गैस कोलेस्टिंग सेपरेटर क्या है: तंत्र, डिजाइन और अनुप्रयोग

गैस कोलेसिंग सेपरेटर क्या है: तंत्र, डिजाइन और अनुप्रयोग

मुख्य प्रश्न का उत्तर: गैस कोलेसिंग सेपरेटर क्या है? एक गैस कोलेसिंग सेपरेटर एक दो-चरण वाला बर्तन है जो गैस से बहुत महीन तरल एरोसोल को हटाता है, पहले छोटे बूंदों को बड़े बूंदों में मिलाकर और फिर गुरुत्वाकर्षण या वेन पैक द्वारा बड़े बूंदों को अलग करके। पहले चरण में, गैस महीन रेशेदार कोलेसिंग तत्वों के बिस्तर से गुजरती है जहां 0.1 से 1 माइक्रोमीटर तक की बूंदों को प्रत्यक्ष अवरोधन, जड़त्वीय प्रभाव और ब्राउनियन प्रसार द्वारा पकड़ा जाता है, और रेशों पर इतनी बड़ी बूंदों में विलीन हो जाती है कि वे नीचे बह सकें। दूसरे चरण में, एक वेन पैक या एक मेश पैड उन बड़े बूंदों को हटाता है, आमतौर पर 10-40 माइक्रोमीटर, इससे पहले कि वे फिर से प्रवेश कर सकें। यह संयोजन 0.3-1 माइक्रोमीटर तक 99.98% तक की दक्षता के साथ हटाता है, जो एक पारंपरिक मेश पैड स्क्रबर की तुलना में एक परिमाण अधिक महीन है और यही वह है जो इस उपकरण को आणविक छलनी, ग्लाइकोल कॉन्टैक्टर, अमाइन इकाइयों और वित्तीय मीटरों के अपस्ट्रीम में मानक विकल्प बनाता है।

1. कोलेसिंग कैसे काम करता है और दो चरणों की आवश्यकता क्यों है

भौतिकी सहज ज्ञान के विपरीत है: उपकरण तरल को फ़िल्टर नहीं करता है, यह तरल को बड़ा बनाता है और फिर उसे अलग करता है:

• तीन कैप्चर तंत्र: एक महीन फाइबर अपनी बूंदों के आकार के आधार पर तीन तंत्रों में से एक द्वारा एक बूंद को पकड़ता है। 1-3 माइक्रोमीटर से ऊपर जड़त्वीय प्रभाव हावी होता है: गैस की धाराएं फाइबर के चारों ओर झुकती हैं लेकिन बूंद, अधिक जड़त्व होने के कारण, अनुसरण नहीं कर सकती है और फाइबर से टकराती है। 0.1-1 माइक्रोमीटर के आसपास प्रत्यक्ष अवरोधन हावी होता है: बूंद धारा का अनुसरण करती है लेकिन धारा फाइबर से एक बूंद त्रिज्या के भीतर से गुजरती है, इसलिए बूंद छूती है और चिपक जाती है। 0.1 माइक्रोमीटर से नीचे ब्राउनियन प्रसार हावी होता है: यादृच्छिक आणविक गति बूंद को फाइबर में धकेलती है। सबसे कम कुशल आकार, सबसे अधिक प्रवेश करने वाला कण आकार, आमतौर पर लगभग 0.1-0.3 माइक्रोमीटर होता है, यही कारण है कि प्रदर्शन को औसत के बजाय उस बिंदु पर उद्धृत किया जाता है। फाइबर व्यास, पैकिंग घनत्व और गैस वेग सभी संतुलन को बदलते हैं, और तत्व को इस तरह से डिजाइन किया गया है कि तीन तंत्र मिलकर पूरी श्रृंखला में उच्च कैप्चर संभावना प्रदान करते हैं।
• कोलेसिंग और जल निकासी: कैप्चर अकेले बेकार है जब तक कि कैप्चर किए गए तरल को हटा न दिया जाए, और यहीं पर तत्व डिजाइन मायने रखता है। रेशों से चिपकी बूंदें बाद की बूंदों के साथ विलीन हो जाती हैं, तब तक बढ़ती रहती हैं जब तक कि गुरुत्वाकर्षण और गैस का खिंचाव उन्हें फाइबर के साथ चलने और फिर नीचे तत्व के नीचे एक संग्रह क्षेत्र में बहने के लिए मजबूर नहीं करता है। इसलिए माध्यम को तरल द्वारा गीला होना चाहिए, ताकि बूंदें फैलें और विलीन हो जाएं बजाय इसके कि वे मोती की तरह बन जाएं और छिद्रों को अवरुद्ध कर दें, और इतना खुला हो कि संचित तरल तत्व को बाढ़ न दे। यह संतुलन ही कारण है कि एक कोलेससर तरल-विशिष्ट होता है: हाइड्रोकार्बन तरल के लिए अनुकूलित एक तत्व पानी के साथ खराब प्रदर्शन करता है और इसके विपरीत, और दोनों ले जाने वाली धारा को या तो दो-चरण व्यवस्था या प्रदर्शन समझौते के साथ एक सामान्य-उद्देश्य माध्यम की आवश्यकता होती है।
• दूसरा चरण आवश्यक क्यों है: जब बूंदें कोलेसिंग तत्व छोड़ती हैं तो वे बड़ी लेकिन धीमी गति से चलने वाली होती हैं, और, महत्वपूर्ण रूप से, वे अधिकतम गैस वेग के बिंदु पर होती हैं क्योंकि तत्व प्रवाह क्षेत्र के हिस्से पर कब्जा कर लेते हैं। यदि उन्हें तुरंत नहीं पकड़ा जाता है, तो गैस उन्हें फिर से प्रवेश कराती है और सेपरेटर वही वितरित करता है जिसे वह हटाना चाहता था, कभी-कभी किसी सेपरेटर से भी बदतर क्योंकि एरोसोल केंद्रित हो गया है। दूसरा चरण, एक वेन पैक या एक मेश पैड, एक कम-वेग क्षेत्र प्रदान करता है जहां बड़ी बूंदें गुरुत्वाकर्षण और प्रभाव से अलग हो जाती हैं और सिंक में बह जाती हैं। यह दो-चरण ज्यामिति एक फिल्टर सेपरेटर की परिभाषित विशेषता है और इसका कारण यह है कि यह सिर्फ एक फिल्टर से अधिक है: पहला चरण बूंद आकार वितरण को बदलता है, दूसरा अलगाव करता है।
• पुनः प्रवेश और वेग सीमाएं: पुनः प्रवेश वह विफलता मोड है जो डिजाइन को नियंत्रित करता है। यदि सिंक में तरल सतह पर गैस का वेग बहुत अधिक है, तो बूंदें सतह से फट जाती हैं और बाहर ले जाई जाती हैं; यदि तत्वों के माध्यम से वेग बहुत अधिक है, तो कैप्चर किया गया तरल फाइबर से तब तक छिन जाता है जब तक कि वह बह न जाए। दोनों को गैस वेग को एक सीमा से नीचे रखकर प्रबंधित किया जाता है जो तरल सतह तनाव और घनत्व अंतर पर निर्भर करता है, यही कारण है कि कोलेसिंग सेपरेटर अपने थ्रूपुट के सापेक्ष उदारतापूर्वक आकार के होते हैं और क्यों टर्नडाउन डिजाइन प्रवाह जितना ही महत्वपूर्ण है। बहुत कम प्रवाह पर सेपरेटर पुनः प्रवेश से सुरक्षित होता है लेकिन तंत्र कमजोर हो जाते हैं, इसलिए एक कुशल ऑपरेटिंग विंडो, आमतौर पर डिजाइन का 40-120%, एक एकल अधिकतम के बजाय निर्दिष्ट किया जाता है।

2. अनुप्रयोग और संचालन अभ्यास

चार अनुप्रयोग अधिकांश प्रतिष्ठानों का हिसाब रखते हैं, और प्रत्येक में पारंपरिक अलगाव पर कोलेसिंग चुनने का एक विशिष्ट कारण है:

• आणविक छलनी निर्जलीकरण के अपस्ट्रीम: यह क्लासिक अनुप्रयोग है और जहां विफलता का परिणाम सबसे महंगा है। एक आणविक छलनी बिस्तर पानी को 1 पीपीएम से नीचे सोखता है, लेकिन बिस्तर में प्रवेश करने वाला तरल हाइड्रोकार्बन छिद्रों में सोख लिया जाता है और पुनर्जनन के दौरान हटाया नहीं जाता है; यह धीरे-धीरे सोखने की क्षमता को अवरुद्ध करता है, और थर्मल पुनर्जनन चरण के दौरान यह टूट सकता है और कोक बन सकता है, जिससे adsorbent स्थायी रूप से क्षतिग्रस्त हो जाता है। तरल पानी बदतर है, क्योंकि यह छलनी मोतियों में बाइंडर को तोड़ देता है, जिससे महीन कण बनते हैं जो बिस्तर को प्लग करते हैं और दबाव ड्रॉप बढ़ाते हैं। इसलिए एक कोलेसिंग सेपरेटर तुरंत अपस्ट्रीम स्थापित किया जाता है, जो 0.3-1 माइक्रोमीटर तक एरोसोल को हटाता है, और इसके पार विभेदक दबाव को अलार्म किया जाता है क्योंकि यहां तत्व की विफलता एक छोटी घटना नहीं है, बल्कि बिस्तर को बदलने की लागत सप्ताहों के डाउनटाइम के साथ है।
• ग्लाइकोल कॉन्टैक्टर और अमाइन इकाइयों के अपस्ट्रीम: ग्लाइकोल निर्जलीकरण कॉन्टैक्टर में प्रवेश करने वाला तरल हाइड्रोकार्बन गंभीर फोमिंग का कारण बनता है, जो संपर्क दक्षता को कम करता है, ग्लाइकोल को ओवरहेड ले जाता है और सफाई और ग्लाइकोल प्रतिस्थापन के लिए इकाई को बंद करने के लिए मजबूर कर सकता है। एक अमाइन उपचार इकाई में, तरल हाइड्रोकार्बन और यह ले जाने वाले सर्फेक्टेंट फोमिंग, अमाइन हानि और संक्षारण का कारण बनते हैं, और गिरावट उत्पाद आगे फोमिंग को तेज करते हैं। दोनों मामलों में उपाय सेपरेटर की तुलना में कहीं अधिक महंगा है, इसलिए कोलेसिंग तत्वों के साथ एक फिल्टर सेपरेटर इनलेट पर मानक अभ्यास है। कई संयंत्र कोलेससर से पहले ठोस और सतह-सक्रिय यौगिकों को हटाने के लिए एक कार्बन फिल्टर या एक कण फिल्टर भी स्थापित करते हैं जो अन्यथा कुछ हफ्तों के भीतर कोलेसिंग तत्वों को अंधा कर देंगे।
• ईंधन गैस और टरबाइन संरक्षण: गैस टरबाइन और रेसिप्रोकेटिंग इंजन अपने ईंधन में तरल के प्रति संवेदनशील होते हैं, क्योंकि बूंदें लौ अस्थिरता, नमक और सल्फर से गर्म अनुभाग संक्षारण का कारण बनती हैं, और एक गंभीर मामले में, थर्मल शॉक और ब्लेड क्षति का कारण बनती हैं। इसलिए ईंधन गैस कंडीशनिंग स्किड एक कोलेसिंग फिल्टर सेपरेटर को मुख्य तत्व के रूप में उपयोग करते हैं, जिसके बाद एक सुपरहीटर होता है जो गैस को उसके हाइड्रोकार्बन ओस बिंदु से 10-20 डिग्री सेल्सियस ऊपर उठाता है, जो रक्षा की दूसरी पंक्ति के रूप में कार्य करता है, यह गारंटी देता है कि स्किड के डाउनस्ट्रीम कोई संघनन नहीं होता है। यहां विनिर्देश अक्सर दक्षता के रूप में नहीं बल्कि टरबाइन इनलेट पर कोई मुक्त तरल नहीं होने की गारंटी के रूप में लिखा जाता है, यही कारण है कि स्किड में एक विभेदक दबाव अलार्म, सिंक पर एक स्तर अलार्म और एक स्वचालित नाली शामिल है।
• निगरानी, ​​परिवर्तन और रखरखाव: कोलेसिंग तत्व उपभोज्य हैं, और उनका प्रबंधन यह निर्धारित करता है कि उपकरण प्रदर्शन करता है या नहीं। विभेदक दबाव प्राथमिक संकेतक है: एक नया तत्व 25-100 एमबीएआर पर शुरू होता है और जब विभेदक 500-800 एमबीएआर तक पहुंच जाता है तो तत्वों को बदल दिया जाता है, क्योंकि उससे परे शेष खुले क्षेत्र के माध्यम से बढ़ता वेग दक्षता को कम करता है और यांत्रिक क्षति का जोखिम उठाता है। तत्व जीवन आमतौर पर 6-36 महीने होता है और लगभग पूरी तरह से ठोस लोडिंग पर निर्भर करता है, यही कारण है कि एक कण प्री-फिल्टर इसे 2-5 गुना तक बढ़ाने में इतना प्रभावी है। एक बढ़ता हुआ विभेदक दबाव जो ठोस के बजाय तरल का जवाब देता है, बाढ़ का संकेत देता है, जिसे नाली और तरल भार की जांच करके संबोधित किया जाता है, न कि तत्वों को बदलकर। सिंक में स्तर को अलार्म किया जाना चाहिए और स्वचालित रूप से निकाला जाना चाहिए, क्योंकि एक भरा हुआ सिंक अलगाव को उसी तरह नष्ट कर देता है जैसे एक विफल तत्व।

गैस कोलेसिंग सेपरेटर चरणों की तुलना मैट्रिक्स

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (एफएक्यू)

प्र: कोलेसिंग सेपरेटर और मानक स्क्रबर में क्या अंतर है?

उ: अंतर बूंद आकार है जिसे प्रत्येक संभाल सकता है और प्रत्येक द्वारा उपयोग किया जाने वाला तंत्र है। एक मानक स्क्रबर गुरुत्वाकर्षण निपटान पर निर्भर करता है, जिसे मेश पैड या वेन पैक द्वारा सहायता प्राप्त होती है, और लगभग 5-10 माइक्रोमीटर से ऊपर की बूंदों को हटाता है; उस आकार से नीचे की बूंदें तार या वेन के चारों ओर गैस की धाराओं का अनुसरण करती हैं और पकड़ी नहीं जाती हैं। एक कोलेसिंग सेपरेटर महीन रेशेदार तत्वों का पहला चरण जोड़ता है जो अवरोधन, प्रभाव और प्रसार द्वारा 0.1-1 माइक्रोमीटर तक एरोसोल को पकड़ता है, और इसे इतनी बड़ी बूंदों में मिलाता है कि दूसरा चरण हटा सके। परिणाम 99.98% पर 0.3-1 माइक्रोमीटर तक हटाना है, जबकि मेश पैड के लिए 5-10 माइक्रोमीटर है, जो एक परिमाण अधिक महीन है। व्यापार-बंद यह है कि कोलेसिंग तत्व उपभोज्य हैं जिनके लिए विभेदक दबाव निगरानी और आवधिक प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है, जबकि मेश पैड अनिवार्य रूप से रखरखाव मुक्त है।

प्र: कोलेसिंग तत्वों को बदलने की आवश्यकता क्यों है यदि वे केवल तरल हटाते हैं?

उ: क्योंकि व्यवहार में वे ठोस भी एकत्र करते हैं। महीन स्केल, रेत, संक्षारण उत्पाद, आयरन सल्फाइड और कंप्रेसर तेल गिरावट उत्पाद सभी गैस के साथ आते हैं और तरल के समान तंत्र द्वारा पकड़े जाते हैं। ठोस पदार्थ बहते नहीं हैं, इसलिए वे धीरे-धीरे छिद्र संरचना को अवरुद्ध करते हैं, विभेदक दबाव बढ़ता है, और अंततः तत्व अंधा हो जाता है। दर लगभग पूरी तरह से ठोस लोडिंग पर निर्भर करती है, यही कारण है कि अपस्ट्रीम में एक कण प्री-फिल्टर तत्व जीवन को बढ़ाने के लिए सबसे प्रभावी उपाय है, अक्सर दो से पांच के कारक से। एक दूसरा तंत्र है: तरल जो पूरी तरह से नहीं बहता है, या तो इसलिए कि तरल भार जल निकासी क्षमता से अधिक है या इसलिए कि माध्यम सर्फेक्टेंट या कंप्रेसर तेल द्वारा दूषित हो गया है, माध्यम को स्थायी रूप से गीला करता है और दबाव ड्रॉप को इस तरह से बढ़ाता है जिसे सफाई से उलटा नहीं किया जा सकता है।

प्र: क्या एक कोलेसिंग तत्व पानी और हाइड्रोकार्बन तरल दोनों को संभाल सकता है?

उ: इष्टतम रूप से नहीं। कोलेसिंग मीडिया को उस तरल की सतह रसायन शास्त्र के आसपास इंजीनियर किया जाता है जिसे उन्हें कोलेस करना होता है, क्योंकि बूंद को फाइबर को गीला करना होता है और अगली बूंद के साथ विलीन होने के लिए फैलना होता है। हाइड्रोकार्बन के लिए अनुकूलित एक माध्यम आमतौर पर ओलेओफिलिक होता है और पानी को बहा सकता है; पानी के लिए अनुकूलित एक हाइड्रोफिलिक होता है और तेल को कोलेस नहीं कर सकता है। जब एक धारा दोनों ले जाती है, जो गैस प्लांट सेवा में आम है, तो सामान्य समाधान या तो एक सामान्य-उद्देश्य माध्यम निर्दिष्ट करना है जो दक्षता में समझौते के साथ दोनों को संभालता है, या दो चरणों को स्थापित करना है, पहला प्रमुख तरल को कोलेस करता है और दूसरा दूसरे को। इसके अलावा, सर्फेक्टेंट, संक्षारण अवरोधक या कंप्रेसर तेल की उपस्थिति गीला व्यवहार को पूरी तरह से बदल सकती है, यही कारण है कि अपस्ट्रीम रासायनिक इंजेक्शन में परिवर्तन कभी-कभी एक अच्छी तरह से व्यवहार करने वाले कोलेससर को ओवरफ्लो करना शुरू करने का कारण बनता है।

प्र: मुझे कैसे पता चलेगा कि गैस कोलेसिंग सेपरेटर काम नहीं कर रहा है?

उ: चार संकेत, जिस क्रम में वे आमतौर पर दिखाई देते हैं। तत्वों के पार एक बढ़ता हुआ विभेदक दबाव, जो ठोस द्वारा प्लगिंग या तरल द्वारा बाढ़ का संकेत देता है और, यदि प्रवृत्ति चरणबद्ध के बजाय स्थिर है, तो प्रक्रिया गड़बड़ी के बजाय ठोस की ओर इशारा करता है। डाउनस्ट्रीम में तरल दिखाई देना, या तो संरक्षित उपकरण के व्यवहार से पता चलता है, जैसे कि ग्लाइकोल कॉन्टैक्टर में फोमिंग या आणविक छलनी बिस्तर में बढ़ता विभेदक दबाव, या प्रत्यक्ष नमूनाकरण और विश्लेषण द्वारा। एक भरा हुआ या गैर-जल निकासी सिंक, जो सबसे आम एकल कारण है: यदि स्वचालित नाली विफल हो जाती है या स्तर ट्रांसमीटर पुल हो जाता है, तो सिंक भर जाता है, तरल सतह पर गैस का वेग बढ़ जाता है और तत्व की स्थिति की परवाह किए बिना तरल फिर से प्रवेश कर जाता है। और एक प्रक्रिया गड़बड़ी, एक रासायनिक इंजेक्शन परिवर्तन या एक कंप्रेसर तेल परिवर्तन के बाद प्रदर्शन में एक कदम परिवर्तन, जो यांत्रिक विफलता के बजाय माध्यम के संदूषण की ओर इशारा करता है और आमतौर पर तत्व प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है।