একটি তেলক্ষেত্রের তিন ফেজ বিভাজক কিঃ নকশা, ওয়েয়ার এবং ইন্টারফেস নিয়ন্ত্রণ

তেলক্ষেত্র থ্রি ফেজ সেপারেটর কী: ডিজাইন, উইয়ার এবং ইন্টারফেস কন্ট্রোল

মূল প্রশ্নের উত্তর: তেলক্ষেত্র থ্রি ফেজ সেপারেটর কী? একটি তেলক্ষেত্র থ্রি ফেজ সেপারেটর হল একটি অনুভূমিক চাপযুক্ত পাত্র যা একটি একক শেলে গ্যাস, অপরিশোধিত তেল এবং উৎপাদিত জলকে পৃথক করে, তিনটি ফেজের জন্য মাধ্যাকর্ষণ এবং তেল-জল ইন্টারফেস পরিচালনার জন্য অভ্যন্তরীণ উপাদান ব্যবহার করে। গ্যাস Souders-Brown বেগ সীমা দ্বারা 0.10-0.25 মি/সেকেন্ডের K ফ্যাক্টর সহ পৃথক করা হয়, যখন তেল এবং জল স্থিরীকরণের মাধ্যমে পৃথক করা হয়, যার জন্য অপরিশোধিত তেলের API গ্র্যাভিটি এবং ইমালশনের দৃঢ়তার উপর নির্ভর করে 5-30 মিনিটের একটি রেসিডেন্স টাইম প্রয়োজন। তেল-জল বিভাজন তিনটি অভ্যন্তরীণ বিন্যাসের মধ্যে একটি ব্যবহার করে: একটি উইয়ার প্লেট যা তেলের স্তর ধরে রাখে, পাত্রের নিচের দিকে একটি বুট যা জলের পরিমাণ কম হলে জল সংগ্রহ করে, অথবা একটি বালতি এবং উইয়ারের সমন্বয় যেখানে উভয় পরিমাণই উল্লেখযোগ্য। ইন্টারফেস লেভেল কন্ট্রোল হল গুরুত্বপূর্ণ উপাদান, এবং একটি সু-নকশা করা পাত্র 150-300 মিমি এর একটি কন্ট্রোল ব্যান্ড ধরে রাখে।

১. অভ্যন্তরীণ উপাদান: তেল-জল বিভাজন কীভাবে করা হয়

তিনটি অভ্যন্তরীণ কনফিগারেশন ব্যবহার করা হয়, এবং পছন্দটি জলের অনুপাতের উপর নির্ভর করে:

• উইয়ার প্লেট ডিজাইন: একটি উল্লেখযোগ্য, স্থির জল কাটার জন্য সবচেয়ে সাধারণ বিন্যাস। একটি উল্লম্ব উইয়ার প্লেট পাত্রের দৈর্ঘ্য বরাবর অর্ধেক পর্যন্ত ঢালাই করা হয়, তেলের দিকটি আপস্ট্রিম এবং জলের দিকটি ডাউনস্ট্রিম। তেল-জল মিশ্রণটি ইনলেট প্রান্তে প্রবেশ করে, জল নিচে স্থির হয় এবং তেল উপরে জমা হয়, এবং তরল স্তর উইয়ারের উপরে উঠলে তেল ডাউনস্ট্রিম কম্পার্টমেন্টে প্রবাহিত হয়, যেখান থেকে এটি লেভেল কন্ট্রোলের অধীনে টানা হয়। জল ইন্টারফেস লেভেল কন্ট্রোলের অধীনে ইনলেট কম্পার্টমেন্টের নিচ থেকে টানা হয়। উইয়ারের উচ্চতা তেলের ইনভেন্টরি এবং তাই তেলের রেসিডেন্স টাইম নির্ধারণ করে, যা সেই প্যারামিটার যা তেল থেকে কতটা জল পৃথক হয় তা নিয়ন্ত্রণ করে, তাই উইয়ারটি প্রয়োজনীয় রেসিডেন্স থেকে আকার দেওয়া হয়, নির্বিচারে নির্বাচন করা হয় না। অসুবিধা হল যে উইয়ার পাত্রের আয়তন দখল করে এবং একটি কম্পার্টমেন্ট তৈরি করে যা রক্ষণাবেক্ষণের সময় ধীরে ধীরে নিষ্কাশন করা যেতে পারে।
• বুট ডিজাইন: তেলের তুলনায় জলের হার কম হলে ব্যবহার করা হয়, সাধারণত প্রায় 10-20% জল কাটার নিচে, অথবা যখন জল মাঝে মাঝে আসে। পাত্রকে দৈর্ঘ্য বরাবর ভাগ করার পরিবর্তে, একটি বুট হল একটি ছোট উল্লম্ব বা অনুভূমিক পাত্র যা প্রধান শেলের নিচের দিকে আউটলেট প্রান্তের কাছে ঢালাই করা হয়, যেখানে তেল থেকে স্থির হওয়া জল নিষ্কাশিত হয়। তেলের স্তর প্রধান শেলে নিয়ন্ত্রিত হয় এবং তেল-জল ইন্টারফেস বুটের ভিতরে নিয়ন্ত্রিত হয়, এবং যেহেতু বুটটি ছোট, ইন্টারফেস দ্রুত প্রতিক্রিয়া জানায় এবং একটি পূর্ণ-ব্যাসযুক্ত পাত্রের চেয়ে নিয়ন্ত্রণ করা সহজ। বুটগুলি সস্তা এবং কমপ্যাক্ট, তবে তারা সীমিত জল রেসিডেন্স টাইম সরবরাহ করে এবং তারা বড় বা পরিবর্তনশীল জলের হার পরিচালনা করতে পারে না, তাই তারা একটি পরিপক্ক, ভেজা কূপের জন্য নয় বরং মাঝে মাঝে জল সহ শুষ্ক তেল পরিষেবার জন্য উপযুক্ত।
• বালতি এবং উইয়ার ডিজাইন: যেখানে জল এবং তেলের উভয় পরিমাণই যথেষ্ট এবং উভয় রেসিডেন্স টাইম গুরুত্বপূর্ণ, সেখানে একটি বালতি এবং উইয়ার বিন্যাস দুটিকে একত্রিত করে: একটি উইয়ার প্লেট তেল ধরে রাখে এবং তেলের রেসিডেন্স সরবরাহ করে, যখন একটি বালতি বিভাগ, মূলত একটি বর্ধিত জল কম্পার্টমেন্ট, জলের রেসিডেন্স সরবরাহ করে যা তেলের ফোঁটাগুলিকে উপরে উঠতে এবং পুনরুদ্ধার করতে প্রয়োজন, হারানো নয়। এটি গুরুত্বপূর্ণ কারণ একটি সেপারেটর থেকে নির্গত জল তার সাথে তেল বহন করে, সাধারণত 100-1,000 মিলিগ্রাম/লিটার, এবং সেই তেল একটি পণ্যের ক্ষতি এবং নিষ্পত্তির সমস্যা উভয়ই। দীর্ঘ জল রেসিডেন্স এটি হ্রাস করে, এবং যেহেতু উৎপাদিত জলের নিষ্কাশন সীমা অনেক বিচারব্যবস্থায় সাধারণত 20-40 মিলিগ্রাম/লিটার, জল কম্পার্টমেন্ট এবং যেকোনো ডাউনস্ট্রিম স্কিম ভেসেল বা হাইড্রোসাইক্লোন আলাদাভাবে নয় বরং একসাথে ডিজাইন করা হয়।
• ইনলেট ডিভাইস, ব্যাফেল এবং মিস্ট এক্সট্রাকশন: পৃথকীকরণ ইনলেটে শুরু হয়, যেখানে একটি সাইক্লোনিক, একটি ভেন বা একটি সাধারণ ব্যাফেল ডিভাইস আগত প্রবাহের গতিকে বিচ্ছিন্ন করে এবং প্রথম মোটা গ্যাস-তরল বিভাজন তৈরি করে। এটি সঠিকভাবে করা সবচেয়ে কার্যকর ব্যবস্থা, কারণ একটি ইনলেট জেট যা তরলকে পুনরায় অ্যাটোমাইজ করে তা নকশার কাটার আকারের চেয়ে অনেক নিচে ফোঁটা তৈরি করে যা কোনও রেসিডেন্স টাইম স্থির করতে পারবে না। পাত্রের দৈর্ঘ্য বরাবর ছিদ্রযুক্ত বিতরণ ব্যাফেলগুলি গ্যাসের বেগ সমান করে এবং আউটলেটের দিকে চ্যানেল তৈরি হওয়া প্রতিরোধ করে, এবং একটি মিস্ট এলিমিনেটর, একটি মেশ প্যাড বা একটি ভেন প্যাক, গ্যাস ছাড়ার আগে সূক্ষ্ম ফোঁটাগুলি সরিয়ে দেয়। প্রতিটি তরল আউটলেট একটি ভর্টেক্স ব্রেকার দিয়ে লাগানো হয়, কারণ আউটলেটে একটি ভর্টেক্স গ্যাসকে তরল লাইনে টেনে নিয়ে আসে এবং সেই সমস্যা তৈরি করে যা পাত্রটি প্রতিরোধ করার জন্য বিদ্যমান।

২. থ্রি ফেজ সেপারেটরের আকার নির্ধারণ এবং নিয়ন্ত্রণ

দুটি স্বাধীন মানদণ্ড অবশ্যই পূরণ করতে হবে, এবং ইন্টারফেস নিয়ন্ত্রণ নির্ধারণ করে যে নকশাটি বাস্তবে কাজ করে কিনা:

• গ্যাস ক্ষমতা: পাত্রটি যথেষ্ট প্রশস্ত এবং দীর্ঘ হতে হবে যাতে গ্যাসের বেগ Souders-Brown সীমার নিচে থাকে, v_max = K x sqrt((rho_L - rho_V) / rho_V), যেখানে K হল 0.10-0.25 মি/সেকেন্ড অনুভূমিক থ্রি-ফেজ পাত্রের জন্য দৈর্ঘ্য-থেকে-ব্যাস অনুপাত এবং মিস্ট এলিমিনেটরের উপর নির্ভর করে। গ্যাস প্রবাহের ক্ষেত্রফল হল তরল স্তরের উপরের ক্রস-সেকশন, তাই তরল স্তরের সেট পয়েন্ট সরাসরি গ্যাস ক্ষমতাকে প্রভাবিত করে: একটি উচ্চ তরল স্তর সহ চালিত পাত্রের কম গ্যাস ক্ষেত্রফল এবং উচ্চতর গ্যাস বেগ থাকে, এই কারণেই লেভেল সেট পয়েন্ট নকশার অংশ, অপারেটিং পছন্দের নয়। গ্যাস ক্ষমতা সাধারণত উচ্চ গ্যাস-তেল অনুপাত এবং একটি ক্ষেত্রের প্রাথমিক জীবনে প্রভাবশালী হয়, যখন তরল রেসিডেন্স পরে প্রভাবশালী হয় যখন জলের কাট বৃদ্ধি পায়।
• তেল এবং জল রেসিডেন্স টাইম:তরল দিকটি স্থিরীকরণের মাধ্যমে আকার দেওয়া হয়, উপযুক্ত ফোঁটার আকারের সাথে স্টোকসের সূত্র ব্যবহার করে। তেলের থেকে স্থির হওয়া জলের ফোঁটার জন্য, নকশার কাট সাধারণত 200-500 মাইক্রোমিটার এবং প্রয়োজনীয় রেসিডেন্স তেলের সান্দ্রতার উপর দৃঢ়ভাবে নির্ভর করে, এই কারণেই প্রায় 20 API এর নিচে ভারী অপরিশোধিত তেলের জন্য 20-30 মিনিট প্রয়োজন হয় যখন 35 API এর উপরে হালকা অপরিশোধিত তেলের জন্য মাত্র 5-10 মিনিট প্রয়োজন হতে পারে। জলের থেকে উপরে ওঠা তেলের ফোঁটার জন্য, নকশার কাট সাধারণত 150-300 মাইক্রোমিটার এবং রেসিডেন্স সাধারণত 3-10 মিনিট। উভয়ই স্বাধীনভাবে পরীক্ষা করা হয়, এবং পাত্রের দৈর্ঘ্য তখন বৃহত্তর প্রয়োজনীয়তা দ্বারা নির্ধারিত হয়। তাপমাত্রা উভয়কেই সাহায্য করে: প্রবাহকে 40-70°C পর্যন্ত গরম করলে তেলের সান্দ্রতা কমে যায়, ঘনত্বের পার্থক্য বৃদ্ধি পায় এবং ইন্টারফেসিয়াল ফিল্মকে অস্থিতিশীল করে, তাই অনেক থ্রি-ফেজ সেপারেটর একটি হিটিং কয়েল দিয়ে সরবরাহ করা হয় বা একটি হিটারের আগে স্থাপন করা হয়।
• ইন্টারফেস লেভেল কন্ট্রোল: এখানেই থ্রি-ফেজ সেপারেটর সফল বা ব্যর্থ হয়। তেল এবং জলের মধ্যে ইন্টারফেস সাধারণত একটি তীক্ষ্ণ রেখা নয়; এটি সাধারণত 100-500 মিমি এর একটি ইমালশন ব্যান্ড যা কঠিন পদার্থ ধারণ করে, এবং কন্ট্রোলারকে অবশ্যই পাত্রের মধ্যে ইন্টারফেস ধরে রাখতে হবে যখন ইমালশন ব্যান্ড হার এবং রাসায়নিক ডোজের সাথে বৃদ্ধি এবং সঙ্কুচিত হয়। ডিফারেনশিয়াল প্রেসার পরিমাপ অপর্যাপ্ত কারণ তেল এবং জলের মধ্যে ঘনত্বের পার্থক্য কম, তাই সংকেত দুর্বল এবং স্প্যান ত্রুটি দ্বারা প্রভাবিত হয়; পরিবর্তে, ক্যাপাসিট্যান্স বা কন্ডাকটেন্স প্রোব, গাইডড ওয়েভ রাডার, বা গুরুতর পরিষেবার জন্য একটি নিউক্লিয়নিক ডেনসিটি প্রোফাইলার ব্যবহার করা হয়। কন্ট্রোল ব্যান্ড কাজ করার জন্য যথেষ্ট প্রশস্ত হতে হবে, সাধারণত 150-300 মিমি, এবং তেল স্তর এবং ইন্টারফেস উভয়েরই অ্যালার্ম সহ স্বাধীন পরিমাপ প্রয়োজন এবং গ্যাসের আউটলেটের জন্য একটি হাই-হাই লেভেল ট্রিপ।
• অপারেটিং সমস্যা: ইমালশন, বালি এবং ফেনা: তিনটি সমস্যা বেশিরভাগ পারফরম্যান্স অভিযোগের জন্য দায়ী। ইন্টারফেসে ইমালশন জমা হওয়া, যা বড় অংশ দখল না করা পর্যন্ত বৃদ্ধি পায় এবং অবশেষে তেল এবং জল উভয়ের সাথে বেরিয়ে যায়; এটি ডেমালসিফায়ার ইনজেকশন আপস্ট্রিম, তাপ দ্বারা, একটি ডেডিকেটেড নজল দিয়ে ইমালশন ব্যান্ডের পর্যায়ক্রমিক নিষ্কাশন দ্বারা, এবং কয়েক মাস ধরে ব্যান্ড জমা হতে না দিয়ে পরিচালিত হয়। বালি, যা জলের নিচে স্থির হয়, কার্যকরী আয়তন হ্রাস করে এবং আউটলেটগুলি ক্ষয় করে; এটি জেট করার মাধ্যমে সরানো হয়, এবং যেখানে বালি উৎপাদন অবিচ্ছিন্ন, সেখানে একটি ডেডিকেটেড স্যান্ড হ্যান্ডলিং সিস্টেম দ্বারা। ফেনা, যা গ্যাস সান্দ্র বা দূষিত তেল থেকে বেরিয়ে এলে তৈরি হয় এবং বাষ্পের স্থান পূরণ করতে পারে এবং গ্যাস আউটলেটে বহন করা যেতে পারে; এটি অ্যান্টিফোম ইনজেকশন, একটি কার্যকর ইনলেট ডিভাইস এবং ফেনা মিস্ট এলিমিনেটরে পৌঁছানোর বিন্দুর নিচে তরল স্তর রেখে নিয়ন্ত্রণ করা হয়।

থ্রি ফেজ সেপারেটর ইন্টারনাল কনফিগারেশন ম্যাট্রিক্স

প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্নাবলী (FAQ)

প্রশ্ন: একটি তেলক্ষেত্র থ্রি ফেজ সেপারেটর কীভাবে আকার নির্ধারণ করা হয়?

উত্তর: দুটি স্বাধীন মানদণ্ড, উভয়ই পূরণ করতে হবে। প্রথমত, গ্যাস ক্ষমতা: Souders-Brown সমীকরণ 0.10-0.25 মি/সেকেন্ডের K ফ্যাক্টর সহ প্রয়োগ করুন সর্বনিম্ন গ্যাস প্রবাহের ক্ষেত্রফল খুঁজে বের করতে, মনে রাখবেন যে গ্যাস ক্ষেত্রফল হল তরল স্তরের উপরের ক্রস-সেকশন, তাই লেভেল সেট পয়েন্ট একটি নকশা ইনপুট। দ্বিতীয়ত, তরল রেসিডেন্স: 200-500 মাইক্রোমিটারের জলের ফোঁটা তেলের থেকে স্থির হওয়ার জন্য, তেলের সান্দ্রতার উপর ভিত্তি করে রেসিডেন্সের অনুমতি দিন, সাধারণত API গ্র্যাভিটির উপর নির্ভর করে 5-30 মিনিট; এবং 150-300 মাইক্রোমিটারের তেলের ফোঁটা জলের থেকে উপরে ওঠার জন্য, 3-10 মিনিট অনুমতি দিন। বৃহত্তম ফলাফল নিন, নকশার 30-50% এ টার্নডাউন কেস পরীক্ষা করুন, এবং নিশ্চিত করুন যে ইন্টারফেস কন্ট্রোল ব্যান্ড কমপক্ষে 150-300 মিমি। API 12J শিল্প কাঠামো সরবরাহ করে, এবং প্রাথমিক জীবনের উচ্চ গ্যাস হারের কেস থেকে আলাদাভাবে উচ্চ জল কাটার সাথে শেষ-জীবনের কেস পরীক্ষা করা ভাল অভ্যাস।

প্রশ্ন: ইন্টারফেস লেভেল কন্ট্রোল এত কঠিন কেন?

উত্তর: তিনটি কারণ। ঘনত্বের পার্থক্য কম: 850 কেজি/মি³ অপরিশোধিত তেল বনাম 1,020 কেজি/মি³ উৎপাদিত জল হল মাত্র প্রায় 17% পার্থক্য, তাই একটি সাধারণ নির্ভুলতার সাথে একটি ডিফারেনশিয়াল প্রেসার ট্রান্সমিটার একটি বড় আপেক্ষিক ত্রুটি সহ একটি সংকেত দেয় এবং কন্ট্রোলার প্রতিক্রিয়া জানানোর আগে ইন্টারফেসটি উল্লেখযোগ্যভাবে সরতে পারে। ইন্টারফেস একটি রেখা নয় বরং একটি ব্যান্ড: 100-500 মিমি এর একটি ইমালশন স্তর, কখনও কখনও আরও বেশি, ফেজগুলির মধ্যে তৈরি হয়, এবং এটি হার, তাপমাত্রা এবং রাসায়নিক ডোজের সাথে বৃদ্ধি এবং সঙ্কুচিত হয়, তাই কন্ট্রোলার একটি স্থির সীমানা ট্র্যাক করার পরিবর্তে একটি চলমান লক্ষ্য ট্র্যাক করছে। এবং দুটি আউটলেট একে অপরের সাথে যোগাযোগ করে: বেশি জল টানলে ইন্টারফেস নিচে চলে যায়, যা তেলের রেসিডেন্স এবং তাই তেলের গুণমান পরিবর্তন করে, তাই দুটি লুপকে স্বাধীনভাবে নয় বরং একসাথে টিউন করতে হবে। এই কারণেই ক্যাপাসিট্যান্স, কন্ডাকটেন্স বা নিউক্লিয়নিক ইন্টারফেস ডিটেক্টর ডিফারেনশিয়াল প্রেসারের চেয়ে বেশি পছন্দ করা হয়।

প্রশ্ন: ইমালশন ব্যান্ড কী এবং এটি কীভাবে পরিচালিত হয়?

উত্তর: ইমালশন ব্যান্ড হল অপরিশোধিত জল-ইন-তেল বা তেল-ইন-ওয়াটার ইমালশনের স্তর যা ইন্টারফেসে জমা হয়, অ্যাসফাল্টিন, রেজিন, সূক্ষ্ম কঠিন পদার্থ এবং সার্ফ্যাক্ট্যান্ট রাসায়নিক দ্বারা স্থিতিশীল। এটি তৈরি হয় কারণ পাত্রে রেসিডেন্স টাইম সবচেয়ে টাইট ইমালশন ভাঙার জন্য যথেষ্ট নয়, তাই অপরিশোধিত উপাদান যাওয়ার কোনও জায়গা পায় না এবং সীমানায় জমা হয়। একা ছেড়ে দিলে এটি বড় হয় যতক্ষণ না এটি তরল স্থানের একটি বড় অংশ দখল করে, উভয় ফেজের জন্য কার্যকর রেসিডেন্স হ্রাস করে, এবং অবশেষে এটি তেলের সাথে বেরিয়ে যায়, অফ-স্পেসিফিকেশন বেসিক সেডিমেন্ট এবং জল তৈরি করে, বা জলের সাথে, উচ্চ তেল-ইন-ওয়াটার তৈরি করে। ব্যবস্থাপনা হল 5-50 পিপিএম এ আপস্ট্রিম ডেমালসিফায়ার ইনজেকশন দ্বারা, তাপ দ্বারা, ইন্টারফেসে অবস্থিত একটি ডেডিকেটেড নজল দিয়ে পর্যায়ক্রমে ব্যান্ড নিষ্কাশন করে, এবং হস্তক্ষেপের মধ্যে কয়েক মাস ধরে এটি জমা হতে না দিয়ে। একটি ক্রমবর্ধমান ব্যান্ড, একটি নিউক্লিয়নিক প্রোফাইলার দ্বারা পরিমাপ করা বা একটি ড্রিফটিং ইন্টারফেস রিডিং থেকে অনুমান করা, একটি ডেমালসিফায়ার বা একটি রাসায়নিক সামঞ্জস্য সমস্যার একটি প্রাথমিক সতর্কতা।

প্রশ্ন: একটি থ্রি ফেজ সেপারেটর কী গুণমান অর্জন করতে পারে?

উত্তর: সাধারণ পরিসংখ্যান, যা অপরিশোধিত তেল এবং রেসিডেন্স টাইমের উপর ব্যাপকভাবে নির্ভর করে, হল তেলের আউটলেটে 0.5-5% জল এবং জলের আউটলেটে 100-1,000 মিলিগ্রাম/লিটার তেল, গ্যাস ক্যারিওভার 0.1 US গ্যালন প্রতি মিলিয়ন স্ট্যান্ডার্ড কিউবিক ফুটের নিচে। এটি বিক্রয় বা নিষ্পত্তির জন্য যথেষ্ট ভাল নয়: বিক্রয় অপরিশোধিত তেলের জন্য 0.5% এর নিচে বেসিক সেডিমেন্ট এবং জল এবং 10 পাউন্ড প্রতি হাজার ব্যারেলের নিচে লবণ প্রয়োজন, যা একটি হিটার ট্রিটার এবং একটি ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক ডিস্যাল্টার-এ পৌঁছানো হয়, যখন উৎপাদিত জল নিষ্কাশন বা পুনরায় ইনজেকশনের সীমা সাধারণত 20-40 মিলিগ্রাম/লিটারের নিচে তেল প্রয়োজন হয়, যা একটি স্কিম ভেসেল, হাইড্রোসাইক্লোন বা ইন্ডুসড গ্যাস ফ্লোটেশন দ্বারা পৌঁছানো হয়। তাই থ্রি-ফেজ সেপারেটর হল বাল্ক অপসারণের ধাপ যার কাজ হল ডাউনস্ট্রিম সরঞ্জামগুলিকে ছোট এবং নির্ভরযোগ্য করা, একা বিক্রয়যোগ্য তেল এবং নিষ্পত্তিযোগ্য জল উৎপাদন করা নয়।