[发明专利]多相分离器的分析和优化过程，特别是关于不混溶液体分散体的模拟重力分离

摘要

本发明涉及用于针对两相(液‑液)或三相(气‑液‑液)系统评估重力分离处理系统的性能、对所述重力分离处理系统进行过程控制、优化和设计的系统和方法，所述重力分离处理系统用于分离不混溶液体分散体(例如，油包水、水包油混合物)和乳液。根据一个方面，使用计算流体动力学(CFD)软件来对此类系统进行设计、模拟和控制，所述计算流体动力学软件被配置用于基于真实几何结构和多维流场并且针对液滴尺寸的分布来确定分离器的分离效率，并且考虑到乳液浓度对所述水包油或油包水分散体的流变性的影响。所述CFD模拟的结果可用于调整所述分离器的输入参数以最大化所述分离器的分离效率，使得所述分离器输出包含最少量的不混溶液体分散体的液体流。

主权项

1.一种计算机实现的方法，其用于评估用于分离多液体和多相不混溶液体分散体的多相分离器系统的性能，所述方法包括以下步骤：在控制器计算装置的硬件处理器处提供操作输入参数，所述硬件处理器通过执行存储在非暂态存储介质中的呈一个或多个模块形式的代码来配置，所述操作输入参数包括：所述不混溶液体分散体的流体特性数据，包括密度、粘度和表面张力中的一者或多者，所述不混溶液体分散体的静态或动态沉降数据，以及所述分离器的内部体积的几何结构，所述内部体积中包括一个或多个内部几何部件；利用所述处理器来生成所述分离器系统的计算流体动力学(CFD)模型，其中生成所述CFD模型包括：利用所述处理器基于所述几何结构来限定所述分离器的所述内部体积和其中的所述内部部件的三维几何模型，利用所述处理器基于所述三维模型来限定所述分离器的所述内部体积的计算网格，利用所述处理器来确定所述不混溶液体分散体的初始液滴尺寸分布，使用欧拉多相模型来表示所述分离器的所述内部体积内的连续气相、较重液相和较轻液相以及气相中的每一者的体积，针对一定体积的分散液相，通过群体平衡模型来表示液滴尺寸分布，其中所述分布通过根据多变量方法求解群体平衡方程来建模，利用所述处理器来应用聚结核和破裂核以根据液滴尺寸和所述流体特性数据来对所述群体中的液滴尺寸演变建模，以及对所述连续液相中的每一个与所述分散液相之间的相间作用建模，其中所述相间作用的模型是所述分散液相体积内的稀释、半稀释和浓缩状态之间的分散相分数浓度的函数，并且是分散相液滴直径和分散体粘度的函数；以及利用所述处理器基于所述CFD模型来输出所述操作输入参数中的一个或多个，以最大化所述分离器的分离效率。