|
Διαχωριστικά: Τύποι και Σχεδιαστικά Σκεφτήματα
τύποι διαχωριστών πετρελαίου και αερίου
,ζητήματα σχεδιασμού διαχωριστή
,διαχωριστικό ελαίου με εγγύηση
Στη μηχανική διεργασιών, αδιαχωριστήςείναι ένα δοχείο πίεσης που έχει σχεδιαστεί για να διαχωρίζει ένα μείγμα πολλαπλών φάσεων - συνηθέστερα πετρέλαιο, αέριο, νερό και στερεά - σε ξεχωριστά συστατικά. Η αποτελεσματικότητα αυτής της διαδικασίας είναι ο «χτύπος της καρδιάς» της ανάντη παραγωγής και της κατάντη επεξεργασίας. Ο σωστός σχεδιασμός διασφαλίζει την καθαρότητα της διαδικασίας, προστατεύει τον εξοπλισμό κατάντη (όπως συμπιεστές και θερμαντήρες) και μεγιστοποιεί την ακρίβεια της φορολογικής μέτρησης.
Οι διαχωριστές κατηγοριοποιούνται με βάση τον προσανατολισμό, την ικανότητα φάσης και τη διαμόρφωσή τους.
| Κατηγορία | Τύπος | Καλύτερο για |
|---|---|---|
| Προσανατολισμός | Οριζόντιος | Υψηλές αναλογίες αερίου προς υγρό. μεγάλη επιφάνεια υγρού. αποτελεσματική διάσπαση αερίου. |
| Κατακόρυφος | Μικρά ίχνη (υπεράκτια/ολίσθηση). χειρισμός αφρώδους ακατέργαστου ή υψηλής περιεκτικότητας σε άμμο. | |
| Σφαιρικός | Συμπαγείς εφαρμογές μικρού όγκου. οικονομικά αποδοτικό για μικρότερο διαχωρισμό αερίου-υγρού. | |
| Ικανότητα | Διφασικό | Βασικός διαχωρισμός αερίου από το ολικό υγρό (ελαίου + νερό μαζί). |
| Τριφασικό | Διαχωρισμός αερίου, πετρελαίου και νερού σε μεμονωμένα ρεύματα. απαιτεί πολύπλοκα εσωτερικά. | |
| Διαμόρφωση | Δοκιμή/Παραγωγή | Εξειδικευμένη για φορολογική μέτρηση ή μακροπρόθεσμη επεξεργασία παραγωγής. |
Η κατασκευή ενός διαχωριστή απαιτεί την εξισορρόπηση των θερμοδυναμικών συνθηκών με τη φυσική των ρευστών για την επίτευξη βέλτιστης απόδοσης διαχωρισμού.
Ένας καλά σχεδιασμένος διαχωριστής πρέπει να διαχειρίζεται τέσσερις διακριτές λειτουργικές ζώνες:
Ζώνη εισόδου:Χρησιμοποιεί εκτροπείς (διαφράγματα/κυκλώνες) για να διαχέει την ορμή και να πραγματοποιεί διαχωρισμό χύδην αερίου-υγρού αμέσως μετά την είσοδο.
Τμήμα Καθίζησης Βαρύτητας:Η "ήσυχη ζώνη" όπου τα ρευστά διαμένουν αρκετά για να συμβεί διαχωρισμός με βάση την πυκνότητα.
Ζώνη Συνένωσης:Χρησιμοποιεί παράλληλες πλάκες, πακέτα πτερυγίων ή διχτυωτές επιφάνειες για να αναγκάσει μικρά, σταθερά σταγονίδια να συγχωνευθούν σε μεγαλύτερα, ευκολότερα διαχωρισμό σφαιρίδια.
Ζώνη εξόδου:Εξασφαλίζει ότι οι διαχωρισμένες φάσεις αφαιρούνται χωρίς εκ νέου συμπαρασυρμό. Αυτό απαιτεί ακριβή έλεγχο στάθμης (φράγματα/κουβάδες) για τη διατήρηση της σταθερότητας της διεπαφής.
Χρόνος διατήρησης:Το υγρό διάρκειας παραμένει στο δοχείο. Ο ανεπαρκής χρόνος οδηγεί σε "carry-over" (υγρό σε αέριο) ή "carry-under" (αέριο σε υγρό).
Ταχύτητα αερίου:Πρέπει να παραμείνει κάτω από τοΌριο Souders-Brown($V_{max} = K sqrt{frac{rho_L - rho_G}{rho_G}}$) για να αποτρέψετε την έλξη υγρού νέφους με το ρεύμα αερίου.
Χωρητικότητα υπέρτασης:Ο σχεδιασμός πρέπει να λαμβάνει υπόψη τις ανατροπές της διαδικασίας. Τα δοχεία έχουν τυπικό μέγεθος ώστε να χειρίζονται "hold-up" (κανονικός όγκος υγρού) συν έναν όγκο υπέρτασης για την αποφυγή συναγερμών υψηλού επιπέδου κατά τις αιχμές ροής.
Ε: Οριζόντια έναντι κατακόρυφης: Ποιο είναι καλύτερο;
Α: Είναι ένα συμβιβασμό.Οριζόντια σκάφηπαρέχουν μεγαλύτερη επιφάνεια για διαχωρισμό υγρού-αερίου και προτιμώνται για υψηλές αναλογίες αερίου προς λάδι.Κάθετα αγγείαείναι ιδανικά όταν ο χώρος του οικοπέδου είναι περιορισμένος ή όταν το ρεύμα περιέχει σημαντικές ποσότητες άμμου/στερεών που πρέπει να ξεπλυθούν από τον πυθμένα.
Ε: Ποιος είναι ο σκοπός ενός εκτροπέα εισόδου;
Α: Ο εκτροπέας εισόδου είναι ένα πρωτεύον εσωτερικό εξάρτημα που εξυπηρετεί δύο ρόλους: σταματά το "slug" της εισερχόμενης ροής για την αποφυγή αναταράξεων στη ζώνη καθίζησης και ξεκινά τον διαχωρισμό όγκου αναγκάζοντας το αέριο και το υγρό να αλλάξουν κατεύθυνση γρήγορα.
Ε: Γιατί ορισμένοι διαχωριστές έχουν "συσσωρευμένα πακέτα";
Α: Πολλά λεπτά σταγονίδια δεν καθιζάνουν φυσικά λόγω μικρού μεγέθους ($D$ στο νόμο του Stokes). Τα πακέτα συγχώνευσης παρέχουν μεγάλη επιφάνεια για να συγκρούονται και να συγχωνεύονται αυτά τα μικρά σταγονίδια. Μόλις γίνουν μεγαλύτερα σταγονίδια, η ταχύτητα ανόδου/καθίζησης τους αυξάνεται σημαντικά, επιτρέποντας στο σκάφος να είναι μικρότερο και πιο αποτελεσματικό.
Ε: Μπορεί ένας διαχωριστής να χειριστεί το αφρισμένο αργό;
Α: Ο αφρισμός του αργού είναι μια σημαντική σχεδιαστική πρόκληση. Οι κάθετοι διαχωριστές είναι γενικά καλύτεροι για τη διαχείριση του αφρού, αλλά συχνά απαιτούνται εξειδικευμένοι εσωτερικοί "αφροθραύστες" ή σημεία έγχυσης χημικού αντιαφριστικού για να αποτρέψουν το στρώμα αφρού να γεμίσει τον χώρο αερίου.
