Обґрунтування вибору схеми моделювання процесу підготовки вуглеводнів до транспортування методом надзвукової сепарації
DOI:
https://doi.org/10.26906/znp.2023.61.3864Ключові слова:
надзвукова сепарація, природний газ, моделювання, супутньо-пластова вода, підготовка вуглеводнівАнотація
Проведено аналіз методів підготовки вуглеводнів до транспортування та обґрунтовано вибір схеми моделювання процесу надзвукової сепарації. Ця технологія дозволяє ефективно видаляти вологу, важкі вуглеводні та CO₂, що значно покращує якість газу та зменшує негативний вплив на довкілля. Виконано чисельне моделювання в програмному середовищі HYSYS, яке дозволило отримати оптимальні параметри процесу. Досліджено вплив ключових факторів, таких як тиск, температура та швидкість потоку, на ефективність сепарації. Отримано залежності, що демонструють, що збільшення тиску до 12,5 МПа підвищує ефективність процесу, однак подальше його зростання не дає значного покращення. Проведено порівняльний аналіз двох схем моделювання, в результаті якого досягнуто вибору оптимальної моделі, що забезпечує високу точність прогнозування та мінімізує обчислювальні витрати. Визначено, що запропонована схема дозволяє найбільш точно відтворити фізичні процеси, які відбуваються в надзвуковому сепараторі, включаючи розширення потоку, фазовий перехід, розділення рідкої та газової фаз і дифузію. Проаналізовано обмеження сучасних моделей, зокрема їхню чутливість до рівноважних припущень. Встановлено, що для підвищення точності прогнозів необхідні подальші удосконалення методів моделювання, оскільки реальний процес є нерівноважним. Досягнуто висновку, що використання надзвукового сепаратора може значно підвищити ефективність підготовки природного газу та забезпечити додаткове вилучення конденсату. Отримані результати можуть бути використані для подальшої оптимізації технологічних процесів очищення газу та їхньої адаптації до промислового застосування.
Посилання
1. Niknam, P. H., Mortaheb, H. R., & Mokhtarani, B. (2017). Optimization of dehydration process to improve stability and efficiency of supersonic separation. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 43, 90–95. https://doi.org/10.1016/j.jngse.2017.03.017 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jngse.2017.03.017
2. Lai, X.-y., Jiang, W.-m., Chen, J.-n., Ru, Y.-p., Hu, W.-l., & Wang, S.-t. (2021). Process Simulation Investigation of Purification and Deacidification in Supersonic Separation Process for Natural Gas Treatment. У Proceedings of the International Petroleum and Petrochemical Technology Conference 2020 (с. 266–284). Springer Singapore.
https://doi.org/10.1007/978-981-16-1123-0_27 DOI: https://doi.org/10.1007/978-981-16-1123-0_27
3. Jiang, W., Bian, J., Wu, A., Gao, S., Yin, P., & Hou, D. (2018). Investigation of supersonic separation mechanism of CO2 in natural gas applying the Discrete Particle Method. Chemical Engineering and Processing - Process Intensification, 123, 272–279.
https://doi.org/10.1016/j.cep.2017.11.019 DOI: https://doi.org/10.1016/j.cep.2017.11.019
4. Shooshtari, S. H. R., & Shahsavand, A. (2018). Optimal operation of refrigeration oriented supersonic separators for natural gas dehydration via heterogeneous condensation. Applied Thermal Engineering, 139, 76–86.
https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2018.04.109 DOI: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2018.04.109
5. Cao, X., & Yang, W. (2015). The dehydration performance evaluation of a new supersonic swirling separator. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 27, 1667–1676.
https://doi.org/10.1016/j.jngse.2015.10.029 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jngse.2015.10.029
6. Bian, J., Cao, X., Yang, W., Edem, M. A., Yin, P., & Jiang, W. (2018). Supersonic liquefaction properties of natural gas in the Laval nozzle. Energy, 159, 706–715.
https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.06.196 DOI: https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.06.196
7. Machado, P. B., Monteiro, J. G. M., Medeiros, J. L., Epsom, H. D., & Araujo, O. Q. F. (2012). Supersonic separation in onshore natural gas dew point plant. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 6, 43–49.
https://doi.org/10.1016/j.jngse.2012.03.001 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jngse.2012.03.001
8. Arinelli, L. d. O., Teixeira, A. M., de Medeiros, J. L., & Araújo, O. d. Q. F. (2019). Supersonic separator for cleaner offshore processing of natural gas with high carbon dioxide content: Environmental and economic assessments. Journal of Cleaner Production, 233, 510–521.
https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.06.115 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.06.115
9. Alnoush, W., & Castier, M. (2019). Shortcut modeling of natural gas supersonic separation. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 65, 284–300.
https://doi.org/10.1016/j.jngse.2019.03.004 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jngse.2019.03.004
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Тетяна Нестеренко, Микола Нестеренко, Олександр Шевченко, Олексій Омельченко
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
