Geometrical and hydrodynamic aspects of a hydrocyclone in the separation process of multiphase system: application to oil industry

Autor: BARBOSA, Enivaldo Santos.
Přispěvatelé: FARIAS NETO, Severino Rodrigues de., LIMA, Antonio Gilson Barbosa de., BEZERRA FILHO, Celso Rosendo., FARIAS, Fabiana Pimentel Mâcedo., VIEIRA, Fernando Fernandes., SILVA, Wilton Pereira da.
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2011
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG
Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)
instacron:UFCG
Popis: Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-09-26T17:18:12Z No. of bitstreams: 1 ENIVALDO SANTOS BARBOSA – TESE (PPGEP) 2011.pdf: 14587469 bytes, checksum: 427f6de191a79c41d2bb8c8b12fba569 (MD5) Made available in DSpace on 2018-09-26T17:18:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ENIVALDO SANTOS BARBOSA – TESE (PPGEP) 2011.pdf: 14587469 bytes, checksum: 427f6de191a79c41d2bb8c8b12fba569 (MD5) Previous issue date: 2011-08-26 A indústria do petróleo tem se apoiado tradicionalmente na utilização de dispositivos separadores convencionais baseados no efeito da gravidade que, em geral, são volumosos e com tempo de residência elevado. Os hidrociclones vem sendo comumente usados na separação água/óleo pela indústria de petróleo, devido à elevada capacidade de processamento, baixo custo de manutenção e por exigirem pouco espaço para sua instalação. No entanto, tem-se observado a presença de areia e/ou gás durante a produção e transporte do petróleo. Daí surge a necessidade do desenvolvimento de tecnologias avançadas de separação areia/óleo/água/gás. Neste contexto,o presente trabalho, se propõe estudar o processo de separa¸c˜ao areia/água/gás de uma corrente de óleo utilizando um hidrociclone. As pesquisas foram desenvolvidas usando o pacote comercial ANSYS CFX 12. O modelo matemático usado considera escoamento tridimensional, turbulento, estacionário e é baseado na abordagem Euleriana-Euleriana, para os casos monofásico (água) e multifásico (água-óleo, areia- água - óleo, areia - água - óleo - gás). Foram avaliadas as influˆencias dos modelos de turbulência ( – , RNG – padrões e modificados, SST e RSM–SSG), dos aspectos geométricos e parâmetros físicos na previsão do comportamento do escoamento no hidrociclone. Resultados dos perfis de velocidade axial e tangencial, distribuições de velocidade, pressão e fração volumétrica das fases, eficiência de separação e queda de pressão são apresentados e analisados. Constatou-se o caráter tridimensional do escoamento e boa concordância dos resultados numéricos com dados experimentais da distribuição radial das componentes de velocidade tangencial e axial. O hidrociclone avaliado foi capaz de separar adequadamente a água, areia e gás da corrente de oleosa, com eficiência de remoção 33,07%, 92,52% e 3,81%, respectivamente, para uma vazão volumétrica da mistura tetrafásica de 8,5 m3/h, na entrada do hidrociclone. The oil industry has traditionally been supported by the use of conventional separators devices based on the gravity effect which are generally bulky and provide high residence time. The hydrocyclone have been commonly used in oil-water separation by the oil industry due to high processing capacity, lower maintenance cost and minor physical space to installation. However has been observed the presence of sand and /or gas during oil production and transportation. For this reason, the need for developing of advanced technologies has strongly arisen, intending to separate sand/oil/water/gas. In this context, the present work aims to study the separation process of sand/water/gas from oil stream, using a hydrocyclone. The research were developed using the commercial package ANSYS CFX 12. The used threedimensional mathematical model considers turbulent and steady state flow and it is based on Eulerian-Eulerian approach for single-phase (water) and multiphase (wateroil, sand-water-oil, sand - water - oil - gas) cases. The influence of turbulence models ( – , RNG – standard and modified, SST and RSM–SSG), and geometric aspects of the physical parameters in predicting of flow behavior in the hydrocyclone were evaluated. Results of axial and tangential velocity profiles, tangential velocity, pressure and volumetric fraction distributions, separation efficiency and pressure drop are presented and analyzed. One can find the three-dimensional flow aspect and reasonable approximation of numerical results with experimental data of the radial distribution of tangential and axial velocity components. The evaluated hydrocyclone was able to separate adequately water, sand and gas from the oil flow with remotion efficiency of 33.07%, 92.52% and 3.81%, respectively, to a four-phase mixture and inlet volumetric flow rate of 8.5 m3/h in the hydrocyclone.
Databáze: OpenAIRE
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