天然氣超音速旋流脫水裝置設(shè)計(jì)及凝結(jié)特性分析①

劉 清　王 超

1.武漢商學(xué)院機(jī)電工程與汽車(chē)服務(wù)學(xué)院　2.華中科技大學(xué)煤燃燒國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

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天然氣超音速旋流脫水裝置設(shè)計(jì)及凝結(jié)特性分析①

劉 清1王 超2

1.武漢商學(xué)院機(jī)電工程與汽車(chē)服務(wù)學(xué)院2.華中科技大學(xué)煤燃燒國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

摘要天然氣中含有的水蒸氣往往會(huì)導(dǎo)致單位體積氣體發(fā)熱量降低，減少輸送管道的流通面積，其中的CO2和H2S溶于液態(tài)水后還會(huì)腐蝕管路。針對(duì)實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中的高壓天然氣含水問(wèn)題，結(jié)合流體力學(xué)和工程熱力學(xué)原理，設(shè)計(jì)了1套前置式超音速天然氣旋流脫水裝置。基于國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，建立了超音速旋流天然氣凝結(jié)流動(dòng)的數(shù)值模型，包括多組分兩相膨脹流動(dòng)模型和水蒸氣凝結(jié)模型。對(duì)超音速旋流天然氣脫水裝置各個(gè)工作段的流動(dòng)特性進(jìn)行了數(shù)值研究，得出裝置內(nèi)部壓力、溫度、馬赫數(shù)、水蒸氣內(nèi)部成核率、濕度的分布規(guī)律，并根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)超音速旋流天然氣脫水裝置進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞超音速天然氣旋流脫水凝結(jié)特性

井口開(kāi)采的天然氣中含有少量水蒸氣和固體顆粒，容易在油氣儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中發(fā)生均質(zhì)凝結(jié)和非均質(zhì)凝結(jié)，導(dǎo)致輸送管道的流通面積減小，增加管路壓損，降低有效輸運(yùn)能力[1-3]。天然氣中的CO2和H2S等酸性氣體易溶于水，對(duì)輸送設(shè)備有一定的腐蝕作用[4-5]。天然氣脫水是油氣輸運(yùn)前的必要工序，只有嚴(yán)格控制天然氣中的水含量，才能保證氣體高效輸送。基于國(guó)內(nèi)外研究情況，天然氣脫水工藝主要包括：溶劑吸收、膜分離、固體吸附、冷凝分離等[1-3,6]。……