89- 羽葉分離器のFPSO浮体式半潜型石油・ガスプラットフォームプロジェクトにおける三相分離器の気液分離用内部部品設計への応用
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この投稿は、2020年1月4日12時22分にluoli519によって最終的に編集されました。近年、国内のFPSO型石油・ガスプラットフォームプロジェクトは急速に進展しており、各船舶研究・製造企業が互いに協力し合ったことが大きな功績です。しかし、採取された石油・ガスの分離処理に関わる気液、気液液、気液液固の分離技術、例えばFPSO石油・ガスプラットフォームの石油・ガス三相分離器の内部部品設計においては、船舶の研究・製造企業は外部の専門的な動力学的分離技術会社と連携する必要がある。皆さんはご自身の状況に合わせて、FPSO石油・ガスプラットフォームにおける石油・ガス・液体の三相分離器のプロセス内部部品設計を例にして、議論を進めてください。
FPSO石油・ガスプラットフォーム上の船舶の設計製造は、FPSO石油・ガスプラットフォーム上での石油・ガスの採掘処理および輸送とは、全く異なる業界および分野に属します。FPSO石油・ガスプラットフォーム上の船舶の設計・製造に先行する時間的利点があるからといって、そのプラットフォームでの石油・ガスの採取・処理・輸送工程を船舶システム内で非専門的な半閉鎖的な作業として行うべきではない。この点は、FPSO石油・ガスプラットフォーム上の船舶設計製造企業が注意すべき事項です。
この投稿は、2017年3月6日13時15分にluoli519によって最終的に編集されました。ここでは、あるFPSO型石油・ガスプラットフォームプロジェクトにおける石油・ガスの三相分離装置の気液分離用内部部品の設計を例に挙げて、いくつかの問題点を説明します。このプロジェクトはある船舶企業が全体の製造を担当していますが、油ガス分離プロセス装置についても、ある研究所の関連機関がEPCを担当しています。
なぜみんなは自分の状況を踏まえてあなたと話し合うのでしょうか
この投稿は、2023年9月27日14時57分にluoli519によって最終的に編集されました。ある研究所と三相分離器のEPC契約を結んだある機械装置メーカーが、当社に連絡してきて、正確な設計のための羽根式分離用内部部品の提供を依頼してきました。当社も、自社の精密な管理学に基づく分離技術を活用したシステムプラットフォームの設計を行い、国内のFPSO石油・ガスプラットフォームプロジェクトへの協力に貢献することに同意しました。
この投稿は、2017年3月6日13時17分にluoli519によって最終的に編集されました。気液分離技術は、精密な動力学的分離技術に属し、運転条件や流体の物性パラメータを基に、体系的な動力学的計算による精密な設計が必要です。そのためには、系の操作温度、操作圧力、気相の組成、気相の流量、気相の粘度、液相の流量、液相の組成、液相の密度、液相の粘度、液相の表面張力といったパラメータが必要となります。 また、気液分離ノードは全体の三相分離器の一部に過ぎず、正確な動力学的分離プロセスに基づく流体力学システムの計算結果によって設計された内部部品が、高い気液分離性能と信頼性を持つだけでなく、その構造寸法が三相分離器の内部空間の制約条件を満たし、容易に取り付けられるように、全体の三相分離器システムと連携している必要がある。
この投稿は最終的に、2023年9月27日14時57分にluoli519によって編集されました。当社は、正確な動力学的解析プロセスを用いた流体力学システムおよび計算設計システムのプラットフォームを構築し、海上の波浪や上下流の状況変動が三相分離器の性能に与える影響に対処できる、FSPO石油・ガスプロジェクト向けの専用三相分離器設計案を顧客に提供したいと考えています。 しかし、その機械設備会社は我々の好意を丁重に断ってきました。我々としては、プロジェクトの機密保持のための分業の必要からである可能性も、また別の理由があるのかもしれないと考えています。顧客は、他社に委託して作成させた三相分離器の構造寸法図のみを当方に提供し、その提供された三相分離器の寸法図に基づいて、羽根式分離消泡器を設計するよう求めてきました。
この投稿は、2019年12月23日16時02分にluoli519によって最終的に編集されました。下の図が、その機械装置メーカーが提供した三相分離器の寸法図です
この投稿は、2017年3月6日13時20分にluoli519によって最終的に編集されました。三相分離器の寸法図からわかることは、以下の通りです：1. 三相分離器の入口には、いかなる入口分離アセンブリも設置されておらず、流体が三相分離器に入った後の運動エネルギーや運動量の均一性が悪く、また気体と液体が互いに混在する割合も高いです。 2、入口分離アセンブリが設置されていない三相分離器では、混合流入口管の位置が正しくない。 3、三相分離器の液液分離コンパートメントには、整流器、凝集器、吹き砂装置など、いかなる内部部品も存在しない。 4、堰板は従来の簡易構造であり、船体の上下揺れによって生じる液面の界面変動に対応できず、安定した運転が困難である。 5、液相出口には必要な渦破壊装置が設置されていない。 6、気相出口前に設置する気液除泡分離器の位置と形状は確認が必要である。 明らかに、上記の三相分離器は専門の分離器メーカーによって提供されたものではなく、通常の陸上ターミナルでの石油・ガス処理用三相分離器としての要件を満たすことはできず、ましてやFPSOといった海上浮体式半潜水型石油・ガスプラットフォーム向けの特別な三相分離器の要求を満たすことはできない。
この投稿は、2023年9月27日14時57分にluoli519によって最終的に編集されました。当社は、三相分離器に存在する問題点を迅速に顧客に報告しましたが、顧客側は当社ではなく他の業者に三相分離器の設計を依頼したいと考えていました。 しかし、その機械設備会社は、私たちに対して羽根板分離器の内部部品の精密な設計を繰り返し要求してきました。おそらく、顧客自身も協力業者が提供する気液除泡セパレーターについてはよく分かっていないのでしょう。「図に従って作業する」のではなく、当社に正確な設計を任せるのであれば、顧客が当社の気相出口プロセスに関する物流データや物性データを提供することは必須です。
顧客から提供されたこの三相分離器の気相出口における流体物性データは以下の通りです：1、気相媒体：水分を除去した天然ガスで、HS2、CO2を含有。2、気相流量：2500Nm^3/h。3、運転圧力：0.3MPaG。4、運転温度：65℃。5、気相密度：8.89kg/m^3。6、気相粘度：0.00878cp。 技術要件：1、操作の柔軟性、30％～100％；2、騒音：85dB未満；3、10～25マイクロメートルの液滴の除去；4、消泡器は羽根板式を採用し、水平に設置する。
顧客から提供された気相出口の物流物性パラメータを見ると、明らかに液滴や液沫に関するパラメータが欠けている。私たちは顧客に液相パラメータの追加提供を依頼しましたが、顧客は「NOVELにそんなに多くのパラメータが必要なのか。他の消泡器メーカーではこうしたデータの提供を求められることすらない」と返答しました。 当社は顧客に対し、正確で信頼性の高い設計結果を得るためには気液分離動力学の精密な計算設計システムプラットフォームにこれらのパラメータが必要であり、顧客のその他のデータには興味がないと返答しました。他人は「大まかに見積もったり」「適当に決めたり」して案を出すことができますが、NOVELではそれを許しません！
約10日間待った後、ようやく顧客から以下のデータが追加で提供されました：1、油相の密度：635.5kg/m^3；2、油相の粘度：0.1869cp；3、油相の表面張力：12.39dyne/cm；4、水相の密度：976.6kg/m^3；5、水相の粘度：0.430cp；6、水相の表面張力：65.06dyne/cm；7、気相中の液体含有量は5％（重量比）を超えない。
この投稿は、2017年3月6日13時24分にluoli519によって最終的に編集されました。NOVELは、顧客から提供された基礎的な物流物性データを利用し、独自の精密な動力学分離技術を用いてシステムの正確な計算と設計を行った結果、顧客が指定した羽根付き内部部品の取り付け位置が気相出口管からあまりにも近く、そのためその条件下では気流の収縮効果が生じ、一部の内部部品が正常に機能しなかったり、全く動作しなくなったりすることがわかりました。これでは動力学分離技術の要件を満たすことができないため、羽根付き気液分離内部部品の取り付け方法を調整する必要があります。
この投稿は、2023年9月27日14時58分にluoli519によって最終的に編集されました。当社の精密動力学分離技術を用いて設計された羽根板分離用内部部品セットの性能は以下の通りです：1、内部部品の種類：羽根板分離用内部部品セット； 2、定量的分離効率：7.2マイクロメートル以上のサイズの液滴・液しぶきを100％分離除去； 3、内部部品の運転圧力降下：2.18mbar； 4、操作弾力性：15%-135%； 5、材質：SS316L。
この投稿は、2023年9月27日14時59分にluoli519によって最終的に編集されました。面白いことに、その華東地域の顧客は、私たちが提案した正確な技術案を受け取った後、プロジェクト責任者が選定した別の消泡装置メーカーに依頼して製作を行ったのです。 当社はお客様にご案内いたします：1、上記の技術仕様および性能データは、NOVEL羽根分離内部部品セットの特定の構成設計結果に基づくものです。 2、顧客がNOVEL羽葉分離内件組の特定の構成設計に関する核心的なファイルを得ずに製造を行うことは、羽葉内件の内部にある一次および二次の流路構造単位の寸法、運動エネルギーと運動量の変換点の分布、変換角度、構成間隔、運動エネルギーと運動量の閾値といった核心的な性能パラメータを全く把握していない状態で、ブラインドのようなものを作ろうとすることに他ならず、核心的な構成要素を持たない製品を作ることは、ユーザーに対して極めて無責任な行為である。 3、NOVELは、プロジェクトの実施にあたり、最終ユーザーおよびプロジェクトの総合設計者に対し、供給業者が真に動力学的分離技術の設計能力を有しているかを検証するために、「精密な動力学的分離プロセスの流体力学計算書」という重要な文書の提出を供給業者に要求するよう勧めています。 4、NOVEL羽葉分離技術の内部部品および装置は、特許技術に属する。NOVELは、形式的に羽根状の分離式内部部品を模倣した製品に対して、法的措置を講じて権利を守る権利を留保します。 コーラからの顧客の返信もあります：これはEPCプロジェクトで、ユーザーにはこれほど高効率な羽根分離インナー部品は必要ありません。 我々は言葉を失った。
この投稿は、2023年9月27日14時59分にluoli519によって最終的に編集されました。動力学的分離技術およびその内部部品の設計計算について、以下の点を皆さんにご案内します。国内外の一部のメーカーも、NOVEL社の羽根状分離内部部品を模倣して採用し始めています。しかし、羽葉分離技術とは、その精密な動力学的分離システムプラットフォーム設計技術に基づいて得られた設計結果および構成形態である。異なる温度および圧力条件下における気相の組成や平均分子量、空気を基準系とした気体の比圧縮因子、気相の粘度、気相の密度、気相の流量、さらに液相の密度、液相の粘度、液相の表面張力、上限液相流量といった流体力学パラメータに基づき、精密な動力学的分離システムプラットフォーム設計技術によって得られた設計結果および構成形態が必要となる。
正確で信頼性の高い動力学的分離技術およびその内部部品は、事前のモデルプラットフォームによる実験検証を経なければならないことに留意すべきである。事前モデルプラットフォームの試験において、最も安全で入手しやすい気相媒体は空気です。したがって、国際的な動力学的分離事前モデルは、すべて空気を媒体とするシステムである。動力学分離システムのプラットフォームモデルを用いて実際の運転条件に無限に近づけるためには、実際の運転条件における気相を大気圧下の空気を基準とした体系として扱い、大気圧下の空気に対する圧縮係数を求めなければならない。この圧縮係数は、マニュアルで理想気体を基準として調べた圧縮係数の値とは大きく異なります！！
非専門の動力学分離技術会社が用いる圧縮係数とは、マニュアルから調べた理想状態における圧縮係数の値である。この理想的な圧縮係数を用いて計算される運転条件下での体積流量速度は、実際の運転条件下で動力学的分離技術を用いた内部部品を通過する体積流量速度と大きく異なる。運転条件下での異なる過流量体速度によって得られる分離効率には、当然大きな差が生じます！企業各社は、自社のセパレーターの分離性能が設計値よりも大幅に劣っていると不満を訴えている。理想気体の圧縮係数を、擬大気圧下における空気の相対圧縮係数と誤って想定して設計計算を行うことが、国内外の企業が設計・製造したセパレーターの運用時における実際の分離効率と計算上の分離効率との間に大きな差が生じる原因となっている。つまり、マニュアルに記載されている理想的な状態の圧縮係数をそのまま流用しており、動力学的分離設計モデルにおける流速に関連するパラメータ変換で用いられる圧縮係数とは、擬大気圧下の空気を基準系とした圧縮係数のことだ！
事前の動力学的分離設計モデルにおいて流速に関連する圧縮係数に大きな誤りがあり、それによって設計結果に誤差が生じたこと以外に、内部部品の構成に関する問題についても触れる。 専門の動力学分離技術会社が開発した事前動力学分離計算設計システムプラットフォームは、正確に言えば、1種類の動力学分離用インナーケーシングの基本構成にのみ対応している。すなわち、インナーケーシング内の流路の幾何学的パラメータ、例えば流路長、流路内に含まれる反復分離ユニットの数、各分離ユニット間の流路間隔、分離ユニットの長さ、運動量変換角、運動量変換回数、液体の反射収集角、サブ流路内の液体貯蔵空間のサイズ、サブ流路の目詰まり防止サイズ、サブ流路の二次旋回流を防ぐための幾何学的サイズなどが、すべて一対一で対応しているのである。逆に、国内外の非専門的な分離技術会社は、百葉窓のような内部構造の外形を模倣することだけに注力し、流路の幅や長さ、流路内のパラメーターはまったく考慮しない。どうせ多くの設計院や発注者も彼らと同様に動力学的な分離技術を理解していないため、外見が百葉窓に似ていればよく、材料費を削減してコストを下げ、低価格で入札に勝つ。その結果、配置される内部部品の間隔は標準値の数倍にもなり、流路の長さは標準値の数分の一しかない。このように模倣されたいわゆる動力学的気液除泡分離器では、効率的に分離することはできないのである設計院と発注者の皆様には、ご検討いただきたく存じます。
この投稿は最終的にluoli519によって2023年9月27日15時01分に編集されました。61. 炎精所のアロマティックス装置におけるガス分離スキッドで使用される垂直型ガス凝集分離器の設計に関する問題については、https://bbs.hcbbs.com/thread-1642959-1-1.htmlをご覧になり、議論に参加してください。