天然氣處理系統(tǒng)工藝技術(shù)模擬分析

【摘要】：天然氣處理系統(tǒng)是由相互聯(lián)系、彼此影響的不同層次的子系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)。隨著氣田開發(fā)時(shí)期不同、以及新氣源的不斷開發(fā)，原料天然氣無論是其物理化學(xué)性質(zhì)，還是流動特性及很多工藝參數(shù)都在不斷地變化，天然氣處理系統(tǒng)的工藝過程在時(shí)間和空間范圍內(nèi)是一個(gè)動態(tài)的過程。但對于已建成的天然氣處理系統(tǒng)而言，其工藝流程和結(jié)構(gòu)保持不變，系統(tǒng)中工藝單元和裝置生產(chǎn)能力是一定的，這些都在系統(tǒng)裝置設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)確定。在運(yùn)行若干年后，由于腐蝕、磨損及其它原因，設(shè)備的強(qiáng)度指標(biāo)要隨著變化，當(dāng)原料氣變化(物性、流動和工藝參數(shù))時(shí)，不匹配的現(xiàn)象就會發(fā)生，這就要求實(shí)時(shí)了解和掌握系統(tǒng)的運(yùn)行工況，進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)整改造，以滿足天然氣處理的要求。而對天然氣處理系統(tǒng)進(jìn)行模擬分析就是最重要的手段之一。 本文通過對處理系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立、求解，得到有關(guān)天然氣處理過程的信息，如天然氣處理能力、輕烴回收率及物流點(diǎn)的相關(guān)參數(shù)等等。對于氣田開發(fā)的各個(gè)時(shí)期，隨著天然氣物性和工藝參數(shù)的變化，通過模擬分析可以及時(shí)調(diào)整各設(shè)備的操作參數(shù)，并在某些設(shè)備、裝置不能滿足生產(chǎn)要求時(shí)，提出工藝改造方案。 根據(jù)從設(shè)備到單元、從單元到系統(tǒng)的研究路線，本論文主要在以下幾個(gè)方面做了大量的工作： 1)天然氣處理工藝中的熱力學(xué)基礎(chǔ)研究； 2)天然氣處理系統(tǒng)中各主要設(shè)備的工藝計(jì)算模型研究； 3)天然氣處理系統(tǒng)的過程模擬方法研究； 4)系統(tǒng)模擬模型的求解及軟件編制； 5)天然氣處理系統(tǒng)過程模擬技術(shù)及軟件的實(shí)際應(yīng)用和建議。 本文將過程系統(tǒng)模擬分析方法應(yīng)用到天然氣處理系統(tǒng)中，建立了一套專門針對天然氣處理系統(tǒng)模擬分析技術(shù)理論體系，并開發(fā)研制了專門針對天然氣處理系統(tǒng)的模擬軟件。同時(shí)，第一次提出了天然氣處理系統(tǒng)技術(shù)界限的概念。天然氣處理系統(tǒng)原料的物性參數(shù)、流動參數(shù)和設(shè)備的強(qiáng)度指標(biāo)隨油氣田開發(fā)時(shí)期不同而變化，因此，確定其技術(shù)界限意義十分重大。 該技術(shù)理論和軟件在渤海JZ20-2天然氣處理廠得到了很好的應(yīng)用。論文中，對渤海JZ20-2天然氣處理廠的各生產(chǎn)單元及系統(tǒng)分別作出了模擬流程圖，并利用回路矩陣法計(jì)算出了單元及系統(tǒng)的模擬計(jì)算順序，這對天然氣處理系統(tǒng)的模擬分析具有一定的代表性，對其它的天然氣處理系統(tǒng)的模擬分析具有一定的指導(dǎo)意義。該論文的研究對國內(nèi)天然氣處理系統(tǒng)的模擬研究提供了一定的理論支持。 【關(guān)鍵詞】：天然氣處理系統(tǒng) 過程模擬 穩(wěn)態(tài) 模擬流程圖 輕烴回收
【學(xué)位授予單位】：西南石油學(xué)院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號】：TE868
【目錄】：

• 中文摘要2-3
• ABSTRACT3-6
• 1 緒論6-14
• 1.1 目的意義6-7
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢7-11
• 1.3 主要研究內(nèi)容11-12
• 1.4 研究技術(shù)與思路12-13
• 1.5 本文的創(chuàng)新點(diǎn)13-14
• 2 天然氣處理工藝中熱力學(xué)基礎(chǔ)14-24
• 2.1 工藝計(jì)算中常用的狀態(tài)方程14-22
• 2.1.1 SRK狀態(tài)方程14-15
• 2.1.2 PR狀態(tài)方程15-16
• 2.1.3 BWR狀態(tài)方程16-18
• 2.1.4 SHBWR狀態(tài)方程18-19
• 2.1.5 天然氣物性參數(shù)的求取19-22
• 2.2 天然氣處理工藝中各過程的理論計(jì)算模型22-24
• 3 天然氣處理系統(tǒng)中主要設(shè)備及管線工藝計(jì)算模型24-61
• 3.1 分離器24-32
• 3.1.1 立式兩相分離器24-26
• 3.1.2 臥式兩相分離器26-27
• 3.1.3 三相立式分離器27-29
• 3.1.4 三相臥式分離器29-31
• 3.1.5 絲網(wǎng)除霧器31-32
• 3.2 閃蒸罐32-33
• 3.3 固定床吸附塔33-37
• 3.4 精餾塔計(jì)算模型37-44
• 3.4.1 簡單精餾塔37-42
• 3.4.2 復(fù)雜精餾塔42-44
• 3.5 膨脹機(jī)制冷工藝計(jì)算44-45
• 3.6 冷換設(shè)備計(jì)算模型45-52
• 3.6.1 傳熱基本關(guān)系式46-47
• 3.6.2 套管換熱器47-49
• 3.6.3 浮頭式換熱器49-51
• 3.6.4 板翅式換熱器51-52
• 3.7 壓縮機(jī)工藝計(jì)算52-53
• 3.8 泵計(jì)算模型53-55
• 3.8.1 設(shè)備方程53-54
• 3.8.2 離心泵的性能換算54
• 3.8.3 容積泵的性能換算54-55
• 3.9 管線流動壓降計(jì)算模型55-58
• 3.10 天然氣處理系統(tǒng)中的常用閥門58-61
• 3.10.1 節(jié)流閥計(jì)算模型58-59
• 3.10.2 閥門壓降計(jì)算59-61
• 4 天然氣處理過程系統(tǒng)模擬方法基礎(chǔ)研究61-68
• 4.1 天然氣處理過程系統(tǒng)模擬的基本方法61-62
• 4.2 序貫?zāi)K法62-68
• 4.2.1 模擬的基本要素62-63
• 4.2.2 再循環(huán)流的斷裂63-65
• 4.2.3 系統(tǒng)的分割與排序65-67
• 4.2.4 斷裂流股變量的收斂67-68
• 5 系統(tǒng)模型的求解及軟件編制68-69
• 6 渤海JZ20-2天然氣處理廠系統(tǒng)模擬研究69-92
• 6.1 渤海JZ20-2天然氣處理廠工藝流程69-83
• 6.1.1 國內(nèi)設(shè)計(jì)區(qū)工藝流程69-76
• 6.1.2 國外設(shè)計(jì)區(qū)工藝流程76-83
• 6.2 渤海JZ20-2天然氣處理廠系統(tǒng)模擬研究83-92
• 6.2.1 單元模擬計(jì)算方法研究83-89
• 6.2.2 系統(tǒng)模擬計(jì)算方法研究89-92
• 7 渤海JZ20-2天然氣處理廠模擬運(yùn)算結(jié)果分析92-114
• 7.1 主要設(shè)備資料92-98
• 7.2 最大處理能力條件下的模擬分析98-114
• 7.2.1 模擬計(jì)算98-113
• 7.2.2 模擬結(jié)果分析113-114
• 8 結(jié)論與建議114-115
• 致謝115-116
• 參考文獻(xiàn)116-120

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