波纹板聚结器是油田油水分离装置的重要设备。随着我国三次采油行业的迅速发展,原油采出液的物化性质发生很大变化,主要表现在原油在水中的乳化程度和稳定性的增强。现有油水分离装置的除油效率变低,要求开发适合采出液特点的油水分离器。 本文从考察设备的流动特性入手,研究了不同内构件与流场分布之间的关系,筛选出性能优越的稳流构件,为分散相在连续相中的浮升与聚结提供更有利的流场条件,从而优化油水分离设备的结构,提高油水分离器的分离效率。 本文利用CFD软件,系统模拟了油水分离器各种内构件流场分布规律,并对计算结果进行了对比分析,筛选出了性能优越的内构件。模拟计算结果表明: (1)入口构件可有效改善分离器内流场的分布状况,减缓了入口流体对分离器内流体的冲击,使分离器内部流场更接近柱塞流动,更有利于油水两相的分离。其中离心式入口构件较其他构件综合性能更优越,可优先选择。(2)流体经过布液板后,明显改善了流场的分布状况,有效抑制了漩涡和返混的产生。 采用拉格朗日两相流模型,对油滴的浮升过程进行了模拟计算,考察了油滴粒径、分离器负荷与分离效率之间的关系。模拟结果表明:(1)油滴在分离器中的停留时间增加,其分离效率逐渐增大。当采出液中油滴的粒径较小(10μm)时,单靠油滴的浮升过程很难实现油水两相的分离。(2)可以采用在分离器内部加装聚结填料的方法,改变分离器内部的流动状况,增加油滴的碰撞聚并被填料捕获的机会,从而提高油水分离效率。 波纹板聚结器数值模拟结果表明,聚结填料彼此相邻的流体通道交错贯通,使得填料内部流体交错流动,大大增加了油滴的聚结机率,提高了油水分离效率;另外在聚结填料后方加大稳流空间,更有利于提高油水两相的分离。