مدل‎سازی CFD جهت بررسی توزیع بودارکننده در خط لوله شبکه گاز و بهینه‌سازی شرایط عملیاتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مرکز خدمات تخصصی شیمی و مهندسی شیمی، جهاد دانشگاهی واحد صنعتی اصفهان، ایران

2 دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی اصفهان، ایران

3 دانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه یزد، ایران

4 اداره محیط زیست و پدافند غیرعامل، شرکت گاز استان هرمزگان، بندرعباس، ایران

5 شرکت گاز استان هرمزگان، بندرعباس، ایران

چکیده

در این پژوهش، چگونگی توزیع و پخش ماده بودارکننده در یک خط لوله گاز طبیعی توسط دینامیک سیالات محاسباتی مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. سیستم بودارکننده مورد بررسی از نوع تزریقی بوده و توزیع  بودارکننده از نقطه تزریق تا فاصله km 1 با استفاده از تکنیک المان محدود مدل‎سازی شد. پارامترهای تنظیم‌کننده عملکرد پمپ تزریق مثل زمان تزریق، حجم تزریق و تعداد نوسان‌های تزریق مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج مدل‎سازی نشان داد در فاصله حدود m 200 از ابتدای خط لوله غلظت بودارکننده ثابت شده و در مواقعی که ایستگاه با ظرفیت m3/h 7000 مشغول به‌کار است میزان بودارکننده مصرفی آن بیش‌ازحد لازم است. درصورتی‌که حجم تزریق از mm3 200 به mm3 100 کاهش دهیم کماکان غلظت خروجی در حد استاندارد است. نتایج مربوط به مدل‎سازی سیستم نشان داد در ساعت‎های کاهش مصرف غلظت نهایی بودارکننده به حدود mg/m3 85 می‌رسد که تقریباً 4 برابر میزان استاندارد است و همین امر سبب ایجاد بوی زیاد بودارکننده در منطقه می‌گردد. برای ایستگاه مورد نظر با تغییر در پارامترهای عملکردی پمپ، مقادیر بهینه این پارامترها در ساعت‎های روز و شب به‌دست آمد و مشخص شد میزان بهینه تزریق بودارکننده به‌ترتیب برابر 16 و 8 نوسان در دقیقه برای روز و شب است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

CFD Modeling of Odorant Distribution in a Gas Pipeline Network and Optimization of Operating Conditions

نویسندگان [English]

  • Navid Naseri 1
  • Masoud Hagshenasfard 2
  • Kioumars Taheri 3
  • Amir Homayoon Rezaeian 4
  • Ali Sadouni 5
  • Ahmad Moheb 2
1 Chemistry & Chemical Engineering Technical Center, Academic Center for Education, Culture and Research (ACECR), Isfahan university of Technology branch, Isfahan, Iran
2 Faculty of Chemical Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
3 Department of Mining and Metallurgical Engineering, Yazd University, Yazd, Iran
4 Head of Health, Safety, Environment and Passive Defense, Hormozgan Province Gas Company, Bandar Abbas, Iran
5 Safety Expert, Hormozgan Province Gas Company, Bandar Abbas, Iran
چکیده [English]

In this study, the distribution of odorant in a natural gas pipeline network is investigated using Computational Fluid Dynamics (CFD) techniques. The focus is on an injection-type odorizer, with the odorant distribution analyzed using finite element methods up to a distance of 1 kilometer from the injection point. Key parameters influencing the performance of the injection pump, such as injection time, injection volume, and the number of pulses, are examined. Moreover, the modeling results indicate that the odorant concentration stabilizes at approximately 200 meters from the pipeline›s origin. Additionally, when the CGS gas station operates at a capacity of 7000 m³/hr, the odorant consumption exceeds the required amount. Even with a reduction in injection volume from 200 mm³ to 100 mm³, the output concentration remains within standard limits. Under lower loading conditions, the final odorant concentration reaches about 85 mg/m³, which is nearly four times than the standard level, resulting in a pronounced odor in the area. Ultimately, for the specified CGS gas station, optimal values for the pump›s performance parameters during both day and night hours are identified. Also, the optimal injection rate of odorant is 16 pulses per minute during the day and 8 pulses per minute at night.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Odorant
  • Modeling
  • Natural Gas
  • Injection Odorizer
  • Finite Element

مراجع

[1]. Anderson, R. N. (2012). Forensic engineering investigation of an LP-gas installation and an analysis of odor fade, Journal of the National Academy of Forensic Engineers, 29(2): doi.org/10.51501/jotnafe.v29i2.773.##
[2]. Gross, R., Fontana, E., Silva, A., Quadri, M. B., & Souza, S. M. A. G. U. (2018). Dispersion of odorants in natural gas distribution networks. Heat and Mass Transfer, 54, 2827-2834. ##
[3]. Graf, F., Kröger, K., & Reimert, R. (2007). Sulfur-free odorization with gasodor S-free—a review of the accompanying research and development activities. Energy & Fuels, 21(6), 3322-3333, doi.org/10.1021/ef700406x. ##
[4]. Heidaryan, E., Moghadasi, J., & Rahimi, M. (2010). New correlations to predict natural gas viscosity and compressibility factor. Journal of Petroleum Science and Engineering, 73(1-2): 67-72, doi.org/10.1016/j.petrol.2010.05.008. ##
[5]. Ivanov, I., Strmen, J., & Jones, L. (2009). Pre-odorization or “Pickling” of new natural gas pipe. Pipeline & Gas Journal, 236(11): 48-54. ##
[6]. Saadatmand, M., Foroughi, H., Dai, T., Misra, T., Bensabath, T., & Farnood, R. (2015). Odor fading in natural gas distribution systems. Process Safety and Environmental Protection, 94, 131-139, doi.org/10.1016/j.psep.2015.01.005. ##
[7]. Gross, R., Fontana, E., Silva, A., Quadri, M. B., & Souza, S. M. A. G. U. (2018). Dispersion of odorants in natural gas distribution networks. Heat and Mass Transfer, 54, 2827-2834. ##
[8]. Deymi-Dashtebayaz, M., Abadi, R. N. B., Dehkordi, M. M., & Amini, Z. (2019). Experimental and numerical investigation of odorant dispersion in natural-gas pipelines. The European Physical Journal Plus, 134(6): 294, doi.org/10.1140/epjp/i2019-12666-2. ##
[9]. Negaresh, M., Farrokhnia, M., & Mehranbod, N. (2018). Modeling and control of natural gas bypass odorizer. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 50, 339-350, doi.org/10.1016/j.jngse.2017.12.010. ##
[10]. Esfandiari, K., Banihashemi, M., Mokhtari, A., & Soleimani, P. (2021). Experimental investigation of influencing parameters on natural gas odor fading in gas distribution networks. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 95, 104191, doi.org/10.1016/j.jngse.2021.104191. ##
[11]. Ossai, C. I. (2012). Advances in asset management techniques: An overview of corrosion mechanisms and mitigation strategies for oil and gas pipelines. International Scholarly Research Notices, 2012(1): 570143, doi.org/10.5402/2012/570143. ##
[12]. Jacobus, J., & Yaeger, A. G. (2008). Odorant loss in new gas distribution steel pipelines. Pipeline & Gas Journal, 4(235): 48-49. ##
[13]. Wang, W., Sun, Y., Wang, B., Dong, M., & Chen, Y. (2022). CFD-based erosion and corrosion modeling of a pipeline with CO2-containing gas–water two-phase flow. Energies, 15(5): 1694, doi.org/10.3390/en15051694. ##
[14]. Patankar, S. (2018). Numerical heat transfer and fluid flow. CRC Press. ##
[15]. Bu, F., Chen, S., Liu, Y., Guan, B., Wang, X., Shi, Z., & Hao, G. (2022). CFD analysis and calculation models establishment of leakage of natural gas pipeline considering real buried environment. Energy Reports, 8, 3789-3808, doi.org/10.1016/j.egyr.2022.03.007. ##
پژوهش نفت
دوره 34، 1403-3 - شماره پیاپی 136
مرداد و شهریور 1403
صفحه 48-63

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار