Làm thế nào để thiết kế bộ tách dầu và nước? Nguyên tắc kỹ thuật, tiêu chí và tính toán

Thiết kế công nghiệpMáy tách dầu và nướcđòi hỏi sự cân bằng cẩn thận về động lực học chất lỏng, hóa học vật lý và kỹ thuật cơ khí.hoặc hệ thống thoát nước tại xưởng, một OWS phải được cấu trúc để khai thác sự khác biệt mật độ giữa hydrocarbon dầu mỏ và nước.

Sự hiểu biếtcách thiết kế bộ tách dầu và nướcgiúp các kỹ sư nhà máy và người quản lý dự án đảm bảo tuân thủ quy định, kích thước tối ưu và hiệu quả tách lâu dài.

Thiết kế cơ khí của bộ tách dầu và nước có nguồn gốc cơ bản trong các hướng dẫn quốc tế và luật vật lý đã được thiết lập:

• Tiêu chuẩn thiết kế quốc tế:Hầu hết các cấu hình phân tách tuân theo các khung được công nhận trên toàn cầu nhưViện Dầu khí Mỹ (API-421)các tiêu chuẩn cho các lưu vực dựa trên trọng lực hoặcTiêu chuẩn Anh BS EN 858đối với các đơn vị sản xuất.

• Áp dụng luật Stokes:Phương trình kích thước lõi dựa trên Luật Stokes, tính toán tốc độ tăng lên của một giọt dầu dựa trên trọng lượng riêng, đường kính giọt, nhiệt độ nước,và độ nhớt chất lỏng tuyệt đối.

• Duy trì dòng chảy laminar:Các nhà thiết kế phải thiết kế các hình học bên trong để duy trì dòng chảy laminar (thường giữ tốc độ ngang dưới 0.05 feet mỗi giây) để ngăn chặn nhiễu loạn từ tái treo giọt dầu tách.

Một bộ tách dầu và nước tiêu chuẩn được phân đoạn thành các buồng bên trong chuyên biệt, mỗi buồng phục vụ một mục đích kỹ thuật riêng biệt:

• Đệm đầu vào và Forebay:Nước thải thô đi vào một buồng khuếch tán vào được thiết kế để phân tán động lượng chất lỏng, bẫy trầm tích nặng và ngăn ngừa trộn hỗn loạn.

• Khu vực tách trọng lực chính:Một buồng chính rộng rãi cung cấp đầy đủThời gian giữ thủy lực (HRT), cho phép các giọt dầu nổi tự do nổi lên bề mặt tự nhiên.

• Phòng truyền thông:Các thiết kế tiên tiến kết hợp các gói ngăn chặn tấm (CPI). Những tấm song song nằm cách nhau chặt chẽ này làm giảm khoảng cách tăng của các giọt vi mô, buộc chúng va chạm.hợp nhất (coalesce), và nổi nhanh chóng.

• Các bộ đệm giữ dầu và dây đệm:Các rào chắn khử dầu có thể điều chỉnh và các nắp chắn dọc nắm giữ lớp dầu tích tụ trên bề mặt, ngăn chặn nó thoát ra khỏi lối thoát nước được xử lý.

Khi tính toán kích thước vật lý của bộ tách, các kỹ sư phải đánh giá các dữ liệu cụ thể về địa điểm:

• Tỷ lệ dòng chảy xử lý (TFR):Tính toán bằng cách kết hợp các dòng chảy quy trình công nghiệp đỉnh với dự báo lưu lượng nước mưa tối đa tại địa phương (thường sử dụng biểu đồ cường độ cho các sự kiện bão 1 năm hoặc 10 năm).

• Trọng lượng và độ nhớt đặc trưng của dầu:Dầu nhẹ hơn (trọng lượng đặc tính thấp) tăng nhanh hơn nhiều, trong khi hydrocarbon nặng hơn đòi hỏi khối lượng bình lớn hơn.

• Điều chỉnh nhiệt độ:Thiết kế tiêu chuẩn nhiệt độ nước cơ bản ở 20 ° C. Nhiệt độ nước mùa đông thấp hơn làm tăng độ nhớt của chất lỏng, đòi hỏi dung lượng phân tách lớn hơn để đạt được hiệu quả phân tách giống hệt nhau.

Q: Tiêu chuẩn chính được sử dụng để thiết kế một bộ tách dầu nước là gì?

A:Các tiêu chuẩn kỹ thuật được áp dụng rộng rãi nhất là API-421 (được thiết lập bởi Viện Dầu khí Mỹ) cho bộ tách trọng lực và BS EN 858 cho các bộ tách nước mưa và công nghiệp.

Hỏi: Luật Stokes ảnh hưởng đến thiết kế bộ tách dầu nước như thế nào?

A: Luật Stokes chỉ ra mối quan hệ toán học điều chỉnh tốc độ tăng của giọt dầu.Các nhà thiết kế sử dụng nó để tính toán diện tích bề mặt cần thiết và thời gian giữ lại cần thiết để thu thập các kích thước nhỏ giọt cụ thể (thường xuống còn 60 micron hoặc nhỏ hơn).

Hỏi: Tại sao các tấm hợp nhất được bao gồm trong các thiết kế tách hiện đại?

A: Các tấm coalescing cung cấp một lượng lớn bề mặt trong một dấu chân nhỏ gọn. Chúng rút ngắn khoảng cách nhỏ giọt dầu phải đi để hợp nhất thành lớn hơn, giọt nổi,tăng đáng kể hiệu quả tách mà không cần khối lượng bể lớn.

Q: Điều gì xảy ra nếu một bộ tách dầu nước được thiết kế hoặc kích thước không đủ?

A: Một bộ tách không đủ kích thước bị tốc độ dòng chảy bên trong cao và thời gian giữ không đủ,gây ra nhiễu loạn khiến giọt dầu bị treo và dẫn đến việc thải nước thải không phù hợp vượt quá giới hạn dầu và mỡ theo quy định.