非凝析气体强化蒸汽深部换热机理研究

为研究蒸汽驱过程中非凝析气体强化蒸汽深部换热机理,利用一维物理填砂模型开展非凝析气体辅助蒸汽驱模拟实验,并通过冷凝传热实验分析了非凝析气体对水蒸气冷凝换热的影响。实验结果表明,纯蒸汽注入时,蒸汽与多孔介质的换热速率快,蒸汽热波及范围较小,随着非凝析气体的加入,蒸汽热波及范围增大,深部油藏得到加热,有效改善蒸汽的热利用率。与纯蒸汽冷凝时相比加入非凝析气体之后,凝结液滴的生长和脱落速度慢,能形成较大液珠,液珠的存在阻碍了蒸汽换热,非凝析气体抑制了蒸汽冷凝。深入认识非凝析气影响蒸汽传热机理,对非凝析气强化蒸汽热传递以及提高蒸汽热利用率具有指导意义。     

烟道气辅助SAGD蒸汽腔扩展机理

通过研究烟道气对蒸汽冷凝传热的影响,借助可视化物理模型实验,观察了烟道气辅助SAGD蒸汽腔扩展特征。蒸汽冷凝实验结果表明,常规注蒸汽过程中,蒸汽会在冷却壁面迅速冷凝并聚成大液滴,248 ms后大液滴在重力作用下快速脱落。蒸汽内加入烟道气后,1 217 ms后才观察到少量液滴脱落现象,气体增加了蒸汽分子扩散的阻力,大量的液滴在冷凝壁面形成隔热膜,降低了蒸汽与冷却壁面的冷凝传热系数。可视化物理模型实验结果表明,低物性储层阻碍了SAGD蒸汽腔向上发育。随着烟道气和蒸汽的共同注入,烟道气可以促进SAGD蒸汽腔突破低物性储层,蒸汽腔波及系数提高6.6%,采出程度提高9.6%。这是由于烟道气辅助SAGD开发中,烟道气通过降低蒸汽与油藏岩石之间的冷凝传热系数,蒸汽腔遇到低物性储层后没有迅速冷凝变为热水,而是保持蒸汽腔状态突破低物性储层,从而增加了蒸汽腔的扩展范围,提高了储层的动用程度和采油速度。     

旋流管管内换热与阻力的实验研究

对 8根结构参数不同的旋流管的换热特性和管内阻力做了实验研究 ,给出了换热与流阻的关联式。实验中 ,水蒸气与水自成循环 ,旋流管内走冷水 ,水蒸气在管外冷凝 ,冷凝后的凝液用计量杯计量 ,通过改变旋流管内冷水流量 ,得到不同流量下的冷凝传热工况 ;阻力测量在冷态条件下进行 ,常温的水经管道流入旋流管内 ,通过测量不同流量下的压降来测定阻力。实验结果表明 ,所有旋流管的换热系数均高于光滑管 ,与同类型的其它异型强化管相比 ,旋流管传热性能更优越 ,在相同传热量下 ,旋流管的换热系数比螺旋槽纹管高 3%～ 8% ,压力损失低 5%～ 1 0 %。     

超音速冷凝分离过程的自发成核影响因素分析

建立了两相双组分超音速冷凝流动三维湍流模型,对含湿气体在超音速冷凝流动中的自发成核进行预测。采用两相欧拉-欧拉控制方程组描述气液两相流动,引入经典成核理论模拟水蒸气的自发成核。模型计算结果与实验值吻合较好。以水蒸气和甲烷的混合气体为介质,模拟研究了天然气在超音速冷凝流动中的自发成核,得出了天然气超音速冷凝分离装置的结构参数和操作参数对自发成核的开始位置、强度、成核区轴向长度和最小临界成核半径的影响规律。研究结果表明,对超音速冷凝分离装置的分离性能有显著影响的操作参数足初始水蒸气分压和初始温度,所有的结构参数都影响分离性能;所有的操作参数都对能耗有显著影响,而结构参数中只有旋流发生器高度对能耗有影响。     

水平圆管油水两相变质量分层流压降计算

以往对水平圆管中复杂流体介质的流动规律研究的对象均是对水平圆管单相和气液两相变质量流动,关于存在壁面入流条件的水平圆管油水两相变质量流动的研究较少。为此对水平圆管油水两相变质量分层流动进行了微元分析,考虑壁面入流对其中油水两相变质量分层流动压降的影响,分别对油水两相应用连续性方程和动量守恒方程,得出了水平圆管油水两相变质量分层流动的基本模型和压降计算模型。通过模型求解揭示了在壁面入流条件下沿水平圆管的压降规律,并分析了壁面入流、圆管直径、油相黏度和含水率等主要参数对其中压降规律的影响。计算结果表明,当油相黏度较大时,随含水率的增加,沿水平圆管压降降低;而油相黏度较小时,随含水率的增加,沿水平圆管压降升高。     

大型相变热交换器壳程蒸汽流动数值模拟

在大型相变热交换器壳程添加纵向导流板结构,采用Fluent软件对壳程蒸汽流动进行数值模拟计算,分析研究纵向导流板尺寸对热交换器壳程流场分布、阻力性能、传热性能及综合性能的影响规律。数值模拟结果表明,因纵向导流板使蒸汽纵向冲刷管束,充分利用整个管束区进行热交换,故热交换器壳程蒸汽流场分布及换热效果较无导流板更好。采用纵向导流板结构可显著降低热交换器壳程压降、明显提高热交换器传热系数,使热交换器的综合性能得到有效提高。     

基于含水油气冷凝回收模拟的状态方程筛选及工艺优化

在油气冷凝回收的模拟中,油气-空气混合气中的水分会对模拟过程产生较大影响,并且模拟计算采用何种状态方程也尚无定论。为此,利用Aspen plus模拟软件研究了含水油气状态方程和有效相态的选择对冷凝模拟灵敏度的影响,并对现有的三级冷凝工艺进行优化,以提高冷凝法油气回收率。结果表明,当油气组分中不含水蒸气时,常规状态方程(PENG-ROB,RK-SOAVE,SRK,PR-BM,RKS-BM)都能满足计算需要;当油气组分中含水蒸气时,状态方程不能选择SRK,有效相态设置应选择汽-液-液相或汽-液-结合水相;三级冷凝油气回收工艺宜设置2个单独的回收罐,1个不保温的回收罐收集预冷级的高含水冷凝产物,另1个保温的回收罐收集二级和三级的冷凝产物。     

降低甲醇装置除盐水单耗技术

甲醇装置采用蒸汽冷凝液回收技术处理汽轮机表冷器蒸汽冷凝液、0.2 MPa和0.6MPa蒸汽冷凝液,将其全部回收,循环利用于除盐水,大大减少除盐水站来水量,降低了甲醇的生产成本,提高了装置自身产能,取得了明显的经济效益和社会效益。     

真空碳酸钾法脱硫

该法用于气体选择性脱除H_2S.原料气在填料吸收塔内用贫碳酸钾水溶液吸收.吸收时只有少量CO_2被同时脱除,而H_2S几乎全部被吸收.吸收富液经贫富液换热器换热后进入解吸塔,于真空条件下解吸放出含硫气体.解吸介质为重沸器产生的水蒸气,重沸点热源是原料气的显热.由解吸塔顶排出的酸性气体经冷凝冷却后入分离罐,气体由真空泵抽送至Claus硫回收或硫酸生产装置作原料;冷凝液由泵送回解吸塔顶.解吸塔底贫液经贫/富液换热器换热后再冷却返回吸收塔作吸收液.     

稠油热采井井筒内蒸汽参数计算

注蒸汽热采是目前开采稠油的主要方法。注汽过程中,蒸汽沿井筒方向的压力、温度、干度以及热损失之间相互影响,通过给出的井筒综合传热数学模型,能够较准确的模拟井筒内蒸汽参数的变化。模型中考虑了蒸汽物性参数随压力和温度的变化,其中,井筒汽液两相垂直管流压力降计算采用经典的Beggs-Brill方法;计算井筒总传热系数时考虑了接箍热损失的影响,并对井筒总传热系数进行了修正。通过油田实例的计算对比,验证了模型的可靠性。     

闭式冷却塔蒸发冷却盘管传热传质性能研究

蒸发冷却盘管在闭式冷却系统中广泛应用,基于Poppe法构建了新型闭式冷却塔蒸发冷却盘管模块的传热传质模型,给出了冷却盘管管内无相变、管内冷凝传热系数、管外膜传热系数、管外喷淋水膜到空气的传质系数以及管内流体和管外空气压降的计算方法和经验公式。采用MATLAB和Aspen HYSYS软件编写了多种工况下的蒸发冷却盘管设计和校核计算程序,将水气逆流模块程序计算结果与Hasan实验台试验结果进行比较,管内冷却水、管外喷淋水膜沿管程的温度分布高度吻合,误差均低于5%。在此基础上分析了管内冷却介质质量流量、喷淋水质量流量、风量和空气湿球温度对蒸发冷却盘管热力性能的影响,得到各运行参数对蒸发冷却盘管总传热系数、冷却效率、运行压降及热负荷的影响规律,可为闭式冷却塔运行优化提供理论依据。     

裂解制乙烯装置中急冷锅炉的结焦及传热模型

在裂解制乙烯装置的急冷锅炉中,焦是通过结焦母体在高温区的气-固反应结焦与低温区的液-固冷凝结焦两个途径形成的。本文对结焦母体的冷凝结焦提出了母体的冷凝速率公式,并用实际生产数据确定了公式中的诸常数;对反应结焦,沿用了我们提出的动力学公式与数据。据此所得的结焦与传热模型,可用来计算沿急冷锅炉换热管长度,随运转天数而变的焦层厚度、油气温度、管壁温度、压力降,以及急冷锅炉的高压水蒸气产量等工艺参数。用本模型计算得的急冷锅炉出口的油气升温曲线与工厂实际运转情况很接近,可用于预测、指导生产,并可供设计参考。     

PC-1500袖珍计算机技术开发——多组分气体部分冷凝时的气液相平衡计算

一、问题的提出 在化工工艺设计中,经常遇到多组分气体部分冷凝时的气液相平衡计算。长期以来对这一问题的求解是用试差法手算,比较繁琐。现借助PC-1500袖珍计算机就可很快地求解。 二、计算公式及方法 1.计算公式 多组分混合气体当温度降至露点时,混合气体部分冷凝。两相之量及组成将随温度而变化。 令:Z、V、L—分别表示混合气量,分离后气相量,液相量[kmol]。 y_i X_i—分别表示某组分的气体,分离后气相和液相的摩尔分数。     

Laval喷管内甲烷-乙烷混合气体低温液化特性

为明确Laval喷管内甲烷-乙烷低温液化特性,获得天然气超声速液化过程中的流动与凝结参数,建立了甲烷-乙烷混合气体超声速凝结流动数学模型,开展了双可凝组分气体凝结相变实验验证,对比分析了凝结流动与等熵流动条件下的流场特性,并重点研究了甲烷-乙烷混合气体低温液化特性,结果表明:凝结相变发生之后,甲烷-乙烷混合气体流动过程中产生了微弱的凝结激波,相比于等熵膨胀过程,Laval喷管出口压力、温度升高,马赫数降低;凝结核数量在很短距离内从0急剧上升至最大值0.879×10~(21)m~(-3)·s~(-1)(约x=0.139m处);Laval喷管可获得的最大液滴半径4.476×10~(-7)kg~(-1),最大液滴数目4.462×10~(14)m~(-3),最大液相质量分数6.089%。     

多孔介质中凝析气液相变实验新方法研究

现有多孔介质相变实验方法的实验压力、实验温度偏低,不能反映油藏条件下凝析气的相变特点。根据凝析气组分随压力变化的原理,设计出研究油藏条件下凝析气相变的高温高压实验流程：采用气相色谱分析仪分析凝析气在岩心中发生反凝析相变后的流体组成,同时与该凝忻气在PVT筒的相态特征进行对比．认识多孔介质对凝析气相变的影响。用该实验流程研究的结果表明：随着压力的降低,岩心中的烃类气体作等温衰竭,当压力降至上露点时．开始有凝析液析出,凝析油气体系进入两相区;反凝析过程中随着压力降低．液相中重烃组分含量增加、轻烃组分减少．气相中则是轻烃组分增加、重烃组分减少;当压力继续降低时,对应的衰竭压力低于多孔介质中凝析油气体系的露点,且已经进入油气两相区．流体组成发生明显变化,气相中轻烃组分增加,液相中重烃组分增加;但是在PVT筒中则还处于单相气区．采出气体的组成未发生燹化。与现有相变实验方法相比．新方法具有可靠性高、精度高的特点。图3表l参6     

油田相变加热炉盘管换热计算方法研究

油田相变加热炉是近年来在油气田应用的一种新型加热炉,工艺设计过程中最大的难点在于换热盘管外壁的蒸汽凝结换热问题。针对油田相变加热炉盘管换热计算方法进行研究,综合多个凝结换热经验公式,解决了蒸汽换热计算误差大的问题;考虑盘管壁及污垢热阻对传热的影响以及温度分布对管内介质黏性的影响,在计算盘管内换热时,对内壁面的表面换热系数进行了修正;在计算盘管的传热过程时,考虑了管束层数对换热的影响,并对以往常把盘管当作平壁处理的方式修正为圆筒壁处理。最终形成了一套切实可靠的换热计算模型,并编制了相应的换热计算工艺包,为油田相变加热炉的工艺设计提供了技术手段。     

旋转填充床脱除空气中水的研究

以三甘醇(TEG)为吸收剂,用空气和水蒸气的混合气体模拟含水蒸气的天然气,在旋转填充床(RPB)中进行脱水实验。研究了TEG流量及纯度、空气流量、RPB转子转速对脱水后空气露点的影响。实验结果表明,空气露点随TEG流量的增加和RPB转子转速的增大而降低;TEG纯度对空气露点的降低有较重要的作用,在RPB转子转速1000r/min、TEG流量600L/h、空气流量10m3/h、空气中水的质量浓度25g/m3的条件下,出口空气露点达到-15℃以下,脱水的平衡度在95%以上。     

汽油氧化脱硫醇尾气冷凝-蓄热燃烧技术

汽油氧化脱硫醇尾气中含有氧气、氮气、水蒸气和油气,油气体积分数为20%～40%。2007年中国石油化工股份有限公司沧州分公司将抚顺石油化工研究院(FRIPP)的冷凝-蓄热燃烧技术成功应用于一套尾气处理量150m~3/h的工业装置上。在0～5℃,尾气中的大部分水蒸气凝结成水;在-60～-70℃,85%～90%油气冷凝成液体;油气体积分数为2%～5%的不凝气用空气稀释到0.2%～0.6%,进入蓄热燃烧装置处理,净化气体符合中国《大气污染物综合排放标准》(GB 16297—1996)和《恶臭污染物排放标准》(GB 14554—93),非甲烷总烃浓度小于120 mg/m~3。     

MVR系统非稳态热力学模拟

建立了机械蒸汽再压缩系统的热力学模型,并对换热器无相变瞬态传热分析的模型进行了简化。在此基础上,以加热后的料液显热作为启动热源,以稳态计算数据为基础,利用迭代法对系统非稳态运行过程进行了模拟。结果表明:在闪蒸阶段,系统内蒸汽流量增长较快,当换热量达到蒸发器换热的最大值时,蒸汽流量出现明显拐点,并呈下降趋势直至稳态;系统约在2 500s后达到稳态运行。压缩机最大功率及最大进气量均出现在非稳态运行过程中,与稳态值相比,分别高出41.89%和32.56%。     

超音速喷嘴涡流管气体分离性能的数值模拟与实验

 建立了超音速喷嘴涡流管的简化几何模型,利用描述两相双组分超音速冷凝流动的 Eulerian 双流体三维湍流模型,以含湿空气为介质对装置内部的自发凝结过程进行数值模拟。设计制造相应的装置,建立实验平台,对装置的含湿气体分离性能进行实验研究。通过模拟和实验2种手段研究了影响超音速喷嘴涡流管气体分离性能的参数及其影响规律。结果表明,气流在喷嘴内部达到超音速流动,使得水蒸气自发凝结成液滴,为混合气体分离提供了先决条件;热端管内气体自旋产生的离心加速度可以达到重力加速度的6×10⁵倍,为气、液分离提供了必要条件;降低进出口压力之比和冷流率,增大入口相对湿度和长径比可以提高装置的气体分离性能,安装阻涡器对性能有不利影响。因此,采用超音速喷嘴涡流管实现混合气体中重组分的脱除是可行的。