Other language title :
شبيه سازي جداكننده سه فازصنعتي داراي بوت با استفاده از ديناميك سيالات محاسباتي
Title of article :
Simulation of an Industrial Three Phase Boot Separator Using Computational Fluid Dynamics
Author/Authors :
Khalifat, Zohreh Department of Chemical Engineering - Faculty of Engineering - University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran , Zivdar, Mortaza Department of Chemical Engineering - Faculty of Engineering - University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran , Rahimi, Rahbar Department of Chemical Engineering - Faculty of Engineering - University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
Pages :
41
From page :
30
To page :
70
Abstract :
Three-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.
Farsi abstract :
جداكننده هاي سه فازي براي جدايش فازهاي غير قابل امتزاج در صنايع نفتي مورد استفاده قرار مي گيرند. شبيه سازي اين جداكننده هاي صنعتي با استفاده از ديناميك سيالات محاسباتي در مراجع بسيار محدود بوده و اكثر كارها ي انجام شده مربوط به شبيه سازي با استفاده از ديدگاه اولر-اولر يا اولر-لاگرانژ با تطابق ضعيف بين نتايج مربوط به شبيه سازي و داده هاي صنعتي بوده است . در اين كار يك كه تركيب دو ديدگاه اولر-اولر و اولر-لاگرانژ بوده، براي شبيه سازي )MPD( و مدل فاز ناپيوسته )FOV( مدل كه تركيبي از دو مدل حجم سيال يك جداكننده سه فاز صنعتي داراي بوت توسعه داده شده است. لازم به ذكر است كه با وجود كاربرد گسترده جداكننده هاي داراي بوت در صنايع نفتي، تا كنون هيچ پژوهشي روي اين نوع از جداساز ها انجام نشده است .به منظور توسعه اين مدل تركيبي در اين كار، اثر زير كه در اكثر شبيه سازي ها از آن صرف نظر شده، )WRD( مدل هاي مختلف شامل نيروي جرم مجازي، شكست قطرات و مدل گام تصادفي مورد بررسي قرار گرفته است. ميزان جرم قطرات در گاز خروجي از داده هاي مربوط به جداكننده موجود در شركت پتروشيمي برزويه واقع در جنوب ايران به عنوان معياري براي ارزيابي مدل مورد نظر، مورد استفاده قرار گرفته است. نتايج نشان داد كه مدل تركيبي مورد نظر با يك مدل موفق در تخمين بازده جداكننده بوده است، به طوري كه با استفاده از WRD در نظر گرفتن هر سه زير مدل و تاثير بالاي زيرمدل 12 % كاهش پيدا كرده است. در اين كار همچنين با استفاده از مدل اعتبار سنجي شده / 40 % به 9 / زير مدل ها خطاي نتايج شبيه سازي از 81 به بررسي اثر اندازه قطرات و دبي ورودي روي عملكرد جدا كننده پرداخته شده است. نتايج نشان دادند كه كاهش اندازه قطرات) به اندازه 5800 - ( باعث كاهش راندمان جداساز شده است به طوري كه ميزان جرم قطرات مايع در گاز خروجي به 64 75kg/hr( %02 ( و افزايش دبي ترتيب به اندازه 29 % و 38% افزايش يافته است.
Keywords :
Computational fluid dynamics , Multi-phase flow , simulation , Three phase boot separator , Discrete random walk model
Journal title :
Journal of Gas Technology
Serial Year :
2020
Record number :
2558377
Link To Document :
بازگشت