油气分离是油气集输系统的重要工艺环节,容器式分离器体大、笨重、投资高.管柱式气液旋流分离器就是新近提出的一种替代容器式分离器的小型高效分离装置.在前人相关实验及理论分析的基础上,建立起了描述管柱式气液旋流分离器的机理模型,包括入口喷嘴模型、气泡轨迹模型、液滴轨迹模型、液位控制模型.在机理模型的基础上,设计了实验用的无控制系统计量用管柱式气液旋流分离器,并为入口设计了水平和倾斜两套方案.同时,为了解决定量测量分离效率难的问题,在气体和液体出口管处分别设计了气泡捕集装置和液滴捕集装置,用于测量分离器的气体带液率和液体带气率,经实验验证,测量效果较好.应用数值模拟计算软件Fluent对管柱式气液旋流分离器内部强旋流场进行数值模拟.得出了分离器内速度分布、各相的体积分率、不同工作介质对分离效率的影响等.最后,在理论分析、实验研究和数值模拟的基础上,首次总结出一套完整的适用于工程设计的管柱式气液旋流分离器的工艺设计方法.