Petrol işlenmesi esnasında, vanalar ve pompalar gibi akış kontrol ünitelerindeki doğal türbülans, petrol fazlarını karıştırır ve emülsiyon haline getirir. Genel olarak türbülans, sudaki yağ damlacıklarını veya yağdaki su damlacıklarını kıran kesme kuvvetleri oluşturur. Damlacık boyutu, çökelme hızlarına önemli ölçüde etki ettiğinden, sonuç genellikle aşağı akışlı ayırma işlemlerinin verimliliğindeki azalmadır. Typhonix, 16 yıldır bu alanda araştırmalar yürütüyor ve şu anda çok fazlı akışı kontrol ederken damlacık kırılmasını önemli ölçüde azaltan valf ve pompa teknolojileriyle piyasada yerini alıyor. Son yıllarda, Typhonix bu araştırmayı yeni bir düzeye taşıdı: Petrol akışı kontrolü ile bağlantılı olarak kesme kuvvetlerini azaltmaya odaklanmak yerine şimdi amaç, aynı zamanda kesme kuvvetlerini de kontrol etmek, optimize etmek ve bunları yapıcı bir şekilde kullanmak olarak değişti. Typhonix artık kesme kuvvetlerinin büyüklüğünün kontrol edildiği ve akış aşağı ayırma proseslerinin yararına optimize edildiği valf ve pompa tasarım yeteneğine de sahip bulunuyor. Ayırma perspektifinde, damlacık kırılmasına yol açan kesme kuvvetleri, enerjinin yanlış kullanımıdır. Bununla birlikte, dağılmış yağ veya su damlacıklarının buluşup birleşmesini sağlamak için kesme kuvvetlerinin enerjisini kullanmak, yapıcı bir enerji kullanımıdır. Birkaç yıl önce Typhonix, yeni birleştirici pompayı piyasaya sürdü. Tam ölçeklerde yapılan testler, pompanın damlacık boyutunu %100’e kadar artırabileceğini gösterdi. Bu pompada üretilen suyun, hidrosiklonlarda aşağı akışta ayırmayı önemli ölçüde iyileştirdiğini belgelemiştir.
Birleştirici akış düzenleyici
Typhonix çığır açan akış kontrol teknolojisi olarak Birleştirici Akış Düzenleyici’yi (CFC) piyasaya sürüyor. CFC’de, akış hızını veya basıncı kontrol eden türbülanslı enerji, çok fazlı akışta damlacık kırılmasından ziyade damlacık büyümesini teşvik ediyor. Birleştirici akış düzenleyicide, akışkana belirli, arzu edilen ve özel hesaplanan duruş süresi sağlayan nispeten uzun akış kanalları uygulanır. Daha sonra, akış kanalları içinde türbülans seviyesi, optimal bir birleşme oranını destekler. Aşağıdaki şekil, CFC’nin bir resmini (solda) ve laboratuvardaki bir CFC test ünitesinin fotoğraflarını (sağda) göstermektedir.
CFC ile devrim niteliğindeki yenilik, kapasiteden bağımsız türbülans/kesme seviyesine sahip kısma cihazı tasarlama imkanıdır. Bu nedenle, standart bir valfin aksine, CFC’de iki ayrı tasarım kriteri vardır:
1. Kapasite (Cv)
2. Birim kütle başına enerji kayıp oranı (Kesme hızı)
Genel olarak, dağılmış fazın damlacıkları küçük olduğunda, damlacıkların büyük olduğu durumlara göre, optimum birleşme için sürekli fazda daha yüksek türbülans seviyeleri gerekir. Bu nedenle, CFC her yeni uygulamaya özel üretilecektir. Boyut ve ağırlık açısından, büyük dağılmış damlacıklar içeren akışı işlemini yapan CFC normalde küçük damlacıkları işleyen CFC’den daha büyük olmalıdır.
Su kesintilerinde yapılan testler
CFC, çeşitli su kesintileri, farklı gaz oranları, farklı valf basınç düşüşleri vb. bulunan akışlarda test edilir. Testlerde Exxsol ve tuzlu su (%3,5) kullanılmış ve sıvıların sıcaklığı 50 °C’dir. CFC, standart valf ile paralel kurulumla test edildi. Yağ ve su kalitelerinin incelenmesinde test ünitelerinin akış aşağısına yerleştirilmiş ayırıcı kullanıldı. Şekil 2’deki grafikler bu deneylerin sonuçlarının örnekleridir. Soldaki grafik, ayırıcı su çıkışındaki sudaki yağ konsantrasyonunu (OiW), sağdaki grafik ise yağ çıkışındaki yağdaki su konsantrasyonudur (WiO). Sonuçlar, birleştirici akış düzenleyici kullanıldığında atık yağ ve suyun kalitelerindeki iyileşmenin oldukça büyük olduğunu göstermektedir.
Su üretimi ile yapılan testler
CFC ayrıca sentetik olarak üretilen su akışları üzerinde test edildi. Şekil 3’ün sonuçları, tuzlu suda sırasıyla 250, 500 ve 1000 ppm konsantrasyonlarda Exxsol kullanılmış testten örneklerdir. Üretilen su akışı, 5-20 bar aralığındaki basınç düşüşlerinde CFC veya standart bir valf aracılığıyla yönlendirildi. Soldaki grafik, giriş damlacık boyutu yaklaşık 115 µm olduğunda test cihazlarının çıkışındaki yağ damlacık boyutunu göstermektedir. Sağdaki grafikte giriş damlacık boyutu yaklaşık 15 um’dir.
CFC’nin kesme kuvvetleri (türbülans seviyesi) kapasite ile birlikte bir tasarım faktörü olduğundan, Şekil 3’ün sonuçları belirli bir tasarımda CVC’nin performansını temsil eder. Damlacıklar çok büyük olduğunda (115 µm, soldaki grafik), CVC’nin damlacık boyutunda meydana gelen azalmanın standart valfe göre önemli ölçüde daha düşük olduğu görülmektedir (10 faktör). Sağdaki grafik, besleme damlacıkları küçük (15 µm) olduğu durumdaki sonuçları gösterir. Burada standart valf damlacıkları kırmaya devam ederken, CVC onları yağ konsantrasyonunun bir fonksiyonu olarak önemli ölçüde büyütür. Genel olarak CFC, müşterilerin ham özelliklerine göre performans gösterecek şekilde tasarlanmıştır. Şekil 4’teki grafikler, API 22 ham petrolü üzerinde CFC testinin sonuçlarını göstermektedir. Bu örnekte, valf üniteleri boyunca basınç düşüşü yaklaşık 8 Bar’dır. Soldaki grafik gerçek damlacık boyutlarını gösterirken, sağdaki grafik test ünitesinin girişinden çıkışına damlacık boyutundaki nispi değişimi gösterir. En küçük giriş damlasında, CFC çıkış damlacık boyutunun iki katından fazladır (%125). Bunun aksine, standart valf her zaman damlacıkları kırar.
Uygulamalar
CFC, bir petrol prosesinde birçok farklı uygulama bulabilir. İlk olarak, mantıksal olanlar, birleştirme etkisinden yararlanan aşağı akış ayırma işlemlerine sahip iki veya üç fazlı akış kontrol cihazlarıdır. Şekil 5, iki olası uygulamayı göstermektedir. Solda, CFC, yukarı akıştaki üç fazlı ayırıcıdaki su seviyesini kontrol etmek için kullanılır, burada akış aşağı hidrosiklonların birleştirme etkisinden dolayı verimlilik artıracaktır (Ref. Şekil 3 ve 4). Sağda, CFC jikle olarak uygulanır, böylece ayırma koşullarındaki iyileşme nedeniyle normalden daha küçük ve daha kompakt bir aşağı akış ayırıcıyı mümkün kılar (ref. Şekil 2).
