酸性天然氣集輸系統(tǒng)中的硫沉積規(guī)律研究

【摘要】：隨著世界能源的消耗越來(lái)越多，天然氣作為一種清潔、高效、便于使用的能源，在工業(yè)各個(gè)領(lǐng)域的使用越來(lái)越多。近幾年，我國(guó)開(kāi)采了很多高含硫氣藏。在開(kāi)采過(guò)程中析出的單質(zhì)硫，會(huì)隨天然氣一同進(jìn)入集輸系統(tǒng)中并沉積下來(lái)，最終會(huì)造成地面集輸管道設(shè)備的堵塞和損壞。 為了對(duì)酸性天然氣集輸系統(tǒng)中的硫沉積規(guī)律進(jìn)行探索，本文編制了計(jì)算天然氣物性熱力計(jì)算的程序。在此基礎(chǔ)上，完成了元素硫的氣相逸度系數(shù)的計(jì)算，從而計(jì)算出一定壓力溫度條件下，酸性天然氣中元素硫的溶解度值，確定了酸性天然氣飽和含硫量與壓力溫度的關(guān)系，進(jìn)而確定了集輸系統(tǒng)中給定位置所處的壓力、溫度條件下，析硫的必要條件。硫顆粒從酸性天然氣析出后，通過(guò)布朗凝并作用不斷的碰撞長(zhǎng)大，因此對(duì)于硫顆粒的尺寸分布進(jìn)行了研究。 當(dāng)元素硫從酸性天然氣中析出長(zhǎng)大為穩(wěn)定顆粒后，不會(huì)馬上沉積，而是在集輸系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，在某些特定設(shè)備處才會(huì)沉積。因此，對(duì)集輸系統(tǒng)中集氣站外管線上行平拐彎頭管段、水平上拐彎頭管段和反Z型彎頭管段，進(jìn)行氣固兩相流模擬，模擬出硫顆粒隨酸性天然氣在這三種彎頭管段中流動(dòng)過(guò)程的軌跡，得到壓力、溫度、顆粒直徑和氣流速度對(duì)硫顆粒沉積率的影響。 【關(guān)鍵詞】：酸性天然氣 元素硫 尺寸分布 硫沉積 顆粒軌跡
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)石油大學(xué)（華東）
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TE866
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-16
• 1.1 課題研究的背景8
• 1.2 硫沉積研究現(xiàn)狀8-12
• 1.2.1 高含硫氣藏硫沉積研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 酸性天然氣集輸系統(tǒng)中的硫沉積研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 酸性天然氣集輸系統(tǒng)中的硫沉積機(jī)理12-14
• 1.3.1 元素硫的來(lái)源13
• 1.3.2 元素硫在集輸系統(tǒng)中的沉積位置及危害13
• 1.3.3 酸性天然氣集輸系統(tǒng)中的硫沉積機(jī)理13-14
• 1.4 本文的主要內(nèi)容14-16
• 第2章 天然氣物性參數(shù)計(jì)算16-26
• 2.1 實(shí)際氣體狀態(tài)方程16-20
• 2.1.1 PR 狀態(tài)方程17-18
• 2.1.2 天然氣熱物性參數(shù)表達(dá)式18-20
• 2.2 程序計(jì)算結(jié)果20-23
• 2.3 節(jié)流計(jì)算23-26
• 第3章 酸性天然氣中的元素硫溶解度計(jì)算26-35
• 3.1 元素硫在酸性天然氣中的氣固相平衡26-27
• 3.2 三種計(jì)算硫的固相逸度的方法27-28
• 3.3 元素硫在酸性天然氣中的溶解度結(jié)果對(duì)比28-32
• 3.4 元素硫在酸性天然氣中的溶解度規(guī)律研究32-35
• 3.4.1 酸性天然氣組分對(duì)元素硫溶解度的影響33-34
• 3.4.2 壓力溫度對(duì)元素硫溶解度的影響34-35
• 第4章 硫在酸性天然氣中的成核介紹和尺寸分布35-46
• 4.1 成核理論介紹35-37
• 4.2 元素硫的成核速率37-38
• 4.3 硫顆粒尺寸分布38-46
• 4.3.1 顆粒尺寸控制方程39
• 4.3.2 矩方法39-42
• 4.3.3 結(jié)果與分析42-46
• 第5章 集輸系統(tǒng)典型管段硫顆粒軌跡模擬46-64
• 5.1 單相湍流模擬簡(jiǎn)介46-47
• 5.1.1 直接數(shù)值模擬（DNS）46
• 5.1.2 大渦模擬（LES）46-47
• 5.1.3 離散渦模擬（DVS）47
• 5.2 氣固兩相湍流模型簡(jiǎn)介47-48
• 5.2.1 顆粒軌道模型47
• 5.2.2 顆粒擬流體模型47-48
• 5.3 集輸系統(tǒng)典型管段硫顆粒軌跡模擬48-64
• 5.3.1 幾何模型49
• 5.3.2 氣相和顆粒相的控制方程49-52
• 5.3.3 邊界條件及網(wǎng)格劃分52-53
• 5.3.4 模擬結(jié)果分析53-64
• 結(jié)論64-65
• 參考文獻(xiàn)65-68
• 附錄 A68-69
• 附錄 B69-70
• 附錄 C70-71
• 附錄 D71-79
• 致謝79

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