉降分離性能與沉降時(shí)間、油滴粒徑、介質(zhì)粘度有重大關(guān)系。通過調(diào)整沉降時(shí)間、油滴粒徑以及介質(zhì)粘度可以有效的改善沉降分離性能，對(duì)油田中的油水分離具有重大的意義。

有限元分析；沉降時(shí)間；油滴粒徑；介質(zhì)粘度

由于沉降罐各部件結(jié)構(gòu)和分布的不合理，沉降罐內(nèi)流場(chǎng)混亂，存在漩渦流和返混流，并有多處速度無效區(qū)、流動(dòng)“死區(qū)”、渦流區(qū)，也使油水分離效率降低［1］。本文通過研究沉降罐的內(nèi)部流場(chǎng)，根據(jù)沉降機(jī)理研究指導(dǎo)設(shè)計(jì)出可以提高沉降罐分離效率的結(jié)構(gòu)及工藝改進(jìn)，進(jìn)而縮短沉降時(shí)間，增強(qiáng)分離性能，對(duì)油田實(shí)際生產(chǎn)來說意義重大。本文利用FLUENT軟件模擬沉降罐的流場(chǎng)，從而找到沉降罐內(nèi)部的油水混合物更好的分布工況、提高生產(chǎn)效率、降低設(shè)備能耗的措施，具有重大意義。

1 初始條件和邊界條件

初始條件為計(jì)算初始給定的參數(shù)，即時(shí)的各未知量的函數(shù)分布［2］，例如

當(dāng)流體運(yùn)動(dòng)定常時(shí)，是無初始條件的問題。

液液分界面邊界條件：其中一種分界面為密度不同的兩種液體的分界面。一般對(duì)于分界面兩側(cè)的液體情況而言經(jīng)常給出的條件［3］是：

2 沉降罐分離性能的研究

沉降分離性能與沉降時(shí)間、油滴粒徑、介質(zhì)粘度有關(guān)。

2.1.沉降時(shí)間

重力沉降罐用來分離油與水的混合物，重力沉降罐用來分離油與水混合物的能力［4］取決于他們?cè)诔两倒迌?nèi)部的存留的時(shí)間。沉降用的時(shí)間越短，我們完成油水分離的效率就越高。

2.2 油滴粒徑

油與水混合物的分離與流場(chǎng)和其分散相在連續(xù)相中的上升與下降有關(guān)［5］。

當(dāng)油滴粒徑在0.05mm時(shí)，此時(shí)只有沉降罐頂部含有較少的油相分布，在收油槽位置油相體積分?jǐn)?shù)極低。隨著油滴粒徑的增大至10mm，在沉降罐內(nèi)油相分布也明顯發(fā)生變化，油相明顯發(fā)生集聚。

2.3.介質(zhì)粘度

油和水的混合物的特性對(duì)重力沉降罐的油與水混合物的分離結(jié)果有很大的影響作用，其油與水混合物的主要特性［6］為原油和水質(zhì)的粘度。下面研究油品及水質(zhì)粘度的變化對(duì)沉降罐除油效率影響情況。

3 結(jié)語

沉降時(shí)間、油粒大小與介質(zhì)粘度對(duì)分離特性有重要的營(yíng)影響。當(dāng)油水沉降的時(shí)間在8小時(shí)之內(nèi)時(shí)，油水的沉降時(shí)間越長(zhǎng)，油水分離的效率就越高。在其他的條件不變時(shí)，油滴粒徑越大，油與水混合物的分離效果就越強(qiáng)。在相同的條件下，介質(zhì)水的粘度如果變小，沉降罐的油水分離效率變大。

［1］倪超，謝廣元，李彪，劉博，彭耀麗，董玉蛟.強(qiáng)化重力沉降作用的浮選柱降灰研究［J］.煤炭學(xué)報(bào)，2014，12：2513-2518

［2］周丹，張濤.顆粒污泥沉降動(dòng)力學(xué)模型研究［J］.環(huán)境污染與防治，2008，30（3）：36-38.

［3］Krebs P.Vischer D，Gujer W.Inlet-structure design for final clarifiers［J］Journal of Environmental Engineering，l995，121（8）：558-564.

［4］Bhardwaj，A.and Hartland，Dynamics of Emulsification and Demusifieation of water in crude oil Emulsions Ind.Eng.Chem. Res.，1994，33

［5］A Feiz，M Ould-Rouis，G Lauriat.Large eddy simulation of turbulent flow in a rotating pipe［J］.International Journal of Heat and Fluid Flow.2003，24（3）：412-420.

［6］譚旭.過濾分離器流場(chǎng)的CFD數(shù)字模擬及應(yīng)用［D］.北京化工大學(xué)2011.