重力式卧式分离器分离效率影响因素分析

４．Ｃｈｉｎａ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｐｉｐｅｌｉｎｅ Ｂｕｒｅａｕ，Ｔｉａｎｊｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３０００００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｇｒａｖｉｔｙ ｔｙｐｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｓｅｐａｒａｔｏｒ ｉｓ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ ｏｆ ａ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｄｅｎｓｉｔｙ ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｏｉ１ ａｎｄ ｗａｔｅｒ．Ｗ ｈｅｎ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｉｎ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕ ｍ ，ｕｎｄｅｒ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｒｅｓｓｕ ｒ ｅ，ｗａｔｅｒ ｍｉｘｔ ｕｒｅ ｗｉｌｌ ｆｏｒｍ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｏｆ ｏｉｌ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｐｈａｓｅｓ．Ｗ ｈｅｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｗｉｔｈ ｌｅｓｓ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｄｅｎｓｉｔｙ ｉｓ ｉｎ ａ ｌａｍｉｎａｒ ｆｌｏｗ ｓｔａｔｅ，ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｗｉｔｈ ｂｉｇｇｅｒ ｄｅｎｓｉｔｙ ｗｉｌｌ ｓｅｔｔｌｅ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｍ ｏｖｅｍ ｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｔｏｋｅｓ ｅｑｕａｔｉｏｎ．Ｓｅｅｎ ｂｙ ｔｈｅ Ｓｔｏｋｅｓ ｅｑｕａｔｉｏｎ，ｓｅｔｌｉｎｇ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｉｓ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ｔｏ ｔｈｅ ｏｉｌ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｄｅｎｓｉｔｙ ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ ｉｓ ｉｎｖｅｒｓｅｌｙ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ｔｏ ｔｈｅ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｏｆ ｗａｔｅｒ．Ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｆｏｒ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｉ１ ａｎ ｄ ｗａｔｅｒ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｄｅｎｓｉｔｙ ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ，ａｎ ｄ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｏｉｌ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｃａｎ ｉｍｐｒｏｖｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｓｐｅｅｄ，ｒａｉｓｅ ｔｈｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｅｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｔｏ ｔｅｓｔ ｔｈｉｓ ｔｈｅｏｒｙ，ＣＦＤ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｂｏｕｎｄａｒ ｙ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｏｉｌ－ｗａｔｅｒ ｓｅｐａｒａｔｏｒ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｆｌｏｗ ｆｉｅｌｄ．Ｅｆｅｃｔ ｏｆ ｏｉ１ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｄｅｎｓｉｔｙ ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ．ｗａｔｅｒ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ａｎｄ ｅｎ ｔｒａｎｃｅ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｏｎ ｇｒａｖｉｔｙ ｏｉｌ—ｗａｔｅｒ ｓｅｐａｒａｔｏｒ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｅｆｉ ｃｉｅｎｃｙ ｗａｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｇｒａｖｉｔｙ ｔｙｐｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｓｅｐａｒａｔｏｒ； ｏｉｌ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｄｅｎｓｉｔｙ ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ； ｗａｔｅｒ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ； ｉｎｌｅｔ ｖｅｌｏｃｉｔｙ； ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
水的粘度成反 比。通过增加水 的密度 ，使油和水的相对密度差变大 ，同时使油液的粘度减小能够提升沉降 的速
度 ，进而提升分离效率 。为验证这一理论 ，利用 ＣＦＤ 软 件按 照不 同边 界参 数模 拟 了油水分离的 内部流场的浓
Hale Waihona Puke Baidu
度分布 ，分别研究 了油水 的相对密度差 、水 的粘度 和入 口流速对重力式油水分离器分离效率 的影 响。
第２０１４６５年卷 第７月７ 期
当 代 化 工
Ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ
ＶＯ］．４５． ＮＯ．７ Ｊｕｌｙ， ２０１６
重力式 卧式分 离器分 离效 率影 响 因素分析
董 国庆 ，孟 琦 ，姜振 波 。，倪 莹 ，徐 玉建 ，田明磊
（Ｉ．东北石油大学，黑龙江 大庆 １６３３１８； ２．大庆油田有限责任公司天然气分公司加工九大队，黑龙江 大庆 １６３０００； ３．中国石油辽河油田公司欢喜岭采油厂热注作业二区，辽宁 盘锦 １２４０１０； ４．中国石油天然气管道局天津设计院，天津 ３０００００）
摘 要 ：重力式 卧式分离器 的设计 原理是油和水之 间存在着相对密度差 ，当系统处于平衡状态时 ，油水混
合物在一定 的温度 压力下就会形成一定 比例 的油相 和水相 。当相对密度小 的组分处于层流状态时 ，密度 大的组
分会根据斯托 克斯公 式运动规律发生沉降 。由斯托克斯公式可知 ，沉 降速度与油和水的相对密度差成正 比，与
关 键 词 ：重力式卧式分离器 ；油水相对密度差 ；水 的粘度 ；入 口流速 ；数值模 拟
中图分 类号 ：ＴＱ ０５２
文献标识码 ： Ａ
文章编 号 ： １６７１—０４６０（２０１６）０７—１４０５—０４
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｆａｃｔｏｒｓ Ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｅｆｉ ｃｉｅｎｃｙ ｏｆ Ｇ ｒａｖｉｔｙ Ｔｙｐｅ Ｈ ｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｓｅｐａｒａｔｏｒ
ＤＯＮＧ Ｇｕｏ—ｑｉｎｇ ，ＭＥＮＧ Ｑｉ ，ＪＩＡＮＧ Ｚｈｅｎ—ｂｏ ，Ｎ１ Ｙｉｎｇ４，ＸＵＹｕ－ｊｉａｎ ．ＴＩＡＮＭｉｎｇ－ｌｅｉ
（１．Ｔｈｅ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｄａｑｉｎｇ １ ６３３ １ ８，Ｃｈｉｎａ； ． ２．Ｄａｑｉｎｇ Ｏｉｌｆ ｉｅｌｄ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｇａｓ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｎｉｎｅ ｂｒｉｇａｄｅ，Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｄａｑｉｎｇ １ ６３０００，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｃｈｉｎａ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｌｉａｏｈｅ Ｏｉｌｆ ｉｅｌｄ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｏｉｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｐｌａｎｔ Ｈｕａｎｘｉｌｉｎｇ ｈｏｔｊｏｂ Ｎｏｔｅ ＩＩ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｐａｎｊｉｎ１２４０１０，Ｃｈｉｎａ；