2.3 Сурет – Газды гравитациялы сепаратордың жұмыс принципі

Газды гравитациялы сепаратордың жұмыс принципі келесі жолмен жүзеге асырылады: дроссельді қондырғыдан өткен 8 МПа қысымды газдысұйықтық ағын сепаратордың газды енгізудің келте құбыры арқылы алдын-ала сепарациялау секциясына бағытталады, мұнда сұйықтықтың коагуляциясы және механикалық қоспалардан тазарту жүреді. Торлы коягулятор корпусындағы тесік арқылы газ екінші фильтрлейтін секция – сепарациялау секциясына бағытталады. Сепарациялау секциясында газдың ылғалдан толық тазалауы жүреді, бұл торлы саптама арқасында жүзеге асырылады. Механикалық қоспалар дренажды келте құбыр арқылы төменгі дренажды жинағына, одан әрі жер асты сыйымдылыққа жіберіледі.

2. Газды сепарациялау процесінің тиімділігіне әсер ететін факторлар

Сепарацияның тиімділігіне өңделіп жатқан өнімнің физикалық-химиялық қасиеті және процесстің параметрі әсер етеді: газдысұйық қоспаның температурасы және қысымы, сұйықтық тамшылары бөлшектің өлшемі және олардың газдағы концентрациясы, газдысұйық қоспаның жылдамдығы, «газ-сұйықтық» жүйесінің беттік керілуі. Әр факторға келіп тоқталайық:

1. Температура және қысым. Газды кәсіптік жинау, тасымалдауға дайындық және өңдеу процесінде көп фазалы жүйенің (мұнайгазсулы қоспалар) құрамдас бөлігі болып табылатын, көрсетілген фазалардың бірлескен қозғалысы және өңделуі болуы мүмкін. Бірақ көп фазалы жүйенің кәсіптік құрылыстардың технологиялық тізбегінің қозғалысында фазалардың кейінгі бірлескен ауысуы тиімсіз немесе мүмкін болмайтын момент болады. Бұл кезде сұйық фазаны газды фазадан бөлу керек.

Газды-сұйықтық теңдігінің шартын анықтауда Рауль және Дальтон заңдары қолданылады, заң бойынша теңдік константасы газды және сұйық фазадағы компоненттірдің молярлы бөлшектірінің қатынасымен немесе компоненттің парциалдық қысымының жүйенің жалпы қысымына қатынасымен сипатталынады. Жүйенің қысымы ұлғайған сайын газды фазадағы компоненттің молярлы концентрациясы азаяды. Температура жүйеге кері бағытта әсер етеді: температура артқан сайын газды фазадағы бу қысымы (демек компоненттің молярлы концентрациясы) артады.

Яғни Рауль және Дальтон заңдары сепарациядағы негізгі параметрлердің – қысым және температураның өзгеру әсерінен болатын процесстің физикалық мәнін ашады.

Қысым артқан сайын газдың тығыздығы мен тұтқырлығы ұлғаяды, ал газ құрамындағы қатты және сұйық бөлшектердің тығыздығы тұрақты болатынын ескеру қажет. Сондықтан ауырлық күші әсерінен қатты және сұйық бөлшектердің тұну жылдамдығы қысым артқан сайын азаяды. Дегенмен қысымның артуы газды қатты және сұйық бөлшектерден сепарациялауына біртекті әсер етпейді. Егер қысым артқан сайын қатты бөлшектердің бөлінуі нашарласа, бұл кезде сұйық бөлшектерде есептелуге келмейтін күрделі құбылыс пайда болады. Қысым артқан сайын сұйықтықтың булануы азаяды, ал газдағы будың конденсациясының артуына байланысты сұйық бөлшектердің өлшемі артады. Қысымның белгілі мәнінде сұйықтық тамшылары буланады және конденсацияланады. Қысымның өзгерісі газдың меншікті сыйымдылығының едәуір өзгеруіне әсер етеді. Қысым артқанда сұйық бөлшектердің бірігу мүмкіндігі артады, яғни сепарацияның тиімділігі де артады.

Тепература ұлғайған сайын газдың тығыздығы кемиді, ал газ тұтқырлығы артады. Сондықтан салыстырмалы үлкен бөлшектердің (қатты) тұну жылдамдығы газ тығыздығының кемуі әсерінен артады, ал ұсақ бөлшектердің тұну жылдамдығы тұтқырлықтың ұлғаюына байланысты артады. Сепаратордағы газ және қысымның өзгеруінен туған құбылыс сұйықтық бөлшектеріне күрделі болып келеді, өйткені бұл кезде сұйықтық бөлшектер конденсациялануы немесе булануы мүмкін.

Газдың қысымы мен температураның сепарацияға әсерінің анализі келесіні көрсетті: қатты бөлшектердің бөлінуіне төмен қысым және жоғарғы температура қолайлы, ал ұсақ бөлшектердің бөлінуі үшін – жоғарғы қысым және төмен температура.

2. Өлшенген бөлшектер өлшемі және олардың газдың құрамындағы концентрациясы. Газдың сұйықтықтан сепарациялануы кезінде, сұйықтық үлдірлі және тамшылы күйде болуы мүмкін, ал тамшылар өлшемі он мыңнан бір микрометрден миллиметрге дейін және одан да үлкен мәнде өзгеруі мүмкін. Өлшемі 2 мкм болатын газдағы өлшенген бөлшектерді тұну жылдамдығының төмен салдарынан және жай көзге түспегендіктен перманентті суспензия деп есептейді. Газдың бірлік көлеміндегі сұйықтық бөлшектерінің концентрациясы және сепараторға келіп түскен сұйықтықтың жалпы мөлшері сепарация кезінде үлкен мәнге ие. Сепарацияның тиімділігі –салыстырмалы шама, өйткені сепаратордың қандай жағдайда жұмыс жасайтыны және сепаратор бөле алатын сұйықтық тамшыларының минималды өлшеміне байланысты.

3. Беттік керілу. Механикалық араластырудан пайда болған газдағы сұйықтық бөлшектерінің өлшемі беттік керілуге кері пропорционалды әсер етеді, яғни «газ-сұйықтық» жүйесінің беттік керілуі ұлғайған сайын, сұйықтық тамшыларының өлшемі азаяды және керісінше. Сондай-ақ беттік керілу сұйықтық қабықшасының беріктігіне елеулі ықпал етеді. «сұйықтық-қатты дене» жүйесінің беттік керілуі төмендеген сайын, газды ағынның сұйықтық қабықшасын ұсақ тамшыларға бұзуы жеңіл болады. Әдетте кәсіптік шарттағы сепарацияда беттік керілу аз өзегереді және сепарацияның тиімділігіне елеулі ықпал тигізбейді.