Coalescer

En koalescer är en anordning som inducerar koalescens i ett medium. De används främst för att separera emulsioner i sina komponenter via olika processer, som fungerar omvänt till ett emulgeringsmedel .

Coalescers är av två huvudtyper: mekaniska och elektrostatiska. Mekaniska koalescatorer använder filter eller bafflar för att få droppar att koalescera, medan elektrostatiska koalescerare använder elektriska DC- eller AC-fält (eller kombinationer).

Mekaniska koalescerar

Mekaniska koalescerar, som är den vanligaste typen av koalescerar, fungerar genom att fysiskt förändra en droppe med mekaniska medel. De används ofta i den globala olje- och gasindustrin för att avlägsna vatten eller kolvätekondensat. Medan koalescerar per definition fungerar som ett separationsverktyg för vätskor, används de också, och kallas felaktigt för, som filter .

Inom området för tryckluftsrening används koalescerande filter för att separera flytande vatten och olja från tryckluft med hjälp av en koalescerande effekt. Koalescens (fysik) visar hur koalescerande filter som arbetar vid lägre temperaturer och höga tryck fungerar bättre. Dessa filter tar dessutom bort partiklar. Det mest använda mediet i detta fall är borosilikatmikrofiber .

Inom industrin för olja och gas, petrokemisk och oljeraffinering används vätskegassammanslutningar i stor utsträckning för att avlägsna vatten och kolvätevätskor till mindre än 0,011 mW (plus partiklar till mindre än 0,3 µm i storlek) från naturgas för att säkerställa naturgaskvaliteten och skydda nedströmsutrustning såsom kompressorer, gasturbiner , amin- eller glykolabsorbenter, molekylsilar , PSA:er, mätstationer, kvicksilverskyddsbäddar, gaseldade värmare eller ugnar, värmeväxlare eller gas-gasreningsmembran.

Inom naturgasindustrin används gas/vätskekoalescatorer för återvinning av smörjolja nedströms om en kompressor. Alla vätskor kommer att avlägsnas men återvinning av smörjolja är den främsta anledningen till att installera en koalescer på utloppet av en kompressor. Vätskor från uppströms om kompressorn, som kan inkludera aerosolpartiklar, medbringade vätskor eller stora volymer vätskor som kallas "sniglar" och som kan vara vatten och/eller en kombination av kolvätevätskor bör avlägsnas med ett filter/koalesceringskärl placerat uppströms om kompressorn. kompressor. Verkningsgraden för gas-/vätskesammanslutningar är typiskt 0,3 µm (0,3 mikron) vätskepartiklar, med verkningsgrader till 99,98 %.

Vätske-vätskekoalescatorer kan också användas för att separera kolväten från vattenfaser såsom oljeavlägsnande från producerat vatten. De har också använts vid pyrolysavlägsnande av bensin (bensen) från släckvatten i etenfabriker, även om det ständiga bytet av patroner i den här applikationen kan leda till att operatören exponeras för BTX (bensen, toluen och xylen), såväl som kasseringsproblem och höga driftskostnader från frekventa byten.

Elektrostatiska koalescerare

Elektrostatiska koalescerare använder elektriska fält för att inducera droppkoalescens i vatten-i-råolja-emulsioner för att öka droppstorleken. Det kvadratiska beroendet av droppdiametern i Stokes lag ökar sedimenteringshastigheten och destabiliserar emulsionen. Effekterna på vattendroppen uppstår från de mycket olika dielektriska egenskaperna hos de ledande vattendroppar som sprids i den isolerande oljan. Vattendroppar har en permittivitet som är mycket högre än den omgivande oljan. Dessutom är vatten med löst salt också en mycket bra ledare. När en oladdad droppe utsätts för ett elektriskt AC-fält, kommer fältet att polarisera droppen, vilket skapar ett elektriskt fält runt droppen för att motverka det yttre fältet. Eftersom vattendroppen är mycket ledande kommer de inducerade laddningarna att ligga på ytan. Droppen har ingen nettoladdning utan en positiv och en negativ sida. Inuti droppen är det elektriska fältet noll. När två droppar med inducerade dipoler kommer nära varandra kommer de att uppleva en kraft som drar dropparna närmare tills de smälter samman.

Vid oljeproduktion blandas samproducerat vatten med oljan i strypventiler och processutrustning som producerar vatten-i-olja-emulsioner. Mängden vatten ökar under reservoarens produktionslivslängd. Emulsionerna destabiliseras med hjälp av gravitationsseparatorer, och sedimenteringshastigheterna ökas genom att applicera värme, demulgeringsmedel och elektriska växelströmsfält. AC-elektriska fältet ger upphov till attraktionskrafter mellan vattendroppar och ökar sannolikheten för koalescens vid kontakt. Enligt Stokes lag ökar sedimenteringshastigheten proportionellt med kvadraten på droppdiametern. Genom att främja koalescens av små vattendroppar kan sedimenteringshastigheten ökas avsevärt. Vattenhalten reduceras normalt till mindre än 0,5 vol% om detta är det sista reningssteget innan råoljan exporteras.

Typiska elektrostatiska koalescerare är stora sedimenteringstankar som innehåller elektroder och arbetar under laminärt flödesförhållanden med bara elektroder som kan vara känsliga för kortslutning. Ett alternativ till denna typ av koalescer är en flödesgenom förkoalescer som installeras uppströms i en separatortank. I Compact Electrostatic Coalescer uppnås droppkoalescens genom att applicera AC-elektriska fält (50–60 Hz) på vatten-i-olja-emulsioner under turbulenta flödesförhållanden. Turbulensen ökar kollisionsfrekvensen mellan vattendropparna. Elektroderna är isolerade för att förhindra kortslutning och tillåter vattenhalter på upp till 40 % samt vattensnäckor. Utrustningen är en separat genomströmningssektion för elektrostatisk behandling installerad uppströms om en gravitationsseparator för att förbättra prestandan. Genom att hålla behandlings- och sedimenteringssektionerna åtskilda kan en kompakt elektrostatisk koalescer erhållas som även kan eftermonteras.

Vätske-vätskekoalescatorer används också i stor utsträckning inom oljeraffineringsindustrin för att ta bort de sista spåren av föroreningar som amin eller kaustik från mellanprodukter i oljeraffinaderier, och även för sista steget avvattning av slutprodukter som fotogen (flygbränsle), gasol , bensin och diesel till mindre än 15 mW fritt vatten i kolvätefasen. Dessa koalescerar är ofta av elektrostatisk typ, där ett elektriskt likströmsfält uppmuntrar vattendropparna att koalescera och därmed sedimentera genom gravitationen.