Apa itu Pemisah Minyak dan Air: Prinsip Kerja, Jenis, dan Aplikasi

Menjawab pertanyaan inti:Apa itu pemisah minyak dan air dan bagaimana cara kerjanya?Pemisah air minyak adalah wadah atau saluran yang menghilangkan minyak bebas dan terdispersi dari air limbah industri dengan memanfaatkan perbedaan kepadatan antara dua fase yang tidak dapat dicampur.Pemisahan mengikuti hukum Stokes, di mana kecepatan kenaikan tetes minyak adalah v = g x d2 x (rho_water - rho_oil) / (18 x mu), sehingga 150 mikrometer tetes 850 kg / m3 minyak di air naik sekitar 3-4 mm / s. Untuk menangkapnya,pemisah harus memperlambat cairan bulk cukup sehingga tetes mencapai permukaan sebelum air keluarSebuah konvensional API 421 pemisah gravitasi oleh karena itu membatasi kecepatan horizontal ke 0,9 m/menit (3 ft/menit), menjaga jumlah Reynolds di bawah 2,000, dan menggunakan rasio kedalaman-ke-lebar 0,3-0.5Unit berukuran yang tepat mengurangi minyak masuk dari 100-1.000 mg/L menjadi 10-50 mg/L, sementara tahap polishing mencapai batas pelepasan 10-15 ppm yang ditetapkan oleh regulator dan oleh IMO MEPC.107 ((49) untuk air dasar kapal.

Empat prinsip fisik menentukan apakah pemisah memenuhi spesifikasi outletnya:

• Perbedaan kepadatan dan hukum Stokes:Semua dimulai dengan perbedaan kepadatan antara fase minyak dan air. minyak mineral khas duduk pada 820-880 kg / m3 terhadap air pada sekitar 1.000 kg / m3, memberikan perbedaan pengemudi 0,12-0.18 g/cm3, tetapi minyak mentah berat, bitumen dan beberapa minyak sintetis mencapai 950-1,010 kg / m3 dan terpisah sangat lambat atau tidak sama sekali.Mengurangi ukuran tetes seperempat tingkat kenaikan: tetesan 300 mikrometer naik sekitar 12 mm / s sedangkan tetesan 75 mikrometer hanya mengelola 1 mm / s. Inilah sebabnya mengapa separator ditentukan oleh ukuran potong mereka,dan mengapa setiap perangkat hulu yang mencukur tetes lebih kecil, seperti pompa sentrifugal atau katup throttling, diam-diam menghancurkan kinerja separator hilir.
• Waktu tinggal dan aliran tenang:Separator adalah perangkat untuk membeli waktu. Cairan harus tetap di wadah cukup lama untuk tetes desain untuk perjalanan dari bagian bawah jalur aliran ke permukaan,yang dalam pemisah API berarti dari terbalik ke permukaan air, biasanya 1,5-3 m. Dengan kecepatan kenaikan 3 mm/s yang membutuhkan 500-1.000 detik retensi, atau 8-17 menit,dan panjang wadah diperoleh dari membagi retensi yang diperlukan dengan kecepatan horizontal yang diizinkanTurbulensi menghancurkan perhitungan ini, jadi distributor inlet, penghalang berlubang dan zona pendinginan panjang adalah wajib,dan desainer memverifikasi kinerja dengan memeriksa bahwa jumlah Reynolds tetap di bawah 2,000 dan idealnya di bawah 500 di zona pemisahan.
• Koalescence dan pertumbuhan tetesan:Gravitasi saja tidak dapat menghilangkan tetesan di bawah sekitar 50-60 mikrometer di baskom berukuran wajar, sehingga sebagian besar separator modern menambahkan media koagulasi.Dalam interceptor lempeng bergelombang air mengalir melalui tumpukan lempeng terpisah 20-40 mm diatur pada 45-60 derajatTitik-titik naik hanya jarak singkat ke bagian bawah lempeng di atas, bergabung menjadi film, dan film kemudian mengalir ke atas sepanjang lempeng ke saluran pengumpulan.Karena jarak pengendapan efektif turun dari meter ke sentimeter, sebuah CPI mencapai pemisahan yang sama di 20-50% dari jejak kolam API terbuka.yang harus dikeringkan secara teratur atau tumpukan lumpur dan kehilangan keuntungannya sepenuhnya.
• Flotasi dan Bantuan KimiaKetika minyak diemulsifikasi atau tetes-tetesnya stabil oleh surfaktan, pemisahan gravitasi gagal dan tanaman beralih ke flotasi.Flotasi udara larut jenuh aliran daur ulang dengan udara pada 300-600 kPa dan melepaskan melalui katup jarum atau pendidik pada tekanan atmosfer, menghasilkan awan gelembung 10-100 mikrometer yang menempel pada tetesan minyak dan membawa mereka ke permukaan, di mana skimmer menghilangkan terapung.polielektrolit kationik atau anionik memecah emulsi, dan koagulan garam besi atau aluminium mendestabilkan muatan. DAF yang tepat membawa minyak keluar ke 10-30 mg / L,tapi overdosis menstabilkan kembali emulsi dan membuat limbah lebih buruk daripada tidak perawatan sama sekali.

Seleksi ditentukan oleh konsentrasi minyak masuk, distribusi ukuran tetes, ruang plot yang tersedia dan batas pelepasan yang harus dipenuhi:

• API Gravity Separator:Desain referensi untuk air berminyak kilang dan petrokimia, standar dalam API 421 dan lama digunakan sebagai tahap pertama pengolahan.Ini adalah cekungan beton persegi panjang dengan skimmer penerbangan yang digerakkan rantai menyapu minyak terapung ke pipa berlubang di ujung hilirKekuatannya adalah kesederhanaan, toleransi beban siput dan padatan, dan penghapusan minyak bebas yang dapat diprediksi 60-99%.Kelemahannya adalah jejak kakiUntuk mengolah 1000 m3/jam dengan pemotongan 150 mikrometer, dibutuhkan sebuah baskom panjangnya sekitar 40-60 m. Baskom ini hanya menangani minyak bebas dan tidak melakukan apa pun untuk minyak emulsi atau larut.
• Interceptor lempeng bergelombang dan Interceptor lempeng miring:Sebuah CPI atau TPI mengemas prinsip pemisahan yang sama ke dalam tangki baja sepersekian ukuran, menggunakan tumpukan pelat paralel yang dijelaskan di atas.Jarak lempeng 20-40 mm dan kemiringan 45-60 derajat membiarkan padat bermigrasi ke bawah sementara film minyak bermigrasi ke atasUnit ini dibangun di pabrik, dipasang pada skid, dan biasanya mengolah 5-500 m3/h, yang membuat mereka pilihan standar untuk platform lepas pantai, terminal,dan renovasi pabrik di mana kolam beton baru tidak dapat dituangkanMereka lebih rentan terhadap penyumbatan oleh zat padat dan lemak berat daripada baskom terbuka, sehingga skrining hulu dan pembersihan piring reguler tidak dapat dinegosiasikan.
• Flotasi Udara Larut dan Flotasi Gas Induksi:Unit flotasi mengobati apa yang gravitasi tidak bisa: minyak emulsi dan tetesan halus yang tersebar dalam kisaran 5-50 mikrometer.DAF menggunakan aliran daur ulang bertekanan yang dijelaskan sebelumnya dan umum digunakan di kilang dan pengolahan limbah petrokimia sebagai tahap sekunder setelah pemisah API. IGF sebaliknya mendistribusikan gas secara mekanis dengan pendidik impeller-diinduksi atau rotor sparked, menghindari wadah saturator dan pompa dan mentolerir padatan yang lebih tinggi.keduanya menghasilkan aliran skimmings terapung dari 1-5% minyak yang harus diarahkan kembali untuk pemulihan atau pembuangan, dan keduanya sensitif terhadap lonjakan aliran, sehingga pemerataan di hulu adalah persyaratan desain daripada pilihan.
• Hydrocyclones, Coalescers dan Membrane Polishing:Di mana ruang adalah premi, seperti di platform lepas pantai,hidrosiklon cair-cairan memutar aliran dengan kecepatan tinggi sehingga air yang lebih berat dilemparkan ke dinding dan inti minyak yang lebih ringan ditarik keluar melalui vortex finderMereka kompak dan tidak memiliki bagian yang bergerak, tetapi mereka membutuhkan penurunan tekanan 200-500 kPa, tidak toleran terhadap zat padat dan gas,dan kinerja mereka turun tajam pada turndown di bawah 40-50% dari aliran desainUntuk polesan ke tingkat yang sangat rendah, filter kartrid coalescing atau unit ultrafiltrasi atau membran keramik dapat membawa minyak di bawah 5-10 ppm,dengan biaya penggantian media reguler dan aliran konsentrat yang harus ditangani.

T: Apa perbedaan antara pemisah air minyak dan pemisah API?

A: Separator minyak dan air adalah kategori umum yang mencakup setiap perangkat yang memisahkan minyak dari air,sementara separator API adalah satu desain gravitasi spesifik yang disetandarisasi oleh American Petroleum Institute dalam API 421Separator API adalah baskom persegi panjang dengan skimmer penerbangan dan scraper lumpur berukuran untuk menghilangkan tetesan di atas 150 mikrometer, biasanya menahan kecepatan horizontal hingga 0.9 m/menit dan bilangan Reynolds di bawah 2,000. Karena ini adalah cekungan terbuka itu mentolerir slug beban dan padat dengan baik, tetapi membutuhkan luas plot yang besar.hidrosiklon dan koaliser adalah tahap sekunder atau polishing yang mengikuti.

T: Apa konsentrasi minyak yang dapat dicapai oleh pemisah air minyak?

A: Itu tergantung pada teknologi dan pada distribusi ukuran tetes inlet. separator gravitasi API yang berjalan dengan baik biasanya memberikan 50-150 mg / L dari inlet beberapa ratus sampai beberapa ribu mg / L,karena hanya menghilangkan minyak bebasSebuah interceptor pelat bergelombang meningkatkan ini menjadi 20-60 mg / L. Menambahkan DAF yang dibantu kimia membawa limbah ke kisaran 10-30 mg / L,dan tahap pengelasan coalescer atau membran dapat mencapai di bawah 5-10 mg/LUntuk air dasar kapal batas peraturan adalah 15 ppm menurut IMO MEPC.107 ((49),yang dipenuhi dengan pemisah air berminyak khusus dengan menggunakan tahap koalising dan filter diikuti oleh monitor kandungan minyak dan katup overboard otomatis.

T: Mengapa pemisah minyak dan air tiba-tiba berhenti bekerja?

A: Empat penyebab menyebabkan sebagian besar kegagalan.katup kontrol throttling atau pembatasan yang sebagian tertutup mengemulsi minyak menjadi tetesan di bawah ukuran potong desain, dan tidak ada perangkat gravitasi yang dapat memulihkannya. akumulasi padat: lumpur, skala dan lumpur mengisi baskom atau jembatan di seluruh paket piring, memotong volume efektif dan aliran sirkuit pendek.Penurunan suhu: viskositas air meningkat tajam saat mendingin, dan karena kecepatan kenaikan berbanding terbalik dengan viskositas, unit yang bekerja di musim panas dapat gagal di musim dingin.bahan aktif permukaan baru, pembersih agen atau penghambat korosi dalam aliran limbah menstabilkan emulsi dan mengalahkan pemisahan gravitasi sepenuhnya.

T: Apa ukuran pemisah minyak dan air?

A: Mulai dari ukuran potongan tetes desain, biasanya 150 mikrometer untuk tugas API,dan menghitung kecepatan naik dengan hukum Stokes menggunakan minyak dan air kepadatan yang sebenarnya pada suhu operasi daripada pada suhu sekitarAtur kecepatan horizontal tidak lebih dari 0,9 m/menit dan rasio kedalaman-ke-lebar antara 0,3 dan 0.5, kemudian periksa bahwa bilangan Reynolds kurang dari 2,000Panjang kapal adalah hasil dari kecepatan horizontal dikalikan dengan waktu retensi yang diperlukan, yang merupakan kedalaman pemisahan dibagi dengan kecepatan kenaikan tetes.5-2.0 untuk turbulensi masuk, konfirmasi perilaku turndown sampai 30-40% dari aliran desain, dan tambahkan alarm tingkat minyak dan kontrol skim otomatis untuk mencegah pemindahan minyak selama beban slug.