容器组合式油水旋流分离器的结构设计与三维实体模拟毕业设计论文.docx

1、容器组合式油水旋流分离器的结构设计与三维实体模拟毕业设计论文密 级公 开学 号070403 毕 业 设 计（论 文） 容器组合式油水旋流分离器的结构设计与三维实体模拟 北京石油化工学院学位论文电子版授权使用协议 论文 容器组合式油水旋流分离器的结构设计与三维实体模拟 系本人在北京石油化工学院学习期间创作完成的作品，并已通过论文答辩。 本人系作品的唯一作者，即著作权人。现本人同意将本作品收录于“北京石油化工学院学位论文全文数据库”。本人承诺：已提交的学位论文电子版与印刷版论文的内容一致，如因不同而引起学术声誉上的损失由本人自负。 本人完全同意本作品在校园网上提供论文目录检索、文摘浏览以及全文部分

2、浏览服务。公开级学位论文全文电子版允许读者在校园网上浏览并下载全文。 注：本协议书对于“非公开学位论文”在保密期限过后同样适用。 院系名称： 机械工程学院 作者签名： 学 号： 070403 2011 年 5 月 27 日毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作

3、 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人

4、和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名： 日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日北 京 石 油 化 工 学 院毕 业 设 计 （论 文）任 务 书学院（系） 机械工程学院 专业 环境工程 班级 环07-2

5、 学生姓名 指导教师/职称 陈进富/教授、陈家庆/ 教授 1.毕业设计（论文）题目容器组合式油水旋流分离器的结构设计与三维实体模拟2.任务起止日期： 2011 年 2 月 21 日 至 2011 年 6 月 07 日3.毕业设计（论文）的主要内容与要求（含原始数据及应提交的成果）(1) 题目简介与主要内容将水力旋流器应用于液液分离是二十世纪八十年代出现的新技术，具有常规液液分离技术所不可比拟的一系列优点，目前主要应用于石油工业上游行业采油污水的处理，而其在石油化工、医药、市政环保等行业的潜在应用正在引起越来越多的关注。由于单根水力旋流管的处理能力有限，因此工程实际中往往将多根水力旋流管并联组合

6、并以类似管壳式换热器的方式组装。为了完成含油污水在所有旋流管之间的有效分配以及各旋流管顶部溢流口和底流口液体的有效收集。西方发达国家的设备制造商如美国Cooper Cameron、英国Cyclotech Ltd等都先后提出了各具自主知识产权的结构设计方案，国内无论是在单根水力旋流管的结构设计上，还是在组合式结构设计方案上，都是跟踪国外。本题目将在查阅大量文献资料的基础上，了解各种典型的油-水分离单元处理技术，收集国内外目前所用各种类型单体旋流管的结构与尺寸，能进行类比设计；以Cyclotech公司的B20系列脱油型水力旋流器为切入点，掌握其结构设计过程中的全部技术细节，借鉴管壳式换热器等压力容

7、器设计方面的相关知识，完成其结构设计所包含的全部工作内容。(2) 原始数据处理量：50m3/h；入口含油量：100200mg/L；外排净化水中的含油量100m的浮油和10100m的分散油形式存在，另外10%主要是0.110m的乳化油，0.1m的溶解油含量很低。(2) 含有悬浮固体颗粒。颗粒粒径一般为1100m，主要包括粘土颗粒、粉砂和细砂等。(3) 高含盐量。油田采油污水一般无机盐的含量很高，从几千到几万甚至十几万mg/L，各油田甚至各区块、油层都不同。无机盐离子主要包括：Ca2+，Mg2+，K+，Na+，Fe2+，Cl-，HCO3-，CO32-等。(4) 含细菌。主要是腐生菌和硫酸盐还原菌。

8、(5) 部分油田污水含表面活性剂。另外，采油污水还具有高水温(4080)和高pH的特点1。随着石油工业的不断发展，油气产量持续上升，石油天然气工业目前已经进入了一个全新的发展阶段。油气勘探开发活动的增多，所产生的污染量也随之增加，对环境造成的污染也日益严重。而外界对采油污水的处理和回用的要求将会日益提高。在原有的初级处理基础上，结合油田实际情况增加深度处理单元可以进一步净化污水，满足油田的发展需要。本文针对采油污水的不同性质对其进行有效处理。1.2 含油污水常规的处理方法和技术目前，我国采油污水处理技术发展较快。20世纪60年代，产生了重力除油流程，70年代至80年代出现了通过压力储油罐、压力

9、过滤罐的压力流程，叶轮气体浮选机国产化后，浮选流程得到了普遍推广应用。20世纪90年代初，随着离心除油技术的引进、消化吸收，开始研制国产的水力旋流器，实现了水力旋流器处理技术。本文主要介绍几种典型的常见处理方法。1.2.1 重力除油重力除油依靠油水的比重差通过油与水的自然分离实现除油效果。重力除油可以去除废水中的浮油及大部分分散油达到除油的目的。通常重力除油常分为自然除油和斜板除油。重力除油的主要设备有立式除油罐、斜板式隔油池及粗粒化除油罐等2。(1) 自然除油自然除油是指原水中不加混凝剂，依靠水中自然形成的微小油滴靠其与废水的相对密度差上浮而进行分离，从而达到除油的目的。自然除油可以去除含油

10、废水中的浮油和分散油，即油珠粒径为10100m。由于自然除油在水流动状态下进行，所以除油效率的大小与水流的流速有关。实际上，废水中或多或少地含有悬浮固体，它具有吸附油珠的特性，从而降低了油珠的上浮速度。自然除油法所应用的设备虽运行费用低，方便管理，但是立式沉降罐体积庞大，去除效率低3。(2) 斜板除油斜板除油是基于浅池沉降理论（又称“浅层沉淀”或“浅层理论”），实际上就是忽略了紊流、进出口水流的不均匀性、油珠颗粒上浮中的絮凝等因素，认为油珠颗粒在理想状态下进行重力分离。在油水分离设备中加斜板，增加分离设备的工作表面积，缩小分离高度，可以提高油珠颗粒的去除效率。由于斜板的存在，增大了湿周、缩小了

11、水力半径，因而雷诺数较小，水流流动处于层流状态，同时弗劳德数较大，更有利于油水分离，所以斜板除油成为目前常用的高效除油方法之一。斜板除油装置基本上分为平流式和立式两种，对应的设备为平流式斜板隔油池和立式斜板除油罐。斜板除油的方法依然存在不足，上向流水与油珠的运动方向一致，下向流水与泥的流动方向一致，因而就造就了处理后的水与分离的油和泥重新混合，发生二次污染的可能。1.2.2 粗粒化除油粗粒化除油是使含油污水通过粗粒化材料所构成的填充床层使油珠变大然后沉降，其中处理的主要对象是水中的分散油4。含油污水通过装有粗粒化材料的装置，在润湿聚结、碰撞聚结、截流、附着作用下油珠由小变大的过程该法用于处理分

12、散油、乳化油，设备小、操作简单但滤料易堵塞，有表面活性剂时效果较差。可作为粗粒化填料有聚丙烯、无烟煤、陶粒、石英砂等，其外形可做成粒状、纤维状、管状或胶结状。目前粗粒化机理大体上有“润湿聚结”和“碰撞聚结”两种。“润湿聚结”理论建立在亲油性粗粒化材料的基础上。当含油废水经过亲油性材料组成的粗粒化床上时，分散油珠便在材料表面润湿并附着，这样材料表面被油膜包裹，再流来的油珠也更容易润湿附着在上面，因而附着的油珠不断扩大形成油膜，由于浮力和反向水流冲击的作用，油膜开始脱落。脱落的油膜到水相中形成油珠，该油珠粒径比聚集前多的油珠粒径大，从而达到粗粒化的目的。“碰撞聚结”理论建立在疏油材料基础之上。当含油废水经过疏水性材料时，两个或多个油珠可能同时与疏油材料的管壁上碰撞或互相之间碰撞，使它们合并成大油珠，从而达到粗粒化的目的。无论是亲油或疏油的粗粒化材料，两种聚结都同时存在，只是前者以“润湿聚结”作用