Моделирование протекания потоков (в том числе двухфазных) в сложных трубопроводных системах

В технологических схемах газоперерабатывающих и газохимических производств имеют место трубопроводы и обвязки аппаратов, которые отличаются сложными конфигурациями и/ или в которых протекают двухфазные, газожидкостные потоки. При протекании рабочих сред в трубопроводных системах (трансферах), имеющих сложные конфигурации (разветвления, повороты, переходы диаметров и т.п.), имеет место несимметричность распределения потоков, что может приводить к неравномерной загрузке оборудования, в которое направляются эти среды.

Пример трансферного трубопровода сложной конфигурации - коллектор подачи охлаждаемой среду в воздушный холодильник

 Очень явно несимметричность распределения потоков проявляется в трансферах двухфазных (газожидкостных) сред. В отличие от традиционных технических решений с обязательным предварительным разделением жидкости от газа и подачей жидкости по отдельным трубопроводам, современные экономически обоснованные решения позволяют минимизировать количество аппаратов (путем исключения сепараторов, насосов и сопутствующего им оборудования) и, за счет этого, осуществлять подачу технологических потоков с минимальными капитальными затратами. Также важной задачей моделирования течения двухфазных потоков является расчет трансферных трубопроводов кипятильников колонн. Все вышеперечисленные трубопроводные системы требуют очень подробного и квалифицированного проектирования, которое основано на детальном гидродинамическом моделировании течения сред и включает в себя расчеты потерь давления с учетом фактической конфигурации трубопроводной обвязки (ТПО) и физических свойств потоков. Такой подход позволяет исключить осложнения при пуске и эксплуатации производственных объектов: низкую эффективность работы оборудования; высокие потери давления; «запирание» газожидкостных потоков на вертикальных участках и поворотах трубопроводов; снарядные режимы течения, вызывающие повышенные вибрации, которые могут привести к выходу из строя оборудования и строительных конструкций.

Уровень научно-технического развития и возможности ГК «ЛЕННИИХИММАШ» обеспечивают квалифицированное моделирование потоков в сложных трубопроводных системах с учетом фазовых равновесий многокомпонентных смесей, что позволяет:

• при проектировании новых и модернизациях существующих производственных объектов разрабатывать надежные технические решения (в части трассировки и выбора диаметров трубопроводов, размещения опор и запорно-регулирующей арматуры);
• при технологических аудитах действующих производств выполнять подробный анализ фактического режима работы и разрабатывать максимально адекватные модели обследуемых объектов, выявлять «узкие места» и лимитирующие факторы. На основе этого, для расшивки/ устранения выявленных проблемных участков, разрабатываются следующие технические и технологические решения: вносятся изменения в конфигурации трубопроводов и их диаметры, оптимально размещается запорно-регулирующая арматура, определяется необходимость включения в схему специальных технических устройств (сужений, расширений, диафрагм и т.п.).

Моделирование производится посредством собственных методик и в специализированных программных средах. На основе результатов моделирования собственными силами ГК «ЛЕННИИХИММАШ» разрабатывается рабочая и/или конструкторская документация на соответствующее оборудование, трубопроводную обвязку и строительные конструкции.

Течение газожидкостного потока по трубопроводу подачи детандированного газа низ турбодетандерного агрегата в колонну-деметанизатор. Технический процесс: низко-температурная переработка и ректификация (НТКР). Синий/голубой цвет - течение газовой фазы, белый цвет - течение жидкости.



Течение газожидкостного потока по трубопроводу подачи детандированного газа низ турбодетандерного агрегата в колонну-деметанизатор. Технический процесс: низко-температурная переработка и ректификация (НТКР). Синий/голубой цвет - течение газовой фазы, белый цвет - течение жидкости.

Аварийный сброс газа через гидрозатвор сепаратора факельной системы. Синий цвет - жидкость, зеленый - газ, выходящий через насадку гидрозатвора.

Эффекты, которые получает Заказчик в результате применения наших компетенций:

• Оптимальные потери давления рабочих сред и, следовательно, минимальные энергозатраты на их транспорт. За счет этого снижаются затраты на эксплуатацию производственного объекта (ОРЕХ);
• Стабильные режимы течения технологических сред, исключение «запирания» двухфазных потоков и пульсационных режимов течения. Этим обеспечивается нормальный пуск и гибкая эксплуатацию производственных объектов в широком диапазоне режимов и производительностей.