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गैस-तरल पृथक्करण के मूल सिद्धांत: एक इंजीनियरिंग गाइड
गैस तरल विभाजक इंजीनियरिंग गाइड
,गैस तरल पृथक्करण के मूल सिद्धांत
,गैस तरल विभाजक तकनीकी नियमावली
गैस-तरल पृथक्करण एक मुख्य इकाई संचालन है जिसका उपयोग तेल और गैस, पेट्रोकेमिकल, बिजली उत्पादन और रासायनिक विनिर्माण उद्योगों में किया जाता है। प्राथमिक उद्देश्य एक मिश्रित-चरण द्रव धारा को अलग-अलग गैस और तरल अंशों में अलग करना है जो साफ और क्रॉस-संदूषण से मुक्त हों। चाहे प्राकृतिक गैस ट्रांसमिशन लाइनों से कंडेनसेट हटाना हो, डाउनस्ट्रीम कंप्रेसर को तरल प्लग से बचाना हो, या मूल्यवान प्रतिक्रिया उत्पादों को पुनर्प्राप्त करना हो, अंतर्निहित भौतिकी को समझना कुशल पृथक्करण उपकरण डिजाइन करने के लिए आवश्यक है।
अपने मूल में, गैस-तरल पृथक्करण भौतिक संपत्ति अंतरों का फायदा उठाने पर निर्भर करता है - विशेष रूप से घनत्व, चिपचिपाहट और संवेग - निरंतर गैस चरण और बिखरे हुए तरल चरण के बीच।
कोई भी यांत्रिक विभाजक - चाहे वह एक साधारण क्षैतिज नॉक-आउट ड्रम हो या एक उन्नत बहु-चरणीय फिल्टर-सेपरेटर - निम्नलिखित मौलिक सिद्धांतों में से एक या अधिक का उपयोग करता है:
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संवेग (जड़त्वीय पृथक्करण): जब एक द्रव धारा दिशा या वेग में अचानक परिवर्तन से गुजरती है, तो गैस अणु अपने कम द्रव्यमान के कारण आसानी से नए प्रवाह पथ का अनुसरण करते हैं। इसके विपरीत, भारी तरल बूंदों और ठोस कणों में अधिक संवेग होता है, जिससे वे गैस धारा से अलग हो जाते हैं और संग्रह बैफल्स या पोत की दीवारों से टकराते हैं।
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गुरुत्वाकर्षण अवक्षेपण: एक चौड़े पोत खंड में, गैस का वेग काफी कम हो जाता है। गुरुत्वाकर्षण के खिंचाव के तहत, तरल बूंदें नीचे की ओर बस जाती हैं यदि नीचे की ओर गुरुत्वाकर्षण बल बहने वाली गैस द्वारा लगाए गए ऊपर की ओर ड्रैग बल से अधिक हो। टर्मिनल अवक्षेपण वेग को स्टोक के नियम या न्यूटन के नियम के संशोधित रूपों का उपयोग करके गणितीय रूप से मॉडल किया जाता है, जो बूंदों के आकार और रेनॉल्ड्स संख्याओं पर निर्भर करता है।
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सामंजस्य: सूक्ष्म बूंदों और उप-माइक्रोन एयरोसोल (अक्सर 10 माइक्रोन से कम) में अकेले गुरुत्वाकर्षण या संवेग द्वारा बसने के लिए पर्याप्त द्रव्यमान नहीं होता है। सामंजस्य माध्यम - जैसे बुना हुआ तार जाल पैड, नालीदार वेन पैक, या विशेष फाइबर कार्ट्रिज तत्व - छोटी बूंदों को टकराने, बड़ी बूंदों में विलय करने और गैस धारा से अवक्षेपित होने के लिए पर्याप्त वजन प्राप्त करने के लिए मजबूर करते हैं।
| पृथक्करण तंत्र | प्रेरक शक्ति | विशिष्ट बूंद आकार लक्ष्य | प्राथमिक उपकरण प्रकार |
|---|---|---|---|
| गुरुत्वाकर्षण पृथक्करण | घनत्व अंतर और गुरुत्वाकर्षण खिंचाव | बड़ी बूंदें ($>150\,\mu m$) | क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर नॉक-आउट ड्रम |
| अपकेंद्री क्रिया | घूर्णी त्वरण (जी-बल) | मध्यम से बड़ी बूंदें ($>10\,\mu m$) | भंवर विभाजक, चक्रवात ट्यूब |
| सामंजस्य और निस्पंदन | सतह अवरोधन और बूंद विलय | अल्ट्रा-फाइन एयरोसोल ($0.3\,\mu m$ से $10\,\mu m$) | फिल्टर-सेपरेटर, मेश डेमिस्टर, वेन पैक |
इंजीनियरों को गैस-तरल पृथक्करण प्रणाली को आकार देने और निर्दिष्ट करते समय कई ऑपरेटिंग चर पर विचार करना चाहिए:
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गैस और तरल प्रवाह दर: आयतन प्रवाह दर स्वीकार्य गैस वेग बनाए रखने और पहले से अलग किए गए तरल पदार्थों के पुन: प्रवेश को रोकने के लिए आवश्यक पोत क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र को निर्धारित करती है।
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अवधारण समय: वह अवधि जिसके लिए तरल को पोत के नीचे के सिंक (या बूट) में रहना चाहिए ताकि तरल को निकालने से पहले घुले हुए या फंसे हुए गैस बुल को गैस चरण में वापस निकलने दिया जा सके।
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द्रव गुण: चिपचिपाहट, सतह तनाव और सापेक्ष घनत्व बूंदों के टर्मिनल वेग और सामंजस्य दक्षता को बहुत प्रभावित करते हैं। उच्च चिपचिपाहट या कम सतह तनाव के लिए विशेष आंतरिक ज्यामिति की आवश्यकता होती है।
प्र: दो-चरण और तीन-चरण गैस-तरल विभाजक के बीच मुख्य अंतर क्या है?
उ: एक दो-चरण विभाजक गैस धारा से एक संयुक्त तरल चरण को अलग करता है। एक तीन-चरण विभाजक में आंतरिक वीयर प्लेट, पानी के बूट और गुरुत्वाकर्षण-ज़ोनिंग आंतरिक भाग होते हैं जो तरल फीड को तीन अलग-अलग धाराओं में अलग करते हैं: गैस, कच्चा तेल और मुक्त पानी।
प्र: गैस-तरल पृथक्करण में उप-माइक्रोन तरल एयरोसोल एक बड़ी चुनौती क्यों प्रस्तुत करते हैं?
उ: उप-माइक्रोन बूंदों में अत्यंत कम द्रव्यमान और संवेग होता है, जिससे वे गुरुत्वाकर्षण अवक्षेपण या मानक संवेग परिवर्तनों पर प्रतिक्रिया किए बिना गैस धाराओं के साथ आसानी से यात्रा कर पाती हैं। उन्हें पकड़ने के लिए उच्च-दक्षता वाले सामंजस्य फिल्टर तत्वों की आवश्यकता होती है जो बूंदों को हटाने से पहले बड़े आकार में विलय करने के लिए मजबूर करते हैं।
प्र: तरल पुन: प्रवेश क्या है, और इसे कैसे रोका जाता है?
उ: पुन: प्रवेश तब होता है जब उच्च गैस वेग पहले से अलग किए गए तरल को आंतरिक संग्रह पूल या मिस्ट एलिमिनेटर पैड की सतह से साफ गैस धारा में वापस ले जाते हैं। इसे उचित पोत आकार बनाए रखने, गैस वेग को महत्वपूर्ण के-मानों से नीचे रखने और प्रभावी जल निकासी चैनलों का उपयोग करके रोका जाता है।
प्र: क्या सभी गैस-तरल विभाजकों को सक्रिय शक्ति स्रोतों की आवश्यकता होती है?
उ: नहीं। अधिकांश पारंपरिक यांत्रिक विभाजकों (जैसे गुरुत्वाकर्षण ड्रम और सेंट्रीफ्यूगल साइक्लोन) में कोई आंतरिक चलने वाले हिस्से नहीं होते हैं और वे पृथक्करण करने के लिए पूरी तरह से आने वाली द्रव धारा की गतिज ऊर्जा और दबाव पर निर्भर करते हैं।
इन अवधारणाओं की व्यापक समीक्षा के लिए, आप पेट्रोस्किल गैस-तरल पृथक्करण मूल बातें वीडियो देख सकते हैं।
