高含硫天然气集输系统硫沉积熔解特性研究
[Abstract]:When high-sulfur gas enters the gathering and transportation system from the gas reservoir, the temperature and pressure of the gas decrease. The sulfur dissolved in the natural gas begins to precipitate into small particles due to supersaturation, and then deposits on the inner surface of the pipeline and equipment, causing sulfur blockage and affecting the safety of the gathering and transportation system. Chemical analysis was carried out on the sediments. Element analysis showed that the main elements contained in the sediments were S and C, accounting for 65% and 20% respectively. The mixture is a mixture of sulfur and pipeline inhibitor. The sediment is fully dissolved in toluene, the insoluble material is analyzed by X-ray diffraction, and the soluble material is analyzed by PID chromatography. It is found that the insoluble material is S8 crystal, and the soluble material is in-situ corrosion inhibitor. The sediment is a non-Newtonian fluid with shear thixotropy property. The results of thermogravimetric-differential thermal analysis show that there are two endothermic peaks in the differential thermal curve, one is the melting point of sulfur (113 C) and the other is the field slowing down. The melting temperature of the deposit is measured at 65 C, and the melting temperature of the inorganic component is 113 C. In this paper, the force acting on the sulfur particles in the horizontal pipeline is analyzed, and the motion equation of the particles is obtained. The discrete phase model of FLUENT was used to simulate the deposition behavior of sulfur particles in horizontal straight pipe and elbow pipe. Sensitivity analysis of the factors affecting the deposition rate was carried out. The particle size ranged from 0.003 mm to 0.03 mm, mass flow ranged from 0.01 kg/s to 0.1 kg/s, and gas velocity ranged from 0.5m/s to 25 m/s. The larger the velocity of flow or the smaller the diameter of particles, the stronger the effect of air flow on particles, the smaller the deposition flux of sulfur particles on the pipe wall; and the increase of particle flow will increase the concentration of particles in the pipe and the deposition flux. In addition, the deposition rate increases with the increase of turbulent kinetic energy and particle flow rate. The VOF multiphase flow model and solidification/melting model in FLUENT software are used to simulate the melting process of deposited sulfur under external heating. The simulation results show that the convective heat transfer occurs between the deposited sulfur and the gas, and the heat conduction heat transfer occurs with the pipe wall. After the deposited sulfur is heated, the temperature increases, the viscosity decreases, and the fluidity becomes better. After reaching a certain viscosity, the deposited sulfur begins to flow along the pipe wall. In this paper, a simulation device for plugging removal of deposited sulfur by external heating is developed, which consists of a glass oil bath, a heating system, a stirring system and a temperature control system. It is found that the plugging of small diameter suction pipe is more difficult to remove under the same heating condition because of the unit heat loss between the environment and the deposited sulphur. The plugging removal experiment under the synergistic action of air flow and heating is carried out. The results show that when the critical pressure is reached, the sulfur deposit will lose its center stability first, not slip along the pipe wall as a whole.
【学位授予单位】:中国石油大学(华东)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TE863
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,本文编号:2223699
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