风道式热工性能检测装置的数值模拟

采用数值模拟方法对某风道式气—气换热设备热工性能检测装置预处理段进行建模与流场计算,分析结果表明,各运行工况下的流场品质均匀稳定。     

浸没燃烧天然气加热装置水浴传热数值模拟

针对浸没燃烧天然气加热装置换热器换热设计计算时,由于水浴流动及传热的复杂性给设计工作带来的问题,结合国内首例装置实际运行情况,对装置的水浴传热过程进行仿真分析,并计算验证了根据加热装置运行的实测数据,使用经典传热公式反算出的管外水浴最大流速。模拟结果直观反映了水箱内部水浴流动及烟气与水浴间的换热过程。结果表明:①装置换热区域结构布置合理,气泡破碎效果较好,增大了高温烟气与水浴的接触面积,进而强化了气液间传热;②在换热过程中,气液两相流是以一个相对恒定的温度冲刷换热器的,换热稳定;③在换热器管壁处,烟气几乎不参与换热;④模拟计算的水浴流速最大相对误差为8.33%,为后续浸没燃烧天然气加热装置的研发和设计提供了一种可参考的计算水浴流速的数值模拟思路。      

凝析油处理装置侧线生产工艺技术改造

针对天然气处理厂溶剂油装置的侧三线负压闪蒸工艺在运行过程中出现了较多问题,操作困难,系统难以正常投用,直接导致了侧三线产品的闪点低、产品不合格等问题,有针对性地开展了工艺路线的优选,对产品的物性进行了分析试验,核实计算了汽提气的用量,采用模拟软件计算了汽提塔的工艺操作参数,通过对生产装置现场布置情况的勘察,改变了换热流程,实现了产品自流和装置的连续平稳操作运行,降低了产品损耗,解决了轻组分直接由火炬放空而污染大气的问题。     

气相聚乙烯装置火炬排放系统设计

针对气相聚乙烯装置火炬排放气系统的特点,从管网计算、低温工况、烷基铝和树脂粉末等问题进行了分析讨论,总结了工程设计中相关问题的处理方法和设计要点。     

常减压装置换热网络的优化改造

利用PR/Ⅱ软件模拟换热网络工况,采用"窄点"技术对现有网络进行优化改进.结果表明,在原油组份相近的情况下,原油换热温提高了15.5℃.原油性质是影响常减压装置换热网络运行性能的关键因素,优化混炼原油结构,可以提高网络运行效率.     

基于HYSYS和GA的天然气净化装置用能优化

为了降低含硫天然气处理过程中的能量消耗和操作成本,应用工业流程模拟软件HYSYS建立了含硫天然气净化装置工艺模型,并基于数据对象接口（Automation）技术开发了HYSYS与矩阵数值分析软件Matlab之间的接口程序,将HYSYS工艺模型作为适值函数计算的基础并入遗传算法（GA）中,从而建立了基于HYSYS模拟和遗传算法的天然气净化装置用能优化模型。应用此优化模型对川渝地区某50×10⁴ m³/d天然气净化装置的用能进行了操作参数优化,结果表明：在保证净化气产品质量的前提下,净化装置的用能降低了12.8%,经济效益明显提高。该方法通用性强,可用于其他过程系统的操作参数优化。     

三甘醇脱水装置换热网络夹点技术分析

三甘醇（TEG）脱水工艺是目前国内外天然气净化中应用最广泛的脱水工艺。为有效降低装置能耗,应用夹点技术对TEG脱水装置的换热网络进行了优化分析,运用HYSYS流程模拟软件模拟TEG脱水流程,并从模拟工艺数据中提取参与换热的冷、热物流物性数据,应用温-焓图、栅格图和问题表格法等夹点分析技术对TEG脱水流程的换热网络进行分析,找到装置用能的“瓶颈”--冷、热物流传热温差过大,阻碍热量进一步回收。综合分析温-焓图和TEG再生工艺,发现通过提高富TEG溶液换热后温度,可以降低物流传热温差,增加热量回收。对比优化前后天然气TEG脱水装置的工艺流程,HYSYS模拟所得能耗数据表明优化后脱水装置TEG再生器加热负荷降低了39.40％,问题表格法计算优化后贫TEG溶液冷却量减少了156.20 kW。     

热脱附成套处理装置喷淋罐降温效率研究计算

针对热脱附成套处理装置中喷淋罐对混合气的降温冷凝过程,通过计算流体动力学方法进行气液换热过程的仿真计算以分析其降温效率。湍流模型使用标准k-ε模型,喷淋液滴使用基于欧拉—拉格朗日方法的离散相模型。仿真结果表明:喷淋罐内降温效率为69%,与设备实际工况相符合。该项研究为热脱附成套装置中喷淋罐的后续优化提供了基础模型。     

硫磺回收装置过程气系统压降的影响因素及控制措施

目的降低硫磺回收装置过程气系统压降,保持装置长周期运行。 方法结合10×10⁴ t/a克劳斯+尾气处理工艺的硫磺回收装置工艺特点及标定工况,通过对装置典型设备及管道压降的研究计算和数据比对,找出装置过程气系统压降的影响因素。同时,根据生产实际对过程气系统压降的影响因素进行全面分析,提出降低系统压降的方法和措施。 结果通过查图及计算等方法得到装置主要设备及管道压降的具体数值:①反应炉烧嘴压降为1.5 kPa;②每台换热设备压降约为1.0 kPa,过程气系统换热设备总压降为6.0 kPa;③反应器床层压降计算值仅74 Pa,具备很好的低压降性能;④急冷塔填料湿塔压降为760 Pa,吸收塔填料压降为2.3 kPa;⑤单个丝网除沫器压降为164 Pa,系统中丝网除沫器总压降为1.1 kPa;⑥过程气管道系统压降约3.0 kPa,每增加1 m管道,系统压降会增加15 Pa。过程气系统压降受到过程气总量、反应炉烧嘴、换热设备、反应器、塔设备、丝网除沫器及系统管道的影响。 结论通过提升硫磺回收装置原料性质、精准控制制硫炉配风、保护反应器催化剂性能、稳定塔设备操作工况等,可保持较低的硫磺回收装置过程气系统压降,为装置长周期运行创造条件。      

CFX软件在裂解炉返炉膛烧焦研究中的应用

返炉膛烧焦是降低裂解炉污染物排放的有效措施之一,文章采用CFX软件对返炉膛烧焦操作下裂解炉辐射段内的三维流场进行数值模拟。计算采用κ-ε湍流模型、概率密度函数扩散燃烧模型和蒙特卡洛辐射换热模型。考察不同流速烧焦气对正常燃烧状况的影响。计算结果说明:低于临界烧焦气流速下,返炉膛烧焦气不会对正常的操作产生影响,能够降低污染物的排放;基于CFX软件的模拟计算能够较为准确的预测返炉膛烧焦工况下炉膛内的流动情况,为开发和设计适宜的返炉膛烧焦结构提供了一定的技术参考。     

布朗合成氨工艺增加天然气饱和装置方案评估

介绍了在布朗合成氨工艺中增加天然气饱和装置的方案,此装置用于回收由于天然气组成差异在系统中产生的多余热量,并使工艺操作参数控制在设计最佳值,提高设备利用率。通过应用化工模拟软件对该方案进行模拟计算,结果表明该方案技术上是可行的。     

高温高压下气体声学性质的实验研究

高温、高压下气体的声学性质对于特殊条件下混合气体的识别，以及石油化工、石油测井、汽缸检测、天然气行业以及工程热物理学等有着重要作用。为此，在实验室内对N₂、CO₂、CH₄等气体在高温（20 ~120 ℃）、高压（0~40 MPa）条件下进行了声学性质测量，得到了各种气体在不同温度、压力下声波波速的计算关系式，同时得到了各气体比热容比值随温度的变化规律。通过研究得出结论：通过不同温度、压力下的声波波速计算关系式，可以对温度在0 ~120 ℃之间、压力为0~40 MPa条件下的任意温度、压力状态的声波波速进行估算，计算得到的气体比热容比值可以满足工程要求。     

乙烯裂解炉辐射段流动与燃烧的三维数值模拟

用计算流体力学软件Fluent6.2对中国石油化工股份有限公司燕山分公司E-BA-107乙烯裂解炉辐射段内的流动和燃烧做了三维数值模拟研究。为保证计算的准确性,使用GAMBIT2.2软件建立了与裂解炉实际尺寸完全一致的几何模型;在计算过程中采用了标准k-ε湍流模型、离散坐标辐射模型和有限速率/涡流耗散燃烧反应模型等计算模型。通过模拟计算得到了裂解炉炉膛内的温度、烟气流速及烟气组成的分布:底部燃烧器和侧壁燃烧器的燃烧使附近的炉墙处于温度分布均匀的高温区,为裂解反应提供了均匀的辐射墙面;炉管底部比其他部位的温度低;底部燃烧器的高速射流产生的旋涡可为炉管提供一定的对流热;出口烟气的平均温度和组成的模拟计算值与设计值接近,表明数值模拟有较高的精度,具有实际意义。     

喷嘴湿气井两相流在线计量装置研究及应用

传统的湿气井计量大多采用分离法,存在工艺流程复杂、造价高昂、占地面积大等缺陷。研制了以喷嘴为节流元件的湿气井气液两相流在线计量装置。应用Fluent软件仿真模拟了单相气、单相液、气液两相流过装置的流动特性,计算了虚高系数,建立了气液两相含率在线计量模型。CFD研究及现场应用表明:该装置模型计量精度高,气相计量误差在5%以内,液相计量误差在8%以内。该装置结构简单,可以将温度、压力、差压、气流量、液流量集成在一个表头显示,可以异地重复使用,维护量少,降低计量设备安装与维护成本,满足气田开发工程计量的需要。     

典型互换性判别法对国内燃具适用性的实验研究

AGA指数法、Weaver指数法是国外典型的互换性判别方法。在上海市多气源天然气互换性问题的背景下,以实验室管道西气为基准气（AdjustmentGas或ReferenceGas）,分别计算了各种置换气（SubstituteGas）的AGA指数（JL、JF、IY）和Weaver指数（JH、JA、JF、JL JI、JY）,理论上分析了置换气与基准气的互换性,同时辅以实验,将实验结果与指数计算结果进行对比分析,讨论了两种指数法的国内适用性情况。实验证明,AGA指数法较好地预测了互换结果但没给出CO排放指标,Weaver指数法能够较好地预测离焰、回火以及热负荷变化却没能准确地预测黄焰现象和CO排放,因此要靠纯指数法来完整地反映互换结果,应根据国内实际情况综合两种判别法进行互换性分析,实验仍是目前判别互换性的必要方式。燃气互换性与燃气分类不能混为一谈。     

天然气中酸性组分含量升高的脱硫系统优化研究

针对近年来天然气中酸性组分含量升高导致的产品气气质下降、设备故障频繁等问题,利用Aspen HYSYS软件对MDEA溶液循环量提高后的脱硫系统进行了流程模拟。结果表明,当原料气中酸性组分CO2和H2S的体积分数分别由5.280%和0.028%增至6.280%和0.052%时,为了保证产品气符合国家标准,需将系统中的MDEA溶液循环量由63.25m3/h逐渐提高至102.85m3/h。使用Tray Rating、HTRI Xchanger Suite软件对不同MDEA溶液循环量下的塔器和换热器等重要设备进行了一系列优化。经计算,胺液吸收塔和再生塔的流体力学性能均符合要求;胺液贫富液换热器在MDEA溶液循环量提高时可串联1台同型号换热器,同时更换换热管规格,以满足系统需要并缓解堵塞;优化后的二级闪蒸装置能够较大程度地缓解装置频繁波动的情况,而在其入口处加装高效波纹板除沫器则可有效避免系统发泡。     

模拟深水井筒中流速对传热影响的实验研究

为研究深水低温环境下油气开发过程中井筒内的传热规律,提高深水低温环境井筒内温度的计算精度,以深水油气流动模拟实验系统中的低温冷却传热实验装置为平台,进行了模拟深水低温环境下的冷却传热实验和气液两相流传热实验。根据对流传热准则方程,数据回归得到深水低温情况下的模拟井筒内对流传热关系式。实验结果表明,在模拟深水低温环境下,流体管内对流传热系数主要受流速的影响,且层流时流速对传热的影响更明显;气液两相流时,不同流型管内对流传热系数不同的根本原因是各流型流动结构不同,液体流速是影响传热的主要因素。     

大型千式空冷器国产化设计

对天然气处理厂大型干式空冷器国产化设计中,设备工艺选型计算与结构设计方面遇到的问题及所采取的主要技术措施进行了总结与分析.     

ProMax软件在高酸性天然气净化工艺的应用及研究

ProMax是美国布莱恩研究与工程公司开发的一款应用于天然气净化、炼油加工等领域的工艺流程模拟软件,近年进入国内使用。为了验证ProMax软件的物性库、动力学及计算准确性,并研究天然气净化过程中不同参数的影响规律,结合某大型天然气净化厂脱硫单元工艺流程,采用ProMax基于针对电解质体系开发的Amine Sweetening物性包搭建高酸性天然气脱硫模型进行工艺流程模拟,对天然气脱硫脱碳及COS水解过程操作参数的影响进行计算和分析,将计算结果与装置实际运行数据进行对比,结果表明,该软件对高酸性天然气净化流程模拟计算可靠,可为天然气净化厂的工艺设计及操作优化提供借鉴。