油气田闪蒸分液水封放空罐的开发研究

摘要

安全生产和环境保护是保证油气田能否健康发展的两个重要组成部分。在天然气集输生产中，放空的可燃气体需分离其中的冷凝液，而离设备得到的冷凝液或污水，需在接近常压状态下进行闪蒸处理，防止火炬燃烧的回火，需设置水封装置。需要分别设置分液罐、闪蒸罐、水封罐，不仅消耗金属材料多，占用场地面积大，工艺管路复杂，增加了生产管理难度和生产维修成本。且各自处于备用状态，利用率极低。根据长庆油田采气一厂现场工况，进行闪蒸分液水封放空多功能罐的开发研制，将三种设备合为一体，彻底解决这一问题，会有明显的经济效益和社会效益。
　　 通过查阅大量的参考文献，综合分析了闪蒸理论和计算方法、气液分离理论和计算方法、水封计算方法。了解掌握所研究闪蒸分液水封三种单元设备的国内外发展动态。确定了闪蒸分液水封放空罐的开发研制方案和方法。
　　 主要研究了现场分离设备得到的冷凝液或污水的闪蒸处理过程，进行了理论和结构计算，保证了溶解的可燃气体或污染气体组份，在接近常压状态下闪蒸排放。分析研究了分离放空可燃气体中凝液的流程、研究了气液分离理论计算和特性尺寸计算。完成了水封放空罐的整体结构设计。油气田闪蒸分液水封放空罐属于压力容器设备，论文完成了其压力容器壳体的结构设计、强度安全性计算。
　　 开发研制的闪蒸分液水封放空罐，通过长庆油田采气一厂多个集气站安装应用，实施效果显著。取得了较大的经济和社会价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1工程研究背景及意义

1.2闪蒸技术应用

1.3气液分离及应用现状

1.4本文研究的主要内容及方法

第二章设备的闪蒸设计研究

2.1现场工况的研究

2.1.1 长庆油气田闪蒸分液罐使用现状

2.1.2闪蒸分液水封可燃气体放空多功能罐结构说明

2.1.3闪蒸分液罐的主要特点

2.2汽液两相闪蒸的计算

2.2.1闪蒸机理的研究

2.2.2相平衡的判据

2.2.3过程描述和独立变量指定方案

2.2.4现场数据闪蒸计算

第三章气液分离的计算

3.1天然气溶胶中气液分离理论分析

3.1.1天然气矿场气液分离

3.1.2气液分离模拟方法

3.1.3气液分离的效果评价依据

3.1.4液滴粒径与液量、气量的关系

3.1.5气液分离效率与液滴浓度的关系

3.1.6液滴粒径对分离效率的影响

3.2.卧式闪蒸分液罐直径的确定

3.3分离效率影响因素

3.4放空气体分离能力比较

第四章多功能罐装置工艺和结构设计

4.1工艺设计

4.1.1工艺流程设计

4.1.2工艺过程控制设计

4.1.3工艺设计流程图

4.2水封罐结构开发设计

4.2.1开发过程

4.2.2罐的容积与尺寸确定原则

4.2.3总体结构设计

4.3液封

4.3.1液封介绍

4.3.2水封高度的确定

4.3.3液封结构设计

第五章闪蒸分液罐的强度设计计算

5.1圆筒和封头的厚度计算

5.1.1圆筒厚度计算

5.1.2封头厚度

5.2计算鞍座反力

5.2.1计算质量

5.2.2计算鞍座反力

5.3计算圆筒轴向弯矩

5.3.1圆筒中间处截面的弯矩

5.3.2鞍座处截面上的弯矩

5.4圆筒轴向应力计算

5.4.1轴向应力组合与校核

5.5计算圆筒、封头切向应力

5.5.1圆筒切向剪应力

5.5.2封头切向剪应力

5.5.3切向剪应力校核

5.6计算圆筒周向应力

5.6.1垫板不起加强作用

5.6.2设加强板

5.7计算鞍座有效断面平均应力

5.7.1鞍座承受的水平分力

5.7.2鞍座有效断面平均应力

5.7.3鞍座有效断面平均应力校核

5.8开孔补强

5.8.1允许不另行补强的最大开孔直径

5.8.2开孔补强计算

5.8.3圆筒开孔所需补强面积

5.8.4有效补强范围

5.8.5有效补强面积

5.8.6所需另行补强面积

5.8.7补强圈设计

第六章现场操作与应用

6.1现场安装使用情况

6.1.1闪蒸分液水封可燃气体放空多功能罐现场安装使用情况

6.1.2各站2007年运行主要参数

6.2运行和使用参数及要求

6.3现场应用试验结果评价

第七章本文结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文