zinet home
home home
home ИНТЕЛЛЕКТ-ПОРТАЛ
home Стартовал прием материалов в сборник XХХIX-й научной конференции. Требования к публикациям - в разделе "Объявления".

На главную | Объявления | Отчеты предыдущих конференций | История Украины | Контакты

РЕСУРСЫ ПОРТАЛА:

Тридцать восьмая научно-практическая конференция
(23 - 28 мая 2016 г.)


Тридцать седьмая научно-практическая конференция
(19 - 22 апреля 2016 г.)


Тридцать шестая научно-практическая конференция
(29 декабря 2015 - 5 января 2016 г.)


Тридцать пятая научно-практическая конференция
(24-27 ноября 2015 г.)


Тридцать четвертая научно-практическая конференция
(13-17 октября 2015 г.)


Тридцать третья научно-практическая конференция
(20-27 мая 2015 г.)


Тридцать вторая научно-практическая конференция
(2-7 апреля 2015 г.)


Тридцать первая научно-практическая конференция
(25 февраля - 1 марта 2015 г.)


Тридцатая научно-практическая конференция
(19-25 января 2015 г.)


Двадцать девятая международная научно-практическая конференция
(19-25 ноября 2014 г.)


Двадцать восьмая международная научно-практическая конференция
(08-13 октября 2014 г.)


Двадцать седьмая научно-практическая конференция
(20-25 мая 2014 г.)


Двадцать шестая научно-практическая конференция
(7-11 апреля 2014 г.)


Двадцать пятая юбилейная научно-практическая конференция
(3-7 марта 2014 г.)


Двадцать четвертая научно-практическая конференция
(20-25 января 2014 г.)


Двадцать третья научно-практическая конференция
(10-15 декабя 2013 г.)


Двадцать вторая научно-практическая конференция
(4-9 ноябя 2013 г.)


Первая международная научно-практическая конференция
(14-18 мая 2013 г.)


Двадцать первая научно-практическая конференция
(14-18 мая 2013 г.)


Двадцатая научно-практическая конференция
(20-28 апреля 2013 г.)


Девятнадцатая научно-практическая конференция
(26 февряля - 3 марта 2013 г.)


Восемнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 декабря 2012 г.)


Семнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 октября 2012 г.)


Шестнадцатая научно-практическая конференция
(09-14 апреля 2012 г.)


Пятнадцатая научно-практическая конференция
(01 - 07 марта 2012 г.)


Четырнадцатая научно-практическая конференция
(12-20 декабря 2011 г.)


Тринадцатая научно-практическая конференция
(28 октября - 09 ноября 2011 г.)


Двенадцатая научно-практическая конференция
(28 мая - 06 июня 2011 г.)


Одинадцатая научно-практическая конференция
(26 апреля - 04 мая 2011 г.)


Десятая научно-практическая конференция
(15-23 марта 2011 г.)


Девятая научно-практическая конференция
(27-31 декабря 2010 г.)


Восьмая научно-практическая конференция
(05-12 декабря 2010 г.)


Седьмая научно-практическая конференция
(28 мая - 7 июня 2010 г.)


Шестая научно-практическая конференция
(1-15 апреля 2010 г.)


Пятая научно-практическая конференция
(20-27 мая 2009 г.)


Четвертая научно-практическая конференция
(10-17 апреля 2009 г.)


Третья научно-практическая конференция
(20-27 декабря 2008 г.)


Вторая научно-практическая конференция
(1-7 ноября 2008 г.)


Первая научно-практическая конференция
(10-15 мая 2008 г.)



НАШИ ПАРТНЕРЫ:

Студия веб-дизайна www.zinet.info



Студия ландшафтного дизайна Флора-МК


Уникальное предложение!



Сайт-визитка - теперь
всего за 200 грн!

подробнее>>>



ОСУШКА И УДАЛЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ ФРАКЦИЙ ИЗ ПРИРОДНОГО ГАЗА МЕТОДОМ СВЕРХЗВУКОВОЙ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ СЕПАРАЦИИ

 

Коробченко К.В., Ляпощенко А.А.

Украина, гумы,

Сумский государственный университет

 

Представлена область применения сверхзвуковой низкотемпературной газодинамической сепарации природных газов и математическая модель движения углеводородной смеси через сверхзвуковой сепаратор. Рассмотрены уравнения состояния для описания поведения углеводородных систем. Приведены основные преимущества, результаты экспериментальных исследований и опыт внедрения сверхзвуковых сепараторов.

 

Добываемый природный газ, как правило, содержит такие примеси, как углекислый газ, сероводород и влагу. Углекислый газ и сероводород в соединении с водой образуют кислоты, вызывающие коррозию металла. Сероводород может вызывать и сульфидное растрескивание металла. По этим причинам углеводородные газы следует осушать и очищать от кислых компонентов. С этой целью их подвергают тщательной обработке с применением комплекса сооружений и технологических схем извлечения водяных паров, кислых и углеводородных компонентов, которые способны в условиях транспортировки конденсироваться с образованием гидратов в трубопроводах. Такая подготовка включает отделение от газа механических примесей, капельной воды и конденсата и последующую осушку. Также возможно при подготовке к переработке извлечение из газа тяжелых углеводородов [1]. Применение абсорбции, адсорбции, низкотемпературной сепарации газа, а также других методов в процессе подготовки природного и попутного нефтяного газов к транспорту и переработке характеризуется сложным аппаратурным оформлением и требует значительных капитальных затрат.

В этом плане, несомненно, актуальной представляется новая технология, так называемая сверхзвуковая низкотемпературная газодинамическая сепарация природных газов [2]. Суть этой технологии заключается в том, что при адиабатическом расширении газа в сверхзвуковых соплах происходит его сильное охлаждение за счет перехода тепловой энергии газа в кинетическую энергию потока, а при закрутке потока сконденсировавшиеся при охлаждении потока компоненты за счет центробежной силы отбрасываются к стенкам сепаратора, где и отбираются [3, 4].

На рисунке 1 представлена схема движения потоков в сверхзвуковом сепараторе конструкции голландской компании Twister BV, давшей название такой технологии 3S сепарации (SuperSonic Separation).

 

D:\Attachments_delff@ukr.net_2011-03-02_10-13-30\2.jpg         D:\Attachments_delff@ukr.net_2011-03-02_10-13-30\3.jpg

Рисунок 1 – Конструкция и схема движения потоков в 3S-сепараторах:

1 – завихряющее устройство; 2 – сопло Лаваля; 3 – рабочая секция; 4 –двухфазный сепаратор газ-жидкость; 5 – диффузор; 6 – направляющий аппарат

 

В процессе сверхзвуковой сепарации температура изменяется от пластовой температуры до низких температур, вплоть до криогенных. Изменение термобарических условий приводит к изменению фазового состояния смеси от однофазного в пласте до двухфазного (жидкость - пар). Для построения математической модели движения углеводородной смеси через сверхзвуковой сепаратор необходимо уметь описывать фазовое состояние системы в условиях термодинамического равновесия. С некоторыми упрощениями система уравнений Эйлера описывает сверхзвуковые течения [5]:

где V – значение вектора скорости;  - плотность массы; T – температура; - теплоемкость при постоянной плотности; R – универсальная газовая постоянная.

Первое уравнение - следствие закона сохранения массы, второе - закона сохранения импульса, третье - закона сохранения энергии, четвертое - уравнение Клапейрона. Эти уравнения выводятся из общих законов природы, постулированных в виде интегральных законов баланса массы, импульса, энергии. «Внутренними» границами в области определения сверхзвукового течения являются кусочно гладкие поверхности сильного разрыва - скачки уплотнения и поверхности тангенциального разрыва, в частности, свободные поверхности. На них задаются соотношения между V, р, , Т («условия Гюгонио»), которые следуют из интегральных законов сохранения [5].

К настоящему времени предложено большое число уравнений состояния [6, 7]. Большинство из них предназначены для описания поведения углеводородных систем. Эти уравнения можно условно разделить на два основных вида: многокоэффициентные и кубические. Для инженерных расчетов более удобны кубические уравнения состояния, большинство из которых основаны на самом простом из кубических уравнений - уравнении Ван-дер-Ваальса [1]:

,

где a и b – постоянные коэффициенты; v – мольный объём вещества; T – температура;  А – эмпирический коэффициент.

Перед сверхзвуковым сепаратором давление, температура и скорость газа равны соответственно ,  и , а на выходе - ,  и  (,  и ). Понижение давления и температуры приводит к конденсации паров воды и тяжелых углеводородных компонентов. Основным параметром, характеризующим возможность и скорость нуклеации жидкой фазы, является пересыщение s, равное отношению давления пара  к давлению насыщения при температуре Т [1]:

,

Необходимое условие конденсации пара - выполнение неравенства s>1. Но этого недостаточно. Нужно также, чтобы пересыщение было больше критического значения [1]:

,

где - молекулярная масса и плотность конденсирующегося компонента;  - коэффициент поверхностного натяжения жидкой фазы.

Если параметры сверхзвукового сепаратора таковы, что р1, Т1 и р2, Т2 удовлетворяют неравенству s > scr, то при сужении потока в сепараторе, а возможно, и сразу за ним происходит образование новой фазы, интенсивность которого зависит от степени пересыщения смеси.

 

Рисунок 2 - Сравнительная оценка характеристик НТС природного газа

 

Опытно-промышленные образцы сверхзвуковых сепараторов сегодня проходят промысловую апробацию как за рубежом, так и в странах СНГ, в частности, на УКПГ промыслов Ямбургского и Губкинского месторождений (рис.2, 3).

 

Рисунок 3 – Эффективность извлечения кислых компонентов в 3S сепараторе

 

Использование 3S сепараторов для осушки и удаления тяжелых фракций из природного газа ведет к следующим положительным эффектам: отказ от использования химикатов для борьбы с гидратообразованием (время пребывания газожидкостной смеси внутри сепаратора составляет тысячные доли секунды, гидраты не успевают сформироваться); малая занимаемая площадь и масса установки, высокая транспортабельность и монтажеспособность; в 3S сепараторе отсутствуют движущиеся элементы; углубленное извлечение пропан-бутанов и этана; предотвращение уноса конденсата из сепараторов НТС за счет увеличения степени извлечения фракций C5+; эффективное извлечение CO2 и H2S из кислых природных газов.

 

Литература:

 

1.      Синайский Э.Г., Лапига Е.Я., Зайцев Ю.В. Сепарация многофазных многокомпонентных сиситем. – М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2002. – 621 с.: ил.

2.      ЛогвинА.В., Склабінський В.І., Ляпощенко О.О. Використання стрибка густини для покращення сепарації газорідинних систем // Технологии XXI века умы 2009.-41 с.

3.      Alfyorov V., Bagirov L., Imayev S., Lacey J., Dmitriev L., Feygin V. Supersonic nozzle efficiently separates natural gas components // Oil&Gas Journal. - 2005. - V. 103. N 20.

4.      Okimoto F.T., Brouwer J.M. Supersonic gas conditioning // World Oil Magazine. - 2002. - V. 223, N. 8.

5.      Шифрин Э.Г. Потенциальные и вихревые трансзвуковые течения идеального газа. – М.: ФИЗАТЛИТ, 2001. – 320 с. – ISBN 5-9221-0038-6.

6.      Уоллис Г. Одномерные двухфазные течения. –М.: Мир, 1972. – 440 с.

7.      Waholder E., Weihs D. Slow motion of fluid sphere in the vicinity of another sphere or a plan boundary// Chem. Eng. Sci. – 1972. V. 27. - № 10.Р. 1817 – 1827.



Первая научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(10-15 мая 2008 г.)


(отчет)
Вторая научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(1-7 ноября 2008 г.)
(отчет)
Третья научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(20-27 декабря 2008 г.)
(отчет)
Четвертая научно-практическая конференция
(10-17 апреля 2009 г.)
(отчет)
Пятая научно-практическая конференция
(20-27 мая 2009 г.)
(отчет)
Шестая научно-практическая конференция
(1-15 апреля 2010 г.)
(отчет)
Седьмая научно-практическая конференция
(28 мая - 7 июня 2010 г.)
(отчет)
Восьмая научно-практическая конференция
(05-12 декабря 2010 г.)
(отчет)
Девятая научно-практическая конференция
(27-31 декабря 2010 г.)
(отчет)
Десятая научно-практическая конференция
(15-23 марта 2011 г.)
(отчет)
Одинадцатая научно-практическая конференция
(26 апреля 04 мая 2011 г.)
(отчет)
Двенадцатая научно-практическая конференция
(28 мая - 06 июня 2011 г.)
(отчет)
Тринадцатая научно-практическая конференция
(28 октября - 09 ноября 2011 г.)
(отчет)
Четырнадцатая научно-практическая конференция
(12-20 декабря 2011 г.)
(отчет)
Пятнадцатая научно-практическая конференция
(01-07 марта 2012 г.)
(отчет)
Шестнадцатая научно-практическая конференция
(09-14 апреля 2012 г.)
(отчет)
Семнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 октября 2012 г.)
(отчет)
Восемнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 декабря 2012 г.)
(отчет)
Девятнадцатая научно-практическая конференция
(26 февраля - 3 марта 2013 г.)
(отчет)
Двадцатая научно-практическая конференция
(20-28 апреля 2013 г.)
(отчет)
Двадцать первая научно-практическая конференция
(13-18 мая 2013 г.)
(отчет)
Первая международная научно-практическая конференция
"Перспективные направления отечественной науки - ХХI век"
(13-18 мая 2013 г.)
(отчет)
Двадцать вторая научно-практическая конференция
(4-9 ноября 2013 г.)
(отчет)
Двадцать третья научно-практическая конференция
(10-15 декабря 2013 г.)
(отчет)
Двадцать четвертая научно-практическая конференция
(20-25 января 2014 г.)
(отчет)
Двадцать пятая юбилейная научно-практическая конференция
(3-7 марта 2014 г.)
(отчет)
Двадцать шестая научно-практическая конференция
(7-11 апреля 2014 г.)
(отчет)
Двадцать седьмая научно-практическая конференция
(20-25 мая 2014 г.)
(отчет)
Двадцать восьмая научно-практическая конференция
(08-13 октября 2014 г.)
(отчет)
Двадцать девятая научно-практическая конференция"
(19-25 ноября 2014 г.)
(отчет)
Тридцатая научно-практическая конференция
(19-25 января 2015 г.)
(отчет)
Тридцать первая научно-практическая конференция
(25 февраля - 1 марта 2015 г.)
(отчет)
Тридцать вторая научно-практическая конференция
(2 - 7 апреля 2015 г.)
(отчет)
Тридцать третья научно-практическая конференция
(20 - 27 мая 2015 г.)
(отчет)
Тридцать четвертая научно-практическая конференция
(13 - 17 октября 2015 г.)
(отчет)
Тридцать пятая научно-практическая конференция
(24 - 27 ноября 2015 г.)
(отчет)
Тридцать шестая научно-практическая конференция
(29 декабря 2015 - 5 января 2016 г.)
(отчет)
Тридцать седьмая научно-практическая конференция
(19 - 22 апреля 2016 г.)
(отчет)
Тридцать восьмая научно-практическая конференция
(23 - 25 мая 2016 г.)
(отчет)

На главную | Объявления | Отчеты предыдущих конференций | История Украины | Контакты

Copyright © Zinet.info Идея сайта - Студия веб-дизайна Zinet