油品夹带焦粉、催化剂等超细颗粒,一直是制约装置长周期连续稳定高效运转的难题。本文根据几何相似旋流器简约级效率曲线不变的原则设计了适合分离超细颗粒的直径分别为25mm和50mm的微旋流器,分别以水和柴油为连续相,通过实验研究了微旋流除焦粉的宏观性能,探究不同连续相、不同直径对旋流器压降、分离效率、级效率的影响,最后利用计算流体力学的方法在优选的实验操作条件下对其内部两相流场进行数值模拟,主要研究结论如下。(1)在进料浓度为200mg/L,10mm、25mm和50mm微旋流器的分流比分别为23%、8%、8%,焦粉/水体系和焦粉/柴油体系的温度分别为45℃、60℃的条件下,获得了旋流分离过程中欧拉数与雷诺数的关系模型、切割粒径经验模型以及相应的放大模型,可指导工业应用中旋流器放大和分离系统的设计。(2)在高效工作区内,10 mm微旋流器的分离效果最好,对水中焦粉脱除效率为80%～85%,分割粒径为4.6μμm,对柴油中焦粉的脱除效率为63%～67%,分割粒径为71μm,可与25mm和50mm旋流器结合,根据不同工业应用油品净化要求选用。(3)采用RSM模型和离散相模型模拟预测的微旋流器级效率曲线,切割粒径与实验值基本相符,效率预测值误差在10%以内,可用于旋流分离器的性能预测及优化设计。