旋转涡轮分离器中气液两相喷嘴天然气脱水数值模拟研究

第2 期 一 9一 旋转涡轮分离器中气液两相喷嘴天然气脱水 数值模拟研究 任 吉娟 ，王天祥 ( 1 ． 胜利石油管理局油气集输 公司 ， 山东 东 营 2 5 7 0 6 4 ) ( 2 ． 总装备部工程设计研 究总院 ，北 京 1 0 0 0 2 8 ) [ 摘 要] 以甲烷／ 水蒸气混合物 为介质 ，用F l u n e n t 6 ． 3 s ~ 旋转 涡轮分 离器中的两相喷嘴进行 了水蒸 气相 变的数值 模拟研 究 。研 究表 明 ，水蒸 气的相 变点 出现在喷嘴喉部 的下游 ，在相 变点 以后 为气液两相双组份混合物 的流动相 似 ，该分 离器可 以对含 湿天 然气进行脱 水处理 。 [ 关键词]旋转涡轮分离器；两相喷嘴；天然气脱水；数值模拟 从油气井流出 的天然气 ，一般都含有饱和量 的水蒸气 。气体 中存在过量 的水汽不仅 降低 了管 道 中商品天然气 的输送 能力和气体热值 ，而且 由 于气体 工艺条件 的变化 引起水蒸气凝析 ，形成液 态水 、冰或 固态气 体水合物 ，从而增加集气管路 压 降，严 重时造成 水合物堵塞管道 ，中断生产 。 因而 ，油气 田生产 的天然气一般要脱水 ，以满足 气体 后续加 工工 艺、管道输送和 商品天然气对水 含量 的要求 。天然气脱水 的常用 方法有 ：溶剂 吸 收 法 、 固体 吸收 法 、低 温 分离 法 。在 实 际生产 中，可根据对天然气脱水深度 的要求选择适 当的 脱水 方法。 目前 ，最常用 的方法 是三甘醇吸收和 固体干燥剂 脱水两种 。这些 常规 方法很成熟 ，脱 水效 果 比较好 ，但 需要添加药剂 或工艺复杂 ，而 且对 原料 天然气 的压能最 终没有 很好地应用 ，浪 费了能量 。 随着 科 学研 究和 技术 的发展 ，出现 了一些 新 的脱水方法 ，其 中壳牌公 司研发 的T w i s t e r — I 和 T w i s t e r ． I I 以及 由中国石油大学 、北京工业 大学和 西 安交通 大学对其进行相 关研 究得 到的天然气超 音速 分离器是较新 的一种脱水技术【 】 [ 2 】 【 。该脱水 技术在 很大程度上解 决了天然气 的脱水 问题 ，是 天然气 脱水技术发 展的主要方 向之 一，但其不足 之处是工况适应性不好 。 旋转涡轮分离器是一种结合 了紧凑 高效油气 分 离 以及恢复常规 压降操作 中损 失的能量 的独特 技术 ，该分离器利 用两相喷嘴将 两相流体 的压 力 转化为高动能 ，形成高速 两相......