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发布时间: 2020-01-19 
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一般通过添加消泡剂进行消泡处理,但消泡效果不佳或药剂加注过量等现象明显。消泡后的流体在出场站之前需要通过气液分离处理,卧式分离器和立式分离器无法处理消泡遗留泡沫,旋流分离器在气液分离的同时可以有效地破除泡沫,但其尺寸设计对分离和消泡的影响较大。本文基于前人的研究成果和现场的应用要求,提出一种泡排采气地面消泡分离装置设计方法,进而设计实验验证装置的可靠性。1装置原理与设计1.1装置原理1.1.1设计思路消泡剂或消泡棒消泡后混合流体中可能残留泡沫,但此时由于消泡作用,泡沫质量不高,为保证气液分离效果,可以按照柱状气液旋流分离器进行设计,根据YTaitel和DBarnea等人给出的方法计算得到分离装置柱体内径;在柱状气液旋流分离器的基础上,为了更多地破除泡沫,参照SAppathurai和GEKouba等人的研究成果,根据高径关系计算得到装置的柱体高度;为了减轻气体携液、液体带泡、液体溶气等情况,根据柱状气液旋流分离器串联原理进行设计,提高装置的分离效率。1.1.2工作原理本文所设计的装置如图1所示,其工作原理为:气液泡沫混合流体由流体入口进入分离装置;经一级流体入口流入一级筒体,泡沫受冲击、剪切旋流作用后发生破裂,气液在重力、离心力作用下分离;气体向上由一级气相出口流出,再经二级气相入口流入二级筒体,携液气体在重力、离心力作用下再次分离;液体由一级液相出口流出,再经二级液相入口流入二级筒体,带泡、溶气液体在冲击、剪切作用下破泡并在重力、离心力作用下分离气液;经过两级破泡、气液分离后的气体最终由气相出口流出,液体最终由液相出口流出。图1新型消泡分离装置结构示意图1.2装置设计1.2.1结构设计入口结构方面,入口数为单入口,入口截面形状为圆形截面,入口流道形式为等截面直线形,入口管的角度为-27,入口位置在柱段中部,入口与筒体相贯形式为切线形;柱段筒体方面,两级筒体均采用光滑直壁的器壁结构;气相出口方面,各级气相出口管均采用结构简单的薄壁直圆管;液相出口方面,各级液相出口管均选择结构相对简单的薄壁直圆管。 1.2.2尺寸设计(1)筒体直径。YTaitel和DBarnea给出了柱状气液旋流分离器直径确定公式,其中气体携液临界流速为:(1)式中,vgcrit为气体携液临界流速,m/s;We为无因次Weber数,这里取7;为液滴的表面张力,dyn/cm;l为液体的密度,g/cm3;g为气体的密度,g/cm3。对于高、低气液比工况,分离器直径分别为式(2)、式(3):(2)(3)式中,dsep为分离器直径,m;qg为分离工况下的气体流量,m/s;vgcrit为气体携液临界流速,m/s。ql为分离工况下的液体流量,m/s;vlcrit为临界液相流速,m/s。(2)筒体高度。SAppathurai和GEKouba提出了通过柱状气液旋流分离器尺寸设计以控制和减轻泡沫影响的分离器设计方法,其给出的分离器高径关系为:(4)式中,H为分离器的高度,m;D为分离器的直径,m;0为分离器入口泡沫质量,cons;1为分离器出口泡沫质量,cons;Q0为分离器入口流体流量,m3/s;t1/2为泡沫半衰期,s。
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