FLNG填料塔内气体分布装置研究

摘要

随着海洋勘探开发的力度不断加大，FLNG技术得到长足发展。天然气预处理在FLNG生产工艺当中具有重要作用。塔器是预处理工艺的核心设备，其运行情况对气体净化效果，气体品质及整体经济效益等具有重大影响。塔内填料层底部气体的初始分布是影响全塔的正常操作和分离效率的重要因素，而气体分布装置对填料塔内的气体均布有至关重要的作用，其性能好坏直接影响到塔内气体的初始分布，进而影响填料塔的分离效率。因此对FLNG填料塔内的气体分布装置进行相关研究对提高填料塔在海洋晃动工况下保持高效脱酸效果具有重要意义。 本文采用实验与模拟相结合的手段，以FLNG填料塔内重要的气体分布装置——双切向环流式气体分布器为研究对象开展工作。根据研究需求，搭建一套晃动工况下气体分布器实验装置，利用该装置可进行静止及晃动工况下气体分布器实验研究。建立双切向环流式气体分布器数值计算模型，并对模型进行网格独立性检验与准确性验证。利用搭建的实验装置与建立的数值模型，对分布器进行了静止及晃动工况下的实验及模拟研究，分析了晃动工况对分布器性能产生的影响，得到了晃动对填料塔内气体分布器性能的影响规律。利用建立的数值模型，分别进行了结构参数对分布器性能影响规律的研究以及分布器的结构改进探索，得到了不同尺寸范围内分布器最优的结构参数并在此基础上提出三种结构改进方式。本文的研究工作对FLNG填料塔内气体分布装置的设计有一定的指导意义。

目录

声明

第一章 前言

1.1 课题来源及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 气体分布器结构发展

1.2.2 气体分布器性能研究进展

1.3 本文研究内容

第二章 实验装置与数值计算模型

2.1 实验装置建设

2.1.1 装置基本功能

2.1.2 装置流程设计

2.1.3 气体分布器类型初选及尺寸确定

2.1.4 实验晃动条件的实现

2.1.5 风机选型及参数计算

2.2 分布器性能评价指标与检测方案

2.3 数值计算模型的建立

2.3.1 模型建立

2.3.2 网格划分

2.3.3 参数设置及边界条件设定

2.3.4 模型准确性验证

第三章 双切向环流式气体分布器性能分析

3.1 静止工况下分布器性能分析

3.2 晃动工况下分布器性能分析

3.2.1 横摇工况下分布器性能

3.2.2 纵摇工况下分布器性能

3.2.3 艏摇工况下分布器性能

3.3 本章小结

第四章 结构参数对分布器性能影响规律分析

4.1不同尺寸下结构参数对分布器性能的影响

4.1.1 内筒与塔壁间距对分布器性能的影响

4.1.2 分布器内筒高度对分布器性能的影响

4.1.3 导流叶片高度对分布器性能的影响

4.1.4 导流叶片数目对分布器性能的影响

4.2晃动条件下结构参数对分布器性能的影响

4.2.1 内筒与塔壁间距对分布器性能的影响

4.2.2 分布器内筒高度对分布器性能的影响

4.2.3 导流叶片高度对分布器性能的影响

4.2.4 导流叶片数目对分布器性能的影响

4.3本章小结

第五章 双切向环流式气体分布器结构改进

5.1 分布器顶板增加出气孔

5.2 调整分布器顶板宽度

5.3 上移分布器顶板

5.4 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢