TRONG NGÀNH DẦU KHÍ
Nguyên lý hoạt động của bình tách là bình tách có chức năng tách dầu ra khỏi khí và khí ra khỏi dầu trong đó:
2.1. Cơ sở tách dầu từ hỗn hợp dầu khí :
2.1.1. Tách trọng lực :
Nguyên lý tách dựa vào sự chênh lệch tỷ trọng .khí nhẹ hơn dầu ở điều kiện chuẩn ,các giọt dầu nặng hơn khí tự nhiên từ 400 ÷ 1600 lần .khi áp suất và nhiệt độ tăng sự chênh lệch đó sẽ giảm nhanh.Chẳng hạn , ở áp suất 50 at ,sự chênh lệch chỉ còn 6 đến 10 lần .Nếu kích thước các giọt đủ lớn chúng dễ dàng lắng đọng và tách ra .Tuy nhiên điều đó ít khi xảy ra vì kích thước của các hạt lỏng thường bé làm chúng có xu hướng nổi trong không khí ,không thể tách ra khỏi dòng khí trong thời gian ngắn , đặc biệt nếu tốc độ dòng khí cao .Khi ta giới hạn tốc độ dòng khí có thể thu được kết quả tách thoả mãn nhờ cơ chế phân ly trọng lực.
Các hạt chất lỏng có đường kính từ 100μ trở lên sẽ được tách cơ bản trong các thiết bị trong bình ,còn các nhỏ hơn cần đến bộ chiết sương.
2.1.2. Va đập :
Dòng khí chứa hỗn hợp lỏng đập vào một tấm chắn ,chất lỏng sẽ kết dính lên bề mặt và chập lại với nhau thành các giọt lớn và lắng xuống theo trọng lực.Khi lượng chất lỏng cao hoặc kích thích hạt bé , để tách có hiệu quả cần phải tạo ra nhiều va đập nhờ vào sự bố trí các mặt chặn kế tiếp nhau.
2.1.3.Thay đổi hướng và tốc độ chuyển động:
Cơ chế này dựa trên nguyên tắc lực quán tính của chất lỏng lớn hơn chất khí .Khi dòng khí có mang theo chất lỏng gặp các trướng ngại sẽ chuyển hướng đột ngột .Do có
quán tính lớn chất lỏng vẫn tiếp tục theo hướng cũ ,va vào bề mặt vật cản và dính vào đó ,chập lại tăng kích thước và lắng nhờ trọng lực còn chất khí do quán tính bé ,chấp nhận sự thay đổi một cách dễ dàng ,bỏ lại các hạt chất lỏng để bay theo hướng mới.Vai trò của quán tính cũng được vận dụng vào để tách lỏng khí bằng phương pháp thay đổi tốc độ dòng khí đột ngột.Khi giảm tốc ,do quán tính chất lỏng vượt lên trước tách khỏi khí ,kết tụ lại ,ngược lại khi tăng tốc khí sẽ vượt lên trước nhờ quán tính bé.
2.1.4. Dùng lực ly tâm :
Khi dòng hơi chứa lỏng buộc phải chuyển động theo quỹ đạo vòng với tốc độ đủ lớn ,lực ly tâm sẽ đẩy chất lỏng xa hơn ,bám vào thành chập dính với nhau thành các giọt lớn . Đây là một trong các phương pháp hiệu quả nhất để tách lỏng ra khỏi khí .Hiệu quả sẽ tăng cùng với sự tăng tốc độ dòng khí ,nên có thể giảm kích thước của thiết bị.
2.1.5.Cơ chế đông tụ :
Các đệm đông tụ là một phương tiện có hiệu quả để tách lỏng ra khỏi khí tự nhiên .Một trong các ứng dụng phổ biến nhất là tách dầu trong hệ thống vận chuyển và phân phối khí .Vì lúc đó tỷ lệ lỏng trong khí nói chung là thấp . Để tách lỏng ,trong đệm sử dụng tập hợp các cơ chế :va đập ,thay đổi hướng chuyển động ,thay đổi tốc độ dòng và keo tụ Hiệu quả phụ thuộc vào diện tích có thể tập hợp và chập dính các hạt chất lỏng.Khi dùng đệm cho các thiết bị tách người ta thường lưu ý hai điều :các đệm nếu được chế tạo từ vật liệu dòn rất dễ hỏng khi vận chuyển và lắp đặt;các đệm kiểu lưới thép đan có thể bị tắc bít do lắng đọng prafin và các vật liệu khác.
2.1.6.Phương pháp thấm :Trong một số trường hợp ,phương pháp thấm cũng phát huy
tác dụng tốt .Vật liệu xốp có tác dụng loại bỏ hoặc tách dầu ra khỏi dòng khí .Khi đi qua vật liệu xốp sẽ chịu va đập ,thay đổi tốc độ ,thay đổi hướng .Giảm áp trong phin lọc
thường yêu cầu thấp .Giá trị cao nhất dùng cho các bộ chiết kiểu phin lọc còn ở bộ chiết keo tụ lại có giá trị thấp nhất.
-
2.2.Các phương pháp tách khí ra khỏi dầu khí :
2.2.1. Phương pháp cơ học phổ biến là giao động ,va đập ,lắng ,lực ly tâm:
Các dung động điều hoà có kiểm soát tác dụng lên đầu sẽ làm giảm sức căng bề mặt và độ nhớt của dầu giúp cho việc tách khí trở lên dễ dàng hơn khi có dao động ,các bọt khí sẽ kết dính vỡi nhau.Trên đường dầu vào bình tách ,thường lắp chi tiết tách khí cơ bản,có tách dụng đưa dòng chất lỏng vào bình với độ rối tối thiểu ,Phân tán dầu cho khí dễ dàng thoát ra.Các chi tiết này còn loại trừ các va đập cao tốc của chất lỏng với thành bình.Các tấm chắn được bố trí trên đường lắng của dầu ,trải chúng xuóng thành từng lớp mỏng trên đường chảy xuống phần lắng .Các giọt dầu sẽ lăn,tuôn xuống các tấm chắn .kết hợp sự lăn và dàn trải làm tăng hiệu quả tách bọt khí thường dùng khi tách dầu bọt.Các tấm chắn có lỗ đục và đệm chắn thường dùng tách khí không hoà tan nếu kết hợp với rung lắc nhẹ sẽ tăng thêm hiệu quả tách bọt.Nếu để lắng một thời gian đủ lớn ,khí tự do sẽ được tách khỏi dầu .Việc kéo dài thời gian lưu trữ kéo theo sự gia tăng đường kính hoặc chiều sâu lớp chất lỏng trong bình tách .Tuy nhiên ,việc tăng chiều sâu lớp chất lỏng ít đem đến hiệu quả vì dầu sẽ ngăn trở sự giải thoát của khí tự do.Kết quả tối ưu chỉ thu được khi lớp dầu lắng là mỏng tức là cần có tỷ lệ bề mặt tiếp xúc và thể tích dầu cao.Duới tác động lực ly tâm dầu nặng hơn lên đươc giữ lại ở thành bình còn khí chiếm vị trí trong của dòng xoáy lốc.
2.2.2. Giải pháp nhiệt:
Nhiệt giữ vai trò giảm sức căng bề mặt trên các bọt khí và giảm độ nhớt của dầu , giảm khả năng lưu giữ khí bằng thủy lực.Phương pháp hiệu quả nhất để làm nóng dầu thô là cho chungs đi qua nước nóng .Trước hết , dầu được phân tán thành các tia hoặc các mạch nhỏ để tăng khả năng tiếp xúc dầu với nước nóng ,chảy qua nước đi lên kết
hợp với rung động ,các bọt khí keo tụ và tách khỏi dầu .Đây là phương pháp hiệu quả nhất với các loại dầu bọt tuy vậy không dùng cho các bình tách mà chỉ áp dụng ở các bể công nghệ .Nhiệt được cung cấp trực tiếp bởi các nồi hơi ,qua các bộ trao đổi nhiệt.
2.2.3. Giải pháp hoá học :
Tác dụng chính của hóa chất là giảm sức căng bề mặt làm giảm xu hướng tạo bọt của dầu của dầu và do đó tăng khả năng tách khí.
Cấu tạo của thiết bị tách pha :
2.3 Cấu tạo chung :Các thiết bị tách truyền thống ,thông dụng có sơ đồ nguyên lý như
hình vẽ 2 -2:
Hình 2 - 1 Sơ Đồ bình tách hai pha trụ đứng 1 - Van điều khiển bằng áp suất 2 - Đường ra khí