旋液式油水分离器的设计.doc

目录 任务书 I 开题报告 III 指导老师审查意见 XI 评阅老师评语 XII 答辩会议记录 XIII 中外文摘要 XIV 1前言 1 2.选题背景 2 3方案论证 5 3.1油水分离器的主要特点 5 3.2工作原理 6 4.旋液式油水分离器结构 8 5.旋液分离器尺寸的计算 9 5.1主直径的选取 9 5.2旋流器其它结构参数的设计 10 5.3溢流口流量和底流口流量的计算 13 6.水力旋流器的制造和安装 14 6.1 水力旋流器在制造上的要求 14 6.2材料选择 15 6.3 常用的制造方法 17 6.4安装 18 7几何参数对水力旋流器性能的影响 19 7.1进料口尺寸 19 7.2旋流器直径 19 7.3锥角 19 7.4溢流管尺寸 19 7.5底流口尺寸 19 8操作参数对水力旋流器的影响 20 8.1分离效率与进口流量之间的关系 20 8.2分流比F与分离效率之间的关系 20 8.3分流比与压降比之问的关系 20 9.影响旋流器分离效率的因数 21 9.1旋流器的准数 21 9.2主要影响因素 21 9.2.1 尺寸变量 22 9.2. 2操作变量 23 9.2. 3物性变量 23 10.结论和认识 25 参考文献 25 致谢 27 1前言 水力旋流器(Hydrocyclonc)是一种分离非均相液体混合物的设备，它是在离心力的作用下根据两相或多相之间的密度差来实现两相或多相分离的。由于离心力场的强度较重力场大的多，因此水力旋流器比重力分离设备效率要大的多。 早在1891年，Bremey就在美国申请了第一个水力旋流器专利。但在随后的几十年时间里水力旋流器一直主要被用做固．液两相介质的分离装置，从水中分离固体介质，如煤的精选等，且仅限于在采矿工业中使用，末被其它行业所重视与引用。二次大战前后，学科之间的沟通与交流极大地扩大了它的应用范围，化工、冶金、石油加工、动力发电、废水处理、造纸等部门都开始应用，但仍是做为固．液两相介质的分离装置。近二三十年来，随着其用途的不断扩大，它的理论研究、实验与设计、加工制造各方面都有了长足进步。同时，它的用途也由主要进行固．液分离，扩展到两种不互溶流体介质的液一液分离和气．液分离，甚至三相分离等，如液体净化、泥浆稠化、液体脱气、固体区分、固体介质的冲洗、按密度或形状将固体分类等，现在水力旋流器已成为多用途的高效分离装置。 上世纪60年代末期，英国Southampton大学的MartinThew等人开始研究用水力旋流器分离油、水两种液体介质的可能性。从70年代起，他们进行了将近10年的研究，得到了肯定的结论，并设计出样机。从此开始了水力旋流器应用的另一个新领域，液．液或液．气的两相分离。由于旋流分离具有许多独特的优点，旋流脱油技术在发达国家含油污水处理特别是在海上石油开采平台上已成为不可替代的标准设备。 1989年中国海洋石油公司与美国Amoco石油公司在中国南海联合开发的流花11．1油田，开始在海上石油开采平台上使用旋流分离器处理含油污水。二十多年来的科学研究及工程实用结果表明：旋流分离作为一种高效分离技术，其使用场合并不仅仅局限于污水除油方面，如同重力分离技术一样。其在原油脱气、脱水、除砂以及原油和污水净化等方面都存在着技术上的可行性、经济上的必要性和工程应用上的广阔前景。 2.选题背景 它的应用领域已扩大到各行各业。从其可分离的类型上看，除了对完全溶解于液体介质的物质不能分离(溶于液体中的气体，在水力旋流器中也可部分地分离)，以及对乳化液难于分离(可加入破乳剂后再行分离)外，其它的两相或三相介质均可分离。如液--固、气--固、液--气、液--液、液--气--固三相的分离，甚至密度不同，或形状不同的两种固体颗粒亦可用水力旋流器分离。同时，对水力旋流器的操作特性许多学者作了专门研究，对它的应用场合，运转参数的选择与确定都有了合理的依据。因此，水力旋流器在实际应用中大都取得了很好的分离效果，经济效益可观。许多学者专门研究了水力旋流器各部分几何参数的合理确定的问题，研究了几何尺寸变化对分离性能的影响，如，溢流口径和底流口径的形状及大小的改变、圆锥角的变化、尾管长度等，从而逐渐得出了几组合理的几何尺寸。 再次，水力旋流器的设计与制造方面，固一液水力旋流器已有几种定型的设计，其结构与参数经使用证明较为合理。其中以Rietema，Bradley和Kelsall的三种设计结构应用最普遍，效果最好．他们的选择与比例放大也有自己的关系式，这些关系式都是通过试验推出的，具有半经验性。液一液水力旋流器的结构与设计，最为合理的是Thew等人的设计，他们在这一领域进行了大量的试验研充。其效果十分明显。但液一液水力旋流器的选择与比例放大的理论工作。目前还很不完善，没存提出什么合理的可供遵循约关系