重力式气液分离器海上适应性研究

发布时间：2019-09-09 17:48

【摘要】：随着地球环境、气候问题日益紧张,清洁能源在人类能源消耗中所占比重越来越大,而天然气则是其中使用最为广泛的清洁能源。市场的不断扩大,让天然气的开采也日趋深水化,FLNG这种集生产、储存、装卸和运输为一体的新型装置受到了越来越多国家和公司的青睐。新型装置也带来了新的挑战,海上生产平台由于海洋的作用,会发生六个角度的晃动,不可避免的对平台上的一些设备的工作性能产生了影响,气液两相分离器就是其中之一。分离器由于功能的需要,必须是内部气液两相共存,并且液相充满率一般处于较易发生晃荡的范围内,而浮式生产平台的晃动则会引起重力式分离器内气液界面的波动,干扰甚至中断分离进程,降低气液分离效率,增加分离时间。本文首先通过对容器内液体晃荡的力学理论进行研究,总结了晃荡中固有频率影响、波面、应力的规律;并在此基础上,研究了数值计算的方法,再结合其他学者较为成功的实验,建立并验证了液体晃荡的数值模型。通过对横摇工况下立式和卧式分离器内部流场的数值模拟,对比了二者的分离性能、气液界面波动和壁面应力,分析了立式和卧式分离器的海上适应性。结果表明:横摇工况下,立式分离器不能完全分离气液两相,分离性能明显劣于卧式分离器,立式分离器中气液界面波动的幅度和频率均大于卧式分离器,壁面应力也明显高于卧式分离器,从工艺性能的角度卧式重力式分离器用于浮式天然气液化工艺。选取了卧式分离器后,研究了增加阻晃构件后的抗晃动性能;首先确定了多空折流挡板开孔比不宜过大的原则,确定了开孔比;又对挡板的结构做了优化,有针对性的只对波动较剧烈的分离器中部设置多空档板,提高了阻晃效率,降低了制造及生产运行难度;比较了不同挡板数的阻晃影响,确定了比较经济的挡板数;分析了相同挡板数的不同布置位置对阻晃效果的敏感性,确定了最优的均匀布置挡板的组合形式;对比分析了有无阻晃挡板的分离性能、波面波动程度,得到了波动周期减小为原来五分之一的结论。
【图文】：

总体布局,世界,设计吃水,容积

型深：约 32.0 米；设计吃水：约 12.0 米；最大结构吃水：约 12.5 米；设计吃水的载重量：约 142,000 吨；最大载重量：约 153,000 吨；货舱容积：约 270.000 立方米；压载水舱容积：约 270,000 立方米；淡水舱容积：约 270,000 立方米；燃油舱容积：约 270,000 立方米。-FPSO 的总体布局既要保证液化流程的紧凑、高效，，又要考虑设备的对设备的影响、LNG 储槽的安全性以及系泊系统、卸货系统的可靠

工艺图,绕管式换热器,工艺

工艺则均需要使用气液分离器，在天然气经过液化，温度降至-162℃后，送入分离器内进行气液分离，分离的液相LNG由LNG升压泵加压后送至LNG储罐，分离的BOG与脱酸性气后的天然气换热至常温，然后压缩后做燃料气。如图1-3所示，是基于绕管式换热器的LIMUM液化工艺，是林德公司开发的适用于海上的混合冷剂液化工艺，可以看出液化流程中气液两相分离器众多，分离器的可靠运行对海上生产系统至关重要，因此本文研究在浮式液化天然气生产平台上，用于分离LNG和BOG的气液两相分离器。图 1-3 基于绕管式换热器的 LIMUM 工艺Figure1-3 LIMUM based on coil wound heat exchanger1.2 分离器分类在石油化工行业中，许多生产过程都需要采用气液分离器，实现气液混合物的分离，从而完成产品的分离或者满足生产工艺对流体介质的要求。石油的开采集输中，为了实现对采出原油的准确计量，首先必须对油、气、水三相混合物进行分离；类似的，为了防止液体泵的气蚀
【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】：TE95

【引证文献】