第18卷第3期 2018年6月
流动与传递
过程工程学报
The Chinese Journal of Process Engineering
Vol.18 No.3 June2018
DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.217343
用双锥-内锥型水力旋流器提纯海洋天然气水合物浆体
陈浩，吴文科，吕斌，陈靖文，付来强，尹钢
(西南石油大学机电工程学院，四川成都610500）
摘要：针对水合物混合浆体中存在少量天然气的问题，设计了一种适合水合物混合浆体除气除砂的新型水力旋流器一双锥-内锥型水力旋流器，采用有限体积数值模拟方法研究了颗粒粒径、锥角组合、进口压力对固体颗粒和天然气分离效率的影响.结果表明，固体颗粒粒径为50~90μm、天然气气泡直径为400~800μm、进口压力为4.3~7.3MPa时分离效率最佳，最优的锥角组合为10°-50
关键词：海洋天然气水合物；分离：双锥-内锥型水力旋流器：多相流；数值模拟
中图分类号：TQ028.4
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2018)03-0491-05
Separation andPurificationof Natural Gas HydrateSlurryMixtureby
DoubleCone-InnerConeHydrocyclone
Hao CHEN,WenkeWU',Bin LV,Jingwen CHEN,LaiqiangFU,GangYIN
(School of MechanicalEngineering,SouthwestPetroleumUniversity,Chengdu,Sichuan610500, China)
Abstract: A double coneinner cone hydrocyclone suitable for removing gas and sand in mixed slurry of natural gas hydrate was designed for the presence of natural gas in the mixed slurry of submarine natural gas hydrate. The effects of particle size, cone angle combination, inlet pressure on separation efficiency of solid particles and natural gas were studied. The results showed that under the conditions of the solid particle diameter 50~90 μm, the natural gas bubble diameter 400~800 μm and the inlet pressure 4.3~7.3 MPa, the optimum separation efficiency can be archived, the optimum cone angle combination was 10°50
Key words: seabed nature gas hydrate; separation; double coneinner cone hydrocyclone; multiphase flow; numerical simulation
1前言
海洋天然气水合物是天然气水合物的主要存在形式，储藏量较大，勘探开发价值巨大(1-5]，周守为等[6] 提出海底浅层弱胶结天然气水合物固态流化开采技术海底浅层弱胶结天然气水合物开采过程中采用海洋预分离技术不仅能降低举升动力消耗，还可有效节省海上生产平台空间，降低运行成本[7]，目前固态流化开采的海底预分离技术几乎处于空白.陈浩等[8]基于固态流化开采技术设计了海洋天然气水合物混合浆体的海底预分离工艺，用常规单一锥角的水力旋流器作为分离设备，基本能满足分离要求，但该研究将海洋天然气水合物混合浆体简化为泥砂、天然气水合物和海水三相，未
收稿日期：2017-09-21，修回日期：2017-1124
基金项目：国家重点研发计划资助项目(编号：2016YFC0304008）
考虑因分解而产生的少量天然气[9,10)
本工作设计了一种适合水合物混合浆体除气除砂
的新型结构的水力旋流器一双锥一内锥型水力旋流器采用有限体积法利用CFD数值模拟软件Fluent模拟其分离过程，研究了不同参数对分离效率的影响，得到最优的操作参数并确保其可靠性与可行性，为后续深入研究提供参考、
2
分离设备
水合物在海底高压低温下相对稳定，固态流化要求
采用机械挖掘设备对海洋天然气水合物进行开采[6]，
定程度上破坏了海洋天然气水合物稳定赋存的条件，造成少量水合物分解，产生少量天然气气体.海洋天然气
作者简介：陈浩(1963-)，男，四川省成都市人，硕士，教授，研究方向为现代设计理论和机械工程设备，E-mail：ch91668@163.com；吴文科，通讯联系
A, E-mail: wwk_920812@163.com
引用格式：陈浩，吴文科，吕斌，等，用双锥-内锥型水力旋流器提纯海洋天然气水合物浆体，过程工程学报，2018,18(3)：491-495
and Purification of Natural Gas Hydrate Slurry Mixture By Double ConeInner Cone Hydrocyclone
Chen H, Wu W K, Lv B, et al. Separatio
(in Chinese). Chin.J.Process Eng.,2018, 18(3): 491495, DOI: 10.12034/jissn.1009-606X.217343
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