Introduzione 2. Problema. I sali presenti nell acqua (all estrazione) causano problemi di corrosione. Soluzione

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1 Introduzone 2 Problema I sal present nell acqua (all estrazone) causano problem d corrosone Soluzone Separazone delle fas (acquosa ed organca) Estrazone petrolo Fase gassosa Fase lquda (acqua + grezzo) COALESCER ELETTROSTATICO Grezzo purfcato Acqua

2 Metod d separazone 3 Separazone gravmetrca (camere d calma) Volum elevat Temp d separazone ndustralmente non accettabl Basse effcenze d rmozone Separazone elettrostatca (Coalescer) Volum rdott Temp d separazone bass Alte effcenze d rmozone

3 Descrzone del coalescer 4 Una prma zona del coalescer permette una «grossolana» separazone gravmetrca (coaduvato da un rscaldamento della carca drocarburca).

4 Descrzone del coalescer 5 Altezza Nella seconda zona del coalescer, la separazone dell acqua resdua, avvene tramte coalescenza delle gocce, resa possble graze all effetto del campo elettrco applcato.

5 Stud 6 Per la modellazone de coalescer elettrostatc, è possble segure due strade dfferent: Anals CFD (Computatonal Flud Dynamcs) [Chesa, 2004] Semplfcazone eccessva dello studo (dstrbuzone, Holdup) Trattazone d emulson bfase complessa (n presenza d campo elettrco) Rsultat poco coerent con la pratca ndustrale Dffcoltà numerche elevate Integrazone d equazon d blanco d popolazone Dffcoltà numerche trascurabl Equazon d blanco defnte Facle mplementazone delle forze attrattve Dstrbuzone non unforme

6 Blanc d forze su sngola gocca 7 Nel modello proposto, una partcella d acqua vene consderata soggetta a tre tp d forze : Una forza gravtazonale Una forza d trascnamento Una forza d attrto Una forza d attrazone (funzone del campo elettrco applcato) GALLEGGIAMENTO CONTRIBUTO GRAVITAZIONALE ATTRITO CONTRIBUTO ATTRATTIVO Componendo le forze agent, s rcava la veloctà d caduta d una gocca V 2 ( water ol ) d g Vol water ol 4 ddst 3 Ed

7 Lmtazon Deformazone delle gocce 8 Campo elettrco troppo ntenso Deformazone eccessva della gocca Rottura Valore lmte d γ per evtare deformazone: crca 1.9

8 Effetto temperatura 9 Un aumento d temperatura (entro cert lmt), mglora le prestazon del coalescer. Non s superano 100 C per evtare l evaporazone dell acqua

9 Forza d attrazone elettrostatca 10 F elett 2 KelE d dst 4 6 p Valda per dst >> d formula utlzzata n ambto ndustrale, dove dst: dstanza tra bord della gocca (Drllet, 2000) Espressone spesso confutata (Chesa, Melhem 2004): per dst << d nfatt Vel attrattva La modellazone del coalescer prende n consderazone grandezze statstche, come la dstanza meda tra gocce. d Una stma della dstanza tra gocce è: dst, j 3 Fssata una concentrazone, è possble stablre una frequenza d urt (1/s) FDI, j, j V dst Nota la frequenza d urto, è possble smulare la coalescenza tra gocce V, j j ( d ) 2 j Conc

10 Dametro crtco 11 dst 3 d Conc V ( ) d g V ol E d water ol 0 water ol ddst V ( ) d g E d Conc Vol (4/3) water ol 0 water ol Ponendo V cad = 0 e rsolvendo la quadratca n d, ottengo l valore lmte del dametro (dametro crtco) Le gocce avent d > d crt, nvertono la drezone del moto e contrbuscono alla separazone delle fas.

11 Modello matematco 12 Modello matematco svluppato n VBA. Caratterstche fondamental: Class d dstrbuzone Introduzone d una dvsone delle gocce n «class» a seconda del dametro (25-30 μm, μm..) Introduzone d una dstrbuzone della popolazone d gocce d acqua

12 Equazon 13 Il modello ntegra le equazon d blanco strato per strato. In partcolare: dn ( dt ) S N N j1 f (, N tot j) N J Termne d scomparsa delle gocce della classe -esma D 3 k D 3 j D 3 Nuovo dametro (k-esma classe) a seguto d coalescenza dn ( dt ) P 1 j1 N J 1 k j1 f (, k) N N tot k Termne d produzone delle gocce (classe -esma) dn dt dn dt ( ) S dn ( dt ) p Varazone complessva del numero d gocce (classe -esma) dkc dt kg dn dt Varazone della massa delle gocce d classe -esma kc : klogramm total della classe -esma kg : klogramm della gocca d classe -esma

13 Soluzone numerca 14 Il problema, per essere rsolto, necessta delle corrette condzon al contorno. E noto solamente proflo delle gocce n rsalta, non quello delle gocce n caduta. E necessaro un cclo teratvo per trovare la soluzone del problema. Proflo non noto Partendo da un proflo d decantazone nullo, ad ogn terazone vene calcolato un nuovo proflo fno al raggungmento della convergenza su blanc. Ogn proflo calcolato che non soddsfa blanc, vene utlzzato come valore d prmo tentatvo per l terazone successva.

14 Smulazon Effetto campo elettrco 15 Condzon d smulazone BPD 30 m 2 superfce d raccolta 3% Concentrazone 1000 mm altezza tra le grgle 30 C Temperatura DISTRIBUZIONE Dametr Dametro (μm) Frazone%

15 Altezza [mm] Smulazon Dnamca d separazone 16 kg decantat kg trascnat Quanttà d acqua [kg/h]