高效分离技术

关键词： 混合气 废气 发动机 要求

高效分离技术（共9篇）

篇1：高效分离技术

两招高效解决孩子的“分离焦虑”

宝宝已经上幼儿园大班了，却依然存在“分离焦虑”的问题，如何让这个年龄段的孩子真正能够做到相对的自立?另外幼儿园大班到底应不应该先期进行有关小学知识的学习呢?

朝阳区教研中心学前教研室安平老师为您逐一解答。

其实“分离焦虑”并不仅仅出现在幼儿园大班，很多孩子都面临着这样的问题，家长和老师应该扮演“扶持者”的角色帮助宝宝尽快度过这样的特殊时期。为了让孩子能够消除这样的困扰，必要的沟通是不可或缺的，家长在交流中应起好榜样的作用，千万不要用极端的训斥方式，这样只会适得其反。

老师家长齐作为可顺利消除

“分离焦虑”是指婴幼儿因与亲人分离而引起的焦虑、不安、或伤心、痛苦等不愉快的情绪反应，以表示拒绝分离。分离焦虑产生的原因主要有两方面。一是环境的巨大变化。最为大家所知的就是发生在幼儿3岁上幼儿园这个时期。幼儿从家庭迈入幼儿园，接触到陌生的成人、小朋友还有活动空间，周围环境有了巨大的改变，生活规律和生活习惯也随之发生了变化，这些都会让幼儿失去安全感，由此而产生了与亲人的分离焦虑。这是一个特殊时期发生的现象，可以通过幼儿园老师与孩子逐步建立的信任感而消除。

其实不仅仅是大班的孩子，大多数幼儿都会出现这样的问题，实践证明，一些在平时注重孩子独立能力培养的家庭，对新环境的适应期较短，适应力强，也很少出现情绪问题。而那些娇宠溺爱、一切包办代替的家庭中的孩子则需要较长的适应期。也就是说，分离焦虑不会随着孩子年龄的增长而慢慢减少。随着孩子的长大，情绪的`内隐性的增强，他不会太激烈地表达这种分离焦虑，所以说，幼儿阶段的教育是至关重要的，它为幼儿一生健康、全面和谐的成长奠定基础。

两招缓解焦虑：允许孩子表达个人情绪多抚摸孩子

对于家长来说，其实在任何一个阶段，交流都是扮演着很重要的角色。当然，对于这个年龄段的孩子，在他们情绪不稳定时的交流就要特别有方法。家长最好不要厉声训斥孩子，不硬性压制，更不能打骂孩子，等孩子平静后告诉他什么行为才是可以接受的。要知道，家长不冷静的做法对控制孩子不良情绪是起不到任何好的作用的，只能让孩子更加紧张、焦虑甚至还暴躁。

另外，鼓励家长使用身体抚摸的方式，这种方法会达到“此时无声胜有声”的效果。身体的抚摸会使幼儿疏解紧张、焦躁的神经，逐渐安稳下来。

提前适应小学模式培养探究欲望

其实对于幼儿园大班到底应不应该先期进行有关小学知识的学习这个问题，教育部早就明确，确保小学一年级坚持“零起点”教学。幼儿有着不同于成人的生理结构和思维方式。具体形象的思维方式使他们有着自己特殊的学习方式。直接经验感知、操作和游戏活动是他们学习的主要方式。

对于幼儿来说，学习知识的范围非常广，所以不能用“学不学小学知识”来衡量。他们有着与生俱来的好奇心和探究欲望。整个世界、整个大自然都是他们的学习对象，都有他们的学习内容。而我们成人往往忽视了这些知识，和这些学知识的地方，让本该快乐成长的孩子背负上沉重的压力。

篇2：高效分离技术

餐厨废油高效分离回收工艺研究

为了提高餐厨垃圾废油分离回收效率,系统分析了餐厨废油的存在形式及提高其分离回收效率的途径,通过试验研究.探讨了湿热温度、处理时间等湿热处理参数对餐厨垃圾废油脂分离回收效率的影响.结果表明,160℃湿热处理80 min时.餐厨垃圾固相内部油脂液化浸出效果较佳.进而,开发了湿热水解处理脱出液的重力分离一粗粒化两段脱油工艺,并设计了粗粒化油水分离器.

作 者：任连海 聂永丰 REN Lianhai NIE Yongfeng  作者单位：任连海,REN Lianhai(北京工商大学化学与环境工程学院)

聂永丰,NIE Yongfeng(清华大学环境科学与工程系)

刊 名：城市管理与科技 英文刊名：MUNICIPAL ADMINISTRATION AND TECHNOLOGY 年，卷(期)： 11(4) 分类号：X7 关键词：餐厨垃圾   油脂回收   湿热   粗粒化   油水分离  

篇3：管道式油气水高效分离技术

目前我国原油开采的现状, 是越来越多的陆上油田已经进入开采的中后期, 将不可避免地遇到高含水采出液处理难题, 部分井液的含水率甚至高达90%以上。另一方面, 经过多年的努力, 我国海洋石油开采已经取得了显著成果, 仅2010年, 海上油气产量就达到了5180万吨, 占全国石油产量的25%左右, 初步建成了“海上大庆油田”。但由于海洋环境的特殊性, 海洋石油开采与陆上油田的产出液处理工艺相比存在着巨大差异, 海洋石油的开采需要更高新的技术, 来解决海洋平台作业所面临的采出液处理量大、高分离指标以及空间局促等问题。

针对采出液处理工艺现状, 以及越来越严格的环保排放标准, 油田开采濒临经济开采极限, 急需高效低成本的油气水处理技术, 而传统的处理技术固有的缺点在当代的需求中面临着被淘汰的命运。以适用范围最广, 技术工艺最为成熟的重力沉降罐为例, 其标准技术方案为建造具有一定体积的罐体, 使油水两相在其中静置停留, 利用重力使其分离。混合液停留时间越长, 处理效果也越好。然而, 随着含水率的增加, 沉降时间缩短, 使得一些老油田在新的开采工况下面临着污水处理无法达标的难题;而对于新油田和海上油田, 重力沉降因重量大、占地面积广、成本高、耐压性弱、效率低等问题, 其应用也受到很大限制。

由此可见, 我国油田生产在采出液处理方面, 尤其是针对较为复杂的油水分离作业, 具有较大的技术提升潜力。截至目前, 我国虽然在油水分离技术领域的研究工作取得了一些成果, 但核心技术部件在工业实践过程中应用较少, 还没有得到广泛的应用, 也没有产生可观的社会效益。究其原因, 一是我国多数研究工作仍处于借鉴国外已有的成熟研究中, 无论从理论基础还是工艺环节方面仍未能真正实现自主研发, 因此在经济成本及社会认可方面仍有待提高;二是已有的油水分离技术仍然面临诸如稠油开采、井下分离及深水作业等难题无法攻克, 导致成果应用和推广工作难以进一步实施;三是传统的旋流分离技术仍然存在压降巨大、流场非均匀、分离效率较低等无法回避的弊端。因此, 亟需研制新型油水分离技术, 以解决深水平台、深海海底及采油井下等不同环境下油水分离存在的技术难题。

二、主要研究成果

针对我国油井采出液分离技术发展的困境, 中国科学院力学研究所 (以下简称力学所) 提出了新型油气水处理技术, 旨在管路输送过程中即可实现油水分离, 在节省能源上发挥重大作用, 最大化实现提高原油开采经济效益的目的。因此, 针对油水动态分离这一工业实际难题, 立足新型油气水处理技术须满足技术要求及生产规范的基础上, 力学所率先提出管道式处理技术, 仅依靠物理的方法即可实现混合液流动状态下的分离, 攻克了困扰工业生产多年的技术难题。其技术核心主要包括以下3类:

1. T型分岔管路分离技术

该技术的基本原理是使油水混合液在流动过程中因受重力作用而自然分层:密度较大的水相下沉到管道的下部, 密度较小的油相上浮到直管的上部, 形成油水两相的分层流动[1]。当直管中分层的油水两相混合液达到上下T型分岔处时, 下管上层的油相沿竖直管上升流向上水平管, 而上管中下层的水相沿竖直管流向下水平管。这样通过多个T型分岔, 上直管中流动的就是含水极少的富油相, 而下直管中流动的就是含油极少的富水相, 使油水混合液在上下水平管和竖直管的流动过程中实现了油水的分层和含率的动态交换, 达到油水分离的目的。

2. 柱型管道式旋流分离技术

针对传统水力旋流器压降大, 处理量受最小横截面制约等缺点, 力学所对传统旋流器加以改进创新, 提出应用柱型管道式旋流分离技术进行油水分离作业。其主要结构为柱型管道, 使流体由切向入口进入, 并形成强旋流场, 最终通过离心作用完成油水分离[2]。因此, 针对柱型旋流技术的油水分离特性, 力学所开展了较为系统地研究[3], 力求设计出符合海上平台适用标准的柱形旋流器。保证该种柱型旋流器与T型管配合, 在实际生产中, 实现对含油气水混合液除去70%以上水的目标。

3. 导流片型管道式油水分离器

通过对井下油水分离技术和研究现状的调研, 分析井下油水分离的需求, 针对井底作业空间有限、处理量大等特点, 力学所开发了一种新型的分离技术和设备——导流片型管道式油水分离器[4]。其应用原理为在管道入口处安装一定数量的导流片并按周向均布, 可使通过流体沿轴向起旋。然后连接一段长度约为管径12倍的稳流直管段, 并配合一段逐渐缩径的除水管道, 在除水管道上沿管轴向方向开设多组除水孔。通过这种结构可以使油核富集于管道中心, 而水相从壁面附近排出, 从而完成分离任务[5]。

综上所述, 管道式油气水高效分离技术, 主要包括T型管分离技术、柱形旋流分离技术以及导流片型管道式分离技术等 (见图1) 。其中, 每一类分离技术及设备, 既可以作为油气处理过程中的核心部件单独使用, 也可以进行多级整合, 构成复合系统协同使用。工业现场应用表明, 这3类技术不仅具有可靠性高、处理量大、体积小、重量轻等诸多优点, 且各项分离指标均已达到业内领先水平。不仅如此, 它们还为石油工业领域彻底解决稠油开采、井下分离以及海底作业等世界级难题提供了技术支持。

三、技术成果转化及典型应用案例

管道式油气水高效分离技术的推广应用不仅能为油田带来极大的经济效益, 还能为环境保护提供了一种新的技术保障, 并给石油生产提供一种新的理念。从我国经济与科技发展的长远目标来看, 该技术的应用具有重要的社会价值和经济价值, 积极推进该技术的广泛应用具有重要意义。在促进该技术的实现方面, 力学所做了以下工作:

1. 面向油田积极推广技术运用

为了促进技术成果价值的实现, 力学所的研究人员积极在油田推进管道式油气水高效分离技术的运用, 如采取与油田沟通、详细介绍本技术的原理及优势等措施, 尤其通过在中海油深圳分公司的采油平台上进行现场测试, 演示给相关技术部门处理效果, 以提高该技术成果的知名度, 推动该技术成果进入生产线进程。

2. 与油田服务公司合作

与油田服务公司合作, 即授权他们推广管道式油气水高效分离技术, 研究人员提供关键技术的参数设计及后续调试等。通过这种方式, 使该技术在油田的扩大化中提供服务, 促进技术价值的实现, 例如, 力学所与辽河油田开展合作, 根据辽河油田具体的生产情况, 提供培训、关键结构参数设计、现场调试指导等服务, 成功地将该技术运用并推广到了现场工艺流程中。除此之外, 力学所还将该技术与其它技术一起打包为石油行业服务, 以实现该技术的工业应用。

3. 申请专利保护

管道式油气水高效分离技术的几个核心部件都极具市场竞争优势, 如管道式油水分离系统中的T型管道、柱型旋流器以及导流片型分离器等, 为了保护本技术成果, 力学所进行了系列化专利申请, 成功地实现了对该技术核心理念的保护。在对该专利的运用及保护方面, 专利权人组建了一个小组, 并对小组人员进行了明确分工:

(1) 定期对中华人民共和国知识产权局、中国专利信息中心等公开信息进行搜索、查询, 关注类似专利的公开和申请情况, 了解同行技术的进展及申请情况, 关注类似专利的申请情况。

(2) 专人负责与油田接洽, 到油田中去了解油田的需求, 并推广该技术的应用, 形式包括PPT演示、参观实验室、到已应用该专利的现场观摩等。

(3) 专人负责该专利室内实验室的建设、参数设计、数模计算、文本整理等, 以确保该专利在具体实施时的细节敲定及后续调试顺利完成。

(4) 专人负责与相关油田服务公司接洽并配合他们进行专利的推广应用工作, 并指导他们正确使用专利技术等。

与此同时, 为保障管道式油气水高效分离技术的推广应用和上述工作的顺利实施, 力学所组建了一个优秀团队作为人才支撑。团队包括固定工作人员9名, 项目聘用人员2名, 实验室3个, 合作公司1个, 并与中海油、胜利油田、辽河油田有多年的合作经历, 该团队能够保障上述制度的顺利实施, 并实现该技术的推广使用。经过多年来的努力, 力学所已经成功实现了该技术在中海油的现场实验, 在辽河油田的生产应用等。

基于上述工作的基础保障, 自2011年开始起, 针对辽河油田的现场工况及油品特性, 力学所提出将柱型旋流器用于辽河油田冷家采油厂13号站的油水分离生产线。用仅75mm直径、1.5米长的旋流管与一个小型沉降罐组合代替原3000m3的大型沉降罐以及4个300m3的分离罐的分离系统, 在脱水温度仅32℃低温条件下进行油水分离实验, 分离后, 油中含水率低达0.42%, 污水含油仅1.5mg/L, 远远超出原系统的分离指标 (见图2) 。

此外, 力学所还将二级T型管、旋流器以及复合脱水罐的组合工艺用于辽河油田冷家采油厂3号站的高粘超稠油 (黏度:40Pas-100Pas、密度:990kg/m3) 的油气水三相分离生产线。分离出合格的天然气, 脱出60%以上含水量, 污水含油率小于200mg/L, 积杂小于1000mg/L, 在不加温、不掺稀油条件下, 实现了超稠油的油气水分离, 攻克了超稠油分离难题 (见图3) 。

最后, 力学所将导流片型分离技术成功用于辽河油田曙光处理厂, 处理作业生产作业线中:在入口含油率15%、处理量5000方/日的情况下, 处理后的水中含油指标处理至165mg/L, 在优化处理流程的基础上同时优化了处理指标。可以说, 在工业现场应用的成功, 标志着我国管道式油气水高效处理技术, 已从单一的技术研发走向技术成果的工业化应用。

四、效益评价

目前, 管道式油气水高效分离技术的主要作业区域, 集中于华北油田、大庆油田、天津渤西油气处理厂、辽河油田以及中海油深圳分公司等一线作业现场的生产流水线上, 并已取得可靠的运行工况及优良的处理性能。长期运行表明, 该处理设备及技术方案已经取得确定的实施效果, 具备优良的工业生产能力, 各处理指标全部达到或优于所规定的生产标准。因此, 中科院力学研究所首创的管道式油水分离设备及方法, 不仅替代了原有的传统技术工艺, 大大简化了工艺流程, 节省了成本开支, 更取得了巨大的经济效益。鉴于其仅依靠物理的方法即可实现油水管道流动中的动态分离, 因此具备了可靠、安全、环保、高效等诸多优点, 可实现对现场已有作业管线的无缝对接。现场应用表明, 其技术进步巨大且实践成果丰硕, 具有进一步推广应用的社会价值和经济价值。

1. 提高污水处理水平, 实现工业安全生产

管道式油气水高效分离技术提出了一种油气水混合液处理的新理念, 极大地促进了污水处理技术的进步, 能够使油田含油污水的处理技术提升到一个新的水平。不仅如此, 本技术所配套的自动监控系统能够实现无人值守、自动调节功能, 改善了劳动条件, 极大地解放了人力, 实现了自动化管理, 提高了油田的管理效率, 保证了安全生产。

2. 有效保护自然资源和生态环境

在保护自然资源与生态环境方面, 应用管道式油气水高效分离技术能将污水处理后的水中含油率降到10mg/L以内, 大大降低了污水排放中的水中含油率, 这对于陆上油田来说意义重大, 而传统的陆上油田采用的重力沉降式污水处理方法, 很难将污水中的含油率降到如此之低。因此, 该技术的应用能够降低排放到环境中的石油污染物, 保护生态环境, 减少对环境的污染, 消弱公害污染源。

3. 降低海上平台的生产成本

若将管道式油气水高效分离技术应用到海上平台, 将会极大地降低生产成本和投入成本, 节约平台生产设备所占用的空间。管道式生产系统是我国开采深水油田的必然选择, 并会在未来深水油田水下生产系统中发挥应有的作用, 不仅能够促进我国深水油田的开采, 带来的经济价值更是不可估量的。

从实际应用的角度来说, 管道式油水分离设备目前已在陆上油田及海洋平台得到良好地应用, 不仅取代了原有传统式油水分离技术, 还产生了可观的经济效益, 具有良好的发展前景。中科院力学研究所已与中海油深圳分公司就进一步开展合作达成共识, 将继续推行管道式分离设备在工业现场的应用, 进一步扩大该专利技术的应用范围, 并以此形成一套适用于目前我国生产现状的行业规范, 以供参考。最终希望将管道式处理技术发展成为成熟的工业生产技术, 使我国自主研发获得广泛认可。

管道式油水分离设备及方法是中科院力学研究所拥有自主研发知识产权的重点项目, 属于国家政策明确鼓励、支持的新兴技术研发项目。该技术是推动石油行业发展的关键, 可将油水处理技术由陆地推向海洋, 甚至促进深海海底作业的实现。因此, 管道式油气水高效分离技术符合我国海洋强国的战略方针, 有助于推进我国海洋产业的发展。

五、未来工作展望

管道式油气水高效分离技术项目的研究, 对油气水分离技术提出了一个全新的概念, 将油气水分离工作集于管道流动过程中完成, 仅通过物理的方式即可实现油气水管道输运过程中的动态分离。但由于研究时间和经费有限, 还存在一定问题亟待解决:

第一, 深入研究油气水分离系统的自动控制系统。为实现工业化应用标准, 需要进一步对其控制方法及控制系统的设计进行研究, 形成完善的设计理论。

第二, 水下油气水分离系统的基本设计理念和方案已全部完成, 需要进一步进行水下环境模拟实验, 完善水下分离系统的设计, 促进其工业应用。

针对以上问题, 中科院力学研究所将会继续开展项目的研究工作, 以进一步实现管道式高效分离系统的量化生产为目标, 促进石油工业的发展。目前, 油气水高效分离装置的研究已取得系统性的成果, 完成了系统的中试实验, 下一步将重点对研发的技术进行推广, 使其应用于石油工业生产, 推动分离技术的发展, 为社会带来更多的经济效益。另一方面, 继续开展污水处理、多相混输、多相计量等研究工作, 解决石油生产中存在的问题, 推动石油生产技术的发展。

参考文献

[1]Wang L Y, Wu Y X, Zheng Z C, et al..Oil-water two-phase flow inside T-junction.Journal of Hydrodynamics, 2008, 20 (2) :147-153.

[2]Liu H F, Xu J Y, Wu Y X, et al.Numerical study on oil and water two-phase flow in a cylindrical cyclone.Journal of Hydrodynamics, 2010, 22 (5) :790-795.

[3]Liu H F, Xu J Y, Zhang J, et al.Oil-water separation in a liquid-liquid cylindrical cyclone.Journal of Hydrodynamics, 2012, 24(1) :116-123.

[4]Shi S Y, Xu J Y, Sun H Q, et al.Experimental study of a vane-type pipe separator for oil-water separation.Chemical Engineering Research and Design, 2012, 90 :1652-1659.

篇4：高效四分离精米机等

湖南省桃江县湘凡机械厂（联系电话：0737-8951277）研制的“湘凡”牌6NF-1000型高效四分离精米机，已获得国家两项专利（专利号为：ZL0223796.8、ZL9723938.X）。

该机在结构上增设了压风机、米嘴调节器、排糠槽和杀克尘等部件，能将稻谷一次碾成精白米，米质更精白、更洁净，自动分离出优米、碎米、细糠、粗糠，做到米内无糠，糠内无米。它具有以下三个突出特点：

第一，出米快，质量轻。每小时碾米1000公斤以上，整机只有105公斤，配套动力为10 ~ 11千瓦的交流电动机，或15 ~ 20马力的柴油机。第二，出米率高。干稻谷出米率为72%，回潮谷为65% ~ 68%，碎米率在2%以内。第三，结构设计科学合理，小巧美观，使用性能可靠，维修方便简单。（湖南 王焕章）

玉米脱粒机

由农业部规划设计研究院（联系电话：010-65929545）研制的5TY系列挤搓式玉米脱粒机，已获得国家专利（专利号：00250725.0）

该机参照国外先进机型改进设计，采用挤搓脱粒技术，工作时玉米穗充满脱粒机内部，穗与穗之间、穗与栅格之间相互挤搓，以达到完全脱净的目的。该机具有以下特点：

1.破碎率低：由于机器滚筒轴转速较慢，所以对玉米籽粒几乎不伤害。

2.适应玉米含水率范围广：玉米含水率在13% ~ 25%之间都可脱粒。

3.脱净率高：该机排玉米芯口处设计有一套可调的压板装置，脱粒时玉米穗在工作室内是充满的，相互之间可以充分挤搓。

4.清机方便，不易残留籽粒。（江西 绿洲）

玉米双环脱粒器

篇5：高效分离技术

高效液相色谱-串联质谱法分离鉴定绿原酸及其相关杂质

建立了高效液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS/MS)分离和鉴定绿原酸及其相关杂质的方法.采用C18色谱柱(5 μm,4.6 mm×150 mm),乙腈-水(含0.1%甲酸)(体积比为8:92)为流动相,经HPLC-MS/MS和HPLC-二极管阵列检测器在线检测,对工业绿原酸中的奎尼酸、咖啡酸、绿原酸同分异构体等8个相关杂质的结构进行了鉴定.

作 者：田晨煦 徐小平廖丽云 张洁 刘静 周莎 TIAN Chenxu XU Xiaoping LIAO Liyun ZHANG Jie LIU Jing ZHOU Sha  作者单位：田晨煦,徐小平,张洁,刘静,周莎,TIAN Chenxu,XU Xiaoping,ZHANG Jie,LIU Jing,ZHOU Sha(四川大学华西药学院,四川,成都,610041)

廖丽云,LIAO Liyun(成都医学院,四川,成都,610083)

刊 名：色谱  ISTIC PKU英文刊名：CHINESE JOURNAL OF CHROMATOGRAPHY 年，卷(期)： 25(4) 分类号：O658 关键词：高效液相色谱-串联质谱法   绿原酸   相关杂质   鉴别  

篇6：高效分离技术

反相高效液相色谱法分离测定烟草中的多酚类化合物

对植物中9种多酚类化合物的色谱分离条件进行了优化,分别探讨了流动相组成、流动相中醋酸浓度、醋酸溶液与甲醇的比例对保留时间的影响,确定了梯度分离条件,并对9种天然多酚类化合物进行了定量分析.该方法的检测限为13.26～59.29 mg/kg(S/N=3).在3.0～100.0 mg/L范围内呈良好的线性关系,相关系数r2为0.997 9～0.999 9.9种待测化合物的加标回收率为96.8%～108%,相对标准偏差(RSD)小于3.8%(n=3).用80%甲醇超声提取烟草样品,并通过优化的色谱条件对其进行分析,测定了实际烟草样品中芸香苷和绿原酸的.含量.结果表明,该方法具有一定的实用价值.

作 者：李福娟 蔡文生 邵学广 LI Fujuan CAI Wensheng SHAO Xueguang 作者单位：南开大学化学系分析科学研究中心,天津,300071刊 名：色谱 ISTIC PKU英文刊名：CHINESE JOURNAL OF CHROMATOGRAPHY年，卷(期)：25(4)分类号：O658关键词：反相高效液相色谱 超声波提取 多酚 烟草

篇7：高效分离技术

甲醛腙、乙醛腙和丙烯醛腙的高效液相色谱分离分析条件的研究

甲醛、乙醛和丙烯醛均为环境中常见的醛类,在环境卫生的.相关标准中,对其均有相应卫生标准要求,为配合有关的样品检测工作,作者参考有关文献进行了这3种醛腙的高效液相色谱分离分析条件的研究.

作 者：杨红 王义忠 陶黎明 李东方  作者单位：杨红,王义忠,陶黎明(沈阳市卫生监督所,沈阳,110014)

李东方(沈阳市疾病预防控制中心,沈阳,110031)

刊 名：中国卫生检验杂志  ISTIC英文刊名：CHINESE JOURNAL OF HEALTH LABORATORY TECHNOLOGY 年，卷(期)： 15(10) 分类号：O657.7+2 关键词：甲醛腙   乙醛腙   丙烯醛腙   高效液相色谱  

篇8：高效油气分离器设计

随着经济发展、社会进步, 汽车在人们日常生活中占占有有越来越重要的地位, 对汽车性能的要求也会越来越高。除通常的动力性、经济性要求, 考虑到对环境的影响, 发动机排放的要求也越来越严格。其中燃烧废气的处理成为很重要的一部分。发动机工作时, 有一部分可燃混合气和废气经活塞环窜到曲轴箱内, 窜到曲轴箱内的废气里面有时候会含有大量的油气, 流失到大气中油气会加大对大气的污染及机油的消耗。另外废气中含有机油, 会在某些发动机部件中沉积, 严重影响零部件的使用性能, 长时间会造成发动机故障。所以油气分离器的作用就是防止废气带走过多的机油, 对大气造成污染。尽可能将机油从废气中分离出来, 降低机油的消耗。由此, 油气分离器效率的高低直接影响分离的效果, 尤其是在发动机高转速、大负荷的工况下, 高效的油气分离器会很大程度地降低机油消耗。

1 油气分离器

1.1 油气分离器工作位置

油气分离器安装在曲轴箱通风系统中。当发动机工作时, 有一部分可燃混合气及燃烧后的废气, 其中夹杂着润滑油蒸汽从活塞环与缸筒之间窜到曲轴箱中, 这部分气体如果没有及时导到外部会使曲轴箱压力升高, 长时间高压会使油封失效。曲轴箱通风就是实现这一功能的。油气分离器就是将曲轴箱的气体在重新进入进气系统前将废气中的机油分离出来, 然后通过管路使机油流回润滑系统。

油气分离安装位置见图1。

1.2 油气分离器种类及工作原理

根据分离原理的不同, 目前大体有两种油气分离器。图1所示分离器为涡旋式油气分离器, 是目前比较先进的设计, 其分离效率高, 特别是在发动机大负荷、高转速的情况下, 此时的活塞漏气量也是最大, 所有从曲轴箱出来的废气都要经过分离器, 这样就保证了最大程度地分离机油。还有一种传统的油气分离器, 我们称作是迷宫式的, 这样的分离器通常布置在气门室罩上, 见图2、图3。

图2所示是迷宫式分离器内部结构, 图3是密封分离室后的分离器。油气经过进气孔到达分离室, 遇到箭头所指的筋样的结构, 速度降低, 温度下降, 混合气中微小的油滴逐渐聚集, 由于重力的作用, 机油留在分离腔中, 其余的气体经过管道再次进入进气系统中参与燃烧, 分离下来的油滴通过图3所示回油孔回到油底壳中。

1.3 高效油气分离器

高效油气分离器是华晨在开发一款增压发动机时采用的油气分离结构。它充分利用发动机现有零件进行集成化设计, 巧妙地将分离器集成在发动机链轮室盖上, 不增加额外的零件结构, 同时避免了冬季寒冷气候下曲轴箱通风结冰的现象。具体结构说明见图4。

图5是与链轮室盖上结构配合的对手件结构, 两者合在一起形成的空间成为主要的分离结构。

塑料件结构内腔图, 见图6。

曲轴箱内的混合气经过图5所示的油气入口, 进入分离器中。在图6所示1的部位安装有滤网, 滤网起到类似迷宫式分离器中筋状结构, 热的废气遇到滤网温度下降, 速度减缓, 废气中较大的油滴会沉降下来, 经过回油口1, 回到油底壳中。剩下的废气进入放大腔2 (图6) , 废气速度进一步下降, 进行第二次分离, 沉降下来的机油依然经过回油口1回到油底壳中。废气最后通过挤气结构3进入旋转腔中进行第三次, 也是最主要的分离, 气体通过狭小的挤气结构, 以较快的初速度进入旋转腔, 在离心力的作用下质量较大的机油不断汇聚成滴, 最后沉积下来, 通过回油口2 (见图4) , 经回油管路 (见图4) 回到油底壳中。剩余的废气经过走气管路 (见图4) 回到进气系统中重新参与燃烧。经过这三次分离, 废气中绝大部分机油都会分离出来。

2 试验方法优化设计及CAE计算

2.1 迷宫式与涡旋式对比

台架上对发动机进行曲轴箱压力测试, 对活塞漏气量对比测试, 对分离后的废气中进入进气歧管中的机油进行称重, 试验结果见图7、图8。

上面的测试需要在同一台发动机上进行, 并且发动机运行工况控制的参数尽可能一致。称量停机后进入进气歧管中的机油质量, 我们得到, 涡旋式分离器分离后进气歧管可见少量机油, 而迷宫式分离器分离后, 机油量远比涡旋式分离的要多。可见涡旋式分离器分离的效果要好于迷宫式的, 因此我们在开发这款新的增压发动机时, 选择涡旋式油气分离器。

从图7、图8所示曲线中, 我们看到在活塞漏气量相差不多的情况下, 曲轴箱压力还是涡旋式分离器的略大一些, 说明涡旋式的分离器在气体通道上存在气阻过大的情况, 结构上还有优化的必要。经过与竞品机的类似结构对比, 我们将图6所示气流通道3的结构进行优化, 使设计完善, 见图9。

2.2 CAE模拟计算

2.2.1 计算软件

运用STAR-CCM+建立计算模型, 进行CFD分析。

2.2.2 模型网格建立

在STAR-CCM+中对数据进行网格化处理, 见图10。

模型总网格数为23万。

2.2.3 计算输入条件

a.入口油滴质量流量为1.0×10-6 kg/s。

b.入口根据最大活塞漏气量计算得到速度v=10 m/s。

c.出口设为压力出口, 计算中压力为0 Pa。

2.2.4 计算结果

分离效率=1-出口油滴的质量流量/入口油滴的质量流量

得到出口油滴质量流量为6.393 034×10-7 kg/s。

油滴直径为1.0×10 m-6, 分离效率为60.1%。

3 试验过程及结果

3.1 油气分离器专项分离效率试验

3.1.1 试验目的

测试优化后分离器的分离效率。

3.1.2 试验样件

试验样件是优化后的链轮室盖总成 (带有油气分离器) , 见图11。

测试标准按照马勒技术投资 (中国) 有限公司内部标准执行。

3.1.3 试验设备

试验设备是马勒油雾分离测试台, 见图12。

3.1.4 试验条件及试验过程描述

试验用油为SL 5W30。

油雾温度为80℃。

试验过程见图13。

试验步骤如下:

a.分别在blow-by量30 L/min和40 L/min时油雾通过样件, 分别运行30 min后测得绝对滤芯中的机油携带量a。

b.将样件的油气分离器去掉, 在同样的工况下 (blow-by量为30 L/min和40 L/min) , 使油雾通过样件, 分别运行30 min后测得绝对滤芯中的机油携带量, 即原始机油携带量b。

3.1.5 分离效率计算及试验结果

分离效率为:

式中, ￠为分离效率;a为经过油气分离器的滤芯中的机油量;b为不经过油气分离器的滤芯中的机油量。

按照上述公式计算结果见表1。

3.2 关于油气分离器发动机台架试验

试验目的为:进行曲轴箱通风试验, 按照华晨汽油机曲轴箱通风试验规范进行, 在最大活塞漏气量的情况下, 机油消耗不超过15 g/h。

试验步骤如下:

a.在最大油底壳机油量+20%情况下, blowby正常时进入进气歧管的机油质量。

b.在最大油底壳机油量+20%情况下, blowby+100%时进入进气歧管的机油质量。

c.最小油底壳机油量, blow-by正常时进入进气歧管的机油质量。

d.最小油底壳机油量, blow-by+100%时进入进气歧管的机油质量。

e.最小油底壳机油量, blow-by+200%时进入进气歧管的机油质量 (此时为最小机油量的曲轴箱通风的极限工况) 。

试验结果如下:

a.机油量+20%试验结果见图14、图15。

当blow-by普通时, 无可见油流, 进入进气歧管中净油量为0。

当blow-by+100%, 外特性曲线5 500 r/min时, 可见油流, 进入进气歧管净油量为570 g/h。

b.机油量最小试验结果见图16、图17。

当blow-by普通时, 无可见油流, 进入进气歧管净油量为0。

当blow-by+100%时, 无可见油流, 进入进气歧管净油量为1.3 g/h。

为了测得最小机油量时的极限情况, blow-by为+200%的试验, 外特性曲线2 000 r/min及3 000r/min时, 可见轻微油流, 进入进气歧管的净油量为12 g/h;外特性曲线4 000r/min及5 000r/min时, 有明显可见油流, 进入进气歧管的净油量为55.2 g/h。

4 结论

运用试验、CAE分析、发动机整机试验及分离效率专项试验等手段对油气分离器设计方案进行确定、优化, 最终达到了设计目标, 这种高效油气分离装置目前应用在华晨E3平台发动机上, 华晨拥有自主专利, 取得了良好的社会、经济效益。

参考文献

[1]黄功胤.曲轴箱通风系统, 2004.

篇9：餐厨废油高效分离回收工艺研究

关键词：餐厨垃圾；油脂回收；湿热；粗粒化；油水分离

餐厨垃圾是固形物、水和油脂等多元多相体系，其中含有的废油脂是生产生物柴油、硬脂酸和油酸等产品的优质原料，具有很高的再生利用价值[1－2]。另一方面，这些废油脂的存在，对餐厨垃圾的处理过程存在不利影响，如易粘附器壁造成管路堵塞、包裹支撑介质、干扰微生物生命活动等；也会对饲料和肥料等资源化产品的品质造成不利影响，如油脂发酵极易产生黄曲霉素等致癌物质[3]、油脂的易氧化酸败和易挥发等特性降低餐厨垃圾饲料化产品品质。因此，餐厨垃圾油水分离和脂类物质的回收是餐厨垃圾处理工艺中的一个重要环节。

本文通过实验研究了湿热水解处理对垃圾脱油性能的影响规律及其机理，并进一步确定了餐厨垃圾固相内部油脂高效浸出的原理和技术，研发基于湿热水解工艺的餐厨垃圾重力—粗粒化分离两段脱油工艺。

1 提高餐厨废油分离回收效率的措施

在餐厨垃圾中，油脂主要以可浮油、分散油、乳化油、溶解油、固相内部油脂等5种形式存在。其中，可浮油滴径较大，静置后能较快上浮，以连续相油膜的形式飘浮于水面；分散油以滴径大于1μm的微小油珠悬浮分散在水相中；乳化油粒径大小为0.5～15μm；溶解油以分子状态分散于水中，与水形成均相体系，分离较难；固相内部油脂多以固态与垃圾固相结合，几乎不能直接分离[4]。可见，可浮油含量是餐厨垃圾脱油性能的决定因素。所以油水混合物的脱油性能通常以其中的可浮油含量来衡量。

1.1 提高垃圾固相内部油脂分离回收效率的途径

垃圾固相内部油脂含于垃圾固相细胞内或其他微观结构中，传统方法难以分离。为了提高这部分油脂的回收效率，可行的方法为先将这部分油脂从固相内部浸出，进入液相，然后利用油水分离的方法分离出来。本研究采用湿热浸出的方法，提高固相内部油脂的分离回收效率。

1.2 提高液相油脂分离回收效率的途径

对于上浮油、分散油、乳化油、溶解油等液相油脂，可通过研究油水分离原理，探讨提高油脂分离回收效率的途径。

在油水分离装置内，一般流速都比较低，油滴流态处于Re<1，处于层流区，油滴的上升速度u可按Stokes定律计算：

式中，u为油滴上浮速度，m/s；w、o为水和油的密度，kg/m3；g为重力加速度，m/s2；d为油滴直径，m；μ为动力粘度，Pa•s。

由Stokes定律可知，油在水中的上升速度与油滴直径的平方、水与油的密度差成正比，而与水的绝对粘度成反比。即油滴直径越大，水与油的密度差越大，油滴在水中的上升速度越快；水的绝对粘度越小，油滴的上浮速度也越快。因此，增大油粒直径、增大水与油的密度差、降低水的绝对粘度，是提高油滴在水中上升速度的3个有效途径。

(1) 增大油粒直径

a.采用粗粒化材料

粗粒化床层材料表面具有亲油疏水性质。一般来讲，油、固表面接触角应小于90°，接触角越小，亲油润湿性能越好。当油水混合液流经该多孔材料时，由于该多孔材料床层内形成了许多直径小而又互相弯曲的孔道，油水混合液在这些孔道中不断改变流动方向和速度，因而增加了油滴之间的碰撞机会，促使其聚结成较大的油滴。另外，由于多孔材料垂直空间比较小（当量直径较小），故油水混合液水平流动很短距离，水中细小的油滴就已经上升足够的高度被多孔材料粘住，而水则通过该材料的多孔结构流过。当不断聚集的细小油滴聚合成较大的油滴时，其Stokes力就会大于表面粘力。该油滴受Stokes力的驱动，脱离多孔材料向上浮升，直至最终浮出水面。

b.采用多层板结构。

采用低浮升高度的多层板结构，缩短油水混合液在设备中的停留时间。增大浮升面积从而降低表面负荷。多层板板距越窄，表面积就越大，在相同处理量下，可以脱出粒径更小的油滴，从而提高脱油效率[5-9]；或在相同的脱油效率条件下，处理量提高。

(2) 增大水与油的密度差

由于随着温度的升高，水的密度变化不大，而油的密度则大大降低。因此，提高油水混合物的温度，对油与水的分离是有益的。

(3) 降低水的绝对粘度

提高油水混合液的温度，有利于降低水的绝对粘度。

针对上述理论分析，通过实验研究，摸索实际工程中餐厨垃圾脱出液中废油的最佳分离回收条件。

2 餐厨垃圾脱出液油水分离的实验研究

2.1实验条件

（1）材料与药品

餐厨垃圾采自清华大学学生紫荆食堂淮扬菜系餐厅，其理化指标见表1。其他实验药品：石油醚，分析纯；1+1硫酸，化学纯；无水硫酸钠，分析纯；氯化钠，化学纯；乙醚，化学纯。

（2）实验流程与仪器

实验简易流程见图1。实验仪器包括：Bruker 傅立叶变换红外分光光谱仪，AY220型分析天平，DF206型电热鼓风干燥箱，KSW-12-12型马福炉，W-O系列恒温油浴加热装置，1000mL不锈钢湿热反应器，塑料纤维粗粒化材料（密度0.35g/cm3，孔隙率80%），细金属丝粗粒化材料（密度0.65g/cm3，孔隙率80%），气相色谱（SQ-206 型）。

（3）实验步骤

参照图1所示的实验流程，第一段，湿热处理后，利用油脂上浮装置2进行油水重力分离；第二段，从油脂上浮装置2排出的油水混合液经粗粒化床，进一步油水分离。收集回收废油，进行测定。测定值与垃圾中油脂含量的比值为餐厨废油回收率。

2.2 湿热处理对餐厨垃圾可浮油含量的影响

餐厨垃圾中动物脂肪含量较高，这些脂肪大部分以含油固体物质形式存在，脱除较难。实验中发现，湿热水解处理可以使固相内部油脂液化浸出，提高餐厨垃圾中可浮油含量，从而影响垃圾的脱油性能。垃圾湿热产物可浮油含量随加热时间的变化如图2所示。可浮油含量随加热时间的延长呈上升趋势，并且温度越高，可浮油含量增长越快，此时垃圾Mm增强，水分和脂质以流体形态在垃圾中的扩散性能增强，由于固相内外存在化学势梯度，水分进入固相内部，脂质由固相内部浸出进入液相，形成可浮油。100～120℃持续加热，可浮油持续增加，140℃加热60min后，可浮油含量不再变化。160℃加热80min，单位垃圾可浮油达到最大值，为131.7ml/kg，继续加热，可浮油的量开始下降，说明此时固相内部脂质已基本完全浸出，继续加热会促进脂质的化学变化。例如，脂质水解生成游离脂肪酸和甘油，而游离脂肪酸又会对脂质水解起催化作用，促进脂质进一步水解。另外，淀粉水解产生的葡萄糖可与脂肪酸酯化，形成HLB值（亲水—亲脂平衡值Hydrophile-Lipophile Balance value）为1～16的单酯、双酯和三酯，有助于油脂与水分形成O/W型体系（水包油型体系，水为连续相），使部分可浮油转变为乳化油[10]，增加油脂的分离回收难度。因此，较适于脱油的湿热处理条件为：160 ℃下加热80min。

3 重力—粗粒化两段脱油工艺设计

3.1工艺设计

基于上述研究，本文设计的两段粗粒化脱油工艺包括重力油水分离和粗粒化油水分离两个工段，如图3所示。

一段重力油水分离装置由进液槽、油脂上浮槽和排水槽等3个连通的槽箱组成。进液槽上部与油脂上浮槽连通，由于重力作用，密度较小的油脂浮于水的表面，油脂上浮槽相对体积较大，其中的混合液停留时间较长，使油脂充分上浮，上浮油通过排油口送入废油储存槽贮存。油脂上浮槽中的水由底部流入与之相连的排水槽，排水槽与二段粗粒化油水分离器相连，进一步分离回收油水混合物中的分散油和溶解油。

3.2粗粒化油水分离器结构设计

为了提高油水分离效率，设计了二段粗粒化油水分离装置，其结构如图4所示。

入口构件采用孔箱式，以减少入口射流对流场的冲击和干扰，改善分离器中的流动条件；粗粒化构件采用散装填料箱式塑料纤维粗粒化床，聚并构件采用平板式聚结床，以提高粗粒化效果；集液构件采用双向式，可以防止液流从设备中排出时形成短路流或死区，使尽可能多的空间用于分离，从而最大限度提高设备的容积利用率。

4结论

通过上述研究表明，湿热水解处理可大幅度增加可浮油含量，从而提高餐厨垃圾脱油性能。湿热处理有利于餐厨垃圾固相内部油脂液化浸出，可大幅度提高油脂回收率。适宜的油脂液化浸出条件为：160 ℃下湿热处理80 min。

利用粗粒化材料及多层板结构可以提高油水分离效果。鉴于此，开发了湿热水解处理脱出液的重力分离—粗粒化两段脱油工艺，并设计了粗粒化油水分离器。可保证油脂回收率达到85%以上。

参考文献

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[2]彭荫来，杨帆. 利用餐饮业废油脂制造生物柴油[J].城市环境与城市生态，2001，14（4）：54-56.

[3]Begum M, Rai V R, Lokesh S. Effect of Mycoflora on The Physico-Chemical Characteristics of Oil Obtained from the Infected Sunflower, Toria and Sesame Seeds[J]. J. Food Sci. Technol.，2003，40 （6）: 626-628.

[4]韩子兴，侯天明. 废水中油类的理化性状及含量测定技术 [J].化工环保，2000，20（6）：38-43.

[5]Hirasaki G, Zhang D L. Surface Chemistry of Oil Recovery from Fractured, Oil-wet, Carbonate Formations[J]. Spe. J. ， 2004， 9 （2）: 151-162.

[6]Hankins N P, Harwell J H. Application of Coherence Theory to a Reservoir Enhanced Oil Recovery Simulator[J]. J. Pet. Sci. Technol. ，2004，42 （1）: 29-55 .

[7]Rodionov I V. New Advanced Methods for Oil Recovery: Applications and Problems[J]. Neft.Khoz. ，2003， （4）: 17-18.

[8]Berger R. Coalescence Problem in Chemical Processes[J].Int. Chem. Eng. ，1989 ，29（3）: 377-387.

[9]Roques H, Aurelle Y. Recent Developments in the Treatment of Oily Effluents[J]. Water Sci.Technol.，1986，18（2）: 91-103.

[10]刘邻渭. 食品化学[M]. 北京：中国农业出版社，2002：55-57.

（责任编辑：文雪峰）

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