الفصل ثنائي الطور (ج5) Two – Phases Separator

الفصل ثنائي الطور

اعتبارات الاختيار للفواصل ثنائية الطور :

تعطي الخصائص المادية والتشغيلية مزايا و مساوئ كل نوع من الفواصل :

 الفواصل الأفقية:

1-أصغر

2-أكثر كفاءة عند التعامل مع كميات كبيرة من الغاز

3-أقل تكلفة من الفواصل الرأسية لنفس سعة الغاز

4- في قسم الترسيب بالجاذبية في وعاء أفقي تنخفض قطيرات السائل عمودياً على تدفق الغاز وبالتالي يتم سقوطها بسهولة أكبر من الغاز أيضاً بما أن مساحة سطح الاتصال بين السائل والغاز أكبر في الفاصل الأفقي عن الفاصل الرأسي فمن الأسهل لفقاقيع الغاز العالقة في السائل الخروج من المحلول والوصول إلى مساحة الغاز بالنصف العلوي من الفاصل

5-توفر الفواصل الأفقية حجم أكبر للسوائل لذلك هي الأنسب لفصل سائل عن سائل أخر وللخامات المسببة للرغوة وبالتالي فإنه في عمليات فصل الغاز النقي عن السائل يفضل استخدام فواصل أفقية ومع ذلك  فإن الفواصل الأفقية لها عدة عوائق قد تؤدي إلى تفضيل الفاصل الرأسي في حالات معينة :

1-الفواصل الأفقية ليست جيدة مثل الفواصل الرأسية في معالجة المواد الصلبة فيمكن وضع خط تفريغ "خروج" السائل الخاص بالفاصل الرأسي في منتصف الرأس السفلي بحيث لا تتراكم المواد الصلبة في الفاصل ولكنها بذلك ستستمر إلى الوعاء التالي في العملية ،كبديل يمكن وضع الصرف (drain) في هذا الموقع بحيث يمكن التخلص من المواد الصلبة بشكل دوري بينما يترك السائل الوعاء عند ارتفاع أعلى قليلاً .

2- في وعاء أفقي من الضروري وضع عدة مصارف (drain) على طول الوعاء  فبما أن المواد الصلبة سيكون لها زاوية ترسيب وتعلق بالسطح من 45 إلى 10  لذلك يجب أن تكون المصارف متعددة وفي مسافات قريبة جداً لكي نغطي طول الوعاء بالكامل، محاولات إطالة المسافة بين المصارف مع توفير رشاشات مياه التقليب الرمال في محيط كل مصرف وذلك لتصريف المواد الصلبة تكون مكلفة وغير عملية غالباً

3-تتطلب الأوعية الأفقية مساحة أكبر من الأرض مقارنة بالفواصل الرأسية. قد لا يكون لذلك أهمية في المواقع على الأرض إلا أنه قد يكون مهما جداً في المعدات البحرية.

4-قدرة الفواصل الأفقية على امتصاص الدفعات الفجائية من السوائل (slugs) أقل كثيراً من قدرة الفواصل الرأسية (بينما يؤدي أي تغيير صغير في ارتفاع السائل في الفواصل الأفقية إلى تغيير كبير في كمية السائل مقارنة بالفواصل الرأسية إلا أنه تحتوي الأوعية الأفقية على سعة تدفق أقل من الأوعية العمودية الحجم لنفس معدل التدفق المستقر).

 وذلك لأن المسافة بين ارتفاع السائل في ظروف التشغيل عن المسافة التي تؤدي لإغلاق الفاصل صغيرة في الفواصل الأفقية عنها في الفواصل الرأسية (مثال ارتفاع السائل في وضع التشغيل في الفاصل الأفقي % 50 وإغلاق الفاصل للطوارئ يحدث عند 60 أو 65% بينما ارتفاع السائل في الأوعية الرأسية في وضع التشغيل % 30 واغلاق الفاصل للطوارئ عند 65% مما يسمح لنظام التحكم في المستوى وصمام تفريغ السائل في الفواصل الرأسية بالمزيد من الوقت لتصريف دفعة التدفق). يضاف إلى ذلك أن تدفقات السوائل في الأوعية الأفقية من الممكن أن تخلق موجات داخلية تؤثر على جهاز استشعار مستوى السائل "العوامة" فترتفع معطية إشارة تصريف للسائل قبل الأوان.

تجدر الإشارة إلى أن الفواصل العمودية لها أيضاً بعض العيوب التي لا تتعلق بالعملية ويجب أخذها في الاعتبار عند الاختيار مثل:

1-قد يكون من الصعب عمل صيانة لصمام الأمان وبعض عناصر التحكم أعلى الفاصل بدون سلالم ومنصات خاصة

2- قد يكون من الضروري إزالة الفاصل من الهيكل الحديدي الخاص به (skid) لنقله بالشاحنات بسبب قيود الارتفاع

3-تكون الفواصل الأفقية أقل تكلفة من الفواصل الرأسية ذات الحجم المتساوي نظراً لأن الفواصل الرأسية تكون مدعومة فقط بالأسطوانة السفلية (bottom skirt) فلذلك يجب أن تكون جدران الفواصل الرأسية أكثر سمكاً من الفاصل الأفقي ذي الحجم المماثل والذي قد يكون مدعوما بالسروج (saddles) علاوة على ذلك يمكن أن يتعرض الفاصل الرأسي الكبير عند تعرضه لرياح عالية لأحمال كبيرة جانبياً فلذلك يجب زيادة سماكة جدار الفاصل الرأسي مما يؤدي بدوره إلى زيادة تكلفة الوعاء الكلية.

بشكل عام تعتبر الفواصل الأفقية هي الأكثر اقتصاداً للفصل العادي بين الغاز والنفط خاصة حيث قد تكون هناك مشاكل في المستحلبات أو الرغاوى أو نسبة عالية من الزيت والغاز (GOR)  بينما تعمل الفواصل العمودية بشكل أكثر فعالية في تطبيقات GOR المنخفضة كما يتم استخدامها أيضا في بعض تطبيقات GOR العالية جداً مثل أجهزة التنقية (scrubbers) التي يتم فيها إزالة السوائل فقط من الغاز.

الشكل يبين مقارنة بين طريقة تثبيت الفواصل الأفقية والرأسية

 المكونات الداخلية للفواصل :

1-مغير الاتجاه (Inlet Diverters) : تعمل مغيرات الاتجاه على تغيير اتجاه تدفق المخلوط الداخل إلى الفاصل (سوائل وغازات) كما توفر فصل أولي بين السائل والغاز، هناك العديد من أنواع مغيرات الاتجاه كما هو موضح في الشكل :

1-لا يوجد جهاز تغيير الاتجاه

2-لوحة تحويل

3-نصف خط "أنبوب"

4- أنبوب عكسي (كوع)

5-رأس طبق

6-نوع الريشة

7-الحلزوني "الإعصاري"

 تظهر الأشكال التالية  أشكال من مغير الاتجاه مثل لوحات الحاجز، ريشة، ومغيرات الاتجاه بالطرد المركزي