旋流分离技术研究及其应用

蒋明虎

（东北石油大学，黑龙江大庆 163318）

旋流分离技术研究及其应用

蒋明虎

（东北石油大学，黑龙江大庆 163318）

介绍旋流器的基本结构、工作原理及其分类，阐述油－水旋流分离技术、用于细颗粒处理的固－液旋流分离技术、气－液旋流分离技术及其应用，分析脉动流条件下的实验、旋流流场特性、旋流器制造材料和相关加工方法、脱气除砂一体化三相分离旋流器等，提出旋流分离技术未来的研究思路.

旋流分离；油－水分离；细颗粒杂质处理；气－液分离

0 引言

随着环保法规的逐步健全和人们环保意识的不断提高，环境问题日益得到关注，污水、污泥、废气等的处理也越来越受到政府部门、生产单位的重视.另外，在企业生产过程中，也不可避免地涉及到混合介质的分离处理过程，如在油田，从油井采出的原油在地面集输工艺中必须经过多道除气、脱水和除油过程.在国外针对部分高含水油田已开始在井下对原油采出液直接进行脱水处理，以降低采到地面的原油含水率［1］，提高油田开采经济效益，延长油井寿命等.

旋流分离技术作为一项高效的多相分离技术，它是在离心力的作用下利用两相或多相间的密度差实现相间分离的［1－3］.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［4］.油水分离水力旋流器产品最初是由Thew M T等在20世纪70年代研究设计，并在1980年的旋流器国际会议上首次发布该成果［5］.

水力旋流器是一种离心式分离设备，可实现实时快速分离，具有设备体积小、分离效率高、使用寿命长、操作维护方便等优点，在石化、矿山、海洋工程等领域的应用越来越广泛.东北石油大学是自20世纪90年代初开始开展旋流分离技术研究，在旋流分离理论研究、结构优化设计、流场特性分析及油田实际应用等方面做了大量的研究，并取得一些认识和成果.

1 旋流器

1.1 工作原理

旋流器主体结构一般由入口段、圆柱段旋流腔、锥段、尾管段和出口管组成.锥段还可分为单锥和双锥，一般对于固－液、气－液和气－固旋流器为单锥，且通常无尾管；液－液旋流器通常为双锥结构，带尾管.

以固－液分离旋流器（见图1）为例，含有固体颗粒的混合液以一定的入口速度进入旋流器后，在旋流器内部旋转而以涡流的形式存在.旋流腔内的混合介质边旋转边向旋流器的锥段运动，运动路线呈螺旋形态.介质在进入圆锥段后，由于内径的逐渐缩小，液体旋转速度逐步加快.在液体呈现涡流运动时，径向压力不等，即中心附近压力最低，形成低压区；旋流器边壁处的压力最高.由于旋流器的底流口径较小，使得液体无法全部从底流管排出，而旋流腔顶部有一溢流口，这样一部分净化后（固体颗粒含量较小）的液体向压力较低的中心处流动，呈螺旋状，边旋转边向溢流管处运动，即形成内旋流，并最终从溢流口排出.同时，固体颗粒受到离心力作用，当该力大于颗粒所受的液体阻力时，固体颗粒向旋流器边壁移动，与液体分开，并随部分液体由底流口排出.

图1 水力旋流器结构及分离原理示意

1.2 分类

1.2.1 设备结构类型

（1）静态旋流器.即旋流器的外壳固定不动，全部结构也无任何运动部件，完全依靠入口的压力为内部流体提供旋转动力，进而实现分离.

（2）动态旋流器.即旋流器外壳由电动机带动旋转，入口液体只要流入旋流器即可工作.通常这种旋流器的分离效率更高，但需要外加动力源.

（3）复合式旋流器.它是一种将静态旋流器与动态旋流器相结合的新型结构，借鉴静态旋流器和动态旋流器的特点而发展起来的.

1.2.2 处理介质

（1）液－液水力旋流器.以油－水两相分离为例，又可分为脱油型水力旋流器和脱水型水力旋流器.

（2）固－液水力旋流器.如在油田去除钻井液泥浆中的固体杂质、去除污水中的固体颗粒杂质等.

（3）气－固旋流器.如旋风除尘器等.

（4）固－固旋流器.如采矿工业中应用的颗粒筛分旋流器等.

（5）气－液旋流器.去除液体介质中的少量气体，或者去除气体介质中的少量液体等.

（6）气－固－液三相分离旋流器.采用独特的结构设计，实现气体、液体和固体三相的同时分离，是一项很有前景的技术.基于该设计原理，还可以衍生出气－液－液（如气－油－水）三相分离旋流器等.

还有其他一些关于旋流器的划分方法，如气携式旋流器、旋滤器等.

2 研究状况

2.1 油－水旋流分离技术

对于油水分离旋流器，脱油型旋流器主要用于处理水包油型乳状液，即含油质量分数在26%以下的场合，以脱除混合介质中的油；脱水型用来处理含油质量分数超过26%的油－水乳状液，此时的乳状液可能是油包水型，也有可能是介于水包油型和油包水型之间的过渡状态［6］.脱水型水力旋流器的研制工作由于油的高度乳化而面临很大的困难.对于脱油型水力旋流器，按照所处理介质中的含油量还可进一步划分为污水处理型（处理低含油）及预分离型（处理高含油）.

2.1.1 低含油污水处理

针对低含油污水的处理，已完成一些旋流分离实验研究［7－9］，明确一些主要的结构型式（不同的旋流器结构、旋流器入口数量、入口流道型式及锥段型式等）［10－13］、结构参数（各部分尺寸参数、锥角及参数间比例关系等）［14－17］和操作参数（处理量、分流比、压降比及入口压力、压力降等）［17－25］，以及对旋流器压力特性和分离性能的影响.在大庆第一采油厂所开展的3 000m3／d规模的现场中试表明，可通过旋流分离将含油1 000mg／L左右的污水处理到30mg／L以下，再经过滤进一步降到10mg／L以下.

2.1.2 高含油污水处理

在低含油污水旋流分离技术研究的基础上，开展高含油污水旋流处理实验研究［26－30］.通过室内模拟实验、现场中试和大规模现场应用研究，掌握油田采出液预分离水力旋流器的工作机理、压力特性和分离性能影响因素，比较不同组合型式对分离效果的影响和在实际中应用的可行性等.采用水力旋流器在油田中转站实现采出液预分离，含水率85%左右的采出液经水力旋流器一级处理后，油中含水率可降到30%左右，水中含油质量浓度降到2 000mg／L以下；水出口再经一级旋流处理后，含油质量浓度可降到1 000 mg／L以下.同常规工艺流程相比，采用旋流分离设备实现中转站提前放水，可节约一次性投资，并且每年可节约耗电费用.同时，由于设备占地面积小及联合站处理工艺的简化，还可节省土地资源，产生显著的经济效益和社会效益［29］.该技术成果已在大庆油田的7座中转站获得推广应用（见图2），每年处理采出液的规模达1 150万t，累计可为油田创造经济效益6 000余万元.

在井下分离方面，如采用预分离旋流器与双流泵相配合，可直接在井下对采出液进行处理，使其含水率由90%以上降到50%～80%，在降低原油地面处理成本的同时，也简化了油田地面水处理工艺及设备［31－33］.随着采出液含水率的不断提高，实施井下旋流分离及同井注采工艺将成为油田未来稳产的一个主要方向.

2.1.3 相关配套技术

在研究中，探讨旋流分离技术在应用中需要注意和考虑的问题［34］，并对油田含油污水处理系统工艺及配套设备开展研究，包括聚结、增压方式、工艺方案设计及不同处理介质条件等［35－43］.增压方式的选择对旋流处理效果产生较强的影响.容积式泵对于避免油滴的二次乳化有很好的作用，有利于保证旋流分离的高效性，但是成本高、处理量相对较小，因此在满足处理指标的情况下，尽量采用离心泵等常规增压泵.其次，通过采用合理的聚结设备可在一定范围内适当加大油珠粒径，保证旋流分离效果.另外，旋流分离设备的高效应用还取决于与油田生产工艺的合理配合，包括处理介质的特性、前后工艺设备的衔接等.

2.1.4 含聚污水处理

在20世纪90年代，开展了针对聚合物驱油田含油污水旋流处理的前期研究工作［44－46］，为后期大庆油田三次采油中地面水处理工艺提供借鉴和技术支持.同时，针对含聚污水难处理等问题，加大了对其他类型旋流分离设备的研究力度，如动态旋流器［46－62］、复合式旋流器［63－69］等.对这些新结构旋流器的研究，拓宽了研究思路和旋流器应用领域，为不同应用提供更多的选择.

2.1.5 气携式旋流分离

为改善油水分离效果，开展气携式旋流分离技术研究，即：将气体引入旋流器中，以一定的方式形成微小气泡，小油滴通过与气泡的结合构成油／气复合体，使其“粒径”增大、与水之间的密度差加大，以提高油水分离效率（见图3）；研究气体对旋流设备压力特性的影响［70－71］、不同注气方式［72－75］及微孔材料等［76－81］对油水旋流分离效果的影响，并开展相应的现场试验研究［82］.研究结果表明，通过合理的结构设计和操作运行参数的选取，气携式旋流器可有效提高旋流分离效果.

2.1.6 旋流分离机理及流场特性

在实验及现场试验过程中，通过理论分析及LDA激光测速技术，研究了旋流器内部压力场［83－96］、速度场［87－98］及其变化规律.采用计算流体动力学（CFD）分析软件FLUENT，对旋流器的压力分布、速度分布、相浓度分布等开展研究［99－105］，并有效地应用在旋流器结构优化设计和操作参数优化等方面.

图2 水力旋流器在油田采出液预分离方面的应用

2.2 细颗粒处理旋流分离技术

随着油田开发的不断深入，同时某些地层胶结疏松，生产压差过大，导致采出液的含砂量逐年增加.采出液的大量含砂对地面集输设备造成极大的损害，在油田地面处理工艺中，通常采用重力沉降式装置进行除砂，这种工艺方式简单、可靠，但占地面积大、处理时间长.

图3 气携式水力旋流器实验

旋流器早期的研究和应用就是在固－液分离方面，但其处理介质的密度差和固体颗粒粒径比较大，用在油田除砂方面并不适合.同常规除砂处理相比，细颗粒的分离难度相对大得多.为此，开展针对细颗粒杂质旋流处理的研究工作［106－108］.结合油田的实际特点，开发并设计相应的用于细颗粒杂质处理的水力旋流器结构.通过实验研究，对其结构参数和操作参数进行优选.与卧螺式离心机配合，实现油田污水处理系统中沉降（细颗粒）污泥杂质的旋流浓缩和离心脱水稠化［109－113］.其研究成果已经在大庆油田的多座中转站获得推广应用（见图4），解决了油田生产中面临的实际问题.该研究为细颗粒分离水力旋流器在油田的推广应用奠定了基础.

图4 用于细颗粒杂质处理的水力旋流器及应用

2.3 气－液旋流分离技术

在油田采出液中存在压力变化或溶解气，在地面处理工艺中进行气液分离是一个重要的工艺环节.通过采用常规旋流器结构及优化设计的新型旋流器结构，开展关于气液分离的理论分析与实验研究［114－120］，认为相对于油－水两相分离，气体和液体之间的密度差比较大，容易分离，但要实现高效分离，需要在结构设计和运行参数优化方面进行研究.在研究过程中，注重旋流流场特性与分离性能相结合，通过流场分析与结构优化，开发出高效的气液旋流分离结构（见图5），可实现气体的完全分离（即底流出液口中气体零排放）.此项技术已在我国某项海洋工程现场试验中获得成功.

2.4 其他方面

制造材料的选择是关系到旋流器的使用寿命及制造成本的重要因素之一［121］.针对采用玻璃钢、聚胺酯、不锈钢、普通碳钢及工业陶瓷等材料加工旋流器的设计和制造问题，与相关厂家开展技术合作，开发出多种样机.目前聚胺酯和不锈钢水力旋流器已形成产品，技术也较为成熟.同时，对特殊结构入口流道的加工型式也做了较为深入的研究［122］.

人们一般认为保持流量稳定性是保证旋流器高效分离的必要条件，认为流量的不稳定（如断续流、脉动流等）将使旋流器的分离效率降低.通过研究，掌握了脉动流条件下旋流器的分离特性和能耗特性的变化规律及其特点［78，123－124］.结果发现，在一定的条件下，流量的脉动对改善旋流分离效果有时还会起到一定的积极作用，同时其能耗增大的幅度也有限.

图5 气－液旋流分离器结构优化设计中的气相浓度分布云图

为探索新型旋流器结构，对旋滤器［125］和尾管过滤式旋流器［82，126］等开展相应的实验研究，同时也分析了可在油田及相关行业推广应用的其他离心式分离器［127－128］，如螺旋管分离器等.

针对油田采出液的脱气和除砂，开发出脱气除砂一体化水力旋流器（见图6），实验效果较为理想，但还需要通过现场试验进一步优化其结构和参数，为简化油田工艺、降低地面工艺能耗提供借鉴.

通过近20a的研究，东北石油大学对旋流分离技术研究有了更为深入的认识，取得一些研究成果，也获得10余项国家发明专利和实用新型专利.

3 结束语

随着化工设备向高效节能和多功能化的方向发展，开发出一机多能的化工新装置已成为21世纪的技术发展方向［129－130］，水力旋流器也因此出现了一些新的结构形式.这些新型旋流器的设计开发对于拓宽思路、改进旋流分离性能、提高旋流分离技术水平将发挥积极的促进作用.

水力旋流器的结构虽然并不复杂，但其分离性能在很大程度上受所处理介质特性的影响，因此针对不同应用场合和条件，必须有针对性地开展研究.旋流分离技术虽然得以长足发展，但在其技术发展过程中有许多技术难题仍需加以解决.该项技术的主要研究方向：

（1）借助理论分析、CFD模拟分析和实验研究手段，研究开发出高效低耗的旋流器产品，进一步扩大旋流器的应用范围，提高其经济效益；

（2）设计新型旋流器，进一步改善对低密度差细颗粒混合介质的处理能力，研究将旋流器用于高黏度介质处理的可行性；

（3）设计开发高效的脱气／除砂、脱气／除油或除砂／除油一体化三相分离旋流器，以减少投资，简化工艺、提高处理功效；

（4）突破水力旋流器用于井下采出液处理（油－水分离、气－液分离等）的相关设备及工艺技术难关，为高含水后期油田开发提供强有力的技术支持；

（5）进一步开展旋流处理配套工艺及其技术研究，包括破乳、聚结、低剪切增压及其工艺系统的反馈控制技术等；

（6）在旋流分离技术研究的基础上，开发设计其他离心式机械分离设备.

图6 脱气除砂一体化三相分离旋流器实验样机

［1］ 蒋明虎，赵立新，李枫，等.旋流分离技术［M］.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2000.

［2］ 贺杰，蒋明虎.水力旋流器［M］.北京：石油工业出版社，1996.

［3］ 赵立新，李枫.离心分离技术［M］.哈尔滨：东北林业大学出版社，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］ 康万利，董喜贵.三次采油化学原理［M］.北京：化学工业出版社，1997.

［7］ 贺杰，蒋明虎，宋华.新型油水分离装置——水力旋流器试验［J］.石油机械，1993，21（12）：26－29.

［8］ 蒋明虎，贺杰，宋华.油水分离用水力旋流器性能的试验研究［J］.工业水处理，1994，14（3）：24－26.

［9］ 蒋明虎，贺杰，赵立新.油水分离用水力旋流器的模拟试验［J］.石油机械，1994，22（5）：15－17.

［10］ 赵立新，王尊策，李枫，等.水力旋流器的结构类型［J］.石油机械，2000，28（增刊）：198－200.

［11］ 蒋明虎，赵立新，李枫，等.液－液水力旋流器的入口形式及其研究［J］.石油矿场机械，1998，27（2）：3－6.

［12］ 李枫，刘彩玉，蒋明虎，等.水力旋流器中阿基米德螺线入口的设计［J］.化工机械，2004，31（3）：139－141.

［13］ 李枫，蒋明虎，赵立新，等.三次曲线的液液水力旋流器管形设计［J］.化工机械，2005，32（2）：82－84.

［14］ 贺杰，蒋明虎，宋华，等.液－液分离水力旋流器特性参数研究［J］.石油学报，1996，17（1）：84－87.

［15］ 王尊策，赵立新，李枫，等.液液水力旋流器流场特性与分离特性研究（四）——锥角变化对压力损失的影响［J］.化工装备技术，1999，20（6）：5－7.

［16］ 王尊策，赵立新，李枫，等.液液水力旋流器流场特性与分离特性研究（六）——结构参数对分离特性的影响［J］.化工装备技术，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］ 赵立新，王尊策，李枫，等.液液水力旋流器流场特性与分离特性研究（五）——压降比的影响因素分析［J］.化工装备技术，1999，20（6）：8－10.

［19］ 赵立新，蒋明虎.液液水力旋流器流场特性与分离特性研究（七）——操作参数对分离特性的影响［J］.化工装备技术，2000，21（2）：5－8.

［20］ 蒋明虎，周定，贺杰.水力旋流器的压力综合实验研究［J］.石油机械，1999，27（11）：14－16.

［21］ 刘安生，蒋明虎，贺杰，等.压降比——水力旋流器的重要性能参数［J］.石油矿场机械，1997，26（1）：27－29.

［22］ 贺杰，蒋明虎，宋华.水力旋流器液－液分离效率［J］.石油规划设计，1995，5：27－33.

［23］ 李枫，刘冠男.水力旋滤器分离性能研究［J］.化工机械，2008，35（1）：7－9.

［24］ 刘晓敏，蒋明虎.脱油型静态水力旋流器压力损失测试研究［J］.流体机械，2004，32（12）：4－6，53.

［25］ 刘晓敏，蒋明虎.脱油型水力旋流器空气核的稳定性分析［J］.石油学报，2004，25（6）：105－108.

［26］ 贺杰，刘安生，赵立新，等.水力旋流器用于高含油油水混合液分离的试验［J］.石油机械，1996，24（5）：22－25.

［27］ 蒋明虎，赵立新，贺杰，等.产出液预分离水力旋流器的机理及试验研究［J］.石油学报，1998，19（4）：104－108.

［28］ 蒋明虎，赵立新，贺杰，等.组合式预分离水力旋流器试验［J］.石油机械，1997，25（5）：14－16.

［29］ 王尊策，赵立新，李枫，等.水力旋流器用于中转站提前放水的效果及经济效益分析［J］.石油矿场机械，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］ 赵立新，蒋明虎.井下油水分离与产出水回注技术综述［J］.国外石油机械，1999，10（3）：49－54.

［32］ 蒋明虎，芦存财，张勇.井下油水分离系统串联结构设计［J］.石油矿场机械，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］ 贺杰，蒋明虎，刘安生，等.旋流分离技术在应用中的几个问题［J］.石油规划设计，1996（1）：30－31.

［35］ 王尊策，赵立新，陈军，等.水力旋流器在杏南九中转站的试验研究［J］.油气田地面工程，1999，18（3）：39－40.

［36］ 蒋明虎，赵立新.旋流分离技术在工业水处理方面的应用［J］.工业水处理，2000，20（8）：44－46.

［37］ 蒋明虎，赵立新.含油污水高效处理系统试验研究［J］.化学工程，2002，30（1）：45－47.

［38］ 刘晓敏，蒋明虎，赵文欣.水力旋流器现场实验配套工艺优选设计［J］.石油矿场机械，2003，32（3）：32－34.

［39］ 张勇，蒋明虎.水力旋流高效除油配套新工艺［J］.油气田地面工程，2003，22（11）：22－23.

［40］ 刘晓敏，蒋明虎，李枫.旋流配套工艺中的增压与聚结方式［J］.大庆石油学院学报，2004，28（6）：55－57.

［41］ 刘晓敏，蒋明虎，李枫，等.聚结装置的研制与增压方式的优选试验［J］.石油矿场机械，2004，33（4）：35－38.

［42］ 刘晓敏，蒋明虎，李枫，等.含油废水旋流处理配套回用工艺技术研究［J］.工业水处理，2002，22（8）：32－34.

［43］ 刘晓敏，赵立新，蒋明虎，等.处理含油污水的水力旋流器配套工艺［J］.大庆石油学院学报，2002，26（4）：65－67.

［44］ 蒋明虎，赵立新，李枫，等.注聚采出水脱油用水力旋流器机理及试验研究［J］.石油机械，1998，26（8）：14－16.

［45］ 蒋明虎，周定.注聚采出液污水处理用水力旋流器对比试验研究［J］.机械工程师，1999，8：53－54.

［46］ 贺杰，陈炳仁，蒋明虎，等.注聚采出水分离用动态水力旋流器特性研究［J］.石油机械，1998，26（7）：24－26.

［47］ 赵立新，王尊策，李枫，等.动态水力旋流器——分离设备发展的新途径［J］.石油矿场机械，1999，28（6）：39－42.

［48］ 赵立新，李枫，王尊策，等.新型水处理装置——动态水力旋流器的试验研究［J］.工业水处理，2000，20（1）：44－45.

［49］ 李枫，赵立新，王尊策，等.动态水力旋流器及其试验装置［J］.石油机械，2000，28（5）：15－17.

［50］ 刘晓敏，蒋明虎，李枫，等.动态旋流器的操作研究与进展［J］.机械工程师，2001，11：8－10.

［51］ 赵立新，李枫，王尊策，等.动态水力旋流器分离性能的试验研究——分流比及转数对分离性能的影响［J］.石油机械，2001，29（4）：10－12.

［52］ 王尊策，陈维勤，蒋明虎，等.动态水力旋流器结构参数的优选设计［J］.石油学报，2001，22（4）：104－107.

［53］ 刘晓敏，蒋明虎，李枫，等.油水分离用动态水力旋流器分离特性研究——内在因素、外在条件、结构工艺及装配的影响［J］.化工装备技术，2002，23（3）：15－18.

［54］ 蒋明虎，刘晓敏，赵立新，等.脱油型动态水力旋流器操作参数的试验研究——压力、压差及压降比的试验测定与分析［J］.石油矿场机械，2002，31（4）：18－21.

［55］ 刘晓敏，李枫，赵立新，等.脱油型动态水力旋流器分离特性［J］.石油化工设备，2002，31（6）：13－15.

［56］ 刘晓敏，蒋明虎，王尊策，等.动态水力旋流器结构参数化造型优选设计研究［J］.计算机辅助设计与制造，2002，4：56－58.

［57］ 王尊策，刘晓敏，蒋明虎，等.用于油水分离的动态水力旋流器的研制［J］.大庆石油学院学报，2003，27（1）：62－65.

［58］ 蒋明虎，刘晓敏，王尊策.含油水处理用水力旋流器供液动力结构形式研究［J］.化工机械，2003，30（2）：65－67.

［59］ 刘晓敏，蒋明虎，王尊策.含油水处理用动态水力旋流器溢流结构设计研究［J］.化工机械，2003，30（5）：255－258.

［60］ 王尊策，刘晓敏，李枫，等.含油废水处理用动态水力旋流器构件设计研究［J］.机械设计，2003，20（2）：11－14.

［61］ 刘晓敏，刘银梅，蒋明虎.影响动态水力旋流器脱油性能的综合因素［J］.化工机械，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］ 蒋明虎，王尊策，刘晓敏，等.油水分离用复合式水力旋流器结构设计［J］.流体机械，2002，30（6）：17－19.

［64］ 刘晓敏，李枫，蒋明虎，等.复合式水力旋流器油水分离实验研究［J］.石油机械，2002，30（8）：1－3.

［65］ 宋华，刘晓敏，王尊策，等.含油水处理用复合式水力旋流器研究进展［J］.化学工程，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］ 蒋明虎，李剑石，李枫，等.复合旋流器与静态旋流器性能对比研究［J］.油气田地面工程，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］ 刘彩玉，李枫，于永红.复合式水力旋流器径向压力分布及单体生产能力的确定［J］.化工机械，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］ 赵立新，蒋明虎，Belaidi A，等.含气条件下水力旋流器的压力特性研究［J］.石油机械，2004，32（2）：1－4.

［72］ 赵立新，王学佳，刘书孟.入口注气条件下水力旋流器的试验研究［J］.化工装备技术，2005，26（6）：8－10.

［73］ 赵立新，蒋明虎，刘书孟.单点注气液－液旋流器分离效率的实验研究［J］.石油机械，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］ 蒋明虎，孙立莹，朱宝军，等.微孔注气式旋流器分离性能试验研究［J］.石油机械，2007，35（10）：16－18.

［77］ 赵立新，蒋明虎，刘书孟.微孔材料对气携式液－液水力旋流器性能的影响［J］.石油机械，2006，34（10）：5－7.

［78］ 赵立新，蒋明虎，孙德智.脉动流条件下气体对旋流分离特性的影响［J］.石油机械，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］ 蒋明虎，王学佳，赵立新，等.气携式水力旋流器分离性能试验［J］.大庆石油学院学报，2006，30（1）：53－56.

［81］ 赵立新，朱宝军，李枫，等.气携式液－液水力旋流器分离性能影响因素［J］.化学工程，2007，35（2）：43－47.

［82］ 陈德海，蒋明虎，李刚，等.旋流器两级串联用于含油污水深度处理的对比试验研究［J］.化工机械，2009，36（6）：531－534.

［83］ 蒋明虎，李枫，赵立新，等.水力旋流器径向压力场研究［J］.大庆石油学院学报，1999，23（1）：60－62.

［84］ 蒋明虎，赵立新.水力旋流器压力场分布规律研究［J］.高技术通讯，2000，10（11）：78－80.

［85］ 蒋明虎，刘晓敏，王尊策，等.静态水力旋流器压力场分布测试研究［J］.石油学报，2003，24（5）：104－107.

［86］ 刘晓敏，蒋明虎，王尊策，等.动态水力旋流器圆管螺旋流场特性研究［J］.石油学报，2003，24（2）：89－93.

［87］ 赵立新，王尊策，李枫，等.液液水力旋流器流场特性与分离特性研究（一）——锥角变化对切向速度场的影响［J］.化工装备技术，1999，20（4）：7－10.

［88］ 赵立新，李枫，王尊策，等.液液水力旋流器流场特性与分离特性研究（二）——锥角变化对轴向速度场的影响［J］.化工装备技术，1999，20（5）：1－3.

［89］ 赵立新，王尊策，蒋明虎.液液水力旋流器流场特性与分离特性研究（三）——水力旋流器径向速度测试方法［J］.化工装备技术，1999，20（5）：4－6.

［90］ 蒋明虎，王尊策，李枫，等.结构及操作参数对旋流器切向速度场的影响——液－液水力旋流器速度场研究之二［J］.石油机械，1999，27（2）：16－18.

［91］ 蒋明虎，王尊策，李枫，等.旋流器轴向速度分布规律——液－液水力旋流器速度场研究之三［J］.石油机械，1999，27（3）：17－19.

［92］ 蒋明虎，王尊策，赵立新，等.旋流器切向速度测试与分布规律分析——液－液水力旋流器速度场研究之一［J］.石油机械，1999，27（1）：20－23.

［93］ 赵立新，蒋明虎，李枫，等.结构及操作参数对旋流器轴向速度场的影响——液－液水力旋流器速度场研究之四［J］.石油机械，1999，27（4）：11－13.

［94］ 赵立新，蒋明虎，李枫，等.旋流器分散相液滴受力分析——液－液水力旋流器速度场研究之五［J］.石油机械，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］ 李枫，刘彩玉，王尊策，等.动态水力旋流器速度场特性［J］.大庆石油学院学报，2002，26（3）：71－73.

［97］ 刘晓敏，蒋明虎，王尊策，等.脱油型水力旋流器结构建模及流场分布特征研究［J］.流体机械，2002，30（11）：25－28.

［98］ 蒋明虎，张勇，李枫，等.三次曲线管型水力旋流器的速度场研究［J］.化工机械，2007，34（1）：1－4.

［99］ 赵立新，蒋明虎，孙德智.水力旋流器流场分析与测试［J］.化工机械，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］ 赵立新，蒋明虎.CFD在旋流分离技术研究中的应用／／第三届计算工程流体力学会议论文集［C］.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，

2006：628－636.

［102］ 赵立新，崔福义，蒋明虎，等.基于雷诺模应力型的脱油旋流器流场特性研究［J］.化学工程，2007，35（5）：32－35.

［103］ 赵立新，朱宝军，曹怀宇，等.液－液水力旋流器压力场分布规律分析［J］.化工机械，2008，35（4）：220－223.

［104］ 赵立新，朱宝军.不同湍流模型在旋流器数值模拟中的应用［J］.石油机械，2008，36（5）：56－60.

［105］ 赵立新，朱宝军，张勇.基于离散相模型的双锥型水力旋流器磨蚀分析［J］.化工机械，2007，34（6）：317－320.

［106］ 赵立新，蒋明虎，刘文举，等.用于细颗粒分离的水力旋流器的压力特性研究［J］.化工机械，2003，30（6）：321－325.

［107］ 赵立新，蒋明虎，温青，等.水力旋流器分离细颗粒的试验研究［J］.化学工程，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］ 蒋明虎，陈石成，赵立新，等.细颗粒杂质旋流脱水油田现场试验研究［J］.化工机械，2004，31（6）：323－326.

［110］ 蒋明虎，蒋巍，张国云，等.细颗粒分离水力旋流器的结构设计及试验［J］.大庆石油学院学报，2005，29（1）：58－60.

［111］ 赵立新，蒋明虎，李枫，等.水力旋流污泥浓缩试验研究［J］.化工装备技术，2005，26（4）：8－10.

［112］ 蒋明虎，张勇，赵立新，等.油田沉降设备中的细颗粒污泥处理新技术［J］.石油机械，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］ 刘晓敏，蒋明虎，赵立新.气液旋流分离装置的研制与可行性试验［J］.流体机械，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］ 赵立新，朱宝军，李凤明.离心式气液分离器内流场的数值模拟与结构优化［J］.化工机械，2007，34（2）：90－94.

［118］ 蒋明虎，范大为，王宣，等.柱状气液分离器结构优化设计［J］.大庆石油学院学报，2009，33（3）：89－92.

［119］ 李枫，曹仁子，黄涛.新型柱状气液旋流器内部流场的CFD模拟［J］.化工机械，2009，36（6）：600－603.

［120］ 李枫，曹仁子，黄涛.稳流型气液旋流分离器的CFD模拟［J］.油气田地面工程，2009，28（5）：13－15.

［121］ 刘晓敏，蒋明虎，赵立新.几种材料在脱油型水力旋流器上的应用［J］.机械工程材料，2003，27（5）：42－43.

［122］ 王尊策，赵立新，李枫，等.液－液分离水力旋流器入口流道的加工技术［J］.制造技术与机床，2003，2：47－48.

［123］ 赵立新，蒋明虎，孙德智.脉动流参数对旋流器分离性能的影响［J］.化工机械，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］ 赵立新，徐磊，陈世琢，等.尾管过滤式水力旋流器滤出效率实验研究［J］.化工机械，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］ 赵立新，华正荣，朱宝军，等.脱油型螺旋管油水分离器的数值模拟［J］.化工机械，2008，35（6）：345－349.

［129］ 周展云.日本21世纪化工装备的设想［J］.现代化工，1997，（8）：38－41.

［130］ 赵立新，蒋明虎，孙德智.旋流分离技术研究进展［J］.化工进展，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；编辑：任志平

黑龙江省教育厅科学技术研究（重点）项目（11531z07）

蒋明虎（1962－），男，博士后，教授，博士生导师，主要从事旋流分离技术、环境工程及油气田地面工程等方面的研究.