تجهیزات جداکننده سیالات چند فازی



مقدمه :
استفاده از سوختهای هیدروکربنی بعنوان یک سوخت مناسب در صنایع مختلف نفت، گاز و پتروشیمی در طی دهه های اخیر بشدت گسترش یافته است. از آنجا که اکثر مخازن هیدروکربوری در مناطقی قرار دارند که نصب یک سیستم جداکننده با کارآیی بالا و استفاده از دو خط لوله مجزا برای انتقال فازهای نفت و گاز از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست. لازم است نفت و گاز تولیدی از مخازن هیدوکربوری از طریق خط لوله به اندازه و فواصل متنوعی انتقال داده شود. بهرحال در بیشتر مواقع بعلت عوامل مختلف از جمله تغییر رفتار فازی مخلوط تکفازی که با تغییرات اجتناب ناپذیر دما و فشار در طول خط لوله انتقال جریان همراه شده است، هیدروکربنهای سنگین بصورت مایع کندانس شده و خط لوله مذکور در معرض انتقال جریان دو فازی نفت و گاز قرار می‎گیرد. ورود مایعات تجمع یافته که به عنوان لخته نامیده می‎شوند، به محصولات و تجهیزات فرآیندی موجب مشکلات مکانیکی و فرآیندی می‎شود. لذا اولین فرآیند در انتهای خط لوله سیالات تفکیک گاز و مایع از یکدیگر است که این امر در دستگاههای تفکیک کننده انجام می‎گیرد. تفکیک کننده دارای انواع مختلفی هستند. استفاده از یک جداکننده مناسب موجب افزایش کیفیت محصولات و صرفه جویی در هزینه های اقتصادی می‎شود.

فصل اول

تجهیزات جداکننده چند فازی

مقدمه :
طراحی تجهیزات جداکننده مایع از بخار تقریباً در تمام فرآیندها ضروری است. طراحی یک سیستم جداکننده ساده ممکن است در فرآیندهای مختلف مانند برجهای تقطیر، لخته گیرها (در جریانهای دو فازی)، نمک زدائیها و … باشد. در این فصل انواع جداکننده ها، اساس کار آنها و همچنین محاسبه پارامترهای موردنیاز طراحی آنها توضیح داده شده است.
اصول جداسازی :
سه عامل اساسی برای جداسازی فیزیکی گاز و مایع یا جامد بکار برده می‎شود که عبارتند از نیروی مومنتم، جاذبه ته نشینی (گرانش) و نیروی بهم آمیختگی یا انعقاد. هر جداکننده ممکن است از یک یا تعداد بیشتری از این عوامل استفاده کند، اما فازهای سیال باید غیرقابل امتزاج و دانسیته های مختلفی را دارا باشند تا جداسازی اتفاق بیفتد.
– انواع جداکننده ها
جداکننده های فیلتری : Filter Seprators
این جدا کننده ها معمولاً دو قسمت دارند. قسمت اولیه شامل عناصر صافی- منعقد کننده می‎باشد. جریان گاز درون این عناصر جریان می یابد. ذرات مایع بهم آمیخته و به صورت قطرات بزرگتر درمی آیند و وقتی به اندازه و سایز کافی رسیدند جریان گاز آنها را از المانهای صافی به درون هسته های مرکزی می‎برد. ذرات سپس به درون بخش ثانویه ظرف (شامل یک نوع پره و یک نم گیر سیمی) حمل می‎شوند، در این قسمت ذرات بزرگتر جدا می‎شوند. در قسمت پایین از یک بشکه یا مخزن برای گرفتن امواج مایع یا ذخیره مایع جدا شده استفاده می‎شود.
تانک فلش : Flash tank
شامل یک ظرف است که برای جداکردن گاز بیرون رانده شده از مایعی که تبخیر ناگهانی شده بعلت افت فشار از یک فشار بالا به فشار پایین، به کار برده می‎شود.
Line Drip
بطور کلی در خطوط لوله ای که نسبت گاز به مایع در آن خیلی زیاد باشد، بکار برده می‎شود. و فقط برای جدا کردن مایع آزاد از بخار گاز استفاده می‎شود و جدا کردن تمام مایع ضروری نیست. این وسیله فضایی را برای جداسازی و تجمع مایعات آزاد ایجاد می‎کند.
جداکننده های مایع- مایع : Liquid- Liquid seprator
دو فاز غیرقابل استخراج مایع می‎توانند با استفاده از نیروهای همانند نیروهای جداسازی گاز- مایع از یکدیگر جدا شوند. جداکننده های مایع- مایع بطور پدیده ای شبیه جداکننده های گاز- مایع هستند به استثنای اینکه آنها برای سرعتهای خیلی کمتری باید طراحی شوند. چون اختلاف دانسیته دومایع از مایع و گاز کمتر است بنابراین جداسازی مشکل تر است.

Scrubber or Konckout
یک ظرف طراحی شده برای جریانهای با نسبت زیاد گاز به مایع، بطور کلی مایع بصورت ذرات ریز در گاز یا بصورت آزاد در طول دیواره لوله می‎باشد. این ظروف معمولاً بخش جمع کننده مایع کوچکتری دارند. اصطلاحات اغلب به جا یکدیگر استفاده می‎شوند.
جداکننده : Seprator
یک ظرف برای جدا کردن جریان فازی مخلوط به فازهای کاملاً جدا از هم مایع و گاز بکار می رود. اصطلاحات دیگر که به کار برده می‎شوند عبارتند از اسکرابر، ناک اوت، Linedrips و دکنتور.
لخته گیر: Slug catcher
طراحی یک جداکننده ویژه که قادر به جذب مقدار زیادی جریانی با حجم زیاد مایع و در فواصل نامنظم می‎باشد. معمولاً در سیستمهای جمع کننده گاز یا دیگر سیستمهای خطوط لوله دو فازی بکار می رود. یک لخته گیر ممکن است یک ظرف بزرگ تکفازی و یا سیستم متعددی از چند لوله باشد.
جداکننده های سه فازی Three phase seprator
یک ظرف که برای جداکردن گاز و دو مایع امتزاج ناپذیر با دانسیته های متفاوت بکار می رود (گاز، آب ، نفت)

مومنتم :
فازهای سیال با دانسیته های مختلف مومنتم های مختلفی دارند. اگر مسیر یک جریان دو فازی بطور ناگهانی و سریع تغییر کند، مومنتم بزرگتر به ذرات فاز سنگین تر اجازه نمی دهد با همان سرعت سیال سبکتر بچرخد، بنابراین جداسازی اتفاق می افتد. مومنتم معمولاً برای جداسازی بالک دو فاز در یک جریان بکار می رود.
جاذبه ته نشینی (گرانش)
اگر نیروی گرانروی عمل کننده روی قطرات بزرگتر از نیروی درگ گاز جاری در اطراف قطره باشد، قطرات مایع از فاز گاز ته نشین خواهند شد. (شکل 2). این نیروها می‎توانند به صورت ریاضی توصیف شوند با استفاده از سرعت نهایی با سرعت ته نشینی آزاد.
(1)

ضریب درگ تابعی از شکل ذرات و عدد رینولدز گاز جاری می‎باشد. شکل ذره به صورت یک جامد صلب کروی در نظر گرفته شده است.
(2)

برای این فرم، راه حل سعی و خطا تا زمانیکه Dp و سرعت ظاهری Vt درگیراند، لازم است. برای اجتناب از سعی و خطا مقدار ضریب درگ بصورت تابعی از ضریب درگ (محور عمودی) ضریب درگ ضربدر مجذور عدد رینولدز (محور افقی) در شکل موجود است. در این روش سرعت از عبارت حذف می‎شود.

–
شرایط محدود کننده گرانش
در دیگر پدیده های جریان سیال، ضریب درگ در عدد رینولدز بالا مقدار محدودی خواهد بود.
قانون نیوتن: برای ذرات نسبتاً بزرگ (تقریباً 1000 mic و بزرگتر) نیروی جاذبه ته نشینی بوسیله قانون نیوتن تعریف می‎شود. (شکل 4)
حد ضریب درگ در عدد رینولدز بیشتر از 500 برابر 44/0 است. جایگذاری 44/0= در معادله معادله قانون نیوتن را تولید می‎کند.

محدودیت بیشتر قانون نیوتن زمانی است که سایز قطرات خیلی بزرگ است و سرعت ظاهری خیلی زیاد موجب تلاطم بیش از حد می‎شود. در این صورت بزرگترین قطره که می‎تواند ته نشین شود از رابطه زیر مشخص می شود.

برای قانون نیوتن، حد بالای عدد رینولدز است.
قانون استوک :
در اعداد رینولدز پایین (کمتر از 2) یک رابطه خطی بین نیروی درگ و عدد رینولدز وجود دارد. (جریان آرام). در این صورت قانون استوک به صورت معادله 1 بیان می‎شود.

قطر ذرات ناشی از عدد رینولدز 2 با استفاده از مقدار در معادله 5 می‎تواند بدست آید.
حد پایین برای کاربرد قانون استوک، قطر ذرات تقریباً 3 mic است. حد بالا حدوداً ذرات با قطر 100 micr است.
خلاصه این معادلات در شکل 4 نشان داده شده است.

منعقد شدن و بهم آمیختن
قطرات خیلی کوچک مثل مه و غبار بویژه توسط نیروی گرانش نمی توانند جدا شوند. این قطرات زمانیکه بصورت قطرات بزرگتر درآیند می‎توانند توسط نیروی گرانش ته نشین شوند. ابزار انعقاد در جدا کننده ها گاز را وادار به پیگیری یک مسیر پیچاپیچ می‎کند.
مومنتم قطرات موجب می‎شود که آنها با یکدیگر (دیگر قطرات) برخورد کنند، یا شیوه انعقاد، قطرات بزرگتری ایجاد می‎کند. این قطرات بزرگ سپس می‎توانند توسط نیروی گرانش از فاز گاز جدا شوند. صفحه مشبک سیمی و المانهای ون و کارتریج های فیلتری مثالهای از ابزارهای انعقادسازی هستند.
طراحی جداکننده و ساخت آن
جداکننده معمولاً بصورت عمودی، افقی و یا کروی شکل هستند. جداکننده عمودی می‎توانند 2 یا 3 بشکه باشند و می‎توانند با مخزن ها یا بشکه جمع کننده مجهز شده باشند.
اجزاء یک جداکننده:
صرفنظر از شکل، ظروف جداکننده معمولاً شامل 4 بخش اصلی هستند بعلاوه کنترلرهای مهم. این بخشها در ظروف افقی و عمودی در شکل 5 نشان داده شده است.

بخش اولیه تفکیک، A ، که در آن جداسازی بخش اصلی مایع آزاد موجود در جریان ورودی صورت می‎گیرد. این بخش شامل یک نازل درونی است که ممکن است بصورت مماس و یا یک بفل شیبدار برای گرفتن فواید اثرات اولیه نیروی سانتریفوژ یا تغییر شیب جهت برای جداسازی بخش اعظم مایع از جریان گاز، بکار رود.
بخش ثانویه یا گرانش، B ، برای استفاده از نیروی جاذبه و برای افزایش جداسازی قطرات وارد شده بکار می رود. در این بخش گاز با سرعت نسبتاً کمی و با حالت تلاطم اندک اندک حرکت می‎کند. در بعضی طراحی ها ونهای مستقیم برای کاهش تلاطم بکار برده می‎شوند. آنها همچنین به عنوان جمع کننده قطرات عمل می کنند و مسافتی را که یک قطره باید سقوط کند و از جریان گاز جدا شود کاهش می دهند.
بخش منعقد کننده، C ، از یک مخلوط کن یا یک نم گیر که می‎تواند شامل یکسری ون، یک مسیر مشبک سیمی، یا یک مسیر سیکلونی باشد، استفاده می‎کند.
در این بخش، قطره خیلی کوچک مایع از گاز با استفاده از تماس و برخورد روی یک سطحی که به هم آمیخته می شوند، جدا می‎شود. به عنوان مثال مایعی که از یک نم گیری حمل می‎شود، کمتر از است.
مخزن یا بخش جمع کننده، D ، این بخش بعنوان دریافت کننده تمام مایعات جابجا شده از گاز در بخش های اولیه، ثانویه و همچنین بخش منعقد کننده، عمل می‎کند. بسته به نوع تجهیزات بخش مایع باید دارای یک مقدار معینی از حجم نوسانی باشد، برای گاز زدایی و لخته گیری، همچنین کمترین حد مایع برای کنترل عملکرد مناسب موردنیاز است.
گاززدایی ممکن است یک جداکننده عمودی با عمق کم مایع نیاز داشته باشد در حالیکه جداسازی محلول امولسیون ممکن است دمای بیشتر، یا سطح مایع بیشتر و یا یک محلول ثانویه نیاز داشته باشد.

ساختمان جداکننده:
فاکتورهایی که برای انتخاب شکل جداکننده در نظر گرفته می‎شوند عبارتند از:
* چگونه ذرات خارجی بخوبی گرفته می‎شوند. (شن، گل و لجن، محصولات و فرآورده های خوردگی)
* چه مقدار فضا موردنیاز است.
* آیا به اندازه کافی سطح مشترک برای جداسازی 3 فاز وجود دارد. (گاز، هیدروکربن، مایع گلایکول)
* چه مقدار سطح برای گاززدایی مایع جدا شده در دسترس است.
* باید امواج در جریان مایع بدون تغییر زیادی در سطح مرتفع شوند.
* آیا نگه داری حجم زیادی از مایع لازم است.
جداکننده های عمودی:
جداکننده های عمودی شکل 6 معمولاً زمانی انتخاب می‎شوند که نسبت مایع به گاز زیاد است یا حجم کل گاز کم است. مایع جدا شده توسط بفلهای درونی به ته ظرف سقوط می‎کند. گاز رو به بالا حرکت می‎کند و معمولاً برای گرفتن ذرات مه معلق موجود در آن از میان یک نم گیر عبور می‎کند و سپس گاز خشک خارج می‎شود. مایع جدا شده توسط نم گیر، با دیگر قطرات بهم آمیخته و قطرات بزرگتری ایجاد می‎کند که از میان گاز به درون مخزن مایع موجود در ته ظرف سقوط می‎کند.

توانایی گرفتن لخته های مایع بویژه بوسیله افزایش ارتفاع بدست می‎آید. کنترل سطح بحرانی و ضروری نیست و سطح مایع می‎تواند در اینچ های مختلفی نوسان داشته باشد بدون تاثیر بر کارآیی و بهره عملیاتی. نم گیرها می‎توانند بطور قابل ملاحظه ای قطر موردنیاز جداکننده های عمودی را کاهش دهند.
به عنوان مثالی از یک جداکننده عمودی اسکرابر واقع در منطقه ورودی کمپرسور را در نظر بگیرید. جداکننده عمودی
* نیاز به حجم نگهداری مقدار مایع زیاد ندارد.
* سطح مایع به سرعت نسبت به هر مایعی که می لغزد عکس العمل نشان می‎دهد.
* جداکننده افقی یک مقدار کمی از فضا را اشغال می‎کند.
جداکننده های افقی:
جدا کننده های افقی زمانی که حجم زیادی از کل سیال و مقدار زیادی از گاز نامحلول همراه مایع موجود باشد، بسیار کارآمدتر هستند. مساحت بیشتر سطح مایع در این جداکننده ها، شرایط بهینه را برای رها کردن گازهای بدام افتاده فراهم می‎کند. در این جداکننده ها، شکل 7 ، مایعی که از گاز جدا شده در طول انتهای ظرف تا خروجی مایع حرکت می‎کند. گاز و مایع متناسب با میزانشان قسمتهای از سطح مقطع پوسته را اشغال می کنند.

افزایش ظرفیت لخته با کاهش زمان اقامت و افزایش سطح مایع بدست می‎آید. شکل 7 همچنین جداسازی دو فاز مایع (گلایکول و هیدروکربن) را نشان می‎دهد. گلایکول غلیظ به ته ظرف ته نشین می‎شود.
سطح گلایکول بوسیله یک دستگاه مرسوم کنترل سطح، کنترل می‎شود. در جداکننده های دو شبکه ای مایعات از میان لوله های جریان متصل به درون مخزن خارجی مایع در زیر، سقوط می کنند. ظروف کوچکتر در صورت استفاده از جداکننده عمودی دو بشکه ای امکانپذیر است، در حالیکه ظرفیت موج اندازه کمترین محفظه جمع کننده مایع را تخمین می زند.
یک فلش تانک غنی از آمین نمونه ای از یک جداکننده افقی است. که در آن:
* حجم بزرگی از مایع موجدار در زمان اقامت بلندتری موجود است. (این امر آزادی کاملتری را به گاز نامحلول و در صورت لزوم، حجم موجدار برای سیستمهای چرخشی، می‎دهد.
* مساحت سطح به ازای حجم مایع برای کمک کردن به جداسازی کاملتر، بیشتر است.
* شکل افقی بهتر از نوع عمودی از عهده مایع کف دار برمی آید.
* سطح مایع به ازای تغییرات در مایع انباشته شده عکس العمل آرامتری نشان می‎دهد.

جداکننده های کروی :
این جداکننده معمولاً زمانی بکار برده می‎شود که فشار بالاست و اندازه فشرده شده مطلوب است و حجمهای مایع خیلی کم است. شکل 8 یک نمای شماتیکی از جداکننده کروی را نمایش می‎دهد.

عواملی که برای جداکننده های کروی در نظر گرفته می‎شود عبارتند از:
* بهم پیوستگی
* محدودیت ظرفیت نوسان مایع
* کمترین استحکام برای فشار داده شده

طراحی جدا کننده گاز- مایع :
بسیاری از جداکننده ها براساس منحنی های پراکندگی ذرات طراحی می‎شوند و یک جداکننده افقی معمولاً دارای منحنی های پراکندگی متفاوتی در طول خود می‎باشد که جهت نمونه در شکل 9 آمده است.

پراکندگی ذرات به نوع طراحی داخلی جداکننده، خواص فیزیکی سیالات، تجهیزات در حال کار و …، بستگی دارد. (شکل 9) توزیع ذرات در جداکننده های افقی را به نمایش گذاشته است که می‎توان موارد زیر را در این خصوص توضیح داد:
1- پراکندگی ذرات در ورودی که به صورت مایل بوده و با ذرات مختلف وارد مخزن می‎شود.
2- سیال به پره مقابل لوله ورودی برخورد می‎کند و توده مایع (بزرگتر از 500) جدا می‎شوند.
3- پراکندگی نشان داده شده در این قسمت در ناحیه اصلی تفکیک می‎باشد که در آنجا نیروی جاذبه به نحو قابل ملاحظه ای ذرات 150 و بالاتر را جدا می‎کند.
4- ورودی در قسمت نم گیر باید در میزان پراکندگی تغییر ایجاد نماید و از طریق یک نیروی داخلی و نیروی گریز از مرکز از آشفتگی ذرات جلوگیری نموده و باعث درهم آمیختن ذرات ریز با ذرات درشت تر شوند و این ذرات باید آنقدر بزرگ باشند که از طریق مسیر تعیین شده به مایع وارد شوند ولی با این حال تعداد قابل ملاحظه ای از ذرات از پره عبور می نمایند.
5- خروجی از قسمت پره وارد قسمت تفکیک گر ثانویه می‎شود در جائی که نیروی جاذبه تمام ذرات بالای 15 میکرون را جدا می‎کند.
6- توزیع جدید ذرات پس از ورود به نم گیر، عملیاتی مانند مرحله (4) روی آن انجام می‎گیرد و خروجی نهائی از جدا کننده دارای ذرات 3 میکرون و کمتر می‎باشد.
تعدادی از سازندگان ادعا می نمایند که می‎توانند ذرات تا 10 میکرون را جدا می نمایند. اما این ادعا با یک جداکننده ثقلی غیرممکن می باشد، در تولید نفت و گاز بیشتر جداکننده ها به اندازه ای هستند که ذرات مایع بزرگتر از 150 میکرون را توسط نیروی جاذبه جدا می کنند و ذرات ریزتر باید با ذرات درشت تر در هم آمیخته شوند و سپس توسط نیروی جاذبه جدا شوند.
نم گیرها به همین منظور به کار می روند و تحت شرایط ایده آل ضخامت سیم های شبکه نم گیرها باید 100 میلی متر باشد که در این صورت 30 الی 40 درصد از ذرات بزرگتر از 20 میکرون از آنها می گذرد هرچند که کارائی آنها به نزدیک 100% برای ذرات بزرگتر از 60 الی 70 میکرون خواهد بود.
جداکننده های معلوم :
طراحان تفکیک کننده نیاز دارند فشار، دما، شدت جریان، خواص فیزیکی جریانها و همچنین درجه موردنیاز جداسازی را بدانند. همچنین برای احتیاط موارد زیر باید تعیین شود: اگر این شرایط همه در یک زمان اتفاق بیفتد و یا اگر فقط ترکیب مشخصی وجود داشته باشد که می‎تواند در هر زمان خارج شود. اگر نوع و مقدار مایع معلوم است باید داده شود؛ بعنوان مثال مه آلود، مایع آزاد یا لخته است. بعنوان مثال یک مکش کمپرسور اسکرابر برای گاز در فشار 2750-4100 kpa در طراحی شده است، نیاز دارد به تولید جداکننده ای برای پیشنهاد یک واحد سایز شده در بدترین شرایط، یعنی . زیرا بیشترین حجم فقط در بیشترین فشار اتفاق می افتد، یک جداکننده کوچکتر قابل قبول است. برعکس، یک جداکننده لوله ای می توانست مخالف این باشد، چون در زمستان و تابستان شدت جریان تغییر می‎کند.
معادلات اساسی طراحی:
جداکننده های بدون نم گیر برای ته نشینی گرانشی و با استفاده از معادله 1 طراحی شده اند. مقادیر ضریب درگ در شکل 3 برای ذرات قطره ای کروی شکل داده شده است. بویژه سایز کردن برمبنای جداسازی و گرفتن قطرات با نظر 150 mic است.
بیشتر جداکننده افقی که از نم گیر استفاده می کنند با استفاده از معادله های که از معادله 1 بدست آمده اند، سایز شده اند. دو معادله مرسوم تر، معادله سرعت بحرانی است.

و روابط توسعه یافته بوسیله Brown & souders رابطه قطر ظرف با سرعت بخار بالارونده را بیان می‎کند

اگر هر دو طرف معادله 7 در دانسیته گاز خوب شود، شبیه معادله 8 می‎شود که

بعضی مقادیر ویژه فاکتورهای سایز کننده جداکننده تر، C , K در شکل 10 داده شده اند.

جداکننده ها با استفاده از این معادلات که برای محاسبه مساحت ظروف بخشهای عمودی که اجازه می دهند گاز سرعت یابد در یا زیر سرعتهای محاسبه شده بوسیله معادلات 7 یا 8 بکار می روند، سایز شده اند. جداکننده های عمودی بزرگتر از 3m طول با نم گیر بوسیله معادلات 10 و 11 سایز شده اند. جداکننده های عمودی کمتر از 3 m طول باید از معادلات 7 و 8 استفاده کنند. در جداکننده های عمودی، نیروی درک گاز مستقیماً مخالف نیروی گرانشی نیست. حدس زده شده که سرعت درست قطره برابر مجموع سرعتهای نهایی افقی و سرعت گاز عمودی باشد.
کمترین طول ظرف با فرض اینکه زمان لازم برای جریان گاز از درون به بیرون مشابه زمان سقوط یک قطره از بالای ظرف به سطح مایع است، محاسبه شده است.
بنابراین، به عنوان مثال، یک نم گیر با قطر 600 mic ممکن است در ظرفی با قطر 900 mm نصب شده باشد چون تجهیزات موج گیر مایع حجم زیادی را به ظرف تحمیل می کنند.
جداکننده های بدون نم گیر:
یک ظرف عمودی که از نیروی گرانشی بعنوان مکانیسم ته نشینی برای جداسازی فازهای مایع و گاز استفاده می‎کند. گاز و مایع از میان یک نازل درونی وارد می‎شوند و سرعت آنها کاهش می یابد بطوریکه قطرات مایع می‎توانند از فاز گاز سقوط کنند. گاز خشک از درون یک نازل خارجی عبور می‎کند و مایع از بخش پایینی ظرف خارج می‎شود. برای طراحی جداکننده های بدون نم گیر، حداقل قطر ذرات که جدا شده اند باید تنظیم شود. بویژه این قطر در رنج 150-2000 mi است.
طول ظرف موردنیاز با این فرض که زمان گاز برای جاری شدن از درون به بیرون مشابه زمان سقوط قطره مایع با سایز Dp از بالای ظرف به سطح مایع است، محاسبه می‎شود. معادله 12 طول جداکننده ای با قطر اینچی را بعنوان تابعی از سرعت ته نشینی بیان می‎کند.

اگر جدا کننده بطور اضافی برای ذخیره مایع بکار می رود باید اندازه ظرف نیز در نظر گرفته شود.
جداکننده با نم گیر:
نم گیرها متناوباً بکار می روند بعنوان جداکننده کششی برای جداکردن قطرات مایع بسیار کوچک جداسازی قطرات کمتر از 10 mic یا کوچکتر شاید با این نم گیرها ممکن باشد. جریان گاز بطور کلی عمود بر این نم گیرها حرکت می‎کند و مایع بطور افقی رو به بالا حرکت می‎کند. عملکرد تحت تاثیر معکوس قرار می‎گیرد اگر مسیر شیبدار شده، بیشتر از از حالت عمودی. قطرات مایع در روی صفحه مشبک بهم برخورد می کنند و سپس به یکدیگر می آمیزند و انعقاد صورت می‎گیرد و قطرات بزرگتر ایجاد می‎شود که از میان جریان گاز بالا رونده به طرف پایین سقوط می کنند. نم گیرها زمانی کارآمدند که سرعت گاز بالارونده به اندازه کافی کم باشد بطوریکه گسیختگی قطرات منعقد شده اتفاق نیفتد. شکل 11 و 12 نصب نم گیر را در ظرف های افقی و عمودی نشان می‎دهد.

در جاهائیکه امکان تشکیل رسوب یا هایدریت وجود دارد، نم گیر بکار برده نمی‎شود. در اینجاها استفاده از ون یا جداکننده های از نوع سانتریفوژ بطور کلی مناسبتر هستند. در بیشتر تاسیسات از یک مسیر با ضخامت 150 mm و با دانسیته بالک استفاده می‎شود. حداقل ضخامت مسیر که پیشنهاد می‎شود 100 mm است. مسیرهای مشبک سیمی در ظروف عمودی می‎توانند بکار برده شوند. نصب یکی از آنها در شکل 11 نشان داده شده است. نصب مسیر مشبک در یک جهت افقی کمترین بازدهی را دارد. افت فشار در نم گیرها کم است. (معمولاً کمتر از اینچ آب) بطوریکه در بیشترین موارد قابل صرفنظر کردن است. تاثیر افت فشار در طراحی سرویسهای مکشی برای تجهیزاتی که حرکت دهنده اولیه آنها یک دمنده یا فن است، بسیار بااهمیت است.

جداکننده ها از نوع ون با نم گیر:
تفاوت ونها با نم گیرها در این است که آنها مایع جدا شده را به عقب از میان جریان گاز بالارونده زهکشی نمی کنند. بنابراین، مایع می‎تواند بطور نامنظم و آشفته وار به درون دونکامر بگریزد، در حالیکه جریان بصورت مستقیم به مخزن مایع حمل می‎شود.
یک جداکننده افقی با نم گیر ون در شکل 13 نشان داده شده. ونها سیال را جابجا می کنند از جریان گاز مستقیماً بوسیله عبور جریان از یک مسیر طاقت فرسا. سطح مقطع یک نمونه از این ونها در شکل 13 نمایش داده شده. قطرات مایع سنگینتر از گاز، عامل ایجاد یک نیروی درونی هستند که آنها را در مقابل دیوارهای ون حرکت می‎دهد.

این جریان سپس بوسیله نیروی گرانشی از عناصر ون به درون دونکامر زهکشی می‎شود.
جداکننده ها از نوع ون معمولاً برای بدست آوردن یک عملکرد جداسازی مشابه نم گیر در نظر گرفته می‎شوند. با این مزیت که آنها به صورت پلاگ نمی‎شوند و می‎توانند اغلب در یک ظرف کوچکتر قرار بگیرند. عملکرد جداکننده ها از نوع ون به نیروهای درونی بستگی دارد.
طراحی جداکننده های ون اختصاصی است و با استفاده از معادلات استاندارد آسان نیست. در هر حال معادله مومنتم می‎تواند برای تخمین سطح تقریبی یک استخراج کننده از نوع ون بکار رود.
شبیه آنچه در شکل 14 نمایش داده شده

vt : سرعت گاز، سرعت از میان سطح استخراج کننده.

جداکننده با عناصر سانتریفوژ:
انواع مختلفی از جداکننده های سانتریفوژ وجود دارد که برای جدا کردن جامدات همچنین مایعات از جریانهای گازی بکار می روند. این ابزار هستند و نمی توانند به راحتی سایز و اندازه شوند بدون اطلاعات جزئی مشخصات ویژه.
جداکننده های سانتریفوژ در شکل 15 نشان داده شده است مزیت اصلی این جداکننده ها نسبت به جداکننده های فیلتری در این است که تعمیرات خیلی کمتری لازم دارند.

معایب جداکننده های سانتریفوژ:
* بعضی طرحها از عهده لخته ها بخوبی برنمی آیند.
* بازدهی آنها بخوبی دیگر انواع جداکننده نیست.
* افت فشار در آنها نسبت به نوع ون و جداکننده های دارای نم گیر بیشتر است.
* رنج و محدوده جریان عملیاتی برای بازدهی بالا کم است.
جداکننده های فیلتری:
بطور کلی این جداکننده ها بازدهی جداسازی بیشتری نسبت به جداکننده های سانتریفوژ دارند، اما از عناصر فیلتری که به صورت دوره ای جایگزین می شوند، استفاده می کنند. یک نمونه از آن در شکل 16 نشان داده شده است. گاز بدرون یک نازل وارد می‎شود و سپس از پخش فیلتر یعنی جائیکه ذرات جامد از جریان گاز شده اند عبور می‎کند و ذرات مایع به قطرات بزرگتری تبدیل می‎شوند. این قطرات از میان یک لوله عبور می کنند و سپس به درون بخش ثانویه وارد می‎شوند جائیکه المان نهایی نم گیر قطرات منعقد شده را از جریان گاز خارج می‎کند.

سایز بدنه یک جداکننده فیلتری عمود برای یک کاربرد ویژه می‎تواند با استفاده از
برای مقدارk در معادله 7 تخمین زده شود. این معادله یک قطر تقریبی برای بدنه یک واحد طراحی شده جداسازی آب می‎دهد. (متغیرهای دیگر نظیر سرعت و کشش سطحی در اندازه قطر حقیقی وارد می‎شوند. واحد طراحی شده برای آب کوچکتر از واحدهای جداکننده هیدروکربنهای سبک است.
در بسیاری موارد سایز ظرف بصورت نسبت بخش فیلتراسیون به بخش جدا کننده بدست خواهد آمد. کارتریج های فیلتری ذرات مایع را به صورت ذراتی که می‎توانند به آسانی در بخش استخراج منعقد می کنند. اگر سرعت خیلی بالا باشد قطرات دوباره از هم جدا می‎شوند و به صورت ذرات ریزی درخواهند آمد که می‎تواند از درون المانهای استخراج کننده عبور کند.
ماکسیمم سرعت مجاز گاز موجود در لوله چسبیده به لوله فیلتر با استفاده از معادله مومنتم 13 می‎تواند تقریب زده شده به ازای مقدار j= 1850 . مایعات هیدروکربنی سبک یا فشارهای کمتر باید به کمتر از این مقدار محدود شوند.
طراحی :
مرسوم ترین و کارآمدترین جمع کننده از یکدسته فیلتر فایبرگلاس مدور که توانایی نگه داری ذرات مایع با سایزهای کمتر از میکرون را دارد درست شده است. جریان گاز جاری به سمت بالای دسته فیلتر از میان المانها عبور می‎کند سپس به سمت تیوبها حرکت می‎کند. در المان فیلتر ذرات کوچک و خشک جامد به ذرات بزرگتر تبدیل می‎شوند. مایع درون بسته های فیلتر جمع می‎شود سپس بوسیله یک نم گیر واقع در نزدیکی خروجی گاز جدا می‎شود.
مساحت تقریبی سطح فیلترها برای فیلترهای گارنی می‎تواند از معادله 16 تخمین زده شود. برای سرویسهای گاز خشک مساحت تخمینی باید بوسیله یک یا دو یا سه فاکتور کاهش داده شود. کارآیی یک جداکننده صافی به مقدار زیاد بستگی به طراحی صحیح دسته صافی دارد. بدین معنی که یک حداقل افت فشار با زمان ماند کافی برای بازدهی قابل قبول استخراج افت فشار در حدودkpa 14-7 در یک جدا کننده فیلتری تمیز نرمال است. اگر ذرات بیش از اندازه موجود باشند، شاید لازم باشد که صافی های تمیز در فواصل معین جایگزین شوند. وقتیکه افت فشار بیش از 70 kpa مشاهده شود.
در هر حال، به عنوان یک قانون، فشار 170 kpa به عنوان بیشترین فشار توصیه می‎شود. جداکننده های فیلتری برای جداسازی قطرات مایع 8 micron و بزرگتر 100% و برای جدایی ذرات در رنج 0.5-8 micr تا 99.5% بازدهی دارند.
در حالیکه بیشتر ذرات جامد خشک در حدود 10 mic و بیشتر جدا شده اند، بازدهی جداسازی برای ذرات ریز تقریباً زیر10 mic حدود 99% است.
برای بارهای سنگین مایع یا در جاهائیکه مایعات آزاد در جریان درونی هستند یک جداکننده فیلتری عمود با مخزن مایع که مایعات آزاد درون را به طور جداگانه از مایعات منعقد شده جمع می‎کند و انباشته می‎کند، اغلب بهترین است.

جداکننده های مایع- مایع:
جداکننده های مایع- مایع به دو دسته مجزای عملیاتی تقسیم می‎شوند. نوع اول به عنوان جداکننده های گرانشی مشخص شده اند که در آن دو فاز مایع امتزاج ناپذیر درون یک ظرف و با استفاده از اختلاف دانسیته مایعات جدا می‎شوند. زمان اقامت کافی برای اینکه جداسازی گرانشی بتواند اتفاق بیفتد، باید در نظر گرفته شود. نوع دوم بعنوان جداکننده های انعقادهای مشخص شده اند که در آن ذرات کوچک یک فاز مایع باید از مقدار زیاد فاز مایع دیگر جدا شود. انواع مختلف دستورالعملهای داخل جداکننده ها باید برای هر نوع جداکننده مایع- مایع آماده شوند.
اصولی که در ادامه می‎آید برای طراحی جداکننده مایع- مایع برای هر نوع جداکننده عمودی و افقی بطور یکسان بکار می رود. ظروف عمودی نسبت به افقی دارای مزیت های هستند، چون در نوع عمودی سطح مشترک بیشتری در دسترس است و ذرات در فواصل کمتر باید حرکت کنند تا منعقد شوند.
دو فاکتور وجود دارد که ممکن است مانع جداسازی دو فاز مایع شود که ناشی از اختلاف در گرانش ویژه است.
* اگر ذرات قطرات خیلی کوچک باشند ممکن است بوسیله تکانهای برونی آویزان شده باشد. این مشخص شده است به عنوان یک حرکت تصادفی که برای ذرات کمتر از 0.1 micron بزرگتر از تکانهای مستقیم ناشی از گرانش است.
* نظرات ممکن است بارهای الکتریکی ناشی از حل نشدن یونها را با خود حمل می کنند، این بارها می‎تواند موجب شود قطرات همدیگر را دفع کنند و در نتیجه انعقاد ذرات بزرگتر و جاذبه ته نشینی اتفاق نیفتد. اثرات ناشی از تکانهای برونی معمولاً کوچک هستند و رفتار شیمیایی مناسب معمولاً هربار الکتریکی را خنثی می‎کند. بنابراین ته نشینی به عنوان یک تابعی از گرانش و ویسکوزیته با استفاده از قانون استوک اتفاق می افتد.
سرعت ته نشینی کرات از میان یک سیال بطور مستقیم متناسب با اختلاف دانسیته کرات و سیال و بطور معکوس متناسب با ویسکوزیته سیال و مجذور قطره قطره است، معادله 6 . ظرفیت جداکننده مایع- مایع ممکن است از معادله 14 و 15 که از معادله 6 مشتق شده بدست آید.
مقادیر درشکل 17 نشان داده شده اند.

ظروف افقی:

ظروف عمودی:

اندازه یک قطره که در یک فازمایع بخش شده معمولاً ناشناخته است، آسانتر است جداسازی مایع – مایع برمبنای زمان اقامت مایع بدون ظرف جداکننده سایز شود. برای جداسازی گرانشی دو فازمایع یک اقامت بزرگ یا بخش ته نشینی سریع در ظرف موردنیاز است.
جداسازی خوب نیازمند زمان کافی برای بدست آوردن شرایط تعادلی بین دو فازمایع در دما و فشار جداسازی است.
ظرفیت مایع یک جداکننده یا حجم ته نشینی موردنیاز می‎تواند از معادله 16 با استفاده از زمان اقامت داده شده در شکل 18 تعیین شود.

فصل دوم :

لخته گیرهای لوله ای شکل

لخته گیرهای لوله ای شکل:
در خطوط لوله چند فازی جهت جداسازی مایع از گاز از لخته گیرها استفاده می شود، لخته گیرها با بهره گیری از الگوی جریان و استفاده از نیروی ثقل موجب جدایش مایع از گاز می گردند.
لخته گیرها نسبت به دیگر جداکننده ها دارای 3 مزیت عمده هستند.
1. توانایی دریافت میزان زیادی از مایعات تجمع یافته در خط لوله را دارند.
2. راندمان جداسازی بین مایع و گاز در مقایسه با انواع جداکننده ها بیشتر است.
3. تاسیسات بسیار ساده ای بوده (دارای قسمتهای متحرک نمی باشد)، بنابراین هزینه نگهداری و تعمیر آنها در مقایسه با انواع دیگر جداکننده ها کمتر است.
لخته گیراهی انگشتی در واقع یک شکل خاصی از خطوط لوله می باشند که شامل سه بخش عمده می باشند و در ضمن دارای یک شیب منفی نیزمی باشند.
5-3- قسمتهای مختلف لخته گیر:
یک لخته گیر شامل قسمتهای ذیل می‎باشد
– انگشتی با شیب دوگانه در سه قسمت مجزا شامل: بخش جداکننده مایع- گاز، بخش میانی، بخش ذخیره می‎باشد.
– بخش مایع گیر، مایع را از هر انگشتی جمع آوری می‎کند. مایع گیرها نمی توانند به صورت شیب دار باشند بلکه بصورت عمودی به انگشتی ها وصل می‎شوند.
– لوله های خروجی گاز (Riser) که در انتهای بخش جداکننده مایع- گاز بصورت عمودی به انگشتی ها متصل می باشند.
– خطوط متعادل کننده گاز (Equalisition) ، که گاز را از هر انگشتی در پایان بخش ذخیره سازی به خطوط انتقال گاز هدایت می کنند.

5-3 تشریح کلی عملکرد لخته گیرهای انگشتی
جدایش گاز- مایع در ابتدایی ترین قسمت هر انگشتی انجام می شود، طول این قسمت می‎تواند یک الگوی جریان جدا از هم را تولید و جدایش اولیه را بوجود می‎آورد. به طور ایده آل قطرات مایع به قطر 400 میکرون و کمتر در داخل گاز بسمت لوله های خروجی در انتهای این مقطع حرکت می کنند. طول بخش میانی با توجه به شیب آن باید حداقل به اندازه ای باشد که زمانیکه لخته گیر مملو از مایع می‎شود، سطح مایع پائین تر از لوله های خروجی گاز (Riser) باشد. این قسمت یک اختلاف ارتفاعی را بین لوله های خروجی گاز و بخش ذخیره به وجود می‎آورد که خود باعث ایجاد یک جدایش نسبتاً مناسب مایع از گاز می‎شود.
طول بخش ذخیره می بایست بگونه ای در نظر گرفته شود که در هنگامی که ماکزیمم حجم لخته وارد لخته گیر می‎شود مایع به داخل لوله های خروجی گاز وارد نشود. در زمانی که عملیات عادی می باشد، سطح مایع باید در محدوده بالای لوله های خروجی مایع (Header) هر انگشتی نگه داری شود. که این تقریباً با پنج دقیقه زمان نگه داری مایعات گازی در حداکثر ظرفیت کاری معادل می‎باشد. لخته گیرهای انگشتی در واقع شکل خاصی از خطوط لوله بود و شباهتی به مخازن تحت فشار ندارند ولی یک سازه تحت فشار گاز هیدروکربن می باشند و از قوانین مخازن تحت فشار تبعیت می نمایند. برای جلوگیری از آتش سوزی توصیه می گردد که لخته گیر به سیستم تنظیم فشار اتوماتیک مجهز باشد و این تنظیم فشار باید بگونه ای باشد که منجر به تحمیل دبی بالابر روی سیستم مشعل (flare) نگردد.
پارامترهای مهم لخته گیر شامل: قطر داخلی بخش های مختلف لخته گیر، طول و شیب بر هر بخش می‎باشد، که این پارامترها می بایست به نحو مطلوب محاسبه و تعیین گردند.
ابعاد لخته گیرها به چندین عامل بستگی دارد که مهمترین آنها در زیر آمده است.
1- هندسه خط لوله (قطر، طول، و فراز و نشیب مسیر)
2- اجزاء سیال
3- شرایط عملیات (ورودی، خروجی بعلاوه محیط)
4- دبی های برگشته.
5- امکانات توپک رانها.
6- تواتر
ملاحظات طراحی:
طراحی یک لخته گیر به فاکتورهای مختلفی بستگی دارد که مهمترین آنها عملیات توپک رانی و تغییرات شدت جریانهاست. عملیات توپک رانی همچنین می‎تواند بعنوان یک روش برای محدود کردن اندازه موردنیاز لخته گیر بکار رود، که بوسیله توپک رانی در محدوده آزاد، با خروج مایع مانده در خط لوله، ماکزیمم سایز مورد نیاز برای لخته گیر کاهش می یابد.
تجهیزات توپک رانی و دوره های تواتر با تحلیل میانی در حالت پایدار، جمع شدگی مایع در خطوط لوله بدست می آیند. با محاسبه میزان مایع تجمع یافته در خط لوله در حالت پایدار می‎توان دوره های تواتر و تجهیزات توپک زنی را بدست آورد. سرعت های تواتر معمولاً از رنج شدت جریانهای عملیاتی محاسبه می‎شوند.
پروسه سایز کردن لخته گیرها:
پروسه ای که در ادامه بررسی می‎شود نتیجه مقاله ای است که در صنعت پذیرفته شده است. پروسه مطرح شده یک امکان مهندسی برای انتخاب پارامترهای مهم اندازه گیری در لخته گیرهای لوله ای بدست می دهد، بدون اینکه داده های واقعی یا آزمایشی در دست باشد. این پروسه ابعاد کلی لخته گیر را که باید شامل قسمت جداسازی گاز- مایع، بخش میانی و بخش ذخیره باشد را نمی دهد.
مراحل سایز کردن لخته گیر:
گام 1- تعیین قطر انگشتی
برای یک کاربرد خاص، قطر انگشتی کنترل خواهد کرد که چه رژیم جریانی غالب باشد، در صورت امکان ترجیحاً اندازه انگشتی طوری تعیین می‎شود که رژیم جریان لایه ای باشد. با یک قطر کوچک تر سرعت طوری تغییر می کند، که لغزش به حداقل برسد و جریان موجی غالب شود. اگر قطر انگشتی خیلی کوچک گرفته شود، پایداری موج ممکن است از بین برود و سرعت سیستم باعث تحکیم جریان متناوب خواهد شد. همچنین اگر اندازه لوله خیلی بزرگ باشد ممکن است جریان متناوب گسترش یابد. بنابراین خیلی حیاتی است که کل جریان موردنظر بدقت مورد ملاحظه قرار گیرد و تاثیر قطر انجگشتی بر روی کنترل لخته و فشار تعیین گردد. ماچادو معیار طراحی را ارائه کرد که از مدل الگوی جریان تایتل و داکلر توسط یک تحلیل جدید برای پیش بینی قطر لخته گیر استفاده می‎شود. بعد از اجراهای شبیه سازی شده فراوان طرح رابطه ای را بین فشار موردانتظار خط لوله و حجم مایع بصورت تابعی از throughput برای ترکیبات فراوان انگشتی برقرار کرد. سپس نتایج بدست آمده برای گزینش یک اندازه خط که بهترین تناسب را با کاربرد داشته باشد بکار می رود.
گام 2- تعیین تعدا انگشتی ها:
تعداد مقدماتی انگشتی های موردنیاز در بخش جداسازی را می‎توان از روش زیر بدست آورد:

A ضریب توزیع جریان است که با ملاحظات زیادی نزدیک 2/1 در نظر گرفته شده است. شدت جریان حجمی در انگشتی ها باید محدود باشد تا از ایجاد جریان شوک جلوگیری کند. حالت غیرپایداری که به اثر کلوین- هلمهلتز معروف است زمانی اتفاق می افتد که شیب بسیار تند باشد و سطح مشترک گاز/ مایع بدلیل تشکیل موج های زیاد ناپایدار باشد.

گام 3- تعیین تعداد خروجی های گاز
شدت جریان در رایزرها را می‎توان برای تعیین تعداد خروجی های گارنی در انگشتی ها بصورت زیر بدست آورد.

ماکزیمم سرعت گازی را می‎توان با کمک معادله زیر بدست آورد.

kSB ضریب برون-ساندر با یک آزمایش پایلوت در زمینه جریان مناسب عدد واقعی تری بدست می‎آید. در غیاب داده های پایلوت، داده های API گزارش شده موجود است.
جدول 1
Table 1 Souders and Brown coefficient [28]

Separation Section Type
Height, H or Length, L
ft
Recommended KSB
ft/s
Vertical
5
10
0.12-0.24
0.18-0.35
Horizontal
10
Other Lengths
0.40-0.50
(0.40-0.50) (L/10)0.56
گام 4 : تعیین طول قسمت جداسازی
طراحی لخته گیر فعلی نه تنها باید لایه سازی را بهبود بخشد بلکه باید قادر به برخورد با بزرگترین حجم لخته نیز باشد، بطوریکه مانع از تجاور سطح مایع متعادل شود. (این امر موجب شکل گیری لخته در لخته گیر می‎شود) بنابراین انتخاب طول لخته گیر نقش مهمی در طراحی لخته گیر دارد. به منظور پیش بینی درست طول قسمت جداسازی باید زمان ماند کافی در نظر گرفته شود برای اینکه قطرات مایع از گاز خارج شوند و حبابهای گاز از فاز مایع بیرون روند. بنابراین اندازه گذاری قسمت جداسازی سه فازی گاز- نفت- آب با تعیین دو زمان ماندگاری آغاز می‎شود که برای :
1- حذف موثر آب از نفت 2- حذف موثر نفت از آب
مورد نیاز است.
بدین منظور معادلات زمان ماندگاری را می‎توان به صورت ذیل نوشت:

که در آن
دو زمان ماند مساوی را هم برای فاز آب و هم نفت در نظر می‎گیرد. پیشنهادات API برای زمانهای ماند مایع- مایع در جدول 2 آورده شده است.

Table 2 Adequate liquid phases retention times for three-phase sections
Oil Gravity
API
Temperature
F
Typical Retention Time,
Minute
> 35
Any temperature
3 to 5
< 35

> 100
80-100
60-80
5 to 10
10 to 20
20 to 30
به منظور اندازه گذاری کلی لخته گیر طول موردنیاز برای جمع شدن لخته باید اضافه گردد.
این بدین معنی است که طول لخته های وارد شونده باید مشخص شوند. چند رابطه تجربی برای پیش بینی مشخصه های کلی جریان لخته ای موجوداند. در هر صورت روشهای محاسبه طول لخته بخوبی گسترش نیافته اند، هنوز عدم قطعیتهای فراوانی در طول لخته وجود دارد.
استنتاج:
دستورالعمل ارائه شده در این مبحث را می‎توان برای تعیین اندازه داخلی لخته گیرهای لوله ای شکل استفاده کرد. به هر صورت تمام توابع و مقتضیات را باید همراه با عدم قطعیتهای در خصوصیات و نرخ جریان طراحی در نظر گرفت. به این دلیل هیچ جایگزینی برای ارزیابی های خوب مهندسی جداساز توسط مهندس طراح وجود ندارد. تقابل بین جزئیات طراحی و تردیدهای موجود در پارامترهای طراحی را نباید به عهده پینشهادات سازنده یا قوانین موجود گذاشت.
برای محاسبه پارامترهای لخته گیر نیاز به محاسبه مقدار مایع تجمع یافته در خط لوله و همچنین میزان افت فشار است. این دو مقدار می‎توانند با استفاده از روابط تجربی و یا مدلهای مکانیسی کال محاسبه شوند.
در پروژه قبل از روابط تجربی بر محاسبه افت فشار و مایع تجمع یافته استفاده شده بود و از آنجا که روابط تجربی در محدوده خاصی دارای جواب قابل قبول می باشند و در خارج از محدوده تعریف شده خطای زیادی دارند و همچنین این روابط با استفاده از داده های آزمایشگاهی یک چاه گارنی بدست آمده بنابراین ممکن است برای چاههای دیگر نتایج مطلوبی ارائه ندهد.
برای محاسبه مقادیر افت فشار و میزان مایع تجمع یافته ابتدا باید الگوی جریان مشخص شود و سپس با استفاده از معادله بیلان جرم رابطه مناسب بدست آمده و حل شود.
لذا در این پروژه سعی برآن است که با استفاده از روشهای مکانیستیک که برمبنای استفاده از بیلانهای جرم و مومنتم استوارند، روابطی بدست آورد که در هر حالت جواب یکسان و قابل قبولی ارائه دهد.
با توجه به عدم وجود یک مدل تحلیلی مناسب جهت طراحی هیدرولیکی لخته گیرهای لوله ای شکل انتظار می رود و نتایج حاصل از این تحقیق بتواند در راستای طرح موردنظر مورد استفاده قرار بگیرد.

چکیده :
در خطوط انتقال گاز طبیعی از دریا به تجهیزات ساحلی، بدلیل تغییرات دما و فشار مقداری مایع در خط لوله تشکیل می‎شود. ورود این مایعات یا لخته ها به عملیات و تجهیزات فرآیندی موجب بروز مشکلات مکانیکی و فرآیندی خواهد شد. لذا جداسازی لخته ها اولین و مهمترین گام پیش از شروع فرآیندهای پایین دستی می‎باشد. لخته گیرهای لوله ای شکل از جمله تجهیزات مورد استفاده برای جداسازی لخته ها می باشند. طراحی صحیح و اصولی آنها نقش مهمی در کیفیت محصول و تصفین سلامت تجهیزات ایفا می‎کند.

دانشگاه تهران
دانشکده فنی

تجهیزات جداکننده سیالات چند فازی

استاد راهنما:

استاد مشاور:

دانشجو:

فهرست مطالب
مقدمه 1
فصل اول: تجهیزات جداکننده چند فازی
اصول جداسازی 3
انواع جداکننده ها 3
اجزاء یک جداکننده 11
ساختمان جداکننده 14
– جداکننده های عمودی 14
– جداکننده های افقی 16
– جداکننده های کروی 18
طراحی جداکننده های گاز مایع 19
معادلات اساسی طراحی 22
جداکننده های بدون نم گیر 24
جداکننده های با نم گیر 25
جداکننده ها از نوع ون با نم گیر 27
جداکننده ها با عناصر سانتریفوژ 29
جداکننده های فیلتری 30
جداکننده های مایع- مایع 33
فصل دوم: لخته گیرهای لوله ای شکل
– قسمتهای مختلف لخته گیر 37
تشریح کلی عملکرد لخته گیرهای انگشتی 39
ملاحظات طراحی 40
مراحل سایز کردن لخته گیر 41
استنتاج 45
منابع 46