كيف يتم تصميم فاصل الزيت والماء؟ مبادئ الهندسة والمعايير والحسابات

تصميم صناعيفاصل الزيت والماءيتطلب التوازن الدقيق بين ديناميكية السوائل والكيمياء الفيزيائية والهندسة الميكانيكية سواء تم تصميمها لمصانع البتروكيماويات الثقيلة أو مياه الأمطار البلديةأو أنظمة تصريف المصانع، يجب أن يتم هيكلة OWS لاستغلال الاختلافات في الكثافة بين هيدروكربونات البترول والماء.

فهمكيفية تصميم فاصل الزيت والماءيساعد مهندسي المحطات ومديري المشاريع على ضمان الامتثال التنظيمي، والحجم الأمثل، وكفاءة الفصل على المدى الطويل.

التصميم الميكانيكي لفصل الزيت والماء متجذر بشكل أساسي في المبادئ التوجيهية الدولية المعمول بها والقوانين الفيزيائية:

• المعايير الدولية للتصميم:معظم تكوينات الفاصلات تتبع أطر معترف بها عالميا مثلمعهد البترول الأمريكي (API-421)معايير الحوض القائم على الجاذبية أوالمعيار البريطاني BS EN 858للوحدات المصنعة.

• تطبيق قانون ستوكستعتمد معادلة الحجم الأساسي على قانون ستوكس الذي يحسب سرعة ارتفاع قطرة النفط بناءً على الجاذبية المحددة، قطر قطرة، درجة حرارة الماء،و اللزوجة المطلقة للسائل.

• الحفاظ على تدفق الممرات:يجب على المصممين هندسة الهندسة الداخلية للحفاظ على التدفق اللاميني (عادة الحفاظ على السرعات الأفقية أقل من 0.05 قدم في الثانية) لمنع الاضطرابات من إعادة تعليق قطرات النفط المنفصلة.

يتم تقسيم منفصل النفط والماء القياسي إلى غرف داخلية متخصصة ، كل منها يخدم غرض هندسي متميز:

• عازل الدخول و المرفأ الأمامي:تدخل مياه الصرف الصحي الخام إلى غرفة انتشار المدخل المصممة لتبديد زخم السائل، وتعقب الرواسب الثقيلة، ومنع خلط الاضطرابات.

• منطقة فصل الجاذبية الأساسية:غرفة رئيسية واسعة توفر كافيةوقت الاحتفاظ الهيدروليكي، مما يسمح لقطرات النفط العائمة بحرية بالارتفاع إلى السطح بشكل طبيعي.

• قسم وسائل الإعلام:تصاميم متطورة تتضمن حزم من الصفائح المموجة (CPI). هذه الصفائح المتوازية المفصولة عن بعضها البعض تقلل من مسافة الارتفاع للقطرات المجهرية ، مما يجعلها تصطدم ،الاندماج، وتطفو بسرعة.

• أجهزة الاحتفاظ بالزيت:السدود القابلة للتعديل والحواجز العمودية تحاصر طبقة الزيت المتراكمة على السطح ، مما يمنعها من الهروب من خلال منفذ المياه المعالجة.

عند حساب الأبعاد الفيزيائية للمفصل ، يجب على المهندسين تقييم بيانات الموقع المحددة:

• معدل تدفق المعالجة (TFR):يتم احتسابها عن طريق الجمع بين ذروة تدفقات العمليات الصناعية مع أقصى توقعات تدفق مياه الأمطار المحلية (غالباً ما تستخدم مخططات كثافة أحداث العواصف لمدة عام أو 10 سنوات).

• الجاذبية الخاصة بالزيت والسكوسية:الزيوت الخفيفة (الجاذبية النوعية المنخفضة) ترتفع بشكل أسرع بكثير ، في حين أن الهيدروكربونات الأثقل تتطلب أحجام أكبر من الوعاء.

• تصحيحات الحرارة:تصميمات قياسية لدرجة حرارة المياه الأساسية عند 20 درجة مئوية. درجات حرارة المياه في فصل الشتاء المنخفضة تزيد من لزجة السائل، مما يتطلب قدرات فاصل أكبر لتحقيق كفاءة فصل متطابقة.

س: ما هو المعيار الأساسي المستخدم لتصميم فاصل النفط والماء؟

أ:المعايير الهندسية الأكثر اعتمادا هي API-421 (التي أنشأها معهد البترول الأمريكي) لفرق الجاذبية و BS EN 858 لفرق مياه الأمطار الصناعية.

س: كيف يؤثر قانون ستوكس على تصميم فاصل المياه والزيت؟

ج: قانون ستوكس يفرض العلاقة الرياضية التي تحكم سرعة ارتفاع قطرات النفط.يستخدمه المصممون لحساب مساحة السطح المطلوبة ووقت الاحتفاظ المطلوب لالتقاط أحجام قطرات محددة (عادة ما تكون 60 ميكرون أو أقل).

س: لماذا يتم تضمين لوحات التحالف في تصاميم الفاصل الحديثة؟

الجواب: الصفائح المتجمدة توفر مساحة كبيرة من السطح في بصمة ضيقة. إنها تقصير المسافة التي يجب على قطرات النفط الصغيرة أن تسافر إلى الاندماج في قطرات أكبر،زيادة كبيرة في كفاءة الفصل دون الحاجة إلى أحجام خزان ضخمة.

س: ماذا يحدث إذا كان فاصل المياه الزيتية غير مصمم أو غير كبير الحجم؟

ج: يُعاني منفصل صغير الحجم من سرعة تدفق داخلية عالية ووقت احتفاظ غير كاف،يسبب الاضطرابات التي تبقي قطرات النفط معلقة وتؤدي إلى إطلاق مياه الصرف الصحي غير المطابقة التي تتجاوز الحدود التشريعية للنفط والدهون.