زهره خلیفات
-
جداکننده های گرانشی چند فازی یکی از پرکاربردترین تجهیزات برای جدایش فازهای غیر قابل امتزاج در صنایع مختلف به شمار می روند. در این کار به بهبود عملکرد یک جداکننده گرانشی سه فازی صنعتی دارای بوت، با هدف رفع مشکلاتی که از عیب یابی فرایند جدایش در این جداکننده بدست آمده، پرداخته شده است. بدین منظور، اثر تعویض هدایت کننده در ورودی (نوع پره دار به جای ورودی زاویه دار)، نصب بافل در میانه و نم گیر در انتهای جدا کننده مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این تحقیق نشان داد که با استفاده از طراحی جدید، عملکرد جداکننده بهبود یافته، به طوری که میزان مایع در گاز خروجی% 8/83 نسبت به طراحی کنونی در صنعت کاهش یافته است. این طراحی در بهبود رفتار جریان در ناحیه ورودی، بهبود توزیع اندازه قطرات در خروجی و همچنین در جلوگیری از کاهش چشمگیر عملکرد جداکننده هنگام افزایش دبی، که از مشکلات مربوط به عیب یابی فرایند جدایش بوده اند، نیز موفق عمل کرده است.کلید واژگان: جداکننده صنعتی دارای بوت, تجهیزات درونی, هدایت کننده ورودی, بافل, نم گیرMulti-phase gravity separators are one of the most useful equipment used to separate immiscible phases in different industries. Debottlenecking of the separation process was investigated in this study, to improve the performance of an industrial three-phase boot separator. So, the effect of altering the inlet diverter (replacing the slopped inlet diverter with a vane inlet diverter), placing a baffle at the middle, and placing a mist extractor at the end of the separator, were considered. Results of this research showed that by using the new design, the performance of the separator improved so that the liquid amount at the gas outlet decreased by 83.8% compared to the current design of the industrial separator. This new design was successful in improving the flow behavior at the inlet zone, improving the droplet size distribution at the outlet zone, and preventing the impressive decrease of the separator performance while increasing the inlet flow rate.Keywords: Industrial boot separator, Internals, Inlet diverter, Baffle, Mist extractor
-
جداکننده های چندفازی گرانشی یکی از مهمترین تجهیزات برای جدایش فازهای با ارزش در صنایع مختلف به شمار می روند. به دلیل ضعف های مربوط به مدل های نیمه تجربی و هزینه های بالای انجام آزمایش برای یافتن طراحی بهینه برای این جداکننده ها، استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) رو به گسترش است. در این تحقیق پس از مرور کلی جداکننده های گرانشی به بررسی مروری بر کارهای انجام شده با استفاده از CFD برای انتخاب مدل مناسب در طراحی و بهینه سازی جداکننده ها،پرداخته شده است. نتایج نشا ن می دهد که اگرچه استفاده از CFD یک روش قدرتمند برای مدل سازی و بهبود طراحی جداکننده است ولی کاستی های آن همچون استفاده از مدل نادرست، فرضیات ساده کننده و روش بهینه سازی نامناسب، منجربه نبود دقت کافی در نتایج شبیه سازیو بهینه سازی شده است که باید در کارهای آینده بررسی شوند.
کلید واژگان: جداکننده گرانشی, شبیه سازی, دینامیک سیالات محاسباتی, جریان چندفازیGravity multiphase separators are one of the most important equipment in different industries. Due to the limitations related to semi-empirical models and the high-performance cost of experimental tests in finding the optimized design, computational fluid dynamics (CFD) has been widely used recently. In this research, after a total review on gravity separators, a review of CFD studies on these apparatuses, to find the appropriate model for simulation and optimization, are considered. Results show that, although CFD is a powerful technique for modeling and improving the separator design, some disadvantages like using incorrect models, simplified assumptions and inappropriate optimization methods lead to inaccurate simulation and optimization results, which should be considered in future works.
Keywords: Gravity Separator, Simulation, Computational Fluid Dynamics, Multi-Phase Flow -
جداکننده های سه فازی برای جدایش فازهای غیر قابل امتزاج در صنایع نفتی مورد استفاده قرار می گیرند. شبیه سازی این جداکننده های صنعتی با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی در مراجع بسیار محدود بوده و اکثر کارهای انجام شده مربوط به شبیه سازی با استفاده از دیدگاه اولر-اولر یا اولر-الگرانژ با تطابق ضعیف بین نتایج مربوط به شبیه سازی و داده های صنعتی بوده است . در این کار یک مدل که ترکیبی از دو مدل حجم سیال FOV و مدل فاز ناپیوسته MPD که ترکیب دو دیدگاه اولر-اولر و اولر-الگرانژ بوده، برای شبیه سازی یک جداکننده سه فاز صنعتی دارای بوت توسعه داده شده است. الزم به ذکر است که با وجود کاربرد گسترده جداکننده های دارای بوت در صنایع نفتی، تا کنون هیچ پژوهشی روی این نوع از جداساز ها انجام نشده است .به منظور توسعه این مدل ترکیبی در این کار، اثر زیر مدل های مختلف شامل نیروی جرم مجازی، شکست قطرات و مدل گام تصادفی WRD که در اکثر شبیه سازی ها از آن صرف نظر شده، مورد بررسی قرار گرفته است. میزان جرم قطرات در گاز خروجی از داده های مربوط به جداکننده موجود در شرکت پتروشیمی برزویه واقع در جنوب ایران به عنوان معیاری برای ارزیابی مدل مورد نظر، مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج نشان داد که مدل ترکیبی مورد نظر با در نظر گرفتن هر سه زیر مدل و تاثیر باالی زیرمدل WRD یک مدل موفق در تخمین بازده جداکننده بوده است، به طوری که با استفاده از زیر مدل ها خطای نتایج شبیه سازی از 81/40 % به 9/12 %کاهش پیدا کرده است. در این کار همچنین با استفاده از مدل اعتبار سنجی شده به بررسی اثر اندازه قطرات و دبی ورودی روی عملکرد جدا کننده پرداخته شده است. نتایج نشان دادند که کاهش اندازه قطرات به اندازه 02 %و افزایش دبی hr/6475kg- 5800 باعث کاهش راندمان جداساز شده است به طوری که میزان جرم قطرات مایع در گاز خروجی به ترتیب به اندازه 29 %و 38 %افزایش یافته است.
کلید واژگان: دینامیک سیالات محاسباتی, جریان چند فازی, شبیه سازی, جداکننده سه فاز دارای بوت, مدل گام تصادفیThree-phase separators are used to separate immiscible phases in petroleum industries. Computational fluid dynamics (CFD) simulation of industrial separators are rather limited in the literature and most of them are based on Eulerian-Eulerian (E-E) or Eulerian-Lagrangian (E-L) approaches with poor agreement between simulation and industrial data. In this research a coupled E-E and E-L method, i.e., the combination of the volume of fluid (VOF) and dispersed phase model (DPM) was developed to simulate an industrial three phase boot separator. Noted that despite the wide usage of boot separators in petroleum industry, no research has been performed on it. In order to develop the coupled model, effects of different sub-models including virtual mass force, droplet break up and also discrete random walk (DRW) model which was ignored in most of the researches, were considered. Liquid droplet entrainment in the gas outlet taken from data of Borzoyeh Petrochemical Company in the south of Iran, was the criteria for evaluating the CFD model. It is concluded that the coupled model using three mentioned sub-models with the high importance of applying DRW, is a successful way in predicting the separator efficiency so that considering all sub-models decreases the simulation error from 40.81% to 12.9%. Using the validated model, effects of inlet droplet size and flow rate on the separation performance were considered. Results demonstrated that decreasing droplet size (by 20%) and increasing flow rate (from 5800-6475 kg/hr), decreased the efficiency, such that the liquid entrainment in the gas outlet increased by 29% and 38 % respectively
Keywords: Computational fluid dynamics, Multi-phase flow, simulation, Three phase bootseparator, Discrete random walk model -
جدایش جریان چند فازی در جداکننده های گرانشی یکی از فرایند های مهم در صنایع مختلف به شمار می رود. در این مطالعه از یک شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی ((CFDبا استفاده از یک مدل ترکیبی VOF-DPM برای عیب یابی 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 جداکننده های 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 پروفایل های 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 می شود 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 11823-47295 منجر به افزایش میزان جرم آب در خروجی گاز از 09/0 به kg/hr 6/1 شده است ولی این مقدارافزایش باعث کاهش چشمگیری در عملکرد جدایش در جداساز مورد نظر نشده است.
کلید واژگان: جدا کننده گرانشی سه فازی, مدل حجم سیال, مدل فاز ناپیوسته, عیب یابی, تحلیل هیدرودینامیMultiphase separation in gravity separators is one of the important processes in different industries. This study presents a computational fluid dynamics (CFD) simulation of an industrial three-phase boot separator applying a coupled volume of fluid (VOF)- dispersed phase model (DPM) method for hydrodynamic analysis and troubleshooting of the separation process. Noted that despite the wide application of the boot separator in different industries, no research has been performed on this type of separator to investigate the macroscopic and microscopic behavior of the separation process. The results of numerical calculations based on three-phase flow profile, secondary phase behavior, separator performance, and size distribution of the droplets were investigated in this research. Results showed that the CFD model is well capable of estimating the separation behavior in a threephase boot separator. Troubleshooting of the studied separator was also investigated to detect the parameters that might decrease the separation performance. Based on the results, it is concluded that the separator suffers from the type of the inlet diverter, lack of an efficient mist extractor at the gas outlet and also lack of an appropriate vortex breaker at the oil outlet. The effect of increasing the inlet water flow rate on the separator performance was another parameter that was studied in this research. Results demonstrated that increasing the inlet water flow rate from 11823-47295 kg/hr caused an increase in the mass of droplets at the gas outlet from 0.09 to 1.6 kg/hr, but this increase did not lead to a significant decrease in the separation efficiency.
Keywords: Three phase gravity separator, Volume of fluid, Dispersed phase model, Troubleshooting, Hydrodynamic analysis
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.