تجهيزات جداكننده سيالات چند فازي

موضوع : تجهيزات جداكننده سيالات چند فازي

توضیح: این فایل به صورت ورد و آماده ی چاپ می باشد

مقدمه :
استفاده از سوختهاي هيدروكربني بعنوان يك سوخت مناسب در صنايع مختلف نفت، گاز و پتروشيمي در طي دهه هاي اخير بشدت گسترش يافته است. از آنجا كه اكثر مخازن هيدروكربوري در مناطقي قرار دارند كه نصب يك سيستم جداكننده با كارآيي بالا و استفاده از دو خط لوله مجزا براي انتقال فازهاي نفت و گاز از لحاظ اقتصادي مقرون به صرفه نيست. لازم است نفت و گاز توليدي از مخازن هيدوكربوري از طريق خط لوله به اندازه و فواصل متنوعي انتقال داده شود. بهرحال در بيشتر مواقع بعلت عوامل مختلف از جمله تغيير رفتار فازي مخلوط تكفازي كه با تغييرات اجتناب ناپذير دما و فشار در طول خط لوله انتقال جريان همراه شده است، هيدروكربنهاي سنگين بصورت مايع كندانس شده و خط لوله مذكور در معرض انتقال جريان دو فازي نفت و گاز قرار مي‎گيرد. ورود مايعات تجمع يافته كه به عنوان لخته ناميده مي‎شوند، به محصولات و تجهيزات فرآيندي موجب مشكلات مكانيكي و فرآيندي مي‎شود. لذا اولين فرآيند در انتهاي خط لوله سيالات تفكيك گاز و مايع از يكديگر است كه اين امر در دستگاههاي تفكيك كننده انجام مي‎گيرد. تفكيك كننده داراي انواع مختلفي هستند. استفاده از يك جداكننده مناسب موجب افزايش كيفيت محصولات و صرفه جويي در هزينه هاي اقتصادي مي‎شود.
 

فصل اول

تجهيزات جداكنندة چند فازي
 
مقدمه :
طراحي تجهيزات جداكننده مايع از بخار تقريباً در تمام فرآيندها ضروري است. طراحي يك سيستم جداكننده ساده ممكن است در فرآيندهاي مختلف مانند برجهاي تقطير، لخته گيرها (در جريانهاي دو فازي)، نمك زدائيها و … باشد. در اين فصل انواع جداكننده ها، اساس كار آنها و همچنين محاسبه پارامترهاي موردنياز طراحي آنها توضيح داده شده است.
اصول جداسازي :
سه عامل اساسي براي جداسازي فيزيكي گاز و مايع يا جامد بكار برده مي‎شود كه عبارتند از نيروي مومنتم، جاذبه ته نشيني (گرانش) و نيروي بهم آميختگي يا انعقاد. هر جداكننده ممكن است از يك يا تعداد بيشتري از اين عوامل استفاده كند، اما فازهاي سيال بايد غيرقابل امتزاج و دانسيته هاي مختلفي را دارا باشند تا جداسازي اتفاق بيفتد.
-    انواع جداكننده ها
جداكننده هاي فيلتري : Filter Seprators
اين جدا كننده ها معمولاً دو قسمت دارند. قسمت اوليه شامل عناصر‌ صافي- منعقد كننده مي‎باشد. جريان گاز درون اين عناصر جريان مي يابد. ذرات مايع بهم آميخته و به صورت قطرات بزرگتر درمي آيند و وقتي به اندازه و سايز كافي رسيدند جريان گاز آنها را از المانهاي صافي به درون هسته هاي مركزي مي‎برد. ذرات سپس به درون بخش ثانويه ظرف (شامل يك نوع پره و يك نم گير سيمي) حمل مي‎شوند، در اين قسمت ذرات بزرگتر جدا مي‎شوند. در قسمت پايين از يك بشكه يا مخزن براي گرفتن امواج مايع يا ذخيره مايع جدا شده استفاده مي‎شود.
تانك فلش : Flash tank
شامل يك ظرف است كه براي جداكردن گاز بيرون رانده شده از مايعي كه تبخير ناگهاني شده بعلت افت فشار از يك فشار بالا به فشار پايين، به كار برده مي‎شود.
Line Drip
بطور كلي در خطوط لوله اي كه نسبت گاز به مايع در آن خيلي زياد باشد، بكار برده مي‎شود. و فقط براي جدا كردن مايع آزاد از بخار گاز استفاده مي‎شود و جدا كردن تمام مايع ضروري نيست. اين وسيله فضايي را براي جداسازي و تجمع مايعات آزاد ايجاد مي‎كند.
جداكننده هاي مايع- مايع : Liquid- Liquid seprator
دو فاز غيرقابل استخراج مايع مي‎توانند با استفاده از نيروهاي همانند نيروهاي جداسازي گاز- مايع از يكديگر جدا شوند. جداكننده هاي مايع- مايع بطور پديده اي شبيه جداكننده هاي گاز- مايع هستند به استثناي اينكه آنها براي سرعتهاي خيلي كمتري بايد طراحي شوند. چون اختلاف دانسيتة دومايع از مايع و گاز كمتر است بنابراين جداسازي مشكل‌تر است.
 
Scrubber or Konckout
يك ظرف طراحي شده براي جريانهاي با نسبت زياد گاز به مايع، بطور كلي مايع بصورت ذرات ريز در گاز يا بصورت آزاد در طول ديواره لوله مي‎باشد. اين ظروف معمولاً بخش جمع كننده مايع كوچكتري دارند. اصطلاحات اغلب به جا يكديگر استفاده مي‎شوند.
جداكننده : Seprator
يك ظرف براي جدا كردن جريان فازي مخلوط به فازهاي كاملاً جدا از هم مايع و گاز بكار مي رود. اصطلاحات ديگر كه به كار برده مي‎شوند عبارتند از اسكرابر،‌ ناك اوت، Linedrips و دكنتور.
لخته گير: Slug catcher
طراحي يك جداكننده ويژه كه قادر به جذب مقدار زيادي جرياني با حجم زياد مايع و در فواصل نامنظم مي‎باشد. معمولاً در سيستمهاي جمع كننده گاز يا ديگر سيستمهاي خطوط لوله دو فازي بكار مي رود. يك لخته گير ممكن است يك ظرف بزرگ تكفازي و يا سيستم متعددي از چند لوله باشد.
جداكننده هاي سه فازي Three phase seprator
يك ظرف كه براي جداكردن گاز و دو مايع امتزاج ناپذير با دانسيته هاي متفاوت بكار مي رود (گاز، آب ، نفت)
 
مومنتم :
فازهاي سيال با دانسيته هاي مختلف مومنتم هاي مختلفي دارند. اگر مسير يك جريان دو فازي بطور ناگهاني و سريع تغيير كند، مومنتم بزرگتر به ذرات فاز سنگين تر اجازه نمي دهد با همان سرعت سيال سبكتر بچرخد، بنابراين جداسازي اتفاق مي افتد. مومنتم معمولاً براي جداسازي بالك دو فاز در يك جريان بكار مي رود.
جاذبه ته نشيني (گرانش)
اگر نيروي گرانروي عمل كننده روي قطرات بزرگتر از نيروي درگ گاز جاري در اطراف قطره باشد،‌ قطرات مايع از فاز گاز ته نشين خواهند شد. (شكل 2). اين نيروها مي‎توانند به صورت رياضي توصيف شوند با استفاده از سرعت نهايي با سرعت ته نشيني آزاد.
(1)

ضريب درگ تابعي از شكل ذرات و عدد رينولدز گاز جاري مي‎باشد. شكل ذره به صورت يك جامد صلب كروي در نظر گرفته شده است.
           (2)

فهرست مطالب
مقدمه    1
فصل اول: تجهيزات جداكننده چند فازي
اصول جداسازي    3
انواع جداكننده ها    3
اجزاء يك جداكننده    11
ساختمان جداكننده    14
-    جداكننده هاي عمودي    14
-    جداكننده هاي افقي    16   
-    جداكننده هاي كروي    18
طراحي جداكننده هاي گاز مايع    19
معادلات اساسي طراحي    22
جداكننده هاي بدون نم گير    24
جداكننده هاي با نم گير    25
جداكننده ها از نوع ون با نم گير    27
جداكننده ها با عناصر سانتريفوژ    29
جداكننده هاي فيلتري    30
جداكننده هاي مايع- مايع    33
فصل دوم: لخته گيرهاي لوله اي شكل
-    قسمتهاي مختلف لخته گير    37
تشريح كلي عملكرد لخته گيرهاي انگشتي    39
ملاحظات طراحي    40
مراحل سايز كردن لخته گير    41
استنتاج    45   
منابع    46