【摘要】：自地層采出的天然氣中一般含有一定量的水、硫化氫及二氧化碳等雜質(zhì),水分的存在會(huì)給天然氣的輸送和加工帶來困難。超音速旋流分離技術(shù)是一種利用超音速流動(dòng)條件下氣體的低溫凝結(jié)效應(yīng)結(jié)合旋流分離技術(shù)實(shí)現(xiàn)多組分氣體中凝點(diǎn)較高組分的冷凝分離的混合氣體分離技術(shù)。與傳統(tǒng)天然氣脫水技術(shù)不同的是超音速分離技術(shù)是利用天然氣本身的壓能進(jìn)行啟動(dòng),不需要電等其他外接能源啟動(dòng)；結(jié)構(gòu)緊湊、無活動(dòng)零部件,可免維修；還可實(shí)現(xiàn)無人值守,大大節(jié)約了運(yùn)營成本；在油氣田的脫水脫烴凈化過程有著極其巨大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 超音速旋流分離技術(shù)有著廣泛的用途,使其能夠?qū)崿F(xiàn)由工業(yè)化生產(chǎn)到民用化的轉(zhuǎn)變?yōu)槟繕?biāo),主要針對超音速旋流分離器中的氣體旋轉(zhuǎn)凝結(jié)流動(dòng)行為進(jìn)行研究,建立了描述超音速旋轉(zhuǎn)氣體凝結(jié)流動(dòng)的三維數(shù)值模型。通過模擬手段對錐芯式超音速旋流分離器的各項(xiàng)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,并且設(shè)計(jì)和制造了一種前置式旋流發(fā)生器的錐芯式超音速旋流發(fā)生器。 探索了提高超音速旋流分離裝置性能的有效策略,在實(shí)驗(yàn)手段方面,采用了非均質(zhì)成核技術(shù),通過外加凝結(jié)核心輔助蒸汽凝結(jié)以增大凝結(jié)液滴尺寸的方法,通過濕蒸汽兩相流知識(shí),采用了注入外加凝結(jié)核心的方式來提高裝置的分離效率,其外加凝結(jié)核心采用微小惰性液滴,不與實(shí)驗(yàn)介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。通過CFD軟件建立離散相模型對注入微小水滴或者NaCl溶液液滴在以濕蒸汽為介質(zhì)的裝置中的凝結(jié)過程進(jìn)行研究。并且通過自編的匯編語言,確定了對于不同錐芯直徑時(shí)噴入的霧化液滴的臨界半徑。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面,以降低入口壓力為原則,設(shè)計(jì)了亞音速風(fēng)洞形式的旋流分離器,通過三維數(shù)值模擬描述其旋轉(zhuǎn)氣體凝結(jié)流動(dòng)的狀態(tài),并對結(jié)果進(jìn)行分析,為后續(xù)的科研提供了方向。 通過數(shù)值模擬手段,設(shè)計(jì)并加工了一套超音速旋流分離器,通過對其裝置分離性能的分析,設(shè)計(jì)了該裝置的工藝流程,從而建立了超音速旋流分離裝置的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)介質(zhì)采用濕蒸汽,采用三種實(shí)驗(yàn)手段,分別為無外加凝結(jié)核心、注入微小水滴和注入NaCl溶液液滴,入口壓力為0.17MPa。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)采用無外加凝結(jié)核心時(shí),裝置的重組分脫除率與露點(diǎn)降分別為17.1%和11.2K；當(dāng)注入微小水滴時(shí),裝置的重組分脫除率和露點(diǎn)降分別為28.2%和15.4K；當(dāng)注入采用NaCl溶液液滴時(shí),裝置的重組分脫除率和露點(diǎn)降分別為：31.7%和16.6K。能夠達(dá)到較好的分離效果。
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圖片說明： 圖1.2超音速分離管布置圖F19.1.2CrosssectionofBlltwistertubeENGo旗下的Translang公司建立了一套超音速旋流分公司運(yùn)用空氣動(dòng)力學(xué)的最新成果，應(yīng)用于天然氣的脫水該公司在莫斯科州建有天然氣處理量約為1.5一2.skg/s的面而又系統(tǒng)的各項(xiàng)性能驗(yàn)證，通過對原料氣的不同壓力速旋流裝置做出了各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，得出了一系列工業(yè)操作參利亞成功建設(shè)并投入運(yùn)營了第一套工業(yè)裝置[27]，完成了。目前，3S裝置應(yīng)經(jīng)過工業(yè)生產(chǎn)的驗(yàn)證，證明是一套家獲得了專利許可，國際組織也向各個(gè)工業(yè)國家及國際。
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圖片說明： 了該項(xiàng)技術(shù)，，是該公司將超音速旋流分離器首次成功應(yīng)用于商業(yè)運(yùn)營的海上油氣平臺(tái)的項(xiàng)目。系統(tǒng)采用六個(gè)超音速分離管，垂直安裝，如圖1.2所示。采用超音速脫水系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)無人值守，大大的減少了前期設(shè)備投入費(fèi)用和后期人工操作費(fèi)用，性能測試表明Bll海上平臺(tái)項(xiàng)目所要求的水的露點(diǎn)很容易滿足，Twister超音速分離管技術(shù)能夠應(yīng)用在Bll海上平臺(tái)上[26]。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TH237.5

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本文編號(hào)：2514099