पेट्रोकेमिकल सेपरेटर क्या है: प्रकार, आकार और अनुप्रयोग

पेट्रोकेमिकल सेपरेटर क्या है: प्रकार, साइज़िंग और अनुप्रयोग

मुख्य प्रश्न का उत्तर: पेट्रोकेमिकल सेपरेटर क्या है और इसे कैसे साइज़ किया जाता है? पेट्रोकेमिकल सेपरेटर एक प्रेशर वेसल है जो एक मिश्रित प्रक्रिया स्ट्रीम को उसके वाष्प और तरल चरणों में विभाजित करता है, और तीन-चरण ड्यूटी में वाष्प, हाइड्रोकार्बन तरल और मुक्त पानी में, गुरुत्वाकर्षण निपटान द्वारा इनलेट मोमेंटम में कमी और मिस्ट एलिमिनेशन डिवाइस की सहायता से। इसकी गैस हैंडलिंग क्षमता Souders-Brown समीकरण द्वारा निर्धारित की जाती है, v_max = K x sqrt((rho_L - rho_V) / rho_V), जहाँ K एक अनुभवजन्य कारक है जो वेसल ओरिएंटेशन और मिस्ट एलिमिनेटर के प्रकार पर निर्भर करता है। मेश पैड के साथ एक ऊर्ध्वाधर सेपरेटर के लिए, K आमतौर पर 0.10-0.15 m/s होता है; वेन पैक के साथ यह 0.15-0.25 m/s तक बढ़ जाता है; एक्सियल साइक्लोन के साथ यह 0.25-0.35 m/s तक पहुँच जाता है। ठीक से निर्दिष्ट, एक सेपरेटर गैस में तरल कैरीओवर को 0.1 US गैलन प्रति MMSCF से नीचे सीमित करता है और डाउनस्ट्रीम कंप्रेसर, रिएक्टर और भट्टियों तक वजन के हिसाब से 0.01-0.05% से कम एन्टेन्ड तरल के साथ गैस प्रदान करता है।

1. पेट्रोकेमिकल सेपरेटर के अंदर पृथक्करण तंत्र

एक सेपरेटर चार क्रमिक क्षेत्रों के माध्यम से काम करता है, और उनमें से किसी एक में विफलता पूरे वेसल को खराब कर देती है:

• इनलेट मोमेंटम में कमी: प्राथमिक इनलेट डिवाइस रक्षा की पहली पंक्ति है। 15-30 m/s पर प्रवेश करने वाली एक मिश्रित स्ट्रीम में गुरुत्वाकर्षण के कार्य करने के लिए बहुत अधिक मोमेंटम होता है, इसलिए प्रवाह को आधे खुले पाइप, एक साइक्लोनिक इनलेट, एक स्पर्शरेखा वेन या बस एक बैफल प्लेट की ओर निर्देशित किया जाता है। लक्ष्य दोहरा है: गतिज ऊर्जा को नष्ट करना ताकि थोक तरल तुरंत गिर जाए, और तरल को महीन बूंदों में फिर से काटना से बचा जाए जिसे गुरुत्वाकर्षण अनुभाग व्यवस्थित नहीं कर सकता है। खराब इनलेट डिज़ाइन कम प्रदर्शन करने वाले सेपरेटरों का सबसे आम मूल कारण है, क्योंकि वेसल कागज पर उदारतापूर्वक साइज़ किया जा सकता है फिर भी नोजल पर बनाई गई पुनः एन्टेन्ड बूंदों के साथ मिस्ट एलिमिनेटर को बाढ़ कर सकता है।
• गुरुत्वाकर्षण निपटान अनुभाग: यहाँ थोक चरण अलग हो जाते हैं। वाष्प को वेसल से इतनी धीरे-धीरे पार करना पड़ता है कि एन्टेन्ड बूंदें गैस के ऊपर उठने की तुलना में तेजी से गिरती हैं, जो ठीक वही है जो Souders-Brown K कारक एक एकल अनुभवजन्य संख्या में व्यक्त करता है। 100-500 माइक्रोमीटर रेंज की तरल बूंदें आसानी से बस जाती हैं, इसलिए यह अनुभाग थोक भार को संभालता है। गैस को क्रॉस-सेक्शन में समान रूप से वितरित भी किया जाना चाहिए, इसलिए क्षैतिज वेसल्स में छिद्रित वितरण बैफल्स का उपयोग किया जाता है। तरल चरण को तब ड्यूटी के आधार पर 1-10 मिनट के निवास समय के लिए रखा जाता है: एक साधारण नॉकआउट ड्रम के लिए 1-3 मिनट, तीन-चरण सेपरेटर के लिए 5-10 मिनट जहां पानी को हाइड्रोकार्बन से अलग करने की आवश्यकता होती है।
• मिस्ट एलिमिनेशन: गुरुत्वाकर्षण लगभग 100 माइक्रोमीटर से नीचे की बूंदों को नहीं हटा सकता है, इसलिए एक मिस्ट एलिमिनेटर महीन अंश को संभालता है। एक बुना हुआ तार जाल पैड, आमतौर पर 100-150 मिमी मोटा और 130-200 किग्रा/एम3 के घनत्व के साथ, 5-10 माइक्रोमीटर से ऊपर की बूंदों को 99.9% दक्षता तक 25-75 मिमी H2O के केवल दबाव ड्रॉप के साथ पकड़ता है, लेकिन यह अपने डिज़ाइन लोड के लगभग 100% से ऊपर बाढ़ कर जाता है। एक वेन पैक या शेवरॉन 10-40 माइक्रोमीटर की बूंदों को संभालता है, ठोस और उच्च तरल भार को सहन करता है, और फॉलिंग सेवा के लिए उपयुक्त है। एक एक्सियल फ्लो साइक्लोन 5-8 माइक्रोमीटर तक पहुँच जाता है और बाढ़ का प्रतिरोध करता है, 100-250 मिमी H2O के उच्च दबाव ड्रॉप की कीमत पर। चयन दक्षता, फॉलिंग प्रवृत्ति और स्वीकार्य दबाव हानि के बीच एक समझौता है।
• तरल संग्रह और स्तर नियंत्रण: अंतिम क्षेत्र तरल गुणवत्ता और डाउनस्ट्रीम सुरक्षा निर्धारित करता है। स्तर को एक संकीर्ण बैंड के भीतर रखा जाना चाहिए: बहुत अधिक और मिस्ट एलिमिनेटर बाढ़ कर जाता है और तरल गैस आउटलेट में चला जाता है, बहुत कम और गैस तरल आउटलेट से निकल जाती है जिसके पंप या डाउनस्ट्रीम वेसल के लिए गंभीर परिणाम होते हैं। क्षैतिज तीन-चरण सेपरेटर हाइड्रोकार्बन परत को बनाए रखने के लिए एक इंटरफ़ेस स्तर नियंत्रक के साथ एक वीयर प्लेट का उपयोग करते हैं और मुक्त पानी निकालने के लिए एक बूट या पानी का पैर। गैस एन्टेनमेंट को रोकने के लिए हर तरल आउटलेट पर वोर्टेक्स ब्रेकर लगाए जाते हैं, और आउटलेट नोजल को वेसल में बहुत कम औसत वेग के बजाय तरल प्रवाह वेग के लिए साइज़ किया जाना चाहिए।

2. प्रमुख विन्यास और उनकी ड्यूटी

चार विन्यास अधिकांश पेट्रोकेमिकल सेपरेटर अनुप्रयोगों को कवर करते हैं:

• ऊर्ध्वाधर सेपरेटर: एक ऊर्ध्वाधर वेसल तब मानक विकल्प होता है जब गैस दर तरल दर की तुलना में अधिक होती है, जब प्लॉट स्पेस तंग होता है, या जब तरल भार छोटा होता है और ज्यादातर स्लग-संचालित होता है, जैसा कि कंप्रेसर सक्शन स्क्रबर में होता है। क्योंकि गैस को गुरुत्वाकर्षण के विरुद्ध ऊर्ध्वाधर रूप से यात्रा करनी पड़ती है, वेसल व्यास सीधे Souders-Brown K कारक द्वारा निर्धारित किया जाता है, और शेल की ऊंचाई तब तरल होल्डअप आवश्यकताओं के साथ-साथ मिस्ट एलिमिनेटर और इनलेट डिवाइस के लिए जगह द्वारा निर्धारित की जाती है। ऊर्ध्वाधर इकाइयाँ स्तर नियंत्रण को अच्छी तरह से संभालती हैं, स्व-ड्रेन होती हैं, और नीचे के हेड में ठोस जमाव को ड्रेन और क्लीनआउट के साथ सहन करती हैं। उनकी कमजोरी यह है कि वे किसी दिए गए व्यास के लिए बहुत कम तरल निवास प्रदान करते हैं, इसलिए उनका उपयोग शायद ही कभी तीन-चरण तेल-पानी-गैस पृथक्करण के लिए किया जाता है।
• क्षैतिज सेपरेटर: एक क्षैतिज वेसल एक बड़ा तरल सतह क्षेत्र और लंबा तरल निवास समय प्रदान करता है, जिससे यह उच्च तरल दरों, फोमिंग सेवा और तीन-चरण पृथक्करण के लिए डिफ़ॉल्ट बन जाता है। ऊर्ध्वाधर दिशा में निपटान दूरी छोटी होती है, केवल शेल व्यास, और लंबी क्षैतिज पथ बूंदों को इंटरफ़ेस तक पहुंचने का समय देता है। ये वेसल तब निर्दिष्ट किए जाते हैं जहां 3-10 मिनट के तरल निवास की आवश्यकता होती है, जहां तेल-पानी इंटरफ़ेस को नियंत्रित करने की आवश्यकता होती है, या जहां फीड फोमिंग कर रहा है और फोम को तोड़ने के लिए सतह क्षेत्र की आवश्यकता होती है। इसके विपरीत एक बड़ा प्लॉट फुटप्रिंट, अपतटीय गति के तहत अधिक कठिन स्तर नियंत्रण, और आउटलेट की ओर चैनलिंग से बचने के लिए लंबाई भर में सावधानीपूर्वक गैस वितरण की आवश्यकता होती है।
• नॉकआउट ड्रम और फ्लेयर नॉकआउट: एक नॉकआउट ड्रम, या KOD, एक साधारण सेपरेटर है जिसका काम उत्पाद वसूली के बजाय सुरक्षा है। यह एक कंप्रेसर से पहले बैठता है ताकि उन स्लग को हटाया जा सके जो इम्पेलर या वाल्व को नुकसान पहुंचाएंगे, एक भट्टी से पहले लौ के प्रभाव और तरल बूंदों से कोकिंग को रोकने के लिए, और एक फ्लेयर से पहले तरल को बाहर निकालने के लिए जो अन्यथा असुरक्षित तरल वर्षा के रूप में जल जाएगा। फ्लेयर नॉकआउट ड्रम को सामान्य प्रवाह के बजाय आपातकालीन राहत मामले के लिए साइज़ किया जाता है, और साइज़िंग आधार आमतौर पर अधिकतम तरल बूंद होती है जो फ्लेयर टिप में नहीं ले जाई जाएगी, अक्सर 300-600 माइक्रोमीटर, प्रक्रिया सेपरेटरों में उपयोग किए जाने वाले महीन कट के बजाय। वे ज्यादातर समय सूखे चलते हैं और राहत घटना के बाद जमा हुए तरल को हटाने के लिए एक पंप या इजेक्टर शामिल होना चाहिए।
• तीन-चरण सेपरेटर और रिफ्लक्स ड्रम: एक तीन-चरण सेपरेटर वाष्प, एक हल्का हाइड्रोकार्बन तरल और मुक्त पानी को विभाजित करता है, हाइड्रोकार्बन परत को बनाए रखने के लिए एक वीयर और पानी को प्रबंधित करने के लिए एक इंटरफ़ेस स्तर नियंत्रक का उपयोग करता है। साइज़िंग के लिए दो मानदंडों की स्वतंत्र रूप से जांच की जानी चाहिए: Souders-Brown से गैस क्षमता, और पानी की बूंदों को हाइड्रोकार्बन परत के माध्यम से व्यवस्थित होने के लिए आवश्यक तरल निवास समय, आमतौर पर 5-10 मिनट, पानी-में-तेल बूंद आकार के साथ स्टोक्स कानून का उपयोग करके। एक आसवन कॉलम पर एक रिफ्लक्स ड्रम एक सरल दो-चरण मामला है, लेकिन सामान्य रिफ्लक्स और डिस्टिलेट प्रवाह और एक कॉलम अपसेट द्वारा बनाए गए क्षणिक दोनों के लिए साइज़ किया जाना चाहिए, जिसमें ऑपरेटर को रिफ्लक्स पंप के सक्शन खोने या ड्रम ओवरहेड लाइन में बाढ़ आने से पहले प्रतिक्रिया करने के लिए 3-5 मिनट देने के लिए पर्याप्त होल्डअप हो।

पेट्रोकेमिकल सेपरेटर विन्यास तुलना मैट्रिक्स

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQ)

प्र: K कारक क्या है और मैं इसे कैसे चुनूं?

उ: K कारक Souders-Brown वाष्प वेग सीमा को एक अनुभवजन्य स्थिरांक में संघनित करता है, v_max = K x sqrt((rho_L - rho_V) / rho_V), जहाँ v m/s में है। यह वेसल ओरिएंटेशन, इनलेट डिवाइस और मिस्ट एलिमिनेटर के संयुक्त प्रभाव को सबसे बड़े वाष्प वेग पर कैप्चर करता है जिस पर तरल अब ले जाया नहीं जाता है। मेश पैड के साथ एक ऊर्ध्वाधर वेसल के लिए विशिष्ट मान 0.10-0.15 m/s हैं, वेन पैक के साथ 0.15-0.25 m/s, एक्सियल साइक्लोन के साथ 0.25-0.35 m/s, और क्षैतिज वेसल के लिए लंबाई-से-व्यास अनुपात के आधार पर 0.10-0.25 m/s हैं। फोमिंग या फॉलिंग सेवा के लिए, खराब इनलेट उपकरणों वाले वेसल्स के लिए, और जहां डाउनस्ट्रीम उपकरण किसी भी तरल के प्रति संवेदनशील होते हैं, जैसे कि सेंट्रीफ्यूगल कंप्रेसर या रिफॉर्मर फर्नेस, के लिए रूढ़िवादी रूप से चुनें।

प्र: सेपरेटर में तरल कैरीओवर का कारण क्या है?

उ: पांच कारण प्रमुख हैं। Souders-Brown सीमा से ऊपर गैस वेग, आमतौर पर एक डीबॉटलनेकिंग परियोजना से जो थ्रूपुट को बढ़ाया लेकिन वेसल को फिर से रेट नहीं किया। एक बाढ़ या क्षतिग्रस्त मिस्ट एलिमिनेटर, या तो ठोस और पॉलिमर मेश को फॉल करने से या इसकी क्षमता से ऊपर तरल लोड होने से। एक विफल स्तर नियंत्रक या मोम, स्केल या कोक द्वारा ब्रिज किया गया एक स्तर ट्रांसमीटर, इसलिए तरल स्तर गैस स्पेस में बढ़ जाता है। फोमिंग, जहां सर्फेक्टेंट, अमाइन डिग्रेडेशन उत्पाद या संघनित हाइड्रोकार्बन एक फोम परत को स्थिर करते हैं जिसे वेसल तोड़ नहीं सकता है और जिसे सीधे गैस आउटलेट में खींचा जाता है। और खराब इनलेट डिज़ाइन, जहां आने वाली जेट तरल को फिर से परमाणु बनाती है और डिज़ाइन कट आकार से बहुत नीचे बूंदें बनाती है।

प्र: तीन-चरण सेपरेटर को कैसे साइज़ किया जाता है?

उ: दो स्वतंत्र मानदंडों को दोनों को संतुष्ट करना चाहिए, और बड़ा वेसल नियंत्रित करता है। पहला, गैस क्षमता: न्यूनतम व्यास या प्रभावी गैस क्षेत्र खोजने के लिए उपयुक्त K कारक के साथ Souders-Brown समीकरण लागू करें। दूसरा, तरल निवास: हाइड्रोकार्बन चरण के लिए, पानी की बूंदों, आमतौर पर 100-300 माइक्रोमीटर, को तेल परत के माध्यम से इंटरफ़ेस तक व्यवस्थित होने के लिए पर्याप्त समय दें, जिसमें आमतौर पर 5-10 मिनट का निवास और वेसल की लंबाई या शेल व्यास परिभाषित होता है। यह भी जांचें कि इंटरफ़ेस नियंत्रण बैंड संचालित करने के लिए पर्याप्त चौड़ा है, आम तौर पर 150-300 मिमी, और बूट या पानी का पैर अपेक्षित पानी की दर के साथ-साथ स्लग के लिए एक मार्जिन के लिए साइज़ किया गया है। अंत में, टर्नडाउन सत्यापित करें: डिजाइन प्रवाह के 30% पर, वेग गिरते हैं और पृथक्करण में सुधार होता है, लेकिन स्तर नियंत्रण और वीयर अखंडता को अभी भी बनाए रखना चाहिए।

प्र: पेट्रोकेमिकल सेपरेटरों पर कौन सी सामग्री और कोड लागू होते हैं?

उ: अधिकांश सेपरेटर ASME VIII डिवीजन 1 को U स्टैम्प के साथ, या यूरोपीय सेवा के लिए PED 2014/68/EU जैसे CE मार्किंग के साथ स्थानीय समकक्ष के अनुसार बनाए जाते हैं। गैर-संक्षारक हाइड्रोकार्बन ड्यूटी के लिए कार्बन स्टील जैसे SA-516 ग्रेड 70 मानक है; क्लोराइड मौजूद होने पर 316L या डुप्लेक्स स्टेनलेस का उपयोग किया जाता है। जहां स्ट्रीम में हाइड्रोजन सल्फाइड होता है, NACE MR0175 / ISO 15156 सामग्री की कठोरता और सल्फाइड स्ट्रेस क्रैकिंग को रोकने के लिए हीट ट्रीटमेंट को नियंत्रित करता है, और गीले H2S सेवा में स्टील अक्सर HIC-परीक्षणित होता है और सल्फाइड स्ट्रेस क्रैकिंग को रोकने के लिए 200 HV से नीचे पोस्ट-वेल्ड हीट ट्रीटेड होता है। उच्च तापमान हाइड्रोजन सेवा के लिए API 941 नेल्सन कर्व की उच्च तापमान हाइड्रोजन हमले के लिए जांच की आवश्यकता होती है और यह 1.25Cr-0.5Mo या 2.25Cr-1Mo जैसे क्रोमियम-मोलिब्डेनम मिश्र धातु को मजबूर कर सकता है। जहां वेसल क्लोराइड और CO2 के साथ उत्पादित पानी को अलग करता है, 3-6 मिमी का संक्षारण भत्ता और आंतरिक कोटिंग या संक्षारण प्रतिरोधी मिश्र धातु क्लैडिंग सामान्य है।