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.

Şekil 1. Birleştirici akış düzenleyicinin çizimi ve fotoğrafları.

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.

Şekil 2. Su kesintili akışlarda Birleştirici akış düzenleyicisnin test sonuçları. Sol: Ayırıcı su çıkışında su içinde yağ. Sağ: Ayırıcı su çıkışında yağda su.

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.

Şekil 3. Birleştirici Akış düzenleyicisnin iki fazlı üretimde su akışı üzerindeki test sonuçları. Sol: 115 µm giriş damlacık boyutu. Sağ: 15 µm giriş damlacık boyutu.

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.

Şekil 4. Ham petrol ile iki fazlı su üretim akışı üzerinde birleştirici akış düzenleyicisinin test sonuçları. Sol: Mutlak damlacık boyutu. Sağ: Girişten çıkışa damlacık boyutundaki nispi değişim.

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).

Şekil 5. Birleştirici akış Düzenleyicinin imkan tanıdığı uygulamalar. Sol: Seviye kontrol ünitesi yukarı akışta üretilen su hidrosiklonları. Sağ: Jikle ünitesi yukarı akış bağlama ayırıcısı.

Endüstri lideri bir Anaerobik Arıtma (AD) mühendislik şirketi, atık su uygulamalarında AKO esnek vanalarını kullanıyor. 50 kWe’den enerji bitkileri de dahil olmak üzere ham madde kullanan büyük ölçekli tesislere kadar 30’dan fazla anaerobik arıtma tesisi inşa eden ve bakımını yapan şirket, çiftlik bulamaçları ile gıda ve endüstriyel atık sahalarında yıllarca çalıştıktan sonra tesis tasarımı, ekipman imalatı, kurulumu ve ‘işletme-bakım’ konusunda kapsamlı deneyime sahip. İlk olarak bir atık su arıtma tesisi sahasında pinç vanalarını fark eden şirketin sahadaki mühendislerden bazıları, bu vanaların ne kadar iyi performans sergilediklerini gördükten sonra kendi endüstriyel tesislerine de tanıtıyor ve şirket, yenilenebilir enerji ve atık su arıtma uygulamalarında 10 yıldır pinç vanaları kullanıyor.

Atık su tesisindeki AKO vanaları

Esnek vana ile kolayca taşınan agresif atık su

Bu özel uygulamada kullanılan AKO esnek vanalar, atık suyu dahili kauçuk körük/manşondan geçirir. Atık su karışımı 40 santigrat derecedir ve boru hatlarından 2 BAR basınçta geçer. Esnek valf, pompanın çıkışına takılır ve normalde kapalı konumda tutulur. Esnek valfin içindeki kauçuk manşon %100 sızdırmaz contaya sahiptir ve bükülmeyi önlemek için her seferinde aynı konumda açılır/kapanır. Bu tesis, atık suyu sürekli olarak sitenin çevresine 7/24 pompalar. Atık su, kum parçaları ve ara sıra agresif bulamaç akışkanları içerir. Bunların tümü, esnek vananın içindeki doğal kauçuk manşon ile sorunsuz bir şekilde işlenir.

Pompayı aşırı basınçtan koruyan AKO valfi

Basınç tahliyesinde esnek vanalar

Esnek vanalarda, özel bir basınç tahliye sistemi olan vana gövdesinin nipeline monte edilmiş bir schrader vanası, basınç göstergesi ve manifold bloğu bulunur. Esnek vanalar atık suyu geri tutar ve aşağı yönde tıkanıklık varsa; pompa basıncı yükselirse pompanın basıncını tahliye etmek için esnek vana kanal içinde atık su tarafından itilir. Tıkanıklık giderildikten sonra kanal basıncı normal çalışma basıncına döner ve valf ayarlanan basınca geri döner.

Bu uygulamada kullanılan pinç vanası – VF150.03X.31.30LA artı AKO’nun basınç tahliye sistemi grubu

Pinç vanasını kapatmak için kullanılan hava miktarı her gün sahada kontrol edilir ve gerektiğinde tamamlanır. Şirketin AKO basınç tahliye pinç vanası ürünlerinden genel olarak memnuniyeti çok iyi ve yeni projelerle gelecek için çok fazla potansiyel var.

Rusya’nın Baltık Denizi kıyısındaki doğal gazı Batı Avrupa’ya taşıyan Kuzey Akımı boru hattının başlangıç ​​noktasında yer alan kompresör istasyonunda, sıvılaştırılmış doğal gazın üretimi, depolanması ve taşınmasında tesis kompleksinin lisanslayıcısı olan Linde, komplekste karşılaştığı güçlükleri LESER ile aştı.

Linde, yıllık üretim kapasitesi yaklaşık 1,5 milyon ton LNG olan, Rusya’nın Baltık Denizi kıyısındaki kompresör istasyonunda; sıvılaştırılmış doğal gazın üretimi, depolanması ve taşınmasında tesis kompleksinin lisanslayıcısı olarak görev alıyor. Tesiste gerekli olan kriyojenik ortam sıcaklıkları, münferit bileşenlerin teknik tasarımında güçlük çıkarıyor. Tedarikçilerinden teknik gereksinimleri çözmelerinin yanı sıra, teslimatlarını zamanında ve güvenilir bir biçimde yerine getirmelerini bekleyen Linde, çözüme LESER ile ulaşıyor.

LNG’nin ekonomik olarak sunulabilmesi için sıvılaştırma sürecinin verimli bir şekilde tasarlanması gerekiyor. -161 ila -164 °C’lik gerekli kriyojenik ortam sıcaklıkları, tesisteki münferit bileşenlerin teknik tasarımında güçlük çıkarıyor. Özellikle aşırı basınç durumlarında kriyojenik işlemde ve Rusya ortam sıcaklıklarında bile son koruma olarak güvenilir bir şekilde çalışması gereken emniyet valfleri için de aynı durum ortaya çıkıyor.

Doğal gaz sıvılaştırma tesislerinde kullanım için tüm gereksinimleri karşılayan ve kusursuz bir ürün yelpazesi sunan LESER, müşterisine LNG POSV valfleriyle sıvılaştırmada işletme verimliliğini artıracak bir çözüm sundu. Teknik gazlar alanında LESER ile uzun yıllardır çalışan Linde, sıvı helyum uygulamaları için sıcaklıkları -269 °C’ye kadar düşen projelerde, kriyojenik pazardaki LESER’in bilgi birikimine güvendi. Hava ayırma tesislerinin proje yönetimindeki ortak deneyim ve LESER’in tüm LNG ürün yelpazesi, özellikle PopAction versiyonundaki modüler Cryo-POSV, Linde için önem arz ediyor.

LESER çözümü

Emniyet valflerinin sızdırmazlığını gerçek koşullar altında -146 °C’nin altındaki ortam sıcaklıklarında kendi kriyojenik test tezgahında kanıtlayan LESER, hassas helyum sızıntı testi, DIN EN 13648-1 standardını esas alıyor. Tesis verimliliği, ilgili alanlarda Pilot Kumandalı Emniyet Valfleri’nin (POSV) kullanılmasıyla da destekleniyor. Bu çözüm, yaylı emniyet valflerinin aksine, tepki verene kadar sıkı olan ve böylece tesisin tepki basıncına göre daha yüksek çalışma basıncı gereksinimini karşılıyor. Altı POSV valfi, sıvılaştırma tesisinde LIMUM® teknolojisinin verimliliğini destekliyor. LESER LNG POSV, uzun yıllardır standart bir çözüm olarak kullanılarak LPG uygulamalarındaki kendini kanıtlayan tasarımı temel alıyor.

LESER, LNG’de düşük sıcaklık aralığı için ve ilgili proje gereksinimlerine uyarlama yapılabilmesi amacıyla tasarımı modüler olarak daha da geliştirdi: Rusya’daki tesiste, buharlaştırıcı kullanılmış ve pilotta gaz halinde bir ortam durumu sağlamak için pilot ana vanadan termal olarak ayrıldı. Ana valfteki pistonun sızdırmazlığı için sıcaklığa dayanıklı PTFE bileşiği, yaylı ağızlıklı keçenin -162 °C’ye kadar düşük çalışma sıcaklıklarında kullanılmasını sağlıyor. Ana valf, pistonun sızdırmazlığı için bir PTFE bileşiği ile donatıldı. Özel koltuk burcu tasarımı, ıslanan giriş alanında yumuşak bir conta gerektirmez. Kontrol pilot valfi, çeşitli gereksinimler için Pop Action ve ModuulateAction versiyonlarında düşük sıcaklığa dayanıklı yumuşak conta kullanılıyor.

Projelerin gereksinimleri için özel olarak tasarladığı ‘Proje Montajı’ üretim segmentiyle müşterilerine en uygun koşulları sağlayan LESER, proje departmanıyla ilk aşamadan projenin devreye alınmasına kadar Linde’ye destek verdi.