【摘 要】
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在油气集输处理领域,经常会遇到需要进行气液分离的场合。目前大多采用庞大的卧式或立式三相分离器来进行气液两相分离,当气液比在较大范围内（10%～90%）发生变化时,往往难以达到理想的分离效果,因此需要一种紧凑型的管式分离器来进行预处理,或者在不久的将来通过多种管式分离器组合来替代效率低、占地面积大的罐式分离设备。论文首先调研总结了国内外管式气液分离器的结构类型、研究现状和工程应用等情况,介绍了管式气
【基金项目】
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国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”课题“海外目标油田开发工程关键技术及方案研究”子课题“高效原油处理技术”,子课题编号:2017ZX05032-005-002；
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在油气集输处理领域,经常会遇到需要进行气液分离的场合。目前大多采用庞大的卧式或立式三相分离器来进行气液两相分离,当气液比在较大范围内（10%～90%）发生变化时,往往难以达到理想的分离效果,因此需要一种紧凑型的管式分离器来进行预处理,或者在不久的将来通过多种管式分离器组合来替代效率低、占地面积大的罐式分离设备。论文首先调研总结了国内外管式气液分离器的结构类型、研究现状和工程应用等情况,介绍了管式气液分离器设计过程中可能涉及的基础理论知识。从受力分析的角度入手,在简化切向速度分布规律的基础上,建立了管式气液分离器的设计理论和分离效率的预测理论模型,并通过详细结构比选和理论计算完成了管式气液分离器的初步结构设计。结合响应曲面法（RSM）和计算流体动力学（CFD）数值模拟,对影响管式气液分离器分离效率和压降的结构参数进行研究。结果表明,叶片角度、叶片高度、分离段长度和气体出口直径对管式气液分离器分离效率的影响程度排序为:叶片角度＞叶片高度＞分离段长度＞气体出口直径;且前两个结构参数对压降也有较大影响,进而得出了最优结构参数组合为:叶片角度60°,叶片高度10mm,分离段长度350mm,气体出口直径10mm。利用CFD数值模拟手段进行了分离性能预测研究,讨论了运行参数或工况条件对分离效率的影响,结果表明,入口速度、分流比、分散相粒径、密度差和连续相粘度对分离效率均有重要影响,并给出了具体的关系曲线。搭建了管式气液分离器室内测试评价实验系统并进行实验研究,在设计工况条件下,分离器的脱液效率均在99%以上,气相出口含液量远远低于设计要求;脱气效率在60%以上,但个别工况下液相出口的含气量较高;整个装置的压降较小,最大压降为68.5kPa。
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