旋流式固-液-液三相分離器分離性能的研究.pdf

1、目前，延遲焦化工藝過程中主要采用旋流除焦器去除水冷焦水中焦粉，然而實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)溢流出現(xiàn)焦粉顆粒，造成后續(xù)設(shè)備阻塞而嚴(yán)重影響冷焦水處理系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。本課題對于類似冷焦水（焦粉、油是分散相，水是連續(xù)相）這種多相混合物的處理，在采用旋流器進(jìn)行分離時(shí)，充分考慮固體顆粒的親油性與疏水性，設(shè)計(jì)了旋流式固-液-液三相分離器，該分離器具有同軸套筒式溢流管結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)多相混合物的同時(shí)分離。
　　本文運(yùn)用理論分析、數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究三種手段，對顆

2、粒相聚集過程、流體流動(dòng)特性、分離器操作及分離性能進(jìn)行研究，在解決實(shí)際生產(chǎn)問題的同時(shí)，也為國內(nèi)三相分離器的設(shè)計(jì)提供新的思路和依據(jù)。結(jié)果表明：
　　固-液-液三相分離器內(nèi)流體流動(dòng)軌跡、速度分布與壓力分布均與一般旋流器的流場分布相符，同軸套筒式溢流管的設(shè)計(jì)能夠在不改變溢流區(qū)域流場結(jié)構(gòu)的情況下實(shí)現(xiàn)第三相的分離。
　　分離器出口直徑與出口背壓對分流比均有影響。當(dāng)?shù)琢鞅硥篜u不變時(shí)，隨著環(huán)形溢流背壓Pw的增大，底流分率Ru和中心溢流分率

3、Ro增大，環(huán)形溢流分率Rw減小。同樣，Pw不變時(shí)，Pu增大，Ru減小，Ro與Rw增大。Pw和Pu對三個(gè)流量分率的影響方式不同，針對某一流量分率，不同的背壓組合可以得到相同的值，對于Rw和Ru來說，兩個(gè)背壓同向增加或減小即可，而對于Ro來說，若Pw（Pu）增大，則Pu（Pw）減小。中心溢流口直徑 Do增大，Ro與 Rw提高，而 Ru降低，且 Do大到一定程度時(shí)，Rw增大的幅度變小，且Pw越大，表現(xiàn)越明顯；環(huán)形溢流口直徑Dw增大，Ro與Rw

4、提高，Ru降低；底流口直徑Du增大，Ro與Rw減小，而Ru增大，Du越大，Rw減小的越明顯，Ru增大的越明顯。
　　試驗(yàn)表明，Pw和 Pu對空氣柱的形成和消失有影響，固定 Pw，加大Pu，空氣柱從底流口附近逐漸變小，直到消失，存在使空氣柱消失的臨界Pu，且臨界Pu隨Pw的增大而增大。
　　進(jìn)料流量Qi增大，油與固相顆粒的分離效率均增大。固相小顆粒受進(jìn)料流量的影響大于大顆粒，當(dāng)固相粒徑 ds>80μm時(shí)，粒級(jí)效率幾乎不變；對于

5、油相，無論粒徑大小，Qi的增大，效率的增幅均很小，Qi對固相顆粒效率的影響比油相大。
　　中心溢流分率Ro增大，油相和固相分離效率增大，Ro<0.16時(shí)，油相分離效率迅速上升到0.85左右，之后分離效率上升變慢，達(dá)到90％以后，幾乎不再改變；相對于油相，固相分離效率增加不明顯。Ro越大，油相和固相粒級(jí)效率越大，且大粒徑油相顆粒和小粒徑固相顆粒受顆粒粒徑的影響越明顯。與油相相比較，固相分離效率受Ro影響較小。
　　中心溢流口直

6、徑Do減小，分離器的靜壓值增大；分流比相同時(shí)，切向速度的最大值變大，中心溢流管內(nèi)軸向速度明顯增大，徑向速度波動(dòng)性變強(qiáng)。Do對油相分離效率的影響大于固體顆粒。Do減小，油相分離效率提高，固相分離效率降低。固相大粒徑顆粒的粒級(jí)效率對Do變化不敏感，油相大粒徑顆粒的效率對Do的變化非常敏感。
　　環(huán)形溢流口外徑Dw減小，分離器的靜壓值增大，徑向速度波動(dòng)性變強(qiáng)。Dw增大，油相分離效率明顯提高，固相分離效率降低，不過降低的幅度很小。其分離效