Обоснование оптимальных параметров вихревых аппаратов для очистки попутного нефтяного газа от сероводорода

• Автор: Ильин, Владимир Владиславович
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Ухта
• Количество страниц: 156 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ И ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА ОТ СЕРОВОДОРОДА
1.1 Влияние сероводорода на коррозионные процессы и качество попутного нефтяного газа

1.2 Аппараты для очистки попутного нефтяного газа от сероводорода.

1.2.1 Оборудование на основе абсорбционной технологии

1.2.2 Конструкции и закономерности работы вихревых аппаратов

Классификация вихревых аппаратов

Структура газового потока в вихревом контактном устройстве

Эффективность массообмена в вихревом контактном устройстве

1.3 Существующие методы исследований вихревых аппаратов

1.4 Пути совершенствования очистки попутного нефтяного газа с применением вихревых аппаратов
1.5 Цели и задачи исследований
1.6 Выводы
ГЛАВА 2. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ВИХРЕВОГО АППАРАТА
2.1 Методика исследований структуры газового потока
2.2 Методика исследования эффективности массообмена
2.3 Выводы
ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ГАЗОВОГО ПОТОКА В ВИХРЕВОМ АППАРАТЕ
3.1 Компоненты программного комплекса «Р1о\'У18ЮП-НРС»
3.2 Компьютерное моделирование структуры газового потока
3.2.1 Загрузка геометрии
3.2.2 Задание параметров задачи
3.2.3 Задание параметров расчета
3.2.4 Результаты численного эксперимента
3.3 Выводы
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ МАССООБМЕНА В ВИХРЕВОМ АППАРАТЕ
4.1 Описание экспериментальной установки и проведения эксперимента
4.2 Анализ экспериментальных данных
4.3 Выводы
ГЛАВА 5 МЕТОДИКА ОБОСНОВАНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВИХРЕВЫХ АППАРАТОВ И РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ ИХ НА ПРОМЫСЛЕ
5.1 Технологическая схема блока сероочистки попутного газа на месторождении «Западный Тэбук»
5.2 Методика обоснования оптимальных параметров вихревых аппаратов
5.3 Промышленная реализация вихревых аппаратов
5.4 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Процесс добычи нефти, главная цель которого получение товарной нефти для потребителя, заключается в извлечении скважинной продукции, ее транспорта по внутрипромысловым трубопроводам, разделении на нефть, газ и воду, и их целесообразное использование. В процессе нефтедобычи в составе скважинной продукции поступает попутный нефтяной газ (ПНГ). Постановление Правительства Российской Федерации от 8 января 2009 года №7 обязало нефтяные компании обеспечить целевой показатель сжигания ПНГ на 2012 год и последующие годы в размере не более 5 %, таким образом, достижение уровня 95 % полезной утилизации ПНГ для нефтяников является актуальной проблемой.
Основной проблемой для рационального использования ПНГ является наличие в них тяжелых углеводородов, сероводорода (Н28) и углекислого газа (С02), которые снижают качество попутных газов как сырья для различных технологических процессов, так и технологического топлива, а также негативно влияют на работоспособность оборудования для их добычи, транспортировки и переработки.
В настоящее время в мировой практике одним из эффективных способов поглощения вредных примесей попутных нефтяных газов является абсорбция. В промышленности часто используются крупные абсорбционные установки, которые характеризуются увеличением капиталовложений, эксплуатационных затрат. Одним из наиболее перспективных способов решения этой проблемы является применение малогабаритных вихревых абсорбционных установок, которые обладают простой конструкцией, обеспечивают достаточную интенсивность процесса абсорбции и нашли широкое применение в химической промышленности.
В связи с вышесказанным, исследования, разработка и использование малогабаритных вихревых абсорбционных установок является актуальной

(1.5)
где Я
радиус аппарата, м;

радиус вихря, м; сечение завихрителя, м2.
Согласно поэлементному расчету конструкция завихрителя разбивается на ряд функциональных элементов, деформирующих поток, сопротивление которых может быть определено по справочным данным, и сопротивление элементов суммируется в соответствии с правилом аддитивности.
Современные экспериментальные данные о структуре газового потока в аппаратах вихревого типа, представленные выше, рассматривают течение газа лишь для осесимметричного потока. При несимметричном односопловом локальном подводе газа в ВКУ с тангенциально-пластинчатым завихрителем по известным данным невозможно описать структуру газового потока как до завихрителя, так и в его щелях.
Между тем, в работе [135] была исследована пространственная структура газового потока однозаходного тангенциального завихрителя с тангенциально-пластинчатым контактным устройством (рис. 1.10). В этой работе предложена конструкция ВКУ с тангенциальным патрубком ввода газа 2, расположенного выше тангенциально-пластинчатого завихрителя 4. Это предложения было сделано на основе теоретических и экспериментальных исследований 5-ти различных конструкций ВКУ (рис. 1.11, а), где каждой конструкции соответствовал свой график распределения скорости газа в зависимости от угла между пластинами (рис. 1.11, б). Исследования автора [135] показали, что конструкция ВКУ №5 обеспечивает более равномерное распределение газа в щелях вихревого контактного устройства. А при проектировании массообменных аппаратов стремятся к более равномерному распределению газа по сечению аппарата.