天然气脱水用旋流过滤器结构优化及性能研究

【摘要】：天然气中存在的液态水会对设备管道等产生堵塞、锈蚀等危害,不利于天然气的集输,气液旋流分离技术以及过滤分离技术都能对天然气中的液态水进行脱除,本文将这两种分离手段结合起来,旨在开发出既能发挥旋流作用又能发挥过滤作用的新型旋流过滤器,具体做法是在传统的气液旋流分离器的基础上进行改造,将不同结构的过滤筒放置在旋流腔中,运用正交试验对其结构水平进行匹配优化,并对结构优化后的出口粒度分布、阻力特性以及气液分离性能等方面展开了试验研究。从试验结果的分析中可以看出,轴流导叶式气液旋流分离器在加入过滤筒之后,在一定流量以及入口含液浓度范围内,分离效率提高的同时压降却在降低,且出口粒度分布中8μm以上的液滴基本被除尽,液滴粒径分布得到了较大改善,传统气液旋流器的分离性能得到了有效提高。过滤筒的滤网目数、滤网层数以及封闭情况对旋流过滤器的分离性能影响较大,而过滤筒长度以及排气管插入深度对其产生的影响较小。最终得出新型旋流过滤器的最佳结构水平组合为,过滤筒的滤网目数为100目,过滤筒长为250毫米,滤网层数为1层,封闭情况为上封闭,排气管插入深度为50毫米。从不同工况的影响对比试验中可以看出,新型旋流过滤器更适合小流量高浓度的工况。 【关键词】：旋流过滤器 结构匹配优化 性能研究 工况对比
【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】：2014
【分类号】：TE96
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 前言9-11
• 1.1 背景9
• 1.2 研究的目的及意义9-10
• 1.3 研究内容10-11
• 第二章 文献综述11-23
• 2.1 天然气脱水净化概述11-14
• 2.1.1 天然气脱水净化背景11
• 2.1.2 天然气脱水方法概述11-14
• 2.2 气-液旋流分离技术概述14-16
• 2.2.1 不同气-液旋流分离器类型14-15
• 2.2.2 气-液两相流动模型理论研究15
• 2.2.3 气-液旋流分离器内的流场研究15-16
• 2.2.4 气-液旋流分离器的应用前景16
• 2.3 过滤分离技术概述16-18
• 2.3.1 过滤理论的研究进展16-17
• 2.3.2 不同过滤数学模型研究17-18
• 2.3.3 强化过滤技术研究18
• 2.4 旋流过滤器的研究现状18-23
• 2.4.1 壁式旋流过滤器18-20
• 2.4.2 内置式旋流过滤器20-21
• 2.4.3 外置式旋流过滤器21-23
• 第三章 试验装置及测试方法23-35
• 3.1 试验装置23-25
• 3.2 试验参数测量方法及计算25-31
• 3.2.1 入口流量25-28
• 3.2.2 表观截面气速28-29
• 3.2.3 入口含液浓度29
• 3.2.4 压降29
• 3.2.5 分离效率29-30
• 3.2.6 粒径测量30-31
• 3.3 试验方案及内容31-34
• 3.4 小结34-35
• 第四章 旋流过滤器结构配置优化试验结果分析35-47
• 4.1 分离效率结果分析35-39
• 4.2 压降结果分析39-43
• 4.3 综合平衡法选择最佳组合结构43-44
• 4.4 进出口粒径的测试及分析44-45
• 4.5 小结45-47
• 第五章 旋流过滤器气液分离性能试验结果分析47-81
• 5.1 纯气体阻力特性试验结果分析47-51
• 5.1.1 无过滤筒加入时的纯气体阻力特性47-48
• 5.1.2 有过滤筒加入时的纯气体阻力特性48-49
• 5.1.3 过滤筒下端加 30°喇叭口时的纯气体阻力特性49-50
• 5.1.4 三种不同结构的纯气体阻力特性对比50-51
• 5.2 气液两相阻力特性试验结果比较分析51-53
• 5.3 有无滤筒对分离效率的结果影响对比分析53-55
• 5.4 旋流过滤器气液分离性能结果分析55-71
• 5.4.1 不同过滤筒目数的影响55-58
• 5.4.2 不同过滤筒层数的影响58-62
• 5.4.3 不同过滤筒封闭情况的影响62-65
• 5.4.4 不同排气管插入深度的影响65-68
• 5.4.5 不同过滤筒长度的影响68-71
• 5.5 不同工况的影响71-79
• 5.5.1 分离效率结果对比分析71-75
• 5.5.2 压降结果对比分析75-79
• 5.6 旋流过滤行为研究79-80
• 5.7 小结80-81
• 第六章 结论及展望81-83
• 6.1 结论81-82
• 6.2 展望82-83
• 参考文献83-86
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果86-87
• 致谢87

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