بخشی از مقاله
چکیده
جداکننده های چند فازی یکی از اولین و مهمترین تجهیزات به کار گرفته شده در صنایع مختلف به خصوص صنعت نفت، گاز و پتروشیمی به شمار می روند. از میان این جداکننده ها، جداکننده های چند فازی گرانشی دراین صنایع بیشتر مرسوم می باشند. با توجه به اهمیت این جدا کننده ها، شبیه سازی آن ها جهت عملکرد مناسب ، امری ضروری می باشد. از میان نرم افزار های شبیه سازی، استفاده از نرم افزار Aspen Hysys به دلیل داشتن بانک اطلاعات قوی، قدرت بالای آنالیز مواد نفتی و دارا بودن کمترین محدودیت عملکرد بسیار مورد توجه بوده است.
در این تحقیق شبیه سازی یک جدا کننده سه فازی صنعتی واقع در پتروشیمی برزویه انجام شده و با بررسی معادلات ترمودینامیکی مختلف، بهترین معادله برای طراحی این واحد تعیین شده است. نتایج نشان دادند که داده های صنعتی و نتایج شبیه سازی در تطابق بسیار خوبی بوده اند، به طوری که خطای نتایج شبیه سازی نسبت به نتایج واقعی در سه فاز گاز، مایع سبک و مایع سنگین به ترتیب 9%، % 0/6 و % 0 بوده است. بنابر این Hysys به عنوان یک ابزار قدرتمند با خطای بسیار ناچیز در شبیه سازی این واحد ها به شمار می رود.
-1 مقدمه
جدا کننده های سه فازی گرانشی یکی از پر کاربرد ترین تجهیزات در صنایع مختلف مانند نفت، گاز و پتروشیمی به شمار می روند. برای نشان دادن اهمیت استفاده از این جدا کننده ها می توان به جریان های ورودی به پمپ، کمپرسور و غیره اشاره کرد. به عنوان مثال اگر مایعی که باید وارد پمپ گردد، حاوی حباب گاز یا گازی که باید وارد کمپرسور گردد حاوی قطرات مایع باشد، به پمپ و کمپرسور آسیب می رساند و بازدهی آنها را پایین می آورد. به عنوان مثال دیگر می توان به استخراج نفت از چاه نفت اشاره کرد.
نفت استخراجی معمولا به صورت دوفازی یا سه فازی گاز- نفت- آب می باشد، که برای دسترسی به فاز گاز یا نفت خالص استفاده از این جدا کننده ها لازم می باشد . - Behin and Aghajari, 2008 - اولین جداکننده چندفازی گرانشی در سال 1930 در میدان نفتی هفت کل در ایران توسط استفان گیبسون طراحی و به کار گرفته شد. این جد اکننده بسیار طولانی و بدون هیچ تجهیزات داخلی برای کمک به جداسازی ساخته شد و از این جداکننده به عنوان یک ایده برای طراحی های بعدی استفاده شد . - Skelton, 1977 - از میان جدا کننده های سه فازی، جداکننده گرانشی سه فازی - گاز- مایع- مایع - در صنعت نفت و گاز از اهمیت خاصی برخوردار می باشند. این جدا کننده ها معمولا به دو شکل افقی و عمودی در صنعت یافت می شوند.
از میان این جدا کننده ، جدا کننده های سه فازی افقی در ایران بیشتر کاربرد داشته و به چهار فرم متداول در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی وجود دارند که شامل جدا کننده سه فازی افقی همراه با سرریز - برای مقدار مایع سبک زیاد - جداکننده سه فازی افقی باکت و سرریز - در حالت نسبت بالای شدت جریان مایع سنگین به سبک، اختلاف کم دانسیته دو فاز و عدم کنترل سطح مشترک دو فاز مایع به دلیل مقدار زیاد امولسیون یا پارافین - ، جداکننده سه فازی افقی همراه با بوت - برای حجم کم مایع سنگین - و جدا کننده آب آزاد - 1برای مقدار کم گاز ورودی - می باشند. در حقیقت در یک جدا کننده گرانشی سه فازی گاز- مایع- مایع، فرایند جداسازی در سه ناحیه انجام می گردد:
ناحیه اول: در این ناحیه ، جریان ورودی به یک صفحه انحراف دهنده برخورد کرده و با تغییر ناگهانی در جهت و سرعت سیال باعث تجمع قطرات بزرگ مایع روی این صفحه انحراف دهنده ورودی شده و در نتیجه جداسازی اولیه گاز از مایع اتفاق می افتد.
ناحیه دوم: در این ناحیه که به ناحیه جداسازی گرانشی معروف است، فازهای بخار و مایع با سرعت و آشفتگی کمتر حرکت می کنند و با ایجاد زمان کافی قطره های مایع موجود در جریان گاز و حباب های گاز موجود در جریان مایع در اثر نیروهای جاذبه و شناوری سقوط و صعود می کنند. قسمت پایین مخزن که برای جدایش مایع- مایع تعبیه شده از اهمیت خاصی برخوردار می باشد زیرا به عنوان مثال حضور آب همراه مواد آلی یا تشکیل دیگر امولسیون ها باعث ایجاد مضراتی نظیر خوردگی لوله ها، غیر فعال شدن کاتالیست ها و غیره می شود.
