基于超音速膨胀凝结的油田伴生气脱二氧化碳研究

摘要

油田伴生气通常含有大量的二氧化碳等酸性气体，为了提升油田伴生气质量，必须对天然气进行脱二氧化碳处理；将超音速旋流分离技术用于伴生气脱除二氧化碳是一条全新路径，但二氧化碳在超音速流动条件下的冷凝特性有待进一步明晰。建立二氧化碳在喷管中的相变过程数学模型，讨论二氧化碳超音速凝结流动特性，分析入口温度和压力对二氧化碳超音速凝结特性的影响规律。结果表明：二氧化碳在喷管喉部之后的扩张段发生凝结，生成大量的二氧化碳液滴；随着喷管入口温度增加，尽管凝结的二氧化碳液滴数量增加，但喷管出口和中轴线上的液相质量分数减小，凝结位置越靠近喷管出口；随着喷管入口压力增加，混合气体在喷管出口的压力和温度升高、速度减小，二氧化碳在喷管内凝结产生的液滴数量减少，喷管出口和中心轴线上的液相质量分数越大。

关键词

油田伴生气 / 二氧化碳 / 喷管 / 超音速 / 凝结