Experimental and Numerical Analysis of the Treatment System Designed With Coalescing Plates

Abstract

Petrol ve türevi ürünlerin; hayatın her alanına girdiği gerçeği göz önüne alındığı zaman, petrolün üretilmesinden tüketilmesine kadar olan bütün ara işlemlerin ciddi bir titizlikle yapılması gerekmektedir. Yeraltı ve kuyu akışkanları genelde petrol, gaz ve su bileşenlerinin karışımıdır. Bu bileşenlerin her birinin belirli bir uygulamada kullanılması için ayrıştırılması gerekir. Petrol, ayrıştırma sürecinde genel olarak iki işleme tabi tutulmaktadır. Petrol, I. işlemden (kuyudan çıkartılan petrolden çamur, gaz ve suyun bir kısmının ayrıştırıldığı proses) geçirildikten sonra II. işleme (petrolden özellikle suyun ayrıştırıldığı proses) geçilmelidir. II. İşlem kapsamında petrolden bir miktar gaz ve çamur da ayrıştırılsa bile temel amaç petrolün içindeki suyun ayrıştırılmasıdır. Bu çalışmada: suyun ayrıştırıldığı II. İşleme yönelik olarak, ayrıştırma sisteminde kullanılan her bir değişken parametre (birleştirilmiş plaka ebadı, delik çapı, plakalar arası mesafe, birleştirilmiş plakaların sisteme montaj açısı, Re sayısı vb.) göz önünde bulundurularak bu parametrelerin maksimum verimin ayrışma süresine etkisi araştırılmıştır. Yapılması gereken fazla deney sayısından dolayı oluşacak maliyeti azaltmak ve zamandan tasarruf etmek için Box Behnken Tasarımı ile deneme desenleri oluşturulmuştur. Bu deneme desenlerine göre deneyler yapılıp ve sonuç olarak elde edilen ayrışma verimlilik değerleri Yanıt Yüzey Metodu (YYM) ile değerlendirilip optimum deneme deseni ve bu deseninde etkili olan değişken parametreler belirlenmiştir. Bu deneme deseninin deney sonuçları sayısal olarak da bir HAD programı ile 2B olarak elde edilmiştir.

Considering the fact that petroleum and its derivatives enter all areas of life, all intermediate processes from the production of oil to its consumption should be done with great care. Underground and well fluids are generally mixtures of oil, gas, and water components. Each of these components must be separated for use in a specific application. Oil is generally subjected to two processes in the separation process. The oil extracted from the well is subjected to the first process in which some of the sludge, gas, and water are separated and then subjected to the second process in which water is separated from the oil. Even if some gas and sludge are separated from the oil in the second process, the main purpose is to separate the water in the oil. In this study, for the second process in which the water is separated, the effect of each variable parameters (namely coalescing plate size, hole diameter, the distance between plates, the mounting angle of coalescing plates to the system, Re number, etc.) used in the separation system on the maximum efficiency, the exit velocity of the separated oil from the system and the separation time were investigated. Box Behnken experimental design method was used to reduce the cost and save time due to the excessive number of experiments required. In the experiments conducted according to this experimental design, the separation efficiency values were evaluated by the Response Surface Method (RSM) and the optimum values of the variable parameters were determined. Optimum results obtained with RSM were evaluated numerically with two-dimensional CFD software.