《基於浮選柱的多元聚結強化除油機理研究》是依託中國礦業大學，由李小兵擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於浮選柱的多元聚結強化除油機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李小兵
- 依託單位：中國礦業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
旋流-靜態微泡浮選柱套用在油田采出污水處理上體現出較大潛力，它將聚結與浮選分離過程結合起來，通過浮選柱內置旋流器的旋流聚結、管流段的管流聚結、柱分離段的層流聚結等多元聚結強化除油過程，分離效果能夠滿足礦場油田生產中采出污水處理的要求。本研究從流場分析入手，通過測量油滴粒徑和流場速度，計算粒徑質量分離效率，分析不同流場速度和工況條件對各種聚結作用效果的影響，明確層流聚結、旋流聚結以及管流聚結過程的除油效果，獲得各種聚結作用能有效處理的油滴粒徑範圍；模擬柱分離段、內置旋流器與管流段的速度場和油相濃度場分布，闡明層流、旋流及管流聚結機制，建立層流聚結、旋流聚結以及管流聚結過程控制模型，揭示基於浮選柱的多元聚結強化除油機理。本課題的研究為充分發揮旋流-靜態微泡浮選柱的多元聚結強化除油作用，浮選柱聚結除油結構最佳化設計和工業套用提供理論指導。
結題摘要
研究了層流聚結機理，建立層流聚結模型。描述了基於微泡浮選的層流聚結過程，層流聚結主要是基於油滴在浮選柱氣浮段重力場中受力不同，上浮的油滴和下降的油滴產生180o碰撞聚結行為；分析了工況條件對層流聚結效果的影響規律，查明了層流聚結過程能有效處理的是油滴粒徑大於9.25μm的分散油滴；建立了油滴粒徑聚結比（δ）與充氣速率（qg）、溫度（τ）、給料速度（ql）以及粘度（μ）之間關係的數學模型。 研究了旋流聚結機理，建立了旋流聚結模型。描述了旋流器內油滴旋流聚結過程，旋流聚結主要是基於準自由渦內軸向速度差、徑向速度差和切向速度差引起的90o碰撞而產生聚結現象；分析了工況條件對旋流聚結結效果的影響規律，查明了旋流聚結過程能有效處理的是油滴粒徑大於14.27μm的分散油滴；建立了油滴粒徑聚結比（δ）與操作參數充氣速率（qg）、給料速度（ql）、溫度（τ）、循環壓力（p）以及粘度（μ）的數學模型。 研究了管流聚結機理，建立了管流聚結模型。描述了基於微泡浮選的管流聚結過程，管流聚結過程主要是基於管流段中同向而行的兩油滴因粒徑差，運動過程中產生速度差，從而使速度不同的油滴間產生0o碰撞聚結；分析了工況條件對管流聚結效果的影響規律，查明了管流聚結過程能有效處理粒徑大於8.48 μm的分散油滴；建立了油滴粒徑聚結比（δ）與充氣速率（qg）、循環壓力（P）、粘度（μ）、管段長度（L）、管段直徑（D）以及含油濃度（C）之間關係的數學模型。 測試、模擬了浮選柱速度場和濃度場分布，研究了浮選柱氣浮分離動力學。採用PIV粒子成像測速儀、LDV雷射測速儀測試了旋流速度場分布規律和管流聚結段管流速度場分布規律。利用流體力學軟體Fluent，對旋流聚結段和管流聚結段的速度場進行了模擬，獲得了相應速度場分布圖。利用流體力學軟體Fluent，選用Eulerian模型來模擬液–液兩相流場以及標準的k - ε模型，對基於微泡浮選的多元聚結過程前後油相濃度場和油滴粒徑分布進行數值模擬，獲得了旋流聚結段、管流聚結段和層流聚結段的濃度場分布情況以及油滴粒徑分布雲圖。研究了浮選柱氣浮分離過程動力學，建立了分離動力學常數與循環壓力、氣體表觀速率和氣泡平均直徑之間的數學模關係式。
