توصيفگر ها :
ديناميك سيالات محاسباتي , جداكننده سهفازي , پالايشگاه گاز پارسيان , ميعانات گازي
چكيده فارسي :
در فرآيندهاي صنعت نفت و گاز، وجود جريانهاي چندفازي ، عملكرد تجهيزات پاييندست را با چالش مواجه ميسازد. اين جريانها معمولاً شامل فاز گاز، مايع آلي(ميعانات گازي) و مايع سنگين(آب) هستند كه جداسازي آنها براي عملكرد مناسب تجهيزات پايين دست ضروري است. دو جداكننده در فشارهاي 44 و100 بار در پالايشگاه گاز پارسيان استفاده ميشود كه در عملكرد اين تجهيزات مشكلاتي وجود دارد. در جداكننده فشار متوسط پالايشگاه، مقداري آب در خروجي فاز ميعانات گازي وجود دارد كه باعث تشكيل رسوب و آسيب به تجهيزات پايين دستي ميشود. جداكننده فشار بالاي پالايشگاه نيز مشكل فرار مايعات همراه فاز گاز و كاهش كيفيت فاز گاز خروجي را دارد. براي رفع مشكل جداكنندهها، عملكرد آنها بهصورت عددي و گذرا و با بهرهگيري از روش ديناميك سيالات محاسباتي(CFD) تحليل شد. هندسه هر يك از جداكنندهها در ابعاد واقعي بهصورت سهبعدي شبكهبندي و معادلات مدل با شرط مرزي مناسب با نرمافزار انسيس فلوئنت حل شد. سطح مشترك فازها با استفاده از مدل حجم سيال و جريان آشفته با مدل k–ε RNG شبيهسازي شد. در جداكننده فشار متوسط، اثر افزودن بافل داخلي و تغيير دبي ورودي بررسي گرديد. نتايج نشان داد كه استفاده از بافل اضافي موجب آرامسازي بيشتر جريان، تهنشيني بهتر قطرات آب و جلوگيري از انتقال آن به خروجي ميعانات گازي شده و راندمان جداسازي آب نسبت به حالت اوليه كه 82/91 درصد بود تا مقدار 21/95 درصد با افزدودن بافل بهبود مييابد. كاهش دبي ورودي نيز بهدليل افزايش زمان ماند سيال و جداسازي مناسبتر فازها، موجب بهبود روند جداسازي گرديد و راندمان جداسازي آب به 16/99 درصد رسيد. در مورد جداكننده فشار بالا، نتايج نشان داد كه هندسه ورودي تأثير قابلتوجهي بر عملكرد جداسازي دارد؛ بهطوريكه از ميان هندسههاي بررسيشده، نوع نيمكرهاي با راندمان حدود 74 درصد بهترين عملكرد را داشت و پس از آن هندسه صفحهاي داراي راندمان جداسازي 60 درصد بود. همچنين بررسي فاصله انحرافدهنده از ورودي نشان داد كه با دور شدن آن از محل ورود جريان، راندمان جداسازي كاهش يافته و شرايط بهينه جداسازي مختل ميشود، كه اين موضوع اهميت موقعيت صحيح تجهيزات ورودي در افزايش كارايي جداكننده را نشان داد.
چكيده انگليسي :
In oil and gas industry processes, the presence of multiphase flows challenges the performance of downstream equipment. These flows typically consist of a gas phase, a light liquid phase (gas condensate), and a heavy liquid phase (water), whose separation is essential for the proper functioning of downstream units. Two separators operating at pressures of 44 and 100 bar are used in the Parsian Gas Refinery, each experiencing operational issues. In the medium-pressure separator, some water is detected in the condensate outlet stream, leading to scale formation and damage to downstream equipment. The high-pressure separator suffers from liquid carryover with the gas phase, which reduces the quality of the separated gas. To address these problems, the performance of both separators was analyzed numerically and transiently using Computational Fluid Dynamics (CFD). The geometry of each separator was modeled in full scale and meshed in three dimensions, and the governing equations were solved in ANSYS Fluent using appropriate boundary conditions. The interface between the phases was tracked using the Volume of Fluid (VOF) model, and turbulence was modeled using the RNG k–ε model. In the medium-pressure separator, the effects of adding an internal baffle and changing the inlet flow rate were investigated. The results showed that the additional baffle improved flow calming, enhanced water droplet settling, and prevented their entrainment into the condensate outlet. Consequently, the water separation efficiency increased from 91.82% in the original configuration to 95.21% with the added baffle. Furthermore, reducing the inlet flow rate improved phase separation due to longer residence time, resulting in a separation efficiency of 99.16%. For the high-pressure separator, results indicated that the inlet geometry had a significant effect on the separation performance. Among the tested designs, the hemispherical inlet showed the best performance with a separation efficiency of about 74%, followed by the flat-plate type with about 60%. Additionally, increasing the distance between the inlet and the deflector reduced the separation efficiency and disrupted the optimal separation conditions, highlighting the importance of proper inlet device positioning for improved separator performance.