管道流动体系天然气水合物生成模型研究进展

天然气水合物浆液管道输送技术可实现水合物防治的动态控制及天然气水合物的管道输送,而流动体系天然气水合物生成模型研究为水合物浆液管道输送技术的发展提供理论支持。总结了国内外流动体系天然气水合物生成模型的研究进展,重点分析了水合物生成动力学模型。发现目前适用于流动体系的天然气水合物生成模型还很少,并且多为由静态体系水合物生成模型拓展而来。基于气液两相螺旋管流流动特性及天然气水合物微观结构,建立了螺旋管流体系天然气水合物生成模型。最后,指出了流动体系天然气水合物生成模型研究的发展方向。     

天然气水合物管道螺旋流动与传热数值模拟

为了对输气管道中天然气水合物颗粒输送体系的螺旋悬浮流动规律做进一步研究,通过建立圆管螺旋流的三维模型,采用RNG k-ε湍流模型和DPM模型对天然气管道内的气固两相螺旋流动和传热进行三维瞬态的数值模拟,主要研究了天然气管道内不同横截面的速度场、温度场、水合物颗粒体积分数分布规律以及传热规律。数值模拟计算表明,螺旋流具有较强的颗粒携带能力,对增强水合物颗粒之间的传热、防治输气管道中水合物堵塞有较好的效果。该研究结果可为输气管道的安全输送提供理论指导。     

天然气长输管道中水合物生成的预测

天然气管道运行过程中,随着管道内压力、温度和天然气组分的变化会生成水合物。水合物的生成会降低管道的输送能力,从而提高输送成本,严重时更会堵塞管道甚至发生管道爆裂,造成重大的生产事故和巨大的经济损失。通过天然气管道内水合物生成条件预测模型的建立,确立天然气水合物形成时的温压关系,再结合天然气输送管道中温度和压力分布的仿真模拟,就可以预测天然气输送管道中水合物生成的大体位置和水合物生成的类型。这可以为防止天然气输送管道中水合物生成和堵塞提供技术依据,也为管道的设计和运行提供指导性建议。     

海底渗漏系统水合物生成过程实验模拟

根据天然气水合物渗漏系统的形成特征,设计了一套模拟实验系统,即在低温环境中,采用体积为4.62 L的透明反应釜,在釜底放置50 mm厚的河砂,将二氧化碳气体从釜底部的射流器口喷射进入砂层,在一定的低温(0.5～3℃)和压力范围(1~4 MPa)下进行了水合物快速生成模拟实验。实验结果表明,该系统可以模拟海底渗漏体系水合物形成过程,水合物形成特点和形态与海底拍摄的情景相似;2℃和3 MPa条件下,得到二氧化碳水合物生成过程中二氧化碳消耗速度瞬时最大值为203 mol/(s·m2)。     

管道流动体系下气体水合物生成促进技术研究进展

强化管道中水合物的生成对今后水合物技术的工业化应用具有重要的意义。综述了能够应用于促进管道流动体系中水合物生成的方法,包括机械物理强化、化学强化和外场强化。三种强化方法中,机械物理强化的应用有很大的局限性,化学强化和外场强化是今后管道中水合物生成强化方面重点研究的方向。     

管道流动体系下天然气水合物生成模型的研究进展

管道流动体系下天然气水合物生成模型的建立对天然气水合物浆液的输送、管输天然气水合物防治以及天然气水合物技术的应用都具有重要意义。为此,查阅了大量的国内外相关文献并进行了总结与分析,认识到目前对该类模型的研究较少,现有的模型也是在静态釜式反应器天然气水合物生成理论基础上拓展而来的,主要包括驱动力、成核速率、诱导时间、水合物生长等方面的模型,上述模型被广大研究者用于计算管道单个截面处天然气水合物的生成速率预测,具有较好的计算精度。但现有模型用于管道流动体系下天然气水合物生成特性的预测还不成熟,需要进一步开展管道流动体系下天然气水合物的生成机理、管道沿线温度变化、添加剂及其流动界面对气液传质的影响等研究,建立动力学、传热、传质三者相结合的管道流动体系下天然气水合物生成模型,以此来解决管道流动体系下天然气水合物生成预测的技术难题。     

炼油厂干气轻烃分离与LNG冷能利用的集成

中国乙烯装置原料以石脑油等重质原料为主,而原料越重,乙烯成本也就越高。从炼油厂干气中回收轻烃组分可以为乙烯装置提供优质原料,从而能降低乙烯成本,但是轻烃深冷分离工艺中压缩制冷系统能耗很高。液化天然气(LNG)气化过程中释放大量的冷能。为了降低深冷分离所需压缩能耗,以中国国内某炼油化工厂为研究对象,将LNG冷能用于炼油厂干气深冷分离工艺,取代三机压缩制冷系统。结果表明,利用820 t/h的LNG可替代原工艺约14373 kW的冷量负荷,节省约7973 kW的冷剂压缩制冷系统功耗,大幅度降低炼油厂干气深冷分离装置的能耗成本。     

介观孔隙中天然气水合物生成过程模拟

目前,对沉积物中天然气水合物（以下简称水合物）的生成过程研究大部分集中在实验研究以及水合物生成的本征动力学方面,在孔隙尺度方面缺乏对水合物生成过程的全方位考虑。为此,从介观角度出发,结合实验模拟结果,研究了沉积物孔隙中甲烷及二氧化碳水合物的生成过程。首先对甲烷水合物和二氧化碳水合物在沉积物中的生成过程进行了实验模拟（沉积物样品选用南海浅表层沉积物,粒径为60~100 目）,结果表明：水合物在沉积物孔隙中的生成过程比较平缓,体系温度基本没有大的变化;在初始阶段水合物生成量比较大,随着反应的进行,水合物生成速率逐渐减小。在实验的基础上,以孔隙水中溶解气体的浓度为变量,从介观角度数值模拟了甲烷水合物和二氧化碳水合物在沉积物中的生成过程,并以单个沉积物孔隙空间的水合物生成表征沉积物体系内水合物的生成特性。结论认为：沉积物颗粒堆积孔隙内部的水合物先在沉积物壁面处生成,然后水合物层逐渐加厚,向孔隙中心生长,水合物呈层状生成,最后填满整个沉积物颗粒孔隙;伴随着水合物的生成,沉积物体系孔隙率降低。通过模拟计算得到的水合物转化率与实验结果进行对比,其误差范围介于3%~7%,表明该模型具有较强的可靠性。     

三醋酸甘油酯抑制水合物生成分子动力学模拟及实验研究

为防止海洋深水钻井过程中在管线中生成水合物堵塞管线和海底防喷器,需要应用高效的水合物抑制剂。利用NPT系综分子动力学模拟研究温度4℃、压力20 MPa的条件下,三醋酸甘油酯对sⅠ型水合物的分解过程,以及三醋酸甘油酯和NaCl的协同作用,并进行实验验证。分析表明,三醋酸甘油酯分子能够与水分子形成氢键,从而破坏水合物笼型结构;加入NaCl能降低水活度,从而破坏水合物稳定存在的平衡条件;水合物的分解主要在前50 ps内,三醋酸甘油酯与NaCl共同作用的水合物分子的扩散系数大于单独使用三醋酸甘油酯。在4℃、20 MPa实验条件下,0.5%三醋酸甘油酯的反应平衡压力为18.75 MPa;0.5%三醋酸甘油酯+10% NaCl反应平衡压力为18.91 MPa,验证了三醋酸甘油酯的水合物抑制性及三醋酸甘油酯与NaCl的协同效应。研究结果对研发新型超深水钻井液水合物抑制剂及配方有参考意义。      

长岭炼油厂汽油装车轻烃回收装置投用

我厂与洛阳石油化工工程公司合作、由该公司设计的汽油装车轻烃回收装置于1984年底建成,1985年1月正式投用。截止7月底,共计密闭装汽油槽车4000佘台,处理混合烃气体约320000m~3,回收轻烃280余吨。我厂轻油台汽油装车于1985年初全部实现了密闭装油,装油时槽车内被排出的气体经集气管汇集进入该装置。该装置由吸收塔、放散管、贫油罐、富油罐、5台机泵、     

大型炼油厂轻烃回收流程整合的探讨

提出将产生饱和烃炼厂气的装置的轻烃回收部分进行整合,结合Aspen Plus软件的模拟结果对整合的范围、是否设压缩机、吸收塔吸收油的选择、干气抽出位置、脱硫部分、换热流程优化等进行了初步的探讨.新的设计不仅节约了投资而且降低了能耗.     

炼油厂轻烃及副产品利用研讨会在杭举行

炼油厂轻烃及副产品利用研讨会在杭举行由浙江省石油学会主办的“炼油厂轻烃及副产品利用研讨会”于１９９５年１０月２３～２４日在杭州召开。到会代表４７名。这是一次跨省市的学术研讨会，除浙江省有关单位外，还有北京、上海、广州、茂名、抚顺、洛阳等共六省市二十个...     

某炼油厂氢气和轻烃综合回收工艺分析

以提高炼油厂中氢气和轻烃的利用效率为目标,对炼油厂中氢气和轻烃的回收工艺进行了研究。对于炼厂气先进行氢气回收,根据氢浓度的不同,将膜分离与变压吸附分离技术耦合,氢气回收率可达93.26%,纯度(体积分数)可达98.7%。回收氢气后的炼厂气再进行轻烃回收。分别比较了低温冷凝、有机蒸汽膜分离和油吸收技术的回收效果和经济效益。结果表明：有机蒸汽膜分离技术轻烃回收率最高,为90.32%,经济效益最高可达6 286万元/a;油吸收技术回收轻烃经济效益最高,最优操作时达6 456万元/a,回收率为87.75%。实际应用中可根据厂区实际情况选择轻烃回收工艺。     

轻烃水化物生成条件的预测

针对轻烃在冬季输送过程中易生成水化物并堵塞管线的问题，３要用膜捕捉法对轻烃水化物的生成条件进行了澄清了水化物生成与温度、含水量及加药量的关系、为进一步深入研究烃烃水化物生成条件，     

高压天然气管道内水合物浆液流动特性的数值模拟

高压天然气管道内水合物的沉降堆积会引发严重的安全问题,而理解水合物浆液流动特性是解决问题的关键。文中运用计算流体力学的方法,利用FLUENT软件对高压直管内水合物浆液的流动特性进行数值模拟,探究入口压强、水合物颗粒体积分数、水合物颗粒粒径和水合物颗粒密度对水合物浆液流动特性的影响。结果表明,在高压天然气管道内,水合物颗粒会沿着管道壁面在近壁面区域发生沉降堆积,且其沉积程度会随着入口压力,颗粒体积分数,水合物颗粒粒径的增大而增加,而水合物颗粒密度对其沉积特性整体影响较大。     

基于Fluent的管道内水合物浆液流动特性数值模拟

利用ANSYS Fluent 14.0对R11水合物浆液在弯曲管道中的流动情况进行了模拟,考察了水合物颗粒密度和颗粒平均粒径对管路压降梯度和水合物颗粒体积分数分布的影响。结果显示,水合物浆液的压降梯度和颗粒平均尺寸均随着水合物密度的增加而增大,但水合物颗粒粒径的增加使得压降梯度降低。此外,增大水合物颗粒密度和平均粒径均促进了水合物向管壁聚集,出现了较大的体积分数分布梯度。水合物颗粒沉积特性表明,对于体积分数为14%的水合物浆液,当流体速率小于0.40 m/s时,水合物颗粒会沉积在管壁上,引起管道堵塞;当流速为0.10 m/s时,水合物颗粒沉积床层厚度可达14 mm,随着流速的增加,床层高度减小。     

叶轮起旋水合物管道螺旋流动及传热数值模拟

为了进一步研究输气管道中天然气水合物颗粒输送体系的螺旋悬浮流动规律,建立了圆管螺旋流的三维模型。采用RNG k-ε模型和DPM模型对天然气管道内的气固两相螺旋流动和传热进行了三维瞬态数值模拟。主要研究了水合物管道内不同横截面的速度场、壁面剪切力、水合物颗粒停留时间、水合物颗粒浓度分布规律以及传热规律。研究结果表明:螺旋流具有较强的颗粒携带能力,对增强水合物颗粒之间的传热,防治输气管道中水合物堵塞问题有较好的效果。研究结果可为保障输气管道的安全输送提供理论指导。     

基于群体平衡理论的管道内水合物颗粒聚集过程模拟

基于水合物颗粒聚集动力学的群体平衡模型,重点考虑水合物颗粒在流动过程中的碰撞频率、聚集效率、破碎频率及破碎后子颗粒的粒径分布函数,建立了三维几何模型,利用FLUENT 14.5软件对群体平衡模型和固液两相流模型进行联合求解,模拟不同条件下水合物颗粒的聚集过程,并将模拟结果与水合物颗粒生长模型的计算结果进行了对比。模拟结果表明,数值模型能较好地模拟水合物颗粒在管道内流动时的压降变化规律以及粒径分布情况。低流速下管道内水合物颗粒的聚集过程可大致分为缓慢增长、快速增长、破碎主导和动态平衡四个阶段。高流速下管道内水合物颗粒的聚集过程则只包括快速增长和动态平衡两个阶段。在管内流动条件下,相较于颗粒生长,水合物颗粒间的聚集更容易导致颗粒粒径增大、是流动过程中水合物颗粒粒径增大的主要原因。     

脱氧催化剂在炼油厂轻烃回收中的应用及建议

介绍了炼化一体化的炼油厂轻烃回收装置中南方化学脱氧催化剂的运用情况。表明此催化剂的活性和选择性较好,氧气、乙炔等有害杂质的脱除满足了生产要求,并提出了生产中的一些注意事项。