중국 석유 및 가스 분리기 제조업체, 미드스트림 운영을 위한 다상 분리 솔루션 제공

중국 석유 및 가스 분리기 제조업체, 미드스트림 운영을 위한 다상 분리 솔루션 제공

핵심 질문에 대한 답변: Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd의 석유 및 가스 분리기는 미드스트림 운영에 어떤 이점을 제공하는가? Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd (Center Enamel)는 중력 침강을 통해 유정 유체를 가스, 석유, 물로 분리하는 2상 및 3상 생산 분리기를 설계 및 제작하며, 입구 운동량 파괴 및 미스트 추출기로 보완됩니다. 분리기는 2상 서비스의 경우 1-5분, 3상 서비스의 경우 3-10분의 액체 체류 시간으로 1-100 bar에서 작동합니다. 가스 용량은 0.10-0.35 m/s의 속도 계수 K를 사용하는 Souders-Brown 방정식으로 설정되며, 미스트 추출기가 장착된 적절한 크기의 용기는 10-500 µm 이상의 액적을 제거하여 가스 백만 표준 입방피트당 0.1 L 미만으로 액체 캐리오버를 유지합니다.

1. 다상 분리 작동 방식

분리기는 저속 용기입니다. 전체 목적은 중력이 작용할 수 있도록 흐름을 충분히 늦추는 것입니다. 3단계가 분리를 수행합니다:

• 입구 운동량 파괴: 유정 유체는 고속으로, 종종 슬러깅되는 다상 혼합물로 도착하며, 직접 유입될 경우 액체 필름을 파괴하고 액적을 재포집할 수 있습니다. 따라서 입구는 운동량을 흡수하고 흐름을 분산시키며 1차 가스-액체 분리를 시작하는 디버터, 원심 분리기 입구 또는 사이클론을 사용합니다. 잘못 설계된 입구는 서류상으로는 작동하지만 현장에서는 성능이 저하되는 분리기의 가장 흔한 원인입니다. 입구에서 파괴된 분리는 용기 부피로 회복할 수 없기 때문입니다. 입구 장치는 예상되는 흐름 패턴에 따라 선택되며, 슬러깅이 심한 경우 업스트림에 슬러그 캐처 또는 더 큰 입구 매니폴드가 제공됩니다.
• 중력 침강: 벌크 상이 분리되면 액적은 스토크스 법칙에 따라 침강합니다. 여기서 종단 속도는 액적 직경의 제곱과 밀도 차이에 비례하고 연속 상 점도에 반비례합니다. 이것이 체류 시간이 중요한 이유이며, 점성이 높은 무거운 원유가 가벼운 응축수보다 더 느리게 분리되는 이유입니다. 가스 용량은 Souders-Brown 방정식 Vmax = K·sqrt((rhol - rhog)/rhog)으로 산정되며, K는 서비스 및 미스트 추출기 장착 여부에 따라 0.10-0.35 m/s입니다. 액체 용량은 체류 시간으로 산정되며, 이는 용기의 직경과 심대 길이(seam-to-seam length)를 결정합니다.
• 미스트 추출 및 응축: 중력만으로는 미세 액적을 제거할 수 없으므로 가스는 배출되기 전에 미스트 추출기를 통과합니다. 이는 저압 강하에서 10-30 µm 이상의 액적을 제거하는 니트 메쉬 패드, 더 높은 액체 부하 및 오염 서비스를 처리하는 베인 팩 또는 고가스 용량 및 컴팩트 용기를 위한 사이클론 번들입니다. 3상 서비스에서는 액체-액체 분리가 응축 플레이트 팩 또는 매트릭스로 개선됩니다. 이는 액적이 표면으로 짧은 수직 경로를 거쳐 응축되어 흘러내리도록 하여 침강 거리를 단축시키며, 어려운 에멀젼의 경우 필요한 용기 부피를 30-50%까지 줄일 수 있습니다.

2. 구성 및 운영 문제

분리기 선택은 상 수, 가스-오일 비율 및 스트림이 가지고 있는 것으로 알려진 운영 문제에 의해 결정됩니다. 네 가지 고려 사항이 지배적입니다:

• 2상 대 3상: 2상 분리기는 가스를 총 액체에서 분리하며, 물 생산량이 무시할 수 있거나 물이 다운스트림에서 처리되는 경우에 사용됩니다. 3상 분리기는 동일한 용기 내에서 석유와 물을 추가로 분리하며, 위어를 사용하여 석유-물 계면을 설정하고 별도의 물 배출구를 사용하거나, 버킷-위어 설계에서는 위어와 내부 버킷을 모두 사용합니다. 3상 용기는 신뢰할 수 있는 계면 레벨 제어가 필요합니다. 왜냐하면 물 배출구는 석유를 잃지 않고 물을 배출해야 하고 석유 배출구는 물을 운반하지 않고 석유를 배출해야 하기 때문입니다. 계면이 몇 센티미터만 벗어나도 판매 스트림의 물 함량이 사양을 초과하여 선적 거부의 원인이 될 수 있습니다.
• 수평 대 수직: 수평 분리기는 3상 서비스 및 고가스-오일 비율의 기본값입니다. 왜냐하면 넓은 가스-액체 계면 면적, 긴 침강 경로, 낮은 가스 속도를 제공하며 운송 및 서비스가 용이하기 때문입니다. 수직 분리기는 플롯 공간이 제한적이거나, 스트림이 바닥 배출 및 주기적인 청소가 필요한 모래 또는 고체를 운반하거나, 액체 서지 용량이 필요하거나, 가스-오일 비율이 매우 낮아 용기가 액체 체류 시간으로 결정되는 경우에 선호됩니다. 많은 시설에서 수평 3상 분리기 업스트림에 수직 스크러버를 사용합니다.
• 거품, 에멀젼, 파라핀 및 모래: 4가지 현장 문제는 교과서적인 분리기 설계를 무력화시킵니다. 거품이 나는 원유는 용기 부피를 차지하고 액체를 가스 배출구로 운반하는 안정적인 거품층을 생성하며, 이는 입구 사이클론, 거품 파괴 내부 장치 및 화학 물질 주입으로 관리됩니다. 빡빡한 석유-물 에멀젼은 중력 분리를 방해하므로 열, 화학적 탈유화제 또는 정전기 응축이 필요합니다. 파라핀 및 아스팔텐 침전물은 내부 장치에 쌓여 용량을 감소시키므로 열 및 제거 가능한 내부 장치로 관리됩니다. 모래는 축적되어 부피를 차지하므로 용기에는 모래 분사구, 모래 배출구가 포함되며, 심한 서비스의 경우 업스트림에 전용 모래 제거 장치가 있습니다. 이 각각은 현장 데이터에서 설계 단계에서 식별되어야 합니다.
• 계측, 제어 및 크기 표준: 신뢰할 수 있는 작동은 레벨 제어에 달려 있습니다. 액체 배출구의 레벨 컨트롤러, 3상 서비스의 물 배출구의 인터페이스 컨트롤러, 가스 시스템으로의 액체 캐리오버 또는 액체 시스템으로의 가스 누출을 방지하기 위한 독립적인 고/저 레벨 알람 및 차단 장치입니다. 압력은 가스 배출구에서 제어되며, 릴리프 보호는 차단된 배출구 및 화재 사례에 대해 산정됩니다. 설계는 석유 및 가스 분리기에 대한 API 12J 및 압력 경계에 대한 ASME VIII Division 1을 따르며, 크기 산정은 단순히 경험적 체류 시간 규칙이 아닌 실제 유체 특성, 유량 및 가스-오일 비율을 기반으로 해야 합니다.

석유 및 가스 분리기 구성 비교 매트릭스

자주 묻는 질문 (FAQ)

Q: 분리기는 어떻게 크기가 산정되나요?

A: 두 가지 독립적인 계산으로 산정되며, 더 큰 결과가 우선합니다. 가스 용량은 Souders-Brown 방정식 Vmax = K·sqrt((rhol - rhog)/rhog)을 사용하며, 여기서 K는 서비스 경험에서 선택되고 압력, 미스트 추출기 존재 및 거품 경향에 따라 수정되는 0.10-0.35 m/s의 경험적 속도 계수입니다. 필요한 단면적은 작동 조건에서의 실제 가스 흐름에서 나옵니다. 액체 용량은 체류 시간을 사용합니다. 일반적으로 2상 서비스의 경우 1-5분, 3상 석유-물 분리의 경우 3-10분이며, 점성이 높은 원유 및 빡빡한 에멀젼의 경우 더 긴 시간이 소요됩니다. 용기 직경은 가스 요구 사항에서 나오고 길이는 액체 요구 사항에서 나오며, 합리적인 흐름을 유지하는 길이 대 직경 비율(일반적으로 3:1 ~ 5:1)과 비교하여 확인됩니다.

Q: 가스 분리기에서 액체 캐리오버의 원인은 무엇이며 어떻게 해결하나요?

A: 빈도 순서대로 네 가지 원인입니다. 입구 설계: 유입되는 운동량이 소산되지 않으면 중력이 제거하는 것보다 더 빠르게 액적이 재포집되며, 용기 크기를 늘려도 보상되지 않습니다. 거품: 안정적인 거품층이 침강 공간을 차지하고 가스 배출구로 직접 운반됩니다. 이는 기계적인 문제가 아니라 거품 방지제 주입이 필요한 화학적인 문제입니다. 과부하: 생산량 증가 또는 슬러깅으로 인한 설계 속도 이상의 실제 가스 흐름은 속도를 Souders-Brown 한계 이상으로 높입니다. 손상되거나 막힌 미스트 추출기: 분리된, 부식된 또는 파라핀이나 염으로 막힌 메쉬 패드는 미세 액적 제거를 중단합니다. 진단은 다음 정기 점검 시 실제 흐름과 설계 값을 측정하고 내부 장치를 검사하는 것부터 시작합니다.

Q: 3상 분리기에서 계면 레벨 제어가 왜 그렇게 중요합니까?

A: 석유 및 물 배출구가 모두 동일한 용기에 위치하고 분리 품질이 계면의 위치에 전적으로 달려 있기 때문입니다. 계면이 너무 높이 올라가면 물이 석유 배출구를 통해 배출되고 판매용 원유가 기본 침전물 및 물 사양을 초과하여 선적 거부, 파이프라인 벌금 또는 다운스트림 처리 문제로 이어질 수 있습니다. 계면이 너무 낮게 떨어지면 석유가 물 배출구를 통해 배출되어 제품 낭비, 생산수 처리 시스템 과부하 및 배출 허가 위반을 초래할 수 있습니다. 불과 몇 센티미터의 편차만으로도 물 함량이 규정 준수 0.5%에서 사양 미달 2%로 변경될 수 있습니다. 따라서 신뢰할 수 있는 서비스는 종종 커패시턴스 또는 유도 파형 레이더 프로브를 사용하는 전용 계면 측정과 독립적인 알람 및 수동 게이지와의 정기적인 검증을 필요로 합니다.

Q: 석유 및 가스 분리기에 적용되는 표준은 무엇입니까?

A: 세 가지 계층입니다. 분리 용기의 설계 및 크기 산정은 API 12J을 따르며, 이는 크기 산정 방법론, 권장 K 계수, 체류 시간, 내부 장치 및 거품, 모래, 파라핀 처리 지침을 제공합니다. 압력 경계는 ASME VIII Division 1 또는 설치 관할 지역의 해당 현지 규정에 따라 설계 및 각인되며, 재료, 용접 및 비파괴 검사 요구 사항은 서비스에 적합해야 합니다. 유체가 황화수소를 포함하는 산성 유체인 경우, 재료는 황화물 응력 균열에 대한 저항성을 위해 NACE MR0175 또는 ISO 15156을 추가로 준수해야 하며, 이는 경도 및 재료 조건을 제한하고 종종 용접 후 열처리 및 생산 용접의 경도 테스트를 요구합니다.