การแยกน้ำมัน-น้ำ: เทคโนโลยี การออกแบบระบบ และการเลือกใช้อุปกรณ์

น้ำที่ผลิตจากหลุมผลิต น้ำล้างจากโรงงานผลิตอาหาร และน้ำท้องเรือจากถัง ล้วนประสบปัญหาเดียวกัน นั่นคือ น้ำมันจะต้องไหลออกมาก่อนที่น้ำจะสามารถนำมาใช้ซ้ำหรือระบายออกได้ ความยากที่แท้จริงไม่ใช่ความเข้มข้นของน้ำมันทั้งหมด แต่เป็นขนาดของหยด น้ำมันอิสระที่มีขนาดสูงกว่า 150 ไมครอนประมาณ 150 ไมครอนจะเพิ่มขึ้นภายในไม่กี่นาที น้ำมันอิมัลชันที่มีขนาดต่ำกว่า 20 ไมครอนสามารถคงตัวได้นานหลายสัปดาห์ ระบบแยกน้ำมันและน้ำที่ได้รับการออกแบบมาอย่างดีจึงอาศัยขบวนรถไฟแบบเรียงฉากแทนที่จะเป็นเครื่องจักรเพียงเครื่องเดียว โดยเริ่มจากการขจัดหยาบและจบด้วยการขัดเงาที่ปรับให้เหมาะกับเป้าหมายการระบายหรือนำกลับมาใช้ใหม่ การวางแผนของวิศวกร ผลิตการบำบัดน้ำ หรือกว้างกว่านั้น การบำบัดน้ำเสียอุตสาหกรรม โครงการต่างๆ เป็นไปตามตรรกะเดียวกัน: ระบุลักษณะเฉพาะของสตรีมก่อน จากนั้นจึงจับคู่แต่ละเทคโนโลยีกับสถานะน้ำมันที่สามารถส่งมอบได้จริง

การแยกน้ำมันและน้ำเริ่มต้นด้วยการรู้สถานะของน้ำมัน

สรุปข้อแรก: ต้นทุนการแยกเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อขนาดหยดลดลง การกำจัดน้ำมันอิสระโดยแรงโน้มถ่วงอาจมีค่าใช้จ่ายเพียงไม่กี่เซ็นต์ต่อลูกบาศก์เมตร ในขณะที่การกำจัดน้ำมันที่ผสมอิมัลชันอาจต้องใช้การลอยอยู่ในน้ำ การกรอง หรือสารเคมีในหลายครั้งที่มีค่าใช้จ่ายดังกล่าว การทราบสถานะน้ำมันในสตรีมของคุณจึงเป็นขั้นตอนที่สำคัญที่สุดในการกำหนดขอบเขตระบบแยกน้ำมันและน้ำ การวิเคราะห์ขนาดหยดในห้องปฏิบัติการ รวมกับการทดสอบขวดโหลแบบง่ายๆ จะบอกคุณว่าแรงโน้มถ่วงเพียงอย่างเดียวจะใช้ได้ผลหรือไม่ หรือคุณจำเป็นต้องเพิ่มการลอยและการกรองหรือไม่ พืชหลายชนิดดูถูกดูแคลนสัดส่วนของน้ำมันอิมัลชันที่อยู่ในอิทธิพลของมัน และต่อมาต้องดิ้นรนกับการขอใบอนุญาต การลงทุนในห้องปฏิบัติการเพียงครั้งเดียวที่มีมูลค่าไม่กี่ร้อยเหรียญสหรัฐสามารถประหยัดเงินในการทำงานซ้ำได้นับหมื่น

โดยทั่วไปน้ำมันในน้ำเสียจะแบ่งออกเป็น 4 สถานะตามขนาดหยด ตารางด้านล่างสรุปแต่ละสถานะ พฤติกรรม และเทคโนโลยีที่นำไปใช้

เปรียบเทียบเทคโนโลยีการแยกน้ำมันและน้ำหลัก

แต่ละเทคโนโลยีมีขอบเขตการทำงานที่จะกำหนดตำแหน่งในขบวนการบำบัด ตัวแยก API ยังคงเป็นขั้นตอนหลักที่ประหยัดที่สุดสำหรับน้ำมันอิสระ แต่ไม่สามารถแยกอิมัลชันได้ เครื่องรวมถ่านหินแบบเพลตปรับปรุงการแยกแรงโน้มถ่วงโดยการลดระยะห่างของหยดแนวตั้งที่ต้องเพิ่มขึ้น การลอยตัวของอากาศที่ละลายน้ำ (DAF) จะยึดไมโครฟองเข้ากับหยดน้ำมัน และปัจจุบันเป็นขั้นตอนรองเริ่มต้นสำหรับน้ำมันอิมัลชันในโรงงานอุตสาหกรรมหลายแห่ง ไฮโดรไซโคลนเป็นทางเลือกขนาดกะทัดรัดสำหรับน้ำมันอิสระและกระจายตัว โดยเฉพาะบนแพลตฟอร์มนอกชายฝั่งซึ่งมีพื้นที่จำกัด การกรองเมมเบรนจะขัดเงาจนถึงระดับน้ำมันที่ต่ำมาก แต่มีพลังงานสูงกว่าและมีความเสี่ยงที่จะเกิดคราบสกปรก

เครื่องแยกสารเคมีสมควรได้รับการกล่าวถึงเนื่องจากมักเป็นวิธีที่ถูกที่สุดในการสลายอิมัลชันที่แน่นหนา พวกมันทำงานโดยการทำให้ฟิล์มพื้นผิวเป็นกลางซึ่งทำให้หยดมีเสถียรภาพ ทำให้เกิดการรวมตัวกันภายใต้การปั่นป่วนเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม สิ่งเหล่านี้จะเพิ่มค่าใช้จ่ายในการดำเนินงาน สร้างตะกอนเคมีน้ำมัน-น้ำ-เคมี และต้องมีการควบคุมปริมาณอย่างระมัดระวัง ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมการติดตั้งแบบถาวรส่วนใหญ่จึงเลือกใช้วิธีทางกายภาพ เช่น DAF เป็นขั้นตอนรอง

ตามคำแนะนำในการออกแบบตัวแยก API และการอ้างอิงการบำบัดน้ำเสียของ U.S. EPA ช่วงการทำงานเหล่านี้มีความสอดคล้องกันทั่วทั้งโรงกลั่น ปิโตรเคมี การเดินเรือ และการติดตั้งในเทศบาล แผนภูมิเรดาร์ด้านล่างเปรียบเทียบเทคโนโลยีทั่วไปสามเทคโนโลยีจากเกณฑ์เชิงปฏิบัติห้าข้อ

การออกแบบระบบแยกน้ำมันและน้ำแบบหลายขั้นตอน

เริ่มต้นด้วยการระบุลักษณะเฉพาะของผลกระทบ: การกระจายขนาดหยด ความเข้มข้นของน้ำมัน อุณหภูมิ ปริมาณของแข็ง และเป้าหมายการปล่อยหรือนำกลับมาใช้ใหม่ ตัวอย่างเช่น สำหรับการดำเนินงานนอกชายฝั่งในน่านน้ำของสหรัฐอเมริกา ขีดจำกัดน้ำมันและจาระบีของ EPA ต่ำกว่า 40 CFR ส่วนที่ 435 คือ 29 มก./ลิตรโดยเฉลี่ยต่อเดือน และสูงสุด 42 มก./ลิตรต่อวัน ใบอนุญาตตามที่ดินมักจะเข้มงวดกว่า ดังนั้นขั้นตอนการขัดเงาจึงต้องมีขนาดตามนั้น

ขั้นตอนที่ 1 - การปรับสภาพ เครื่องกรองเชิงกลจะขจัดของแข็งหยาบและเศษเส้นใยที่อาจอุดตันตัวกลางที่รวมตัวกันปลายน้ำและหัวฉีดที่ลอยอยู่ในน้ำ เครื่องกรองแบบดรัมหมุนเป็นตัวเลือกขนาดกะทัดรัดสำหรับการไหลเข้าที่บรรทุกของแข็งแขวนลอย

หน้าจอถังหมุนสำหรับขั้นตอนการปรับสภาพ เครื่องกรองเชิงกลขนาดกะทัดรัดนี้จะขจัดของแข็งหยาบและเศษเส้นใยออกจากสิ่งไหลเข้ามา ป้องกันการอุดตันและปกป้องตัวกลางที่รวมตัวกันปลายน้ำและหัวฉีดที่ลอยอยู่ในน้ำจากการเสียดสี ดูผลิตภัณฑ์ →

ขั้นตอนที่ 2 - การแยกแรงโน้มถ่วงเบื้องต้น ตัวแยก API หรือตัวรวมเพลทจะขจัดน้ำมันอิสระจำนวนมาก เม็ดกรวดจะเกาะอยู่ในถังเดียวกัน ปกป้องปั๊มและเครื่องมือดาวน์สตรีมจากการเสียดสี เครื่องแยกกรวดจะแยกน้ำและปล่อยทรายที่ตกตะกอนออกมาในลักษณะที่เกือบแห้ง

เครื่องแยกกรวดสำหรับการแยกทราย-น้ำ เครื่องแยกประเภทแบบสกรูนี้จะแยกน้ำและปล่อยทรายที่ตกตะกอนด้วยความชื้นต่ำกว่า 60% ช่วยปกป้องปั๊มและเครื่องมือ ในขณะเดียวกันก็รักษาถังแยกหลักให้สะอาดและมีประสิทธิภาพ ดูผลิตภัณฑ์ →

ขั้นตอนที่ 3 - การลอยตัวรอง หน่วย DAF ขจัดน้ำมันที่กระจายตัวและเป็นอิมัลชันบางส่วนออก โดยการติดฟองอากาศขนาดเล็กเข้ากับหยด และลอยขึ้นสู่พื้นผิวเพื่อการสกิม เครื่องลอยอากาศแนวนอนผสานรวมเข้ากับแผนผังถังที่มีอยู่ได้ดี และต้องการพื้นที่น้อยกว่าการออกแบบแนวตั้ง

เครื่องลอยอากาศแนวนอนสำหรับการกำจัดน้ำมัน การใช้ฟองขนาดเล็กเพื่อลอยน้ำมันที่กระจายตัวและอิมัลชันและของแข็งแขวนลอย หน่วย DAF นี้เพิ่มประสิทธิภาพการแยกสารในขณะที่ใช้พื้นที่น้อยลง ทำให้เหมาะสำหรับการลอยตัวรอง ดูผลิตภัณฑ์ →

ขั้นตอนที่ 4 - การขัด การกรองแบบตลับ การแยกเมมเบรน หรือการดูดซับถ่านกัมมันต์จะถูกเพิ่มเมื่อขีดจำกัดใบอนุญาตหรือข้อกำหนดการใช้ซ้ำต้องการระดับน้ำมันให้ต่ำกว่าระดับที่ลอยอยู่ในน้ำเพียงอย่างเดียว ชั้นน้ำมันไขมันต่ำจากเครื่องแยกสามารถถูกกู้คืนได้หากปริมาตรเหมาะสม ในขณะที่กากตะกอนมันจากพายพาย DAF โดยทั่วไปจะต้องมีการแยกน้ำออกก่อนการกำจัดนอกสถานที่ รวมถึงการจัดการตะกอนในการประมาณการออกแบบเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้เกิดความประหลาดใจระหว่างการทดสอบเดินเครื่อง

ตัวคั่น API ทั่วไปในมุมมองภาพสามมิติ

รายการตรวจสอบการเลือกอุปกรณ์แยกน้ำมันและน้ำ

การเลือกอุปกรณ์พื้นฐานในตารางด้านล่างจะช่วยลดความเสี่ยงในการเกิดขนาดที่ต่ำกว่าหรือใหญ่เกินไป ประสบการณ์ภาคสนามแสดงให้เห็นว่าความล้มเหลวของตัวแยกส่วนใหญ่เกิดจากการละเว้นหนึ่งในหกพารามิเตอร์เหล่านี้

สัญญาณที่แสดงว่าระบบที่มีอยู่มีขนาดเล็กลง ได้แก่ เงามันที่มองเห็นได้ในน้ำทิ้ง ตลับกรองที่อุดตันในเวลาไม่กี่วัน และการใช้สารเคมีที่เพิ่มขึ้นเพื่อคุณภาพอาหารสัตว์เท่าเดิม ก่อนที่จะลงทุนในอุปกรณ์ใหม่ ให้วัดการกระจายขนาดหยดจริงตลอดวงจรการผลิตทั้งหมดเป็นอย่างน้อย จุดสูงสุดรายวันมักจะเปลี่ยนสถานะของน้ำมันมากกว่าความเข้มข้นเฉลี่ย

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับการแยกน้ำมันและน้ำ