高效脱除大庆油田伴生气中液固杂质技术开发研究

论文摘要

本论文针对大庆油田伴生气中液固杂质脱除任务,研究开发了基于重力沉降分离技术、旋风分离技术和中空纤维深层过滤吸附分离技术的多级分离组合技术。通过对高效低阻旋风分离技术对粗颗粒油滴及粉尘的排污能力和中空纤维过滤分离技术对细微颗粒的分级截留和吸附能力的初步试验考察,设计了一套由重力沉降、旋风分离、中空纤维过滤三部分构成的高效脱除伴生气中液固杂质设备。采用基于计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)理论的Fluent软件,模拟所设计的伴生气净化设备中复杂气液固非均相流体流场,考察设备的重力沉降及旋风分离单元中的速度场、压力场和温度场分布,结果表明两个单元均达到了理想分离效果和工况要求。最终采用设计的集重力沉降、旋风分离和中空纤维过滤于一体的脱杂技术进行了工业应用试验,考察对大庆喇压浅冷油田伴生气液固杂质的脱除情况,结果表明脱杂装置运行效果良好,其中液体脱除量比原装置高出720g/104m3(气),固体杂质捕集量比原装置高出237g/104m3(气),达到了预期目标。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 第1章 文献综述
• 1.1 概述
• 1.2 国内外相关技术研究现状
• 1.2.1 旋风分离器研究进展
• 1.2.2 过滤除尘技术研究进展
• 1.3 计算流体动力学Fluent软件简述
• 1.3.1 CFD离散方法及网格划分
• 1.3.2 气相湍流模型
• 1.3.3 离散相模型
• 1.3.4 CFD求解方法的确定
• 1.4 本论文技术路线和主要研究内容
• 1.4.1 技术路线
• 1.4.2 研究内容
• 第2章 高效脱除大庆油田伴生气中液固杂质技术初步考察
• 2.1 油田伴生气旋风分离技术
• 2.1.1 E-Ⅱ型高效低阻旋风除尘器关键技术
• 2.1.2 E-Ⅱ型高效低阻旋风除尘器设计计算
• 2.1.3 阻力、效率计算方法及常用结构尺寸
• 2.1.4 冷模实验及旋风除尘器性能比较
• 2.2 油田伴生气中空纤维过滤分离技术
• 2.2.1 天然气公司现有过滤分离技术
• 2.2.2 气体杂质精密过滤单元滤料的选择
• 2.2.3 中空纤维滤料现场试验
• 2.3 高效脱除油田伴生气中液固杂质设备基本结构的确定
• 2.4 小结
• 第3章 高效脱除油田伴生气中液固杂质设备内部流场数值模拟
• 3.1 锥形过滤器的流场数值模拟计算
• 3.1.1 几何结构与网格划分
• 3.1.2 操作及边界条件设置
• 3.1.3 计算模型求解策略
• 3.1.4 收敛准则与残差曲线
• 3.1.5 计算结果显示与分析
• 3.1.6 锥形过滤器数值模拟分析结果
• 3.2 重力沉降分离单元的流场数值模拟计算
• 3.2.1 几何结构与网格划分
• 3.2.2 操作及边界条件设置
• 3.2.3 计算模型求解策略
• 3.2.4 收敛准则与残差曲线
• 3.2.5 计算结果显示与分析
• 3.3 旋风分离单元流场数值模拟计算
• 3.3.1 几何模型与网格划分
• 3.3.2 操作及边界条件设置
• 3.3.3 计算模型求解策略
• 3.3.4 收敛准则与残差曲线
• 3.3.5 计算结果与分析
• 3.4 精密过滤分离单元
• 3.5 小结
• 第4章 高效脱除油田伴生气中液固杂质技术工业应用试验
• 4.1 油田伴生气杂质脱除技术工业应用试验方案
• 4.2 油田伴生气杂质脱除装置试验
• 4.3 试验结果分析
• 4.4 小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢