含油污泥水热反应器内气液两相的数值模拟研究

作     者：李思源 

作者单位：中国石油大学(北京) 

学位级别：硕士

导师姓名：宋健斐

授予年度：2022年

学科分类：080706[工学-化工过程机械] 083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：含油污泥 气含率 无搅拌结构 水热反应器 数值模拟 

摘      要：含油污泥中含有大量的可利用资源,如不对其合理化处置则会造成资源浪费、环境污染等负面问题。对含油污泥更高效的进行减量化、资源化、无害化处理是油田企业亟需解决的问题。水热处理方法在高含水油泥处理方面具有良好的工业前景,其中,水热反应器内蒸汽与油泥混合的好坏是油泥脱水的关键。因此,探索高效强化蒸汽与油泥混合效果的水热反应器形式非常重要。基于油泥水热处理新技术,采用CFD方法模拟了水热反应器内气液两相之间的混合情况。以空气-水为介质分析了气液两相在搅拌反应器内的混合情况,考察了进气结构、进气量对反应器内气含率、液相流场分布的影响;以空气-含油污泥为介质分析了单层桨、双层桨反应器内气液两相的混合情况,考察了含油污泥的黏度、桨叶的数量对反应器内气含率、液相流场分布的影响;构建无搅拌结构的水热反应器数学模型,以饱和水蒸气-含油污泥为介质分析了无搅拌结构反应器内蒸汽和油泥的混合过程,考察了蒸汽进气量、进气管直径对反应器内气含率、气相速度分布的影响。模拟结果表明,环管分布器更有利于气相在反应器内分布;随着含油污泥黏度范围的降低,气相在反应器内扩散的越均匀;相比单层桨,双层桨反应器内上部含油污泥能更好的受到扰动,气液之间能更好的混合传质;在无搅拌结构反应器内,随着进气量的增加,反应器内出现混合死区的区域减少;通过改变进气孔径总结气含率分布规律,发现当反应器孔径为3.5mm,开孔数为8个时,反应器内总体的气含率分布较好。