超临界CO_(2)萃取含油污泥中原油的多相平衡模型

超临界CO_(2)萃取含油污泥中原油的热力学本质是各组分在多相体系中相互传递并达到多相平衡的过程。准确预测萃取体系相态、相边界是萃取工艺条件优化的基础。原油中沥青质、H 2O等极性分子间的氢键缔合是影响多相平衡过程的关键因素,但传统基于立方型状态方程的相平衡方法忽略了上述缔合作用,导致多相平衡预测偏差大。针对这一问题,基于考虑缔合项的立方型状态方程,提出了含极性组分原油的特征化方法及多相平衡算法,分析了CO_(2)-油、CO_(2)-油-溶剂、CO_(2)-油-溶剂-H 2O的相平衡特征。结果表明:研究模型的计算结果与实验结果的平均相对偏差为3.58%~11.81%,相比于SRK-HV状态方程的平均相对偏差最大可降低10.20%。实例分析表明:当萃取体系中CO_(2)、油、H 2O的摩尔分数分别为70%、28%、2%时,最佳萃取条件为压力22000 kPa、温度323.15 K;不含H 2O萃取体系(CO_(2)、油的摩尔分数分别为70%、30%),最佳萃取条件为压力21000 kPa、温度323.15 K。

超临界CO_(2)萃取含油污泥研究现状与进展

含油污泥是一种含有大量有机物、絮状体的复杂多相稳定乳化胶体体系,主要来源于油气开采和集输过程。污泥中的含油量一般为10%~30%(体积分数),利用超临界二氧化碳(supercritical CO_(2),scCO_(2))提取和回收其中的油基成分可实现污泥的无害化处理,并产生可观的经济效益。本文综述了scCO_(2)萃取原理及工业化应用情况,分析了萃取条件及携带剂对萃取率的影响,重点论述了scCO_(2)萃取含油污泥的相平衡热力学及动力学机制研究进展。指出应坚持实验与理论相结合的手段,着重开展以下三方面的研究:①针对含油污泥组成复杂、极性组分含量高的特点,结合scCO_(2)与含油污泥多组分复杂体系相平衡实验,建立scCO_(2)萃取含油污泥的相平衡模型,阐明scCO_(2)萃取含油污泥的相平衡特征及影响因素;②考虑不同分子间的键结合能与非键结合能,从scCO_(2)萃取油基的微观效应出发,探究油基与污泥基质间的吸附、解吸及扩散规律,定性描述、定量揭示scCO_(2)萃取油的动力学特征与作用机制;③考虑萃取工艺的经济性,以萃取率最高为目标函数,建立萃取条件优化模型,为scCO_(2)萃取含油污泥工艺的设计、优化及工业化应用提供理论与技术支撑。

气相乙烷输送管道经济流速计算方法研究

乙烷是制备乙烯的重要原料,从富乙烷天然气中提取乙烷,通过长距离管道输送至乙烯厂并加以利用,能够产生可观的经济效益。我国的长距离气相乙烷输送管道建设处于起步阶段,在设计时主要参照输气管道的设计标准及规范进行设计,缺乏气相乙烷输送管道经济流速相关的规定。为此,基于最优化原理,建立了以气相乙烷输送管道年折合费用最低为目标函数,包含乙烷相态、管道稳定性、管道强度和压缩机压比约束在内的乙烷输送管道经济流速计算模型,以费用最低为原则进行求解。以塔里木油田拟建的气相乙烷输送管道为对象进行实例分析,结果表明,该管道的经济流速范围为3~7 m·s-1,为气相乙烷输送管道的经济设计、运行和管理提供了依据。

大型天然气管网系统在线仿真方法及软件开发

天然气管网系统仿真技术是管网系统设计方案论证、管输计划制定、运行方案优化、应急保障决策的核心技术。基于质量守恒、动量守恒、能量守恒原理及非管元件特性方程,建立了适用于任意结构形式的管网系统仿真模型;形成了基于管道数学模型泛函分析、大型稀疏矩阵压缩存储条件下的快速LU分解等方法的管网系统仿真模型求解算法。采用B/S软件架构、大数据高速缓存技术、大数据抽取实时可视化技术,开发了包括数据通讯模块、数据库存储模块、数据滤波模块、在线仿真模块、结果推送模块的大型天然气管网系统在线仿真软件,将其分别应用于总长6 100 km、45座压缩机站和总长31 000 km、117座压缩机站的大型管网系统,软件适用规模、计算精度与速度均达到国际同类商业软件水平。