卧式紧凑型旋流气浮装置旋流筒结构优化数值模拟研究

由于油田开发采出液含水率上升和海上平台空间的限制,亟需紧凑型污水处理设备用于对海上油田含油污水处理。对此设计了卧式紧凑型旋流气浮装置,通过Fluent数值模拟方法对该装置旋流筒区域的流场分布及油水分离性能开展了系统研究,探究了旋流筒结构、入口管径、含油污水入口速度和入口含油率等因素对油水分离效果的影响。结果表明,在入口管径为20 mm,含油污水入口速度为2 m/s时,采用导流叶片的旋流筒结构能获得较好的流场分布;含油污水入口速度越大切向速度衰减越严重;旋流筒在高度为100~300 mm时切向速度衰减较大,在高度为300~650 mm内衰减较小;相同含油污水入口速度下,增大入口管径能使旋流筒内油相体积分数增大;增大含油污水入口速度反而会导致旋流筒内油相体积分数减小;旋流筒内油相体积分数呈“U”型分布,且随入口含油率增大而增大,与入口含油率成正比。

室内立式水环实验系统构建与研究

设计并搭建了室内立式水环输送实验系统。通过齿轮泵控制水相和染色后的油相分别从水相、油相入口进入水环发生器,保持油相入口流量不变,改变水相入口流量,稳定之后使用高速摄像仪拍摄管道内流型,进行了立式水环流型实验,分析了不同油水流量下管道中的流动特性和油水表观速度对成环效果的影响。实验结果表明:立式水环中油水界面产生“蛇形波”形式的界面波,使得油相核心保持连续状态而不断裂;油水速度比在0.75~1.5范围内成环效果较好,当油水速度比过小时,输水量过大,界面张力不足以维持油相核心的稳定,油相核心发生破裂,分散为小油滴成为散状流;超过临界值时,油相核心在扰动作用下可能污染管壁。

模拟煤矸石酸溶液制备聚合硫酸铝铁实验研究

以贵州煤矸石酸浸液中铝铁物质的量比为参考,分析纯FeSO4·7H2O和Al2(SO4)3·18H2O为原料,制备无机高分子聚合硫酸铝铁絮凝剂(PAFS);研究了铝铁总质量浓度、温度和pH值对PAFS盐基度的影响,得出了n(Al)∶n(Fe)为2.4时制备PAFS的工艺条件为铝铁反应总质量浓度为320 g/L~820 g/L,pH值为2.3,温度为60℃,并将在此工艺条件下制备的絮凝剂产品用于处理煤泥废水。结果表明:在350 r/min下搅拌1.5 min、投加量为80 mg/L及pH值为6.0~8.0条件下制得PAFS的余浊度最低,与市售水处理剂处理煤泥废水做了对比,发现自制PAFS的水处理效果明显优于市售絮凝剂的水处理效果;利用傅立叶红外变换(FTIR)、扫描电镜(SEM)和X-射线光电子能谱(XPS)对上述实验条件下制备的分子结构和微观形貌及铁的价态进行了表征,进一步确定了该产品为PAFS。