旋流分離技術研究及其應用

蔣明虎

（東北石油大學，黑龍江大慶 163318）

旋流分離技術研究及其應用

蔣明虎

（東北石油大學，黑龍江大慶 163318）

介紹旋流器的基本結構、工作原理及其分類，闡述油－水旋流分離技術、用于細顆粒處理的固－液旋流分離技術、氣－液旋流分離技術及其應用，分析脈動流條件下的實驗、旋流流場特性、旋流器制造材料和相關加工方法、脫氣除砂一體化三相分離旋流器等，提出旋流分離技術未來的研究思路.

旋流分離；油－水分離；細顆粒雜質處理；氣－液分離

0 引言

隨著環保法規的逐步健全和人們環保意識的不斷提高，環境問題日益得到關注，污水、污泥、廢氣等的處理也越來越受到政府部門、生產單位的重視.另外，在企業生產過程中，也不可避免地涉及到混合介質的分離處理過程，如在油田，從油井采出的原油在地面集輸工藝中必須經過多道除氣、脫水和除油過程.在國外針對部分高含水油田已開始在井下對原油采出液直接進行脫水處理，以降低采到地面的原油含水率［1］，提高油田開采經濟效益，延長油井壽命等.

旋流分離技術作為一項高效的多相分離技術，它是在離心力的作用下利用兩相或多相間的密度差實現相間分離的［1－3］.自從1886年Marse的第一臺旋粉圓錐形旋風分離器問世以來，旋流分離技術已廣泛應用于石油、化工、食品、造紙等行業［4］.油水分離水力旋流器產品最初是由Thew M T等在20世紀70年代研究設計，并在1980年的旋流器國際會議上首次發布該成果［5］.

水力旋流器是一種離心式分離設備，可實現實時快速分離，具有設備體積小、分離效率高、使用壽命長、操作維護方便等優點，在石化、礦山、海洋工程等領域的應用越來越廣泛.東北石油大學是自20世紀90年代初開始開展旋流分離技術研究，在旋流分離理論研究、結構優化設計、流場特性分析及油田實際應用等方面做了大量的研究，并取得一些認識和成果.

1 旋流器

1.1 工作原理

旋流器主體結構一般由入口段、圓柱段旋流腔、錐段、尾管段和出口管組成.錐段還可分為單錐和雙錐，一般對于固－液、氣－液和氣－固旋流器為單錐，且通常無尾管；液－液旋流器通常為雙錐結構，帶尾管.

以固－液分離旋流器（見圖1）為例，含有固體顆粒的混合液以一定的入口速度進入旋流器后，在旋流器內部旋轉而以渦流的形式存在.旋流腔內的混合介質邊旋轉邊向旋流器的錐段運動，運動路線呈螺旋形態.介質在進入圓錐段后，由于內徑的逐漸縮小，液體旋轉速度逐步加快.在液體呈現渦流運動時，徑向壓力不等，即中心附近壓力最低，形成低壓區；旋流器邊壁處的壓力最高.由于旋流器的底流口徑較小，使得液體無法全部從底流管排出，而旋流腔頂部有一溢流口，這樣一部分凈化后（固體顆粒含量較小）的液體向壓力較低的中心處流動，呈螺旋狀，邊旋轉邊向溢流管處運動，即形成內旋流，并最終從溢流口排出.同時，固體顆粒受到離心力作用，當該力大于顆粒所受的液體阻力時，固體顆粒向旋流器邊壁移動，與液體分開，并隨部分液體由底流口排出.

圖1 水力旋流器結構及分離原理示意

1.2 分類

1.2.1 設備結構類型

（1）靜態旋流器.即旋流器的外殼固定不動，全部結構也無任何運動部件，完全依靠入口的壓力為內部流體提供旋轉動力，進而實現分離.

（2）動態旋流器.即旋流器外殼由電動機帶動旋轉，入口液體只要流入旋流器即可工作.通常這種旋流器的分離效率更高，但需要外加動力源.

（3）復合式旋流器.它是一種將靜態旋流器與動態旋流器相結合的新型結構，借鑒靜態旋流器和動態旋流器的特點而發展起來的.

1.2.2 處理介質

（1）液－液水力旋流器.以油－水兩相分離為例，又可分為脫油型水力旋流器和脫水型水力旋流器.

（2）固－液水力旋流器.如在油田去除鉆井液泥漿中的固體雜質、去除污水中的固體顆粒雜質等.

（3）氣－固旋流器.如旋風除塵器等.

（4）固－固旋流器.如采礦工業中應用的顆粒篩分旋流器等.

（5）氣－液旋流器.去除液體介質中的少量氣體，或者去除氣體介質中的少量液體等.

（6）氣－固－液三相分離旋流器.采用獨特的結構設計，實現氣體、液體和固體三相的同時分離，是一項很有前景的技術.基于該設計原理，還可以衍生出氣－液－液（如氣－油－水）三相分離旋流器等.

還有其他一些關于旋流器的劃分方法，如氣攜式旋流器、旋濾器等.

2 研究狀況

2.1 油－水旋流分離技術

對于油水分離旋流器，脫油型旋流器主要用于處理水包油型乳狀液，即含油質量分數在26%以下的場合，以脫除混合介質中的油；脫水型用來處理含油質量分數超過26%的油－水乳狀液，此時的乳狀液可能是油包水型，也有可能是介于水包油型和油包水型之間的過渡狀態［6］.脫水型水力旋流器的研制工作由于油的高度乳化而面臨很大的困難.對于脫油型水力旋流器，按照所處理介質中的含油量還可進一步劃分為污水處理型（處理低含油）及預分離型（處理高含油）.

2.1.1 低含油污水處理

針對低含油污水的處理，已完成一些旋流分離實驗研究［7－9］，明確一些主要的結構型式（不同的旋流器結構、旋流器入口數量、入口流道型式及錐段型式等）［10－13］、結構參數（各部分尺寸參數、錐角及參數間比例關系等）［14－17］和操作參數（處理量、分流比、壓降比及入口壓力、壓力降等）［17－25］，以及對旋流器壓力特性和分離性能的影響.在大慶第一采油廠所開展的3 000m3／d規模的現場中試表明，可通過旋流分離將含油1 000mg／L左右的污水處理到30mg／L以下，再經過濾進一步降到10mg／L以下.

2.1.2 高含油污水處理

在低含油污水旋流分離技術研究的基礎上，開展高含油污水旋流處理實驗研究［26－30］.通過室內模擬實驗、現場中試和大規模現場應用研究，掌握油田采出液預分離水力旋流器的工作機理、壓力特性和分離性能影響因素，比較不同組合型式對分離效果的影響和在實際中應用的可行性等.采用水力旋流器在油田中轉站實現采出液預分離，含水率85%左右的采出液經水力旋流器一級處理后，油中含水率可降到30%左右，水中含油質量濃度降到2 000mg／L以下；水出口再經一級旋流處理后，含油質量濃度可降到1 000 mg／L以下.同常規工藝流程相比，采用旋流分離設備實現中轉站提前放水，可節約一次性投資，并且每年可節約耗電費用.同時，由于設備占地面積小及聯合站處理工藝的簡化，還可節省土地資源，產生顯著的經濟效益和社會效益［29］.該技術成果已在大慶油田的7座中轉站獲得推廣應用（見圖2），每年處理采出液的規模達1 150萬t，累計可為油田創造經濟效益6 000余萬元.

在井下分離方面，如采用預分離旋流器與雙流泵相配合，可直接在井下對采出液進行處理，使其含水率由90%以上降到50%～80%，在降低原油地面處理成本的同時，也簡化了油田地面水處理工藝及設備［31－33］.隨著采出液含水率的不斷提高，實施井下旋流分離及同井注采工藝將成為油田未來穩產的一個主要方向.

2.1.3 相關配套技術

在研究中，探討旋流分離技術在應用中需要注意和考慮的問題［34］，并對油田含油污水處理系統工藝及配套設備開展研究，包括聚結、增壓方式、工藝方案設計及不同處理介質條件等［35－43］.增壓方式的選擇對旋流處理效果產生較強的影響.容積式泵對于避免油滴的二次乳化有很好的作用，有利于保證旋流分離的高效性，但是成本高、處理量相對較小，因此在滿足處理指標的情況下，盡量采用離心泵等常規增壓泵.其次，通過采用合理的聚結設備可在一定范圍內適當加大油珠粒徑，保證旋流分離效果.另外，旋流分離設備的高效應用還取決于與油田生產工藝的合理配合，包括處理介質的特性、前后工藝設備的銜接等.

2.1.4 含聚污水處理

在20世紀90年代，開展了針對聚合物驅油田含油污水旋流處理的前期研究工作［44－46］，為后期大慶油田三次采油中地面水處理工藝提供借鑒和技術支持.同時，針對含聚污水難處理等問題，加大了對其他類型旋流分離設備的研究力度，如動態旋流器［46－62］、復合式旋流器［63－69］等.對這些新結構旋流器的研究，拓寬了研究思路和旋流器應用領域，為不同應用提供更多的選擇.

2.1.5 氣攜式旋流分離

為改善油水分離效果，開展氣攜式旋流分離技術研究，即：將氣體引入旋流器中，以一定的方式形成微小氣泡，小油滴通過與氣泡的結合構成油／氣復合體，使其“粒徑”增大、與水之間的密度差加大，以提高油水分離效率（見圖3）；研究氣體對旋流設備壓力特性的影響［70－71］、不同注氣方式［72－75］及微孔材料等［76－81］對油水旋流分離效果的影響，并開展相應的現場試驗研究［82］.研究結果表明，通過合理的結構設計和操作運行參數的選取，氣攜式旋流器可有效提高旋流分離效果.

2.1.6 旋流分離機理及流場特性

在實驗及現場試驗過程中，通過理論分析及LDA激光測速技術，研究了旋流器內部壓力場［83－96］、速度場［87－98］及其變化規律.采用計算流體動力學（CFD）分析軟件FLUENT，對旋流器的壓力分布、速度分布、相濃度分布等開展研究［99－105］，并有效地應用在旋流器結構優化設計和操作參數優化等方面.

圖2 水力旋流器在油田采出液預分離方面的應用

2.2 細顆粒處理旋流分離技術

隨著油田開發的不斷深入，同時某些地層膠結疏松，生產壓差過大，導致采出液的含砂量逐年增加.采出液的大量含砂對地面集輸設備造成極大的損害，在油田地面處理工藝中，通常采用重力沉降式裝置進行除砂，這種工藝方式簡單、可靠，但占地面積大、處理時間長.

圖3 氣攜式水力旋流器實驗

旋流器早期的研究和應用就是在固－液分離方面，但其處理介質的密度差和固體顆粒粒徑比較大，用在油田除砂方面并不適合.同常規除砂處理相比，細顆粒的分離難度相對大得多.為此，開展針對細顆粒雜質旋流處理的研究工作［106－108］.結合油田的實際特點，開發并設計相應的用于細顆粒雜質處理的水力旋流器結構.通過實驗研究，對其結構參數和操作參數進行優選.與臥螺式離心機配合，實現油田污水處理系統中沉降（細顆粒）污泥雜質的旋流濃縮和離心脫水稠化［109－113］.其研究成果已經在大慶油田的多座中轉站獲得推廣應用（見圖4），解決了油田生產中面臨的實際問題.該研究為細顆粒分離水力旋流器在油田的推廣應用奠定了基礎.

圖4 用于細顆粒雜質處理的水力旋流器及應用

2.3 氣－液旋流分離技術

在油田采出液中存在壓力變化或溶解氣，在地面處理工藝中進行氣液分離是一個重要的工藝環節.通過采用常規旋流器結構及優化設計的新型旋流器結構，開展關于氣液分離的理論分析與實驗研究［114－120］，認為相對于油－水兩相分離，氣體和液體之間的密度差比較大，容易分離，但要實現高效分離，需要在結構設計和運行參數優化方面進行研究.在研究過程中，注重旋流流場特性與分離性能相結合，通過流場分析與結構優化，開發出高效的氣液旋流分離結構（見圖5），可實現氣體的完全分離（即底流出液口中氣體零排放）.此項技術已在我國某項海洋工程現場試驗中獲得成功.

2.4 其他方面

制造材料的選擇是關系到旋流器的使用壽命及制造成本的重要因素之一［121］.針對采用玻璃鋼、聚胺酯、不銹鋼、普通碳鋼及工業陶瓷等材料加工旋流器的設計和制造問題，與相關廠家開展技術合作，開發出多種樣機.目前聚胺酯和不銹鋼水力旋流器已形成產品，技術也較為成熟.同時，對特殊結構入口流道的加工型式也做了較為深入的研究［122］.

人們一般認為保持流量穩定性是保證旋流器高效分離的必要條件，認為流量的不穩定（如斷續流、脈動流等）將使旋流器的分離效率降低.通過研究，掌握了脈動流條件下旋流器的分離特性和能耗特性的變化規律及其特點［78，123－124］.結果發現，在一定的條件下，流量的脈動對改善旋流分離效果有時還會起到一定的積極作用，同時其能耗增大的幅度也有限.

圖5 氣－液旋流分離器結構優化設計中的氣相濃度分布云圖

為探索新型旋流器結構，對旋濾器［125］和尾管過濾式旋流器［82，126］等開展相應的實驗研究，同時也分析了可在油田及相關行業推廣應用的其他離心式分離器［127－128］，如螺旋管分離器等.

針對油田采出液的脫氣和除砂，開發出脫氣除砂一體化水力旋流器（見圖6），實驗效果較為理想，但還需要通過現場試驗進一步優化其結構和參數，為簡化油田工藝、降低地面工藝能耗提供借鑒.

通過近20a的研究，東北石油大學對旋流分離技術研究有了更為深入的認識，取得一些研究成果，也獲得10余項國家發明專利和實用新型專利.

3 結束語

隨著化工設備向高效節能和多功能化的方向發展，開發出一機多能的化工新裝置已成為21世紀的技術發展方向［129－130］，水力旋流器也因此出現了一些新的結構形式.這些新型旋流器的設計開發對于拓寬思路、改進旋流分離性能、提高旋流分離技術水平將發揮積極的促進作用.

水力旋流器的結構雖然并不復雜，但其分離性能在很大程度上受所處理介質特性的影響，因此針對不同應用場合和條件，必須有針對性地開展研究.旋流分離技術雖然得以長足發展，但在其技術發展過程中有許多技術難題仍需加以解決.該項技術的主要研究方向：

（1）借助理論分析、CFD模擬分析和實驗研究手段，研究開發出高效低耗的旋流器產品，進一步擴大旋流器的應用范圍，提高其經濟效益；

（2）設計新型旋流器，進一步改善對低密度差細顆粒混合介質的處理能力，研究將旋流器用于高黏度介質處理的可行性；

（3）設計開發高效的脫氣／除砂、脫氣／除油或除砂／除油一體化三相分離旋流器，以減少投資，簡化工藝、提高處理功效；

（4）突破水力旋流器用于井下采出液處理（油－水分離、氣－液分離等）的相關設備及工藝技術難關，為高含水后期油田開發提供強有力的技術支持；

（5）進一步開展旋流處理配套工藝及其技術研究，包括破乳、聚結、低剪切增壓及其工藝系統的反饋控制技術等；

（6）在旋流分離技術研究的基礎上，開發設計其他離心式機械分離設備.

圖6 脫氣除砂一體化三相分離旋流器實驗樣機

［1］ 蔣明虎，趙立新，李楓，等.旋流分離技術［M］.哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2000.

［2］ 賀杰，蔣明虎.水力旋流器［M］.北京：石油工業出版社，1996.

［3］ 趙立新，李楓.離心分離技術［M］.哈爾濱：東北林業大學出版社，2006.

［4］ Svarovsky L.Hydrocyclones［M］.London：Holt，Rinehartand Winston Ltd，1984.

［5］ Thew M.T，Colman D A，Corney D R.Hydrocyclones for oil／water separation［C］.Proc.Intl.Conf.on Hydrocyclones，paper 11，143，BHRA，1980.

［6］ 康萬利，董喜貴.三次采油化學原理［M］.北京：化學工業出版社，1997.

［7］ 賀杰，蔣明虎，宋華.新型油水分離裝置——水力旋流器試驗［J］.石油機械，1993，21（12）：26－29.

［8］ 蔣明虎，賀杰，宋華.油水分離用水力旋流器性能的試驗研究［J］.工業水處理，1994，14（3）：24－26.

［9］ 蔣明虎，賀杰，趙立新.油水分離用水力旋流器的模擬試驗［J］.石油機械，1994，22（5）：15－17.

［10］ 趙立新，王尊策，李楓，等.水力旋流器的結構類型［J］.石油機械，2000，28（增刊）：198－200.

［11］ 蔣明虎，趙立新，李楓，等.液－液水力旋流器的入口形式及其研究［J］.石油礦場機械，1998，27（2）：3－6.

［12］ 李楓，劉彩玉，蔣明虎，等.水力旋流器中阿基米德螺線入口的設計［J］.化工機械，2004，31（3）：139－141.

［13］ 李楓，蔣明虎，趙立新，等.三次曲線的液液水力旋流器管形設計［J］.化工機械，2005，32（2）：82－84.

［14］ 賀杰，蔣明虎，宋華，等.液－液分離水力旋流器特性參數研究［J］.石油學報，1996，17（1）：84－87.

［15］ 王尊策，趙立新，李楓，等.液液水力旋流器流場特性與分離特性研究（四）——錐角變化對壓力損失的影響［J］.化工裝備技術，1999，20（6）：5－7.

［16］ 王尊策，趙立新，李楓，等.液液水力旋流器流場特性與分離特性研究（六）——結構參數對分離特性的影響［J］.化工裝備技術，2000，21（1）：14－16.

［17］ Jiang Minghu，Zhao Lixin，Wang Zunce.Effects of geometric and operating parameters on separation performance for hydrocyclones［C］.Proceedings of the 12th International Conference on Offshore and Polar Engineering，ISOPE－2002，Kitakyushu，2002：102－106.

［18］ 趙立新，王尊策，李楓，等.液液水力旋流器流場特性與分離特性研究（五）——壓降比的影響因素分析［J］.化工裝備技術，1999，20（6）：8－10.

［19］ 趙立新，蔣明虎.液液水力旋流器流場特性與分離特性研究（七）——操作參數對分離特性的影響［J］.化工裝備技術，2000，21（2）：5－8.

［20］ 蔣明虎，周定，賀杰.水力旋流器的壓力綜合實驗研究［J］.石油機械，1999，27（11）：14－16.

［21］ 劉安生，蔣明虎，賀杰，等.壓降比——水力旋流器的重要性能參數［J］.石油礦場機械，1997，26（1）：27－29.

［22］ 賀杰，蔣明虎，宋華.水力旋流器液－液分離效率［J］.石油規劃設計，1995，5：27－33.

［23］ 李楓，劉冠男.水力旋濾器分離性能研究［J］.化工機械，2008，35（1）：7－9.

［24］ 劉曉敏，蔣明虎.脫油型靜態水力旋流器壓力損失測試研究［J］.流體機械，2004，32（12）：4－6，53.

［25］ 劉曉敏，蔣明虎.脫油型水力旋流器空氣核的穩定性分析［J］.石油學報，2004，25（6）：105－108.

［26］ 賀杰，劉安生，趙立新，等.水力旋流器用于高含油油水混合液分離的試驗［J］.石油機械，1996，24（5）：22－25.

［27］ 蔣明虎，趙立新，賀杰，等.產出液預分離水力旋流器的機理及試驗研究［J］.石油學報，1998，19（4）：104－108.

［28］ 蔣明虎，趙立新，賀杰，等.組合式預分離水力旋流器試驗［J］.石油機械，1997，25（5）：14－16.

［29］ 王尊策，趙立新，李楓，等.水力旋流器用于中轉站提前放水的效果及經濟效益分析［J］.石油礦場機械，2000，29（2）：28－30.

［30］ Jiang Minghu，Zhao Lixin，Li Feng，etal.Developmentof oil－water separation hydrocyclones for oilfield produced－fluid pre－treatment［C］.Proceedings of the 26th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering.OMAE2007，San Diego，California，2007：701－707.

［31］ 趙立新，蔣明虎.井下油水分離與產出水回注技術綜述［J］.國外石油機械，1999，10（3）：49－54.

［32］ 蔣明虎，蘆存財，張勇.井下油水分離系統串聯結構設計［J］.石油礦場機械，2007，36（12）：59－62.

［33］ Zhang Yong，Jiang Minghu，Zhao Lixin，etal.Design and experimental study of hydrocyclone in series and in bridge of downhole oilwater separation system［C］.Proceedings of the ASME 2009 28th International Conference on Ocean，Offshore and Arctic Engineering，OMAE2009，Honolulu，Hawaii，2009.

［34］ 賀杰，蔣明虎，劉安生，等.旋流分離技術在應用中的幾個問題［J］.石油規劃設計，1996（1）：30－31.

［35］ 王尊策，趙立新，陳軍，等.水力旋流器在杏南九中轉站的試驗研究［J］.油氣田地面工程，1999，18（3）：39－40.

［36］ 蔣明虎，趙立新.旋流分離技術在工業水處理方面的應用［J］.工業水處理，2000，20（8）：44－46.

［37］ 蔣明虎，趙立新.含油污水高效處理系統試驗研究［J］.化學工程，2002，30（1）：45－47.

［38］ 劉曉敏，蔣明虎，趙文欣.水力旋流器現場實驗配套工藝優選設計［J］.石油礦場機械，2003，32（3）：32－34.

［39］ 張勇，蔣明虎.水力旋流高效除油配套新工藝［J］.油氣田地面工程，2003，22（11）：22－23.

［40］ 劉曉敏，蔣明虎，李楓.旋流配套工藝中的增壓與聚結方式［J］.大慶石油學院學報，2004，28（6）：55－57.

［41］ 劉曉敏，蔣明虎，李楓，等.聚結裝置的研制與增壓方式的優選試驗［J］.石油礦場機械，2004，33（4）：35－38.

［42］ 劉曉敏，蔣明虎，李楓，等.含油廢水旋流處理配套回用工藝技術研究［J］.工業水處理，2002，22（8）：32－34.

［43］ 劉曉敏，趙立新，蔣明虎，等.處理含油污水的水力旋流器配套工藝［J］.大慶石油學院學報，2002，26（4）：65－67.

［44］ 蔣明虎，趙立新，李楓，等.注聚采出水脫油用水力旋流器機理及試驗研究［J］.石油機械，1998，26（8）：14－16.

［45］ 蔣明虎，周定.注聚采出液污水處理用水力旋流器對比試驗研究［J］.機械工程師，1999，8：53－54.

［46］ 賀杰，陳炳仁，蔣明虎，等.注聚采出水分離用動態水力旋流器特性研究［J］.石油機械，1998，26（7）：24－26.

［47］ 趙立新，王尊策，李楓，等.動態水力旋流器——分離設備發展的新途徑［J］.石油礦場機械，1999，28（6）：39－42.

［48］ 趙立新，李楓，王尊策，等.新型水處理裝置——動態水力旋流器的試驗研究［J］.工業水處理，2000，20（1）：44－45.

［49］ 李楓，趙立新，王尊策，等.動態水力旋流器及其試驗裝置［J］.石油機械，2000，28（5）：15－17.

［50］ 劉曉敏，蔣明虎，李楓，等.動態旋流器的操作研究與進展［J］.機械工程師，2001，11：8－10.

［51］ 趙立新，李楓，王尊策，等.動態水力旋流器分離性能的試驗研究——分流比及轉數對分離性能的影響［J］.石油機械，2001，29（4）：10－12.

［52］ 王尊策，陳維勤，蔣明虎，等.動態水力旋流器結構參數的優選設計［J］.石油學報，2001，22（4）：104－107.

［53］ 劉曉敏，蔣明虎，李楓，等.油水分離用動態水力旋流器分離特性研究——內在因素、外在條件、結構工藝及裝配的影響［J］.化工裝備技術，2002，23（3）：15－18.

［54］ 蔣明虎，劉曉敏，趙立新，等.脫油型動態水力旋流器操作參數的試驗研究——壓力、壓差及壓降比的試驗測定與分析［J］.石油礦場機械，2002，31（4）：18－21.

［55］ 劉曉敏，李楓，趙立新，等.脫油型動態水力旋流器分離特性［J］.石油化工設備，2002，31（6）：13－15.

［56］ 劉曉敏，蔣明虎，王尊策，等.動態水力旋流器結構參數化造型優選設計研究［J］.計算機輔助設計與制造，2002，4：56－58.

［57］ 王尊策，劉曉敏，蔣明虎，等.用于油水分離的動態水力旋流器的研制［J］.大慶石油學院學報，2003，27（1）：62－65.

［58］ 蔣明虎，劉曉敏，王尊策.含油水處理用水力旋流器供液動力結構形式研究［J］.化工機械，2003，30（2）：65－67.

［59］ 劉曉敏，蔣明虎，王尊策.含油水處理用動態水力旋流器溢流結構設計研究［J］.化工機械，2003，30（5）：255－258.

［60］ 王尊策，劉曉敏，李楓，等.含油廢水處理用動態水力旋流器構件設計研究［J］.機械設計，2003，20（2）：11－14.

［61］ 劉曉敏，劉銀梅，蔣明虎.影響動態水力旋流器脫油性能的綜合因素［J］.化工機械，2006，33（2）：122－126.

［62］ Zhao Lixin，Li Feng，Ma Zhanzhao，etal.Theoretical analysis and experimental study of dynamic hydrocyclones［C］.Proceedings of the 26th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering.OMAE2007，San Diego，California，2007：331－338.

［63］ 蔣明虎，王尊策，劉曉敏，等.油水分離用復合式水力旋流器結構設計［J］.流體機械，2002，30（6）：17－19.

［64］ 劉曉敏，李楓，蔣明虎，等.復合式水力旋流器油水分離實驗研究［J］.石油機械，2002，30（8）：1－3.

［65］ 宋華，劉曉敏，王尊策，等.含油水處理用復合式水力旋流器研究進展［J］.化學工程，2003，31（3）：37－40.

［66］ Li Feng，Zhao Lixin，Wang Zunce，etal.Research of oil－water separation compound hydrocyclone［C］.Proceedings of the 14th International Conference on Offshore and Polar Engineering，ISOPE－2004，Toulon，2004：456－459.

［67］ 蔣明虎，李劍石，李楓，等.復合旋流器與靜態旋流器性能對比研究［J］.油氣田地面工程，2007，（1）：19－20.

［68］ Li Feng，Jiang Minghu，Zhao Lixin.Research on the pressure field and production ability of compound hydrocyclone［C］.Proceedings of the 27th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering.OMAE2008，Estoril，2008：69－73.

［69］ 劉彩玉，李楓，于永紅.復合式水力旋流器徑向壓力分布及單體生產能力的確定［J］.化工機械，2009，36（5）：434－438.

［70］ Zhao Lixin，Belaidi A，Thew M T.Pressure characteristics of hydrocyclones with gas injection［C］.Proceedings of the 13th International Conference on Offshore and Polar Engineering，ISOPE－2003，Honolulu，Hawaii，2003：68－72.

［71］ 趙立新，蔣明虎，Belaidi A，等.含氣條件下水力旋流器的壓力特性研究［J］.石油機械，2004，32（2）：1－4.

［72］ 趙立新，王學佳，劉書孟.入口注氣條件下水力旋流器的試驗研究［J］.化工裝備技術，2005，26（6）：8－10.

［73］ 趙立新，蔣明虎，劉書孟.單點注氣液－液旋流器分離效率的實驗研究［J］.石油機械，2006，34（8）：4－6.

［74］ Zhao Lixin，Jiang Minghu，Liu Shumeng，etal.Effectof air－injection means on separating performance of de－oil hydrocyclone［C］.Proceedings of the 16th International Conference on Offshore and Polar Engineering，ISOPE－2006，San Francisco，2006：516－520.

［75］ Jiang Minghu，Chen Dehai，Zhao Lixin，etal.Experimental study and analysis of differentair－injecting segmenton the separation performance of air－injected de－oiling hydrocyclone［C］.Proceedings of the 27th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering.OMAE2008，Estoril，2008，：705－710.

［76］ 蔣明虎，孫立瑩，朱寶軍，等.微孔注氣式旋流器分離性能試驗研究［J］.石油機械，2007，35（10）：16－18.

［77］ 趙立新，蔣明虎，劉書孟.微孔材料對氣攜式液－液水力旋流器性能的影響［J］.石油機械，2006，34（10）：5－7.

［78］ 趙立新，蔣明虎，孫德智.脈動流條件下氣體對旋流分離特性的影響［J］.石油機械，2005，33（5）：1－4.

［79］ Zhao Lixin，Jiang Minghu，Li Feng.Experimental study on the separation performance of air－injected de－oil hydrocyclones［J］.Chemical Engineering Research and Design.2010，88（5－6），772－778.

［80］ 蔣明虎，王學佳，趙立新，等.氣攜式水力旋流器分離性能試驗［J］.大慶石油學院學報，2006，30（1）：53－56.

［81］ 趙立新，朱寶軍，李楓，等.氣攜式液－液水力旋流器分離性能影響因素［J］.化學工程，2007，35（2）：43－47.

［82］ 陳德海，蔣明虎，李剛，等.旋流器兩級串聯用于含油污水深度處理的對比試驗研究［J］.化工機械，2009，36（6）：531－534.

［83］ 蔣明虎，李楓，趙立新，等.水力旋流器徑向壓力場研究［J］.大慶石油學院學報，1999，23（1）：60－62.

［84］ 蔣明虎，趙立新.水力旋流器壓力場分布規律研究［J］.高技術通訊，2000，10（11）：78－80.

［85］ 蔣明虎，劉曉敏，王尊策，等.靜態水力旋流器壓力場分布測試研究［J］.石油學報，2003，24（5）：104－107.

［86］ 劉曉敏，蔣明虎，王尊策，等.動態水力旋流器圓管螺旋流場特性研究［J］.石油學報，2003，24（2）：89－93.

［87］ 趙立新，王尊策，李楓，等.液液水力旋流器流場特性與分離特性研究（一）——錐角變化對切向速度場的影響［J］.化工裝備技術，1999，20（4）：7－10.

［88］ 趙立新，李楓，王尊策，等.液液水力旋流器流場特性與分離特性研究（二）——錐角變化對軸向速度場的影響［J］.化工裝備技術，1999，20（5）：1－3.

［89］ 趙立新，王尊策，蔣明虎.液液水力旋流器流場特性與分離特性研究（三）——水力旋流器徑向速度測試方法［J］.化工裝備技術，1999，20（5）：4－6.

［90］ 蔣明虎，王尊策，李楓，等.結構及操作參數對旋流器切向速度場的影響——液－液水力旋流器速度場研究之二［J］.石油機械，1999，27（2）：16－18.

［91］ 蔣明虎，王尊策，李楓，等.旋流器軸向速度分布規律——液－液水力旋流器速度場研究之三［J］.石油機械，1999，27（3）：17－19.

［92］ 蔣明虎，王尊策，趙立新，等.旋流器切向速度測試與分布規律分析——液－液水力旋流器速度場研究之一［J］.石油機械，1999，27（1）：20－23.

［93］ 趙立新，蔣明虎，李楓，等.結構及操作參數對旋流器軸向速度場的影響——液－液水力旋流器速度場研究之四［J］.石油機械，1999，27（4）：11－13.

［94］ 趙立新，蔣明虎，李楓，等.旋流器分散相液滴受力分析——液－液水力旋流器速度場研究之五［J］.石油機械，1999，27（5）：24－27.

［95］ Zhao Lixin，Jiang Minghu，Wang Zunce.Influence of cone angles on both tangential and axial velocity distributions in hydrocyclones［C］.Proceedings of the 12th International Conference on Offshore and Polar Engineering，ISOPE－2002，Kita－Kyushu，2002：97－101.

［96］ 李楓，劉彩玉，王尊策，等.動態水力旋流器速度場特性［J］.大慶石油學院學報，2002，26（3）：71－73.

［97］ 劉曉敏，蔣明虎，王尊策，等.脫油型水力旋流器結構建模及流場分布特征研究［J］.流體機械，2002，30（11）：25－28.

［98］ 蔣明虎，張勇，李楓，等.三次曲線管型水力旋流器的速度場研究［J］.化工機械，2007，34（1）：1－4.

［99］ 趙立新，蔣明虎，孫德智.水力旋流器流場分析與測試［J］.化工機械，2005，32（3）：139－142.

［100］ Zhao Lixin，Jiang Minghu，Liu Shumeng，etal.CFD analysis，measurements and applicable fields on hydrocyclonic separation technology research［C］.Proceedings of the 25th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering，OMAE2006，Hamburg，2006：855－862.

［101］ 趙立新，蔣明虎.CFD在旋流分離技術研究中的應用／／第三屆計算工程流體力學會議論文集［C］.哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，

2006：628－636.

［102］ 趙立新，崔福義，蔣明虎，等.基于雷諾模應力型的脫油旋流器流場特性研究［J］.化學工程，2007，35（5）：32－35.

［103］ 趙立新，朱寶軍，曹懷宇，等.液－液水力旋流器壓力場分布規律分析［J］.化工機械，2008，35（4）：220－223.

［104］ 趙立新，朱寶軍.不同湍流模型在旋流器數值模擬中的應用［J］.石油機械，2008，36（5）：56－60.

［105］ 趙立新，朱寶軍，張勇.基于離散相模型的雙錐型水力旋流器磨蝕分析［J］.化工機械，2007，34（6）：317－320.

［106］ 趙立新，蔣明虎，劉文舉，等.用于細顆粒分離的水力旋流器的壓力特性研究［J］.化工機械，2003，30（6）：321－325.

［107］ 趙立新，蔣明虎，溫青，等.水力旋流器分離細顆粒的試驗研究［J］.化學工程，2004，32（2）：42－46.

［108］ Zhao Lixin，Jiang Minghu，Sun Dezhi，etal.Pressure characteristics of a hydrocyclone for fine particle separation［J］.Journal of Harbin Institute of Technology（New Series），2006，13（3）：294－298.

［109］ 蔣明虎，陳石成，趙立新，等.細顆粒雜質旋流脫水油田現場試驗研究［J］.化工機械，2004，31（6）：323－326.

［110］ 蔣明虎，蔣巍，張國云，等.細顆粒分離水力旋流器的結構設計及試驗［J］.大慶石油學院學報，2005，29（1）：58－60.

［111］ 趙立新，蔣明虎，李楓，等.水力旋流污泥濃縮試驗研究［J］.化工裝備技術，2005，26（4）：8－10.

［112］ 蔣明虎，張勇，趙立新，等.油田沉降設備中的細顆粒污泥處理新技術［J］.石油機械，2006，34（11）：54－55.

［113］ Zhang Yong，Jiang Minghu，Zhao Lixin.A new technique for the treatmentof fine particle sludge in oilfield sedimentation equipments［C］.Proceedings of the 17th International Conference on Offshore and Polar Engineering，ISOPE－2007，Lisbon，2007：526－529.

［114］ 劉曉敏，蔣明虎，趙立新.氣液旋流分離裝置的研制與可行性試驗［J］.流體機械，2004，32（5）：1－4.

［115］ Zhao Lixin，Zhu Baojun，Wang Yue.Experimental analysis of high－efficientcentrifugal gas－liquid separators［C］.Proceedings of the 27th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering.OMAE2008，Estoril，2008：673－678.

［116］ Zhao Lixin，Zhu Baojun，Zhang Yong.Flow field characteristic analysis and structural optimization of a gas－liquid separator［C］.Proceedings of the 26th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering.OMAE2007，San Diego，California，2007：605－611.

［117］ 趙立新，朱寶軍，李鳳明.離心式氣液分離器內流場的數值模擬與結構優化［J］.化工機械，2007，34（2）：90－94.

［118］ 蔣明虎，范大為，王宣，等.柱狀氣液分離器結構優化設計［J］.大慶石油學院學報，2009，33（3）：89－92.

［119］ 李楓，曹仁子，黃濤.新型柱狀氣液旋流器內部流場的CFD模擬［J］.化工機械，2009，36（6）：600－603.

［120］ 李楓，曹仁子，黃濤.穩流型氣液旋流分離器的CFD模擬［J］.油氣田地面工程，2009，28（5）：13－15.

［121］ 劉曉敏，蔣明虎，趙立新.幾種材料在脫油型水力旋流器上的應用［J］.機械工程材料，2003，27（5）：42－43.

［122］ 王尊策，趙立新，李楓，等.液－液分離水力旋流器入口流道的加工技術［J］.制造技術與機床，2003，2：47－48.

［123］ 趙立新，蔣明虎，孫德智.脈動流參數對旋流器分離性能的影響［J］.化工機械，2006，33（1）：6－10.

［124］ Zhao Lixin，Jiang Minghu，Wang Yue.Experimental study of a hydrocyclone under cyclic flow conditions for fine particle separation［J］.Separation and Purification Technology.2008，59（2）：183－189.

［125］ Li Feng，Jiang Minghu，Zhao Lixin，etal.Separation characteristics study on hydrocyclone－filter［C］.Proceedings of the 27th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering.OMAE2008，Estoril，2008：5－7.

［126］ 趙立新，徐磊，陳世琢，等.尾管過濾式水力旋流器濾出效率實驗研究［J］.化工機械，2008，35（5）：267－270.

［127］ Zhao Lixin，Hua Zhengrong，Wang Yue，etal.Centrifugal separators used for oilfield multi－phase separation［C］.Proceedings of the 27th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering.OMAE 2008，Estoril，2008：859－865.

［128］ 趙立新，華正榮，朱寶軍，等.脫油型螺旋管油水分離器的數值模擬［J］.化工機械，2008，35（6）：345－349.

［129］ 周展云.日本21世紀化工裝備的設想［J］.現代化工，1997，（8）：38－41.

［130］ 趙立新，蔣明虎，孫德智.旋流分離技術研究進展［J］.化工進展，2005，24（10）：1118－1123.

Research and application of hydrocyclonic separation technology／2010，34（5）：101－109

JIANG Ming－hu
（NortheastPetroleum University，Daqing，Heilongjiang163318，China）

Simple status of study on hydrocyclonic separation technology，basic structure，working principle，and classification of hydrocyclones are introduced，focusing on the hydrocyclonic separation technology research carried outatNortheastPetroleum University，such as oil－water hydrocyclonic separation，fine particle hydrocyclonic treatment，gas－liquid hydrocyclonic separation，the research contents，main achievements，and correlating applications are described.In addition，the research on hydrocyclonic separation under cyclic flow condition，characteristics of hydrocyclonic flow field，materials and manufacturing methods，and the new designs like de－gas／de－sand three phase separation hydrocyclone is also introduced.Future research plan and ideas are proposed in the end.

hydrocyclonic separation；oil－water separation；fine particle treatment；gas－liquid separation

book=5,ebook=246

TE992.2；X741

A

1000-1891（2010）05-0101-09

2010-05-07；編輯：任志平

黑龍江省教育廳科學技術研究（重點）項目（11531z07）

蔣明虎（1962－），男，博士后，教授，博士生導師，主要從事旋流分離技術、環境工程及油氣田地面工程等方面的研究.