下载文档原格式
文章编号: 1005)0329(2006)03)0007)03导叶式气液旋流分离器试验研究王振波,金有海(中国石油大学(华东),山东东营 257061)摘 要: 根据气井井下工况特点设计了一种直径为50mm 的新型导叶式气液旋流分离器,并进行了模拟分离试验。
试验中重点分析了导叶式气液旋流分离器的叶道出口角度、锥体角度、叶道出口速度以及入口含液浓度对其分离性能的影响规律。
关键词: 导叶式;旋流分离器;气液分离;试验研究中图分类号: TQ051.8 文献标识码: AResearch on Vane -Guided Cyclone for Gas -Liquid SeparationWANG Zhen -bo ,JIN You -hai(China Uni versity of Petroleum,Dongying 257061,China)Abstract: New Vane -guided type of 50mm cyclone for downhole gas -liquid separation system was designed,and stimulant experiment was carried through.The effects that of the outlet angle of guide vane and angle of cone,as well as outlet velocity of guide vanes and liq -uid concentration of inlet fluid on the separator performance were tested and analyzed,some conclusions were obtained.Key words: vane -guided cyclone;gas -liquid separation;experiment收稿日期: 2005)09)16 修稿日期: 2005)10)201 引言目前我国部分气田已进入中、高含水期开采阶段,气井积液现象频繁发生。
2021年第49卷第1期—102 —石油机械CHINA PETROLEUM MACHINERYV油气田开发工程A气液旋流分离技术应用研究进展”蔡禄1孙治谦1朱丽云1王旱祥2王振波1(1.中国石油大学(华东)新能源学院2.中国石油大学(华东)机电工程学院)蔡禄，孙治谦，朱丽云，等.气液旋流分离技术应用研究进展.石油机械，2021, 49 (1)： 102-109.摘要：气液旋流分离设备具有分离效率高、体积小及工作稳定等优点，在油田开发、天然气 开采、油气输送和压缩空气净化处理等领域得到了广泛应用。
油田开发中，常用的气驱技术能够提高采出率，但油井气液比会增大，油气分离技术要求日趋严苛。
对气液旋流分离设备的分离原理及国内外研究现状进行了简要介绍，阐述了分离性能的优化方法，分析了理论研究的不足。
研 究结果发现：气液旋流分离设备的分离性能受其结构参数、操作参数以及流体物性参数等因素的影响。
国内外学者为提高分离效率采取了改进外部结构和内部流场的措施，为进一步提升工业生 产效率提供了可能。
随着气液旋流分离技术应用领域的不断拓宽，旋流器及内部流场的定量数值研究对工程应用具有重要意义。
研究内容可为气液旋流分离器的设计与应用提供指导。
关键词：气液两相流；分离；旋流器；优化；研究进展中图分类号：TE934 文献标识码：A DOI ： 10. 16082/j. cnki. issn. 1001-4578. 2021. 01. 015Application and Research Progress of Gas-LiquidCyclone Separation TechnologyCai Lu 1 Sun Zhiqian 1 Zhu Liyun 1 Wang Hanxiang 2 Wang Zhenbo 1(1. School of N ew Energy , China University of P etroleum (Huadong) ； 2. School of M echanical and Electrical Engineering, ChinaUniversity of Petroleum ^Huadong) )Abstract : Thanks to the remarkable advantages of high separation efficiency , small size and stable operation ,gas-liquid cyclone separation equipment has been widely used in oilfield development , natural gas exploitation , oil and gas transportation , compressed air purification and other fields. In the field of oilfield development , the com monly used gas flooding technology can improve the recovery rate , but the gas/liquid ratio of oil well will increase , so the requirements on oil and gas separation technologies are increasingly strict. In this paper, the separation prin ciple of gas-liquid cyclone separation equipment and the research status at home and abroad are briefly introduced. In addition , the methods for optimizing the separation performance are described and the shortages in theoretical studies are analyzed. The results show that the separation performance of gas-liquid cyclone separation equipment is affected by its structure parameters , operation parameters and fluid physical parameters. In order to improve the separation efficiency , domestic and foreign scholars have taken effective measures to improve the external structureand internal flow field, which provides many possibilities for the improvement of industrial production efficiency. With the development of the application field of gas-liquid cyclone separation , the quantitative numerical study oncyclone and its internal flow field is of increasingly important guiding significance to engineering application. Theresearch results can provide the guidance for the design of gas-liquid cyclone separator.Keywords : gas-liquid two-phase flow; separation ； cyclone ; optimization ； research progress*基金项目：中石油重大科技项目“天然气水合物开采气液分离技术及配套装置研究”(ZD2019-184-004)。
分析天然气净化用旋风分离器气液分离性能摘要：为了对天然气净化用旋风分离器气液分离性能进行有效评价，应用两种方法进行了实验。
本文针对天然气净化用旋风分离器气液分离性能做出了进一步探究，对实验、实验结果进行了详细分析。
关键词：天然气净化；旋风分离器；气液分离性能天然气气质对压缩机组以及阀门等设备的有序运行非常关键，一些长输管线的上游气田特性为凝析气田等，凝析气为多元组分当中的一种气体混合物，以饱和烃组为组。
如果天然气当中，含有的重组分进入到了管道，会因为温度以及压力产生的变化，出现凝析以及反凝析的情况。
因为管道当中的内气速比较高，通常气体当中的析出来的液体，在管道当中很难构成相对稳定的连续液相，会引用微笑液滴的方式，在气相中夹带。
如果天然气当中，产生了凝析水以及凝析油，液滴以及天然气当中的氯离子以及湿气当中存在的二氧化碳等会结合在一起，这样压缩机叶片便会发生腐蚀，对其使用寿命产生影响，并影响使用安全。
此外，如果天然气当中，存在轻烃以及水滴，会使压缩机将干气密封发生失效，从而导致成燃气系统调压器发生堵塞。
1、实验1.1材料实验介质为空气，温度为室内温度，压力为大气压。
为了对天然气中存在的游离水以及轻烃进行模拟，实验应用的液体为DOS。
1.2实验装置以及分析仪器实验装置示意图，如图一所示。
雾化部分流程图，如图二所示。
图一：实验装置示意图图二：雾化部分流程图实验当中，测量的主要参数包括旋风分离器当中的入口气速、粒径分布以及进出口液滴的浓度。
旋风分离器当中入口气速，应用皮托管进行测量，进口液滴浓度，可借助液滴雾化系统进行确定，但是难以测量进口液滴的粒径分布。
由于从雾化贫嘴出口一直到旋风分离器当中的入口，存在一定的距离，所以从雾化喷嘴当中出来的液滴粒径分布不同于旋风分离器入口[1]。
旋风分离器出口液滴浓度，有两种不同的测量工作，相互印证，这样可使测量精度提升。
依照等动采样原理，可采样旋风分离器出口气体。
其一，借助高精度玻璃纤维滤膜；其二，利用光学粒子计数器Welas2000。
旋流分离器的工作原理
旋流分离器又称水力旋流器，是利用离心沉降原理从悬浮物中分离固体颗粒的设备。
旋流分离器的结构及工作原理如图所示，设备主体是由圆筒和圆锥两部分构成。
悬浮液经入管沿切向进入圆筒，向下作螺旋形运动，固体颗粒受惯性离心力作用被甩向器壁，随下旋流降至锥底的出口，由底部排出的增浓液称为底流。
清液或含有微细颗粒的液体则成为上升的内层旋流，从顶部的中心管排出，称为溢流。
内层旋流中心有一个处于负压的气柱，气柱中的气体是由料浆中释放出来的，或者是由于溢流管口暴露于大气中时将空气吸入器内的。
旋流分离器的特点是圆筒直径小而圆锥部分长，小直径的圆筒有利于增大惯性离心力，以提高沉降速度；同时，锥形部分加长可增大液流行程，从而延长了悬浮液在器内的停留时间。
旋流分离器可作固液分离（增浓）用，当作为分级设备使用时更具显著特点。
根据增浓或分级用途的不同，旋流分离器的尺寸比例也有相应的变化。
旋流分离器中，固体颗粒沿壁面的快速运动会造成分离器严重的磨损，为延长使用期限，应采用耐磨材料制造或采用耐磨材料作内衬。
气液旋流分离技术的研究引言：旋流分离是一种高效的多相流体分离技术,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。
人们对旋流器的研究由来以久,自从1886年Marse的第一台旋粉圆锥形旋风分离器问世以来,旋流分离技术已广泛应用于石油、化工、食品、造纸等行业。
随着旋流器应用的日益广泛,国内外众多学者对旋流器的结构、尺寸、流场特性进行了大量的研究,并相继提出了各种分离理论,但多集中于气-固分离的旋风分离器和用于液-固、液-液分离的水力旋流分离器。
许多研究者已相继提出各种各样的分离理论,已经有了比较完善的分离理论、设计方法和应用实践。
由于具有广阔的使用前景和显著的优点,人们对气-液旋流分离技术也开展了大量的实验和理论研究。
但与气-固、液-固分离不同,气-液两相流动过程中颗粒(液滴或气泡)的碰撞、团聚和扩散机理更加复杂,由于不确定的因素较多,计算复杂,同时受气-液两相流发展的限制,使气-液旋流分离的研究远滞后于旋风分离器和水力旋流器。
近年来气-液旋流分离技术已日益成为国内外争相研究的热点技术。
目前,国内外对于气-液旋流分离的研究主要可分为4类,即:气-液旋流分离技术应用的试验研究、旋流分离器内部气-液两相三维强旋湍流流场测定的试验研究、建立能准确反映气-液两相旋流分离机理模型的理论研究以及气-液两相旋流流场计算流体动力学(Computational Fluid Dynamic,简称CFD)模拟。
1气-液旋流分离技术应用试验研究由于受气-液两相流体力学发展的限制,对于气-液旋流分离技术,以前进行的大部分工作都是基于应用和试验研究。
即根据不同的要求开发研制不同结构的气-液旋流分离器,并对其分离特性进行试验测量和性能分析。
其类型主要介绍如下。
1.1管柱式气-液旋流分离器(Gas-Liquid Cylindrical Cyclone简写GLCC)1979年,Davies和Watson研制了管柱式气-液旋流分离器,是由垂直的筒形容器,安装了一个向下倾斜27°的切向进口管,上部出气管,下部排液管。
气液旋流器旋转分离器设计
简介
气液旋流器旋转分离器是一种常用于气体和液体分离的设备。
它基于涡旋流的原理，通过旋转的运动将气体和液体分开。
设计原则
在设计气液旋流器旋转分离器时，需要遵循以下原则：
1. 尺寸适当：旋流器的尺寸应根据处理气液体积和流量进行合理设计，以确保充分分离效果；
2. 旋速控制：旋流器的旋转速度需要精确控制，以保持稳定的旋流效果；
3. 分离筒设计：分离筒是气液分离的关键部分，其设计应考虑液体截留和气体排出的效率；
4. 出口设计：分离器的出口应设计成适当的形状，以避免气体和液体再混合。
设计步骤
设计气液旋流器旋转分离器的步骤如下：
1. 确定处理气液体积和流量，计算旋流器的尺寸；
2. 选择旋转装置，并确定旋转速度的控制方式；
3. 设计分离筒，考虑液体截留和气体排出的效率；
4. 设计出口，确保气体和液体的分离效果；
5. 进行模拟或试验验证设计效果。
设计优化
为了优化气液旋流器旋转分离器的设计，可以采取以下措施：
1. 优化旋流器结构，减小压力损失，并提高分离效率；
2. 控制旋转速度的精确性，以适应不同气液体积和流量的处理需求；
3. 使用高效的分离材料和涂层，提高分离效果；
4. 结合数值模拟和实验验证，不断优化设计参数。
总结
气液旋流器旋转分离器设计是一项重要且复杂的工作。
通过遵循设计原则、依次进行设计步骤，并进行优化，可以实现高效、稳定的气液分离效果。
*以上为简要说明，详细设计内容请参考相关资料和专业知识。
*。
第3卷 第5期 过 程 工 程 学 报 Vol.3 No.5 2003年10 月 The Chinese Journal of Process Engineering Oct. 2003收稿日期：2003–03–12, 修回日期：2003–05–06基金项目：中国石油化工股份有限公司科技开发资助项目(编号: 300023)作者简介：魏伟胜(1962–), 男, 广东省五华县人, 硕士, 高级工程师, 主要研究催化反应工程, E-mail: weiws@.旋流板式气液分离器的放大规律 魏伟胜， 樊建华， 鲍晓军， 石 冈 [石油大学(北京)中国石油天然气集团公司催化重点实验室, 北京 102200]摘 要：对旋流板式气液分离器在3种规模、18种旋流板结构下进行了模型实验研究，考察了旋流板结构参数(径向角、仰角和叶片数量)对分离效率和压降的影响，并建立了预测分离器压降的关联式，为旋流板结构参数的确定提供了依据. 工业应用的标定结果表明分离器压降预测式是准确的，它可用于工业气液分离器的放大设计. 关键词：气液分离；旋流板；分离效率；压降中图分类号：TQ028.4 文献标识码：A 文章编号：1009–606X(2003)05–0390–06１ 前 言 旋流板式气液分离器是一种典型的基于离心分离原理的气液分离器[1,2]. 分离器的主体为一圆柱形筒体，上部和下部均有一段锥体，见图1. 在筒体中部放置的锥形旋流板是除雾的关键部件，其结构如图2所示(详细结构可参考文献[3]). 旋流板由许多按一定仰角倾斜的叶片放置一圈，当气流穿过叶片间隙时就成为旋转气流，气流中夹带的液滴在惯性的作用下以一定的仰角射出而被甩向外侧，汇集流到溢流槽内，从而达到气液分离的目的. 叶片在竖直方向的倾斜程度用仰角α表示，在径向的排列方式用径向角β表示. 叶片数量、仰角α和径向角β是旋流板的3个重要参数.图1 气液分离器结构示意图 图2 旋流板结构示意图Fig.1 Mist swirl separator Fig.2 The structure of the swirl vane目前工业上广泛应用的各类旋流板式气液分离器的设计和生产技术大多为一些公司的专有或专利技术，有关其结构和设计放大方法的报道很少[4,5]. 为深入了解旋流板式气液分离器的分离机InletSwirl vaneExit tube Gas outletCylinderLiquidoutlethαβ5期 魏伟胜等：旋流板式气液分离器的放大规律 391 理，优化旋流板式气液分离器的结构和操作参数，本文以丙烯腈装置用的旋流板式气液分离器为对象，进行了较为系统的实验研究，以期为旋流板式分离器的开发和工业应用提供必要的基础.２ 模型实验装置 实验流程如图3所示. 旋流板的叶片数量若无特别说明，则均为36片. 实验介质为空气–稀盐水体系. 雾滴由空气辅助双流体雾化喷嘴产生. 液流：盐水, 用一小水泵增压注入，注入的盐水量先通过转子流量计进行初步的调节控制，然后再用台秤进行更准确的计量；气流：雾化所需压缩空气，由V–3/10型空气压缩机产生，压缩空气量用LZB 型转子流量计计量. 实验所需的风量较大，在实验中空气压头不需要很大，因此实验采用罗茨风机供风即可，风量用QDF–6型数字式热线风速仪进行测量. 进水和接水的两个水箱都用台秤监测水的进出量.分离效率是单位时间内捕集的雾滴质量与进入分离器的雾滴质量之比. 由于在造粒时肯定会有部分水以蒸汽形式存在，因此进入喷嘴的液体质量需去除蒸发量后才是雾滴的真实质量. 在空气–盐水系统的实验中，可通过测量进出分离器的盐水浓度来准确测定液体的蒸发量. 气流出口直接进大气，压力降由分离器气体入口处的压力计(或U 型管)测得.实验中，雾滴浓度一般控制在19 g/m 3, 雾滴平均粒径一般在30 µm(它由进入双流道喷嘴的气体和液体流量来控制).３ 实验结果与讨论 ３．１ 分离器的最佳空速 空速是指气体通过分离器最大柱体截面时的表观速度，它直接关系到设备的处理量. 空速对分离效率和总压降有明显的影响，是评价分离器操作弹性的主要依据. 图4为不同空速下的分离图3 实验装置流程示意图Fig.3 Schematic diagram of experimental apparatusＤｕａｌ－ｆｌｏｗ ｎｏｚｚｌｅDual–flow nozzle392 过 程 工 程 学 报 3卷效率，表明对于结构一定的气液分离器有一最佳空速.表1是筒径D =340 mm 规模下分离器的最佳空速，其中括号内的数是气流通过叶片之间的理论平均速度. 不难发现，对于一定筒径的分离器，当其它条件不变时，径向角或仰角增大，将造成叶片间的通气面积减小，气流的穿过速度增大，动能因子的增大使得流体的湍流脉动更加剧烈，因此径向角或仰角较大的旋流板对应的最佳气速较小，但通过叶片时的速度却增加.在3种规模下所做的实验表明，随着筒径的增加, 最佳空速稍有减少，但通过叶片之间的气流速度却增加. 因此选定空速在5~9 m/s ，通过叶片时的速度在20 m/s 左右时较为合适.表１ Ｄ＝３４０ ｍｍ时设备各结构最佳空速Table 1 Optimal superficial gas velocity at D =340 mm (m/s)Elevation αRadial angle β20o30o 40o 40o 45o50o9.0(10.7)9.5(14.4) 9.0(15.6) 8.5(17.5)7.5(16.7)Note: Values in brackets are calculated velocity through vanes.３．２ 旋流板结构 旋流板是气液分离器的核心部件，它决定了分离器的分离效率和压降. (1) 旋流板仰角对分离效率和压降的影响表2是φ700 mm 设备在径向角为55o 时，平均分离效率和压降随仰角变化的关系. 由表可见，随着仰角的增大，平均分离效率明显提高，但同时设备压降急剧增大. 综合考虑仰角在30o 为宜.表２ 平均分离效率和压降随仰角的变化 Table 2 Effect of elevation on separation efficiency and pressure drop (U =6.36 m/s)Elevation α20o 30 o 40 o Separation efficiency (%) 93.9 96.0 98.1 Pressure drop (Pa)7609901580(2) 旋流板径向角对分离效率和压降的影响表3是φ700 mm 设备在仰角为30o 时，平均分离效率和压降随径向角变化的关系. 由表可见，随着径向角的增大，平均分离效率明显提高. 考虑到分离器的允许压降，规模较小的分离器径向角应小一些，规模较大的气液分离器应大一些. 因此旋流板径向角可选范围为50o ~60o .表３ 平均分离效率和压降随径向角的变化 Table 3 Effect of radial angle on separation efficiency and pressure drop (U =6.36 m/s)Radial angle β50o 55o 60o Separation efficiency (%) 94.6 96.0 99.0 Pressure drop (Pa)81099017004567891011121314η (%)U (m/s)图4 气速–效率关系图Fig.4 Influence of superficial gas velocity onseparation efficiency5期 魏伟胜等：旋流板式气液分离器的放大规律 393 (3) 旋流板叶片数对分离效率和压降的影响表4是φ700 mm 设备在仰角、径向角和空速固定时，平均分离效率和压降随叶片数变化的关系. 由表可见，随着叶片数的增大，平均分离效率和压降明显提高.表４ 平均分离效率和压降随叶片数的变化 Table 4 Effect of vane number on separation efficiency and pressure drop (U =6.36 m/s)Vane number36 40 45 Separation efficiency (%) 89.3 96.8 98.8 Pressure drop (Pa)380560680３．３ 高径比 气液分离器柱体直径一定时，高径比就反映了分离器的高度. 在轴向方向上，最重要的参数是出气筒与旋流板的距离h (见图1). 在D=340 mm 规模的分离器上考察了出气筒与旋流板之间距离对分离效率的影响，实验结果如图5所示. 雾滴受旋转气流的夹带，在离心力的作用下被甩向器壁，其运动可分解为向下的轴向运动和向外的径向运动. 由临界粒径关联式知，只要雾滴在分离器内的停留时间大于移动到壁面所需时间，该雾滴就可以被捕集，因此在其它条件不变的情况下，分离效率将随出气筒高度降低而升高，但事实上并非如此，出气筒高度过低时，二次夹带的负面作用将占主要地位，造成分离效率的下降，因此出气筒高度应有一最佳值. 从图5可见，在108~248 mm(32%~73%D )范围内，分离效率较高. ４ 分离器压降的预测 从上述实验可知分离器叶片的仰角和径向角越大或者叶片越多都有利于提高分离效率，但压降也随之增加. 由于工业上对分离器压降有一限制，一般要求小于2 kPa ，因此旋流板的选用原则应该是在保证分离器压降小于2 kPa 的条件下，使分离器具有较高的分离效率.气液分离器的压降可表达为3部分之和：入口、出口的局部阻力损失(∆P i 和∆P e )和分离器内的阻力损失(∆P plate ). 前两者主要是克服进气和排气的各种损失，对分离过程基本上不起任何积极作用，应尽量克服；后者主要是造成气体的旋转，给离心力提供能量，对分离过程起积极作用. 实验表明，旋流板的结构变化对压降的影响最大. 图6是D=340 mm 气液分离器在5种旋流板结构下，压降随空速变化的关系. 另一方面，气液分离器的流场特性与旋风分离器类似，参考前人对旋风分离器压降建立的关联式，因此分离器的总压降可表示为()2i e plate i e plate1(1).2P P P P u ζζζρε∆=∆+∆+∆=+++ (1) 实验所用分离器进口和出口截面固定，所以ζi 和ζe 可视为定值. 由于进口是一锥形渐扩体，阻力损失可忽略不计，ζi 近似为0. 出气筒直径D e 与分离器筒径D 符合以下关系：22e 14.D D = (2)50100150200250300949596979899η (%)h (mm)图5 分离效率随出气筒与旋流板间距离的变化Fig.5 Change of separation efficiency with the distance between the swirl vane and the exit tube394 过 程 工 程 学 报 3卷突然缩小的局部阻力系数为0.375(以小管径气速为准)[6]，若以大管气速计则ζe 为6.0. 数值计算表明出口阻力系数取6.0 是合适的.当改变旋流板的径向角、仰角和叶片数量时，叶片通气面积将相应发生显著变化. 从图6可知，径向角和仰角越大，叶片的总流通面积越小，设备的总压降越大；相反叶片的总流通面积越大，设备的总压降将越小. 引入一个板结构参数B ，它等于分离器柱体截面积与叶片的总流通面积之比，因此阻力系数ζplate 与B 成正比例关系. 再引入一个与分离器规模有关的准数 Ar =D 3ρ2g /µ2，假定：plate (,),f B Ar ζ= (3) 用3种规模条件下的实测压降，通过优化，得到旋流板阻力系数：1.0370.052plate 2248.13 6.0,(1)PB Ar u ζρε−∆==−+ (4)阻力系数计算值与实验的一致性如图7所示. 从式(4)就可得到分离器压降的预测模型：()1.0370.052216.048.13(1).2P B A r u ρε−∆=++ (5) 我们开发的气液分离器在齐鲁丙烯腈厂和安庆石化分公司得到工业应用，工业应用标定结果及由式(5)计算的结果如表5所示. 对比结果表明用式(5)预算的压降与实际一致，预测压降关联式可用于放大设计.表５ 分离器压降的工业标定结果与计算结果的对比 Table 5 Comparison between tested pressure drop and prediction by Eq.(5)FactoryD (mm) Temp. (o C) Mass flow rate (kg/h) Test ∆P (Pa) Prediction ∆P (Pa) η (%) Qilu Acrylonitrile factory Anqing branch1520 190086 8246543 949311100 20321031 2023>96 >95Note: P =20 kPa, ε=0.0155.５ 结 论 通过对旋流板式气液分离器的模拟实验研究，得到了如下的结论： (1) 气液分离器有一最佳的操作范围，最佳空速宜选取在5~9 m/s.100020003000400050006000∆P (P a )U (m/s)0.40.60.81.01.210203040506070ζp l a t eB1.037Ar-0.052图6 D=340 mm 分离器压降随空速的变化 Fig.6 Change of pressure drop with superficial gasvelocity at D =340 mm图7 不同结构下的旋流板阻力系数Fig.7 Drag coefficient at different swirl vanes5期 魏伟胜等：旋流板式气液分离器的放大规律 395 (2) 旋流板与出气口之间的距离宜选取在32%~73%D .(3) 分离器叶片的仰角和径向角越大或叶片越多都有利于提高分离效率，但压降也随之增加. (4) 压降预测模型：()1.0370.052216.048.13(1)2P B Ar u ρε−∆=++的压降预测结果与工业应用标定结果一致，它可用于气液分离器的放大设计.符号表：Ar 准数, Ar =D 3ρ2g /µ2β 径向角 (o ) B 分离器柱体截面积与叶片的总流通面积之比 ε 气流中液气质量比 g 重力加速度 (m/s 2)η 分离效率 (%) h 旋流板与出气口之间的距离 (m) µ 气体粘度 (Pa .s) K 系数ρ 气体密度 (kg/m 3) u 分离器的操作空速 (m/s) ζ阻力系数 α仰角 (o )参考文献：[1] 浙江大学化工原理组. 旋流板除雾器 [J]. 化学工程, 1972, 1(4): 79–84.[2] 浙江大学化工原理组. 旋流板技术及其应用 [J]. 化学工程, 1978, 7(2): 21–23.[3] 李樟三, 魏伟胜, 邵国华, 等. 丙烯腈装置用气液分离器 [P]. 中国专利: 01221773.5, 2002–01–23. [4] 陈建孟, 谭天恩. 旋流板上流场的LDA 实验研究 [J]. 化学工程, 1996, 24(3): 59–64.[5] 陈建孟, 谭天恩, 史小农. 旋流塔板上局部处的液滴粒径分布 [J]. 高校化学工程学报, 1995, 9(4): 319–325. [6] 时钧, 汪家鼎, 余国琮, 等. 化学工程手册, 第二版, 上卷 [M]. 北京: 化学工业出版社, 1996. 19–32.Scale-up of Mist Swirl SeparatorsWEI Wei-sheng, FAN Jian-hua, BAO Xiao-jun, SHI Gang(The Key Laboratory of Catalysis, China National Petroleum Co., University of Petroleum, Beijing 102200, China )Abstract: Experiments were conducted in three swirl mist separators, with the internal diameters being 340, 480, and 700 mm, respectively. The separators were equipped with 18 sets of swirl vanes. The effects of superficial gas velocity and geometrical parameters, such as the elevation and the radial angle of the swirl vane, vane number, the ratio of separator body height to diameter on mist separation efficiency and pressure drop w ere tested. Results showed that the separation efficiency and pressure drop increased as elevation, radial angle and vane number were increased. An optimal superficial gas velocity exists in the range from 5 to 9 m/s and it decreases slightly with scale-up. The optimal distance between the swirl vane and inner exiting tube is 32%~73% of the separator diameter.The mist separator should be designed to make the separation efficiency as high as possible, with the pressure drop less than 2 kPa. The structure of the swirl vane is one of the most important parameters by which pressure drop is determined. A pressure drop correlation was established based on experimental data and theoretic analysis. A scale-up procedure was suggested for the design of industrial mist separators. Pressure drops measured from t wo industrial scale separators (φ1.52 m and φ1.90 m) were found in good agreement with the predicted values, and the separation efficiency of greater than 95% was achieved.Key words: mist separator; swirl vane; separation efficiency; pressure drop。
