63- 3상 분리기 복합 웨어 챔버형 신규 구조 설계와 기존 구조 개조 설계에 대한 논의
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이 게시물은 마지막으로 luoli519가 2020-1-4 11:53에 수정했습니다. 기상·유상·수상 3상 분리기는 석유화학, 석탄화학, 석유 및 가스 채굴 및 처리·운송, 공정 가스 정화, 환경보호 등의 산업에서 널리 사용됩니다.하지만 기업들은 여전히 과거의 전통적인 구조를 가진 3상 분리기를 사용하고 있으며, 공급 유량의 변화, 가스·오일·물의 비율 변화, 수상류의 유출 속도 변화와 같은 다양한 조건 변화가 발생할 때 분리 작업을 안정적으로 제어하기 어려워 분리 효율이 급격히 저하됩니다.신형 복합 웨언 캡슐식 3상 분리기는 분리 효율, 운전 안정성은 물론, 가성비와 운영 유지보수 비용 측면에서도 기존의 3상 분리기를 대체할 수 있는 기술적 업그레이드 대안으로 자리 잡고 있습니다.여러분, 함께 전통적인 3상 분리기의 구조 설계와 새로운 복합 웨어형 3상 분리기의 구조 설계 간의 차이점, 그리고 구조에 따라 결정되는 성능상의 차이점에 대해 논의해 보도록 합시다.
여러분도 아시다시피, 중국석화와 중국석유는 하남에 있어서 3상 분리기의 설계 및 제조를 담당하는 기업들을 두고 있습니다. 하지만 그곳에서 제작되는 3상 분리기들은 대부분 전통적인 구조를 가지고 있습니다.실제 운전 시에는 운전 제어의 불안정성, 분리 효율의 큰 변동과 같은 문제들이 발생합니다.많은 기업들도 개선할 기회를 찾고 있습니다.
이 게시글은 마지막으로 luoli519가 2016-12-13 13:07에 수정했습니다. 어떤 제조업체는 기존에 구입한 전통적인 3상 분리기가 생산 과정에서 안정적으로 작동하지 않아, 신양에 있는 한 필터 제조업체의 도움을 요청했습니다.해당 필터 제조업체는 소유주와 함께 논의한 끝에 새로운 방안을 제시했으며, 기존의 금속망식 액체-액체 분리 부품을 동역학적 응집 분리 부품으로 교체하기로 했습니다.아래 그림은 해당 필터 제조업체의 구조도입니다:
하지만 동역학적 분리 내부 부품의 설계 구성에 대해 해당 필터 제조업체와 발주처는 확신이 서지 않아, 다시 NOVEL사에 의뢰하여 새로운 설계안을 만들도록 했습니다.
제공된 그림을 보면 다음과 같은 문제가 있습니다. 우선 공급구에서는 두 개의 다공성 파이프를 사용하여 입구 분배 어셈블리로 삼고 있습니다.하지만 두 개의 다공성 관의 배치 간격이 너무 좁아서, 두 가지 유체가 서로 방해를 주어 액-액 분리에 부정적인 영향을 미칩니다.
둘째, 분리기 내측의 기상 출구관 앞에는 기액 거품 제거용 내부 부품이 설치되어 있지 않습니다.기류 속도의 변동 및 높은 기류 속도 조건에서는, 기류에 의해 운반되는 액적과 거품들을 중력만으로 이상적으로 분리하기가 어렵다.기류는 상당량의 액상을 함께 운반하여 분리기 밖으로 빠져나가, 하류 파이프라인에 액체가 쌓이게 되며, 이는 핵심 장비의 작동에 심각한 영향을 미쳐 향후 기체 처리 비용을 증가시킨다.
셋째, 그곳에 설치된 동역학적 분리 부품을 살펴보면, 이는 수평형 용기의 반지름 방향 단면에 위치해 있습니다. 그로 인해 액적과 기포가 섞인 기류도, 액체들이 섞인 유동도 모두 이 부품을 통과해야 합니다. 즉, 기체와 액체의 분리, 그리고 액체들 간의 분리를 모두 이 동역학적 분리 부품을 통해 처리하려는 것입니다. 한 번에 모든 문제를 해결하려는 것이죠!실제로, 동역학적 기액 분리 내부 부품과 동역학적 액액 분리 내부 부품은 내부 구조뿐만 아니라, 분리 원리도 크게 다릅니다.
이 게시글은 마지막으로 luoli519에 의해 2023-9-26 14:57에 수정되었습니다. 기체-액체 역학적 분리 부품, 예를 들어 G50형 날개형 분리 부품의 경우, 유체가 그 특수한 구조를 가진 1차 유로와 2차 유로를 통과할 때, 유체의 미세 입자들이 운동량 변환을 통해 고속으로 회전하고, 응집되어 성장하며, 벡터 방식으로 분리되고, 액적 표면의 자유 에너지가 포획되는 등의 방식을 통해 효율적이고 정량적인 분리가 이루어집니다；하지만 유체 미소요소의 유속과 운동량은 너무 작아서는 안 되며, 그렇지 않으면 효율적인 운동량 변환을 통한 효율적인 분리가 어렵다；유체 미소요소의 유속과 운동량도 너무 크면 안 되며, 그렇지 않으면 기류가 이미 분리된 액체를 다시 깨끗한 기류 속으로 끌어들여 흩어지게 하여 분리 효율을 떨어뜨립니다.
반면, G56형 지형 편익형 내부 부품과 같은 액체-액체 동역학적 분리용 내부 부품의 경우, 효율적인 분리를 위해서는 유체가 층류 상태에 있어야 합니다. 이때 지형 구조를 활용한 응집이나 얕은 수조를 이용한 분리 방식을 통해 효율적인 분리가 이루어집니다.유체의 축 방향 유속은 0.02m/s 이하, 혹은 그보다 더 낮아야 합니다.
넷째는 액-액 상계면을 수평형 탱크의 중심선 근처에 배치하고, 격판(웨지판)의 윗면도 중심선까지 맞추는 것입니다.이것은 명백히 경험적 설계이며, 동역학적 설계 최적화 결과가 아닙니다.기체-액체-액체의 3상 비율이 다르기 때문에, 기체-액체 계면과 액체-액체 계면의 위치를 계산하여 결정해야 합니다. 이는 기체 상에 있는 액체 방울들이 효율적으로 액체 계면에 도달하고, 연속적인 유체 상에 있는 물방울들이 빠르게 수계면에 도달하며, 연속적인 수계 상에 있는 기름방울들이 빠르게 유계면에 도달할 수 있도록 하기 위함입니다. 따라서 종합적인 균형을 맞추는 것이 필요합니다.전통적인 구조의 3상 분리기의 경우, 유수 비율이나 유량의 변화, 수상물의 배출 속도 변화와 같은 운전 조건의 변동에 직면하게 되는데, 이러한 요인들로 인해 액체-액체 계면의 위치가 변하고, 그 결과 분리 효율에도 뚜렷한 변화가 생깁니다.실제 운용 제어가 안정적이고 신뢰할 수 없게 만듭니다.
마지막으로, 분리기 내측의 오일 상태의 유출구 앞에는 거품 제거기가 아닌 소용돌이 방지기를 설치해야 합니다.주의해야 할 점은, 소용돌이 방지기와 거품 분해기는 구조적으로나 기능적으로 모두 다르므로 서로 대체할 수 없다는 것입니다.파막기는 소용돌이 제거기의 효과를 내기 어렵다.