نشریه تکنولوژی گاز

کاربرد دینامیک سیالات محاسباتی به منظور عیب یابی و تحلیل رفتار هیدرودینامیکی در یک جداکننده گرانشی سه فازه صنعتی

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی شیمی، گروه مهندسی شیمی ،دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

2 استاد گروه مهندسی شیمی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

3 استاد گروه مهندسی شیمی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

چکیده

 جدایش جریان چند فازی در جداکننده‌های گرانشی یکی از فرایند های مهم در صنایع مختلف به شمار می‌رود. در این مطالعه از یک شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) با استفاده از یک مدل ترکیبی VOF-DPM برای عیب‌یابی و تحلیل رفتار هیدرودینامیکی فرایند جدایش در یک جداکننده سه فازی صنعتی دارای بوت، استفاده شده است. لازم به ذکر است که با وجود کاربرد گسترده جداکننده‌های بوت در صنایع مختلف تاکنون هیچ پژوهشی روی این نوع از جداسازها برای بررسی رفتار ماکروسکوپی و میکروسکوپی فرایند جدایش ارائه نشده است. در این پژوهش، نتایج محاسبات عددی بر حسب پروفایل‌های جریان سه فازی، رفتار فازهای ثانویه، بازده جداکننده و توزیع اندازه قطرات مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که مدل CFD مورد نظر قادر به تخمین خوبی از رفتار جدایش در یک جداکننده سه فاز دارای بوت  است. عیب یابی فرایند جدایش در جداکننده مورد نظر برای تشخیص پارامترهایی که منجر به کاهش راندمان جداکننده می‌شود نیز مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان دهنده کاربرد نامناسب نوع هدایت کننده ورودی، نیاز به وجود نم گیر مناسب در خروجی گاز و همچنین نیاز به یک گرداب شکن در خروجی مایع بوده است. اثر افزایش میزان دبی آب ورودی روی عملکرد جداساز، یکی از پارامترهای مهم دیگری است که در این مطالعه مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که افزایش دبی آب ورودی در محدوده kg/hr  ۱۱۸۲۳-۴۷۲۹۵ منجر به افزایش میزان جرم آب در خروجی گاز از ۰/۹۰ به kg/hr ۱/۶ شده است ولی این مقدار افزایش باعث کاهش چشمگیری در عملکرد جدایش در جداساز مورد نظر نشده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

  1. Ahmed, T., Hamed, F., Russell, P.A., 2017. The use of CFD simulation to compare and evaluate different sizing algorithm for three – phase separator. OTC offshore technology conference. Brazil, 24-26.
  2. ANSYS Fluent version 16.2, 2016, Fluent Theory Guide.
  3. Arnold, K., Stewart, M., Surface production operations: design of oil handling systems and facilities. Amsterdam: Elsevier
  4. Bothamley, M., 2013a. Gas/liquid separators: quantifying separation performance-part 1. Oil and Gas. Fac., 2 (4), 21-29.
  5. Bothamley, M. 2013b. Gas/liquid separators: quantifying separation performance-part 2. Oil and Gas. , 2 (5), 35-47.
  6. Bracill, J.u., Kothe, D.B., Zemach, c., 1992. A continuum method for modeling surface tension. J.Comput.Phys., 100, 335-356.
  7. Cloete, S., Eksteen, J.J., Bradshaw, S.M., 2009 a. A mathematical modelling study of fluid flow and mixing in full scale gas stirred ladles. Computational Fluid Dynamics, 9(6), 345-356.
  1.  
  1. Cloete, S., Olsen, J.E., Skjetne, P. 2009b. CFD modeling of plume and free surface behavior resulting from a sub-sea gas release. Applied Ocean Research. 31, 220-225.
  2. Ghafarkhah, A., Shahrabi, M.A., Moraveji, M.K., Eslami, H., 2017. Application of CFD for designing conventional three phase oilfield separator. Egypt. J. Pet., 26 (2), 413–420.
  3. Ghafarkhah, A., Shahrabi, M.A., Moraveji, M.K., Eslami, H., 2018. 3D Computational-Fluid-Dynamics Modeling of Horizontal Three-Phase Separators: An Approach for Estimating the Optimal Dimensions. Oil and Gas. Fac., 33 (4), 1-17.
  4. Khalifat, Z., Zivdar, M., Rahimi, R., 1396. Simulation of three-phase separator in Borzoye petrochemical company, the first conference in science and engineering, Mashhad, in Persian.
  5. Kharoua, N., Khezzar, L., Saadawi, H., 2013b. CFD simulation of three-phase separator: effects of size distribution. ASME FEDSM. Nevada, USA.
  6. Kharoua, N., Khezzar, L., Saadawi, H., 2013a. CFD Modelling of a Horizontal Three-Phase Separator: A Population Balance Approach. Am. J. Fluid Dyn., 3 (4), 101-118.
  7. Kirveski, L., 2016. Design of Horizontal three-phase separator using computational fluid dynamics. MSC Dissertation, Alato university school of chemical technology.
  8. Mohammadi Ghaleni, M., Zivdar, M., Nemati, M.R., 2012. Hydrodynamic Analysis of two-phase separator by computational fluid dynamic (CFD). 6th international conference on Advanced Computational Engineering and Experimenting. Istanbul, Turkey.
  9. Monnery, W.D., Svrcek, W.Y., 1994. Successfully specify 3-phase separators. Chem. Eng. Prog, 90 (6), 29–40.
  10. Pourahmadi Laleh, A., 2010. CFD Simulation of Multiphase Separators. Ph.D. Dissertation, University of Calgary, Canada.
  11. Pourahmadi Laleh, A., Svrcek, W.Y., Monnery, W.D., 2011. Computational Fluid Dynamics Simulation of Pilot Plant‐Scale Two‐Phase Separators. Chem.Eng.Tech., 34 (2), 296-306.
  12. Pourahmadi Laleh, A., Svrcek, W.Y., Monnery, W.D., 2012. Computational Fluid Dynamics-Based Study of an Oilfield Separator--Part I: A Realistic Simulation. Oil and Gas Fac., 1(6), 57-68.
  13. Qarot, Y.F., Kharoua, N., Khezzar L., 2014. Discrete phase modeling of oil droplets in the gas compartment of a production separator. ASME International Mechanical Engineering Congress and Exhibition, Canada.
  14. Xu, Y., Liu, M., Tang, C., 2013. Three-dimensional CFD–VOF–DPM simulations of effects of low-holdup particles on single-nozzle bubbling behavior in gas–liquid–solid systems. Chem.Eng, 222, 292–306.
نشریه تکنولوژی گاز
دوره 5، شماره 1 - شماره پیاپی 5
شهریور 1399
صفحه 57-69