Herald of Technological University Herald of Technological University ВЕСТНИК ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 3034-4689 103101 10.55421/3034-4689_2025_28_7_117 2. Химическая технология 2. Chemical Technology 2. Химическая технология ANALYSIS OF SEPARATION ZONE PARAMETERS AND THEIR INFLUENCE ON THE EMULSION SEPARATION PROCESS IN MULTIVORTEX SEPARATORS АНАЛИЗ ПАРАМЕТРОВ СЕПАРАЦИОННОЙ ЗОНЫ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ПРОЦЕСС РАЗДЕЛЕНИЯ ЭМУЛЬСИЙ В МУЛЬТИВИХРЕВЫХ СЕПАРАТОРАХ Дмитриева Оксана Сергеевна Dmitrieva Oksana Sergeevna ja_deva@mail.ru

кандидат технических наук;доктор технических наук;

candidate of technical sciences;doctor of technical sciences;

 Дмитриев Андрей Владимирович Dmitriev Andrey Vladimirovich ieremiada@gmail.com

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Сахибгареев Нурислам Фаритович Sahibgareev Nurislam Faritovich fanat.elvisa@gmail.com Казанский национальный исследовательский технологический университет Казань Россия Kazan National Research Technological University Kazan Russian Federation Казанский государственный энергетический университет Россия Казанский государственный энергетический университет Russian Federation Казанский национальный исследовательский технологический университет Kazan National Research Technological University 07 08 2025 07 08 2025 28 7 117 122 07 08 2025 https://www.elibrary.ru/item.asp?id=82649547

Разделение эмульсий остается актуальной задачей в промышленности, требующей инновационных решений для повышения эффективности и надежности процессов. Разделение эмульсий в центробежном поле, в частности, является перспективным методом благодаря своей эффективности и способности обрабатывать большие объемы эмульсий за короткое время. Целью настоящего исследования является определение конструктивных размеров сепарационной зоны для эффективного отвода фаз в процессе разделения эмульсии мультивихревым сепаратором. Исследования сосредоточены на оптимизации конструкции устройств и оценке его эксплуатационной способности. В этом контексте описывается трехмерная модель вертикального сепаратора, который использует межтрубное пространство для разделения эмульсий. Эмульсия поступает через входной патрубок с прямоугольными отверстиями, создавая вихри в межтрубном пространстве. Эти вихри способствуют разделению фаз: тяжелая фаза отводится вверх, а легкая - вниз. Важным аспектом является определение геометрических параметров сепаратора, таких как диаметр отверстий для отвода фаз. Получены зависимости для определения диаметра отверстия в днище сепарационной зоны и в его верхней части с учетом скорости поступления и концентрации эмульсии в межтрубное пространство. При увеличении концентрации легкой фазы в составе эмульсии наблюдается уменьшение размера отверстия, требуемого для изготовления в днище сепарационной зоны межтрубного пространства мультивихревого сепаратора. Результаты исследований демонстрируют, что изменение массовой доли легкой фазы в эмульсии в диапазоне 0,15-0,25, не сказывается на изменении значений радиуса r(H) при скорости поступающего потока в сепарационную зону 10 м/с. С увеличением высоты сепарационной зоны вследствие отклонения оси вихря в межтрубном пространстве от прямой линии необходимо ограничить ее путем введения предельной зоны исполнения. Ожидается, что полученные результаты будут способствовать развитию технологии разделения в центробежном поле на нефтяных месторождениях и повышения экономического эффекта от внедрения мультивихревого сепаратора.

The separation of emulsions remains a relevant task in the industry, requiring innovative solutions to enhance the efficiency and reliability of processes. In particular, the separation of emulsions in a centrifugal field is a promising method due to its efficiency and ability to process large volumes of emulsions in a short time. The aim of the present study is to determine the structural dimensions of the separation zone for the effective removal of phases in the process of emulsion separation using a multi-vortex separator. The research focuses on optimizing the design of the devices and evaluating their operational capability. In this context, a three-dimensional model of a vertical separator is described, which uses the inter-tube space for emulsion separation. The emulsion enters through an inlet nozzle with rectangular openings, creating vortices in the inter-tube space. These vortices facilitate phase separation: the heavy phase is discharged upwards, and the light phase downwards. An important aspect is the determination of the geometric parameters of the separator, such as the diameter of the openings for phase discharge. Dependencies for determining the diameter of the opening in the bottom of the separation zone and in its upper part, considering the flow rate and concentration of the emulsion in the inter-tube space, have been obtained. As the concentration of the light phase in the emulsion increases, the size of the opening required in the bottom of the separation zone of the inter-tube space of the multi-vortex separator decreases. The research results demonstrate that changing the mass fraction of the light phase in the emulsion within the range of 0.15-0.25 does not affect the change in the values of the radius r(H) at a flow velocity into the separation zone of 10 m/s. With an increase in the height of the separation zone due to the deviation of the vortex axis in the inter-tube space from a straight line, it is necessary to limit it by introducing a boundary zone of execution. It is expected that the obtained results will contribute to the development of centrifugal field separation technology in oil fields and increase the economic effect of implementing a multi-vortex separator.

 ЭМУЛЬСИЯ СЕПАРАЦИОННАЯ ЗОНА ЗАКРУЧЕННЫЕ ТЕЧЕНИЯ ГРАНИЦА РАЗДЕЛА ФАЗ РАЗДЕЛЕНИЕ ФАЗ EMULSION SEPARATION ZONE SWIRLING FLOWS PHASE BOUNDARY PHASE SEPARATION