فاصل الزيت والماء API

فاصل الزيت عن الماء وفقًا لمعايير معهد البترول الأمريكي (API) هو جهاز مصمم لفصل كميات كبيرة من الزيت والمواد الصلبة العالقة من مياه الصرف الصناعي الناتجة عن مصافي النفط ، ومصانع البتروكيماويات ، ومصانع الكيماويات ، ومحطات معالجة الغاز الطبيعي، وغيرها من مصادر المياه الزيتية الصناعية. يعتمد فاصل API على مبدأ الفصل بالجاذبية، حيث يُستخدم قانون ستوكس لتحديد سرعة صعود قطرات الزيت بناءً على كثافتها وحجمها. ويستند التصميم إلى فرق الكثافة النوعية بين الزيت ومياه الصرف، لأن هذا الفرق أصغر بكثير من فرق الكثافة النوعية بين المواد الصلبة العالقة والماء. تترسب المواد الصلبة العالقة في قاع الفاصل على شكل طبقة رسوب، بينما يصعد الزيت إلى أعلى الفاصل، وتشكل مياه الصرف المعالجة الطبقة الوسطى بين طبقة الزيت والمواد الصلبة. ^{[ 1 ]}

يُستمد الاسم من حقيقة أن هذه الفواصل مصممة وفقًا للمعايير التي نشرها المعهد الأمريكي للبترول (API). ^{[ 1 ] [ 2 ]}

فاصل API هو جهاز فصل بالجاذبية مصمم وفقًا لمبادئ قانون ستوكس ، الذي يحدد سرعة صعود قطرات الزيت بناءً على كثافتها وحجمها وخصائص الماء. يعتمد تصميم الفاصل على فرق الكثافة النوعية بين الزيت ومياه الصرف، لأن هذا الفرق أصغر بكثير من فرق الكثافة النوعية بين المواد الصلبة العالقة والماء. بناءً على معيار التصميم هذا، تترسب معظم المواد الصلبة العالقة في قاع الفاصل على شكل طبقة رسوب، بينما يرتفع الزيت إلى أعلى الفاصل، وتشكل مياه الصرف الطبقة الوسطى بين الزيت في الأعلى والمواد الصلبة في الأسفل. ^{[ 3 ]} عند تطبيق معايير تصميم API بشكل صحيح، تُجري تعديلات على هندسة الفاصل وتصميمه وحجمه تتجاوز مبادئ قانون ستوكس البسيطة. يشمل ذلك مراعاة فقدان الاضطراب عند دخول وخروج تدفق الماء، بالإضافة إلى عوامل أخرى. تتطلب مواصفات API 421 نسبة طول إلى عرض دنيا تبلغ 5:1 ونسبة عمق إلى عرض دنيا تبلغ 0.3:0.5. ^{[ 4 ]}

عادةً، تُزال طبقة الزيت وتُعاد معالجتها أو التخلص منها، بينما تُزال طبقة الرواسب السفلية بواسطة مكشطة سلسلة وشفرات (أو جهاز مماثل) ومضخة الحمأة. تُرسل طبقة الماء إلى وحدة معالجة إضافية لإزالة أي زيت متبقٍ، ثم إلى وحدة معالجة بيولوجية لإزالة المركبات الكيميائية الذائبة غير المرغوب فيها.

يمكن استخلاص العديد من الزيوت من المسطحات المائية المفتوحة باستخدام أجهزة الكشط. تُعتبر هذه الأجهزة وسيلة موثوقة واقتصادية لإزالة الزيوت والشحوم والهيدروكربونات الأخرى من الماء، وقد تُحقق في بعض الأحيان مستوى النقاء المطلوب. كما تُعدّ الكشط في أحيان أخرى طريقة فعّالة من حيث التكلفة لإزالة معظم الزيت قبل استخدام المرشحات الغشائية والمعالجات الكيميائية. تمنع أجهزة الكشط انسداد المرشحات قبل الأوان، وتُقلل من تكاليف المواد الكيميائية نظرًا لانخفاض كمية الزيت المراد معالجتها.

نظراً لأن عملية كشط الشحوم تتضمن هيدروكربونات ذات لزوجة عالية، يجب أن تكون الكاشطات مزودة بسخانات قوية بما يكفي للحفاظ على الشحوم سائلة لتفريغها. إذا تشكلت الشحوم الطافية على هيئة كتل أو طبقات صلبة، يمكن استخدام قضيب رش أو جهاز تهوية أو جهاز ميكانيكي لتسهيل إزالتها. ^{[ 5 ]}

مع ذلك، تحتوي الزيوت الهيدروليكية ومعظم الزيوت المتدهورة على مكونات قابلة للذوبان أو مستحلبة تتطلب معالجة إضافية للتخلص منها. وعادةً ما يؤدي إذابة الزيت أو استحلابه باستخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي أو المذيبات إلى تفاقم المشكلة بدلاً من حلها، مما ينتج عنه مياه صرف صحي يصعب معالجتها.

لا يُقصد من فواصل تصميم API، وخزانات الجاذبية المماثلة، أن تكون فعالة عندما تنطبق أي من الشروط التالية على ظروف التغذية:

• يبلغ متوسط ​​حجم قطرات الزيت في العلف أقل من 150 ميكرون
• كثافة الزيت أكبر من 925  كجم/م3
• تلتصق المواد الصلبة العالقة بالزيت، مما يعني أن كثافة الزيت "الفعالة" أكبر من 925  كجم/م3
• درجة حرارة الماء أقل من 5  درجات مئوية
• توجد مستويات عالية من الهيدروكربونات الذائبة

بحسب قانون ستوكس، تتطلب الزيوت الأثقل وقت احتجاز أطول. وفي كثير من الحالات التي تحولت فيها المصافي إلى استخدام أنواع النفط الخام الأثقل، انخفضت كفاءة فاصل API. ^{[ 4 ]}

نظراً لمحدودية الأداء، تتطلب المياه المُصرّفة من فواصل API عادةً عدة مراحل معالجة إضافية قبل تصريفها أو إعادة استخدامها. تهدف معالجة المياه الإضافية إلى إزالة قطرات الزيت التي يقل حجمها عن 150 ميكرون، والمواد المذابة، والهيدروكربونات، والزيوت الثقيلة، أو الملوثات الأخرى التي لا تزيلها فواصل API. تشمل تقنيات المعالجة الثانوية التعويم بالهواء المذاب (DAF) ، والمعالجة البيولوجية اللاهوائية والهوائية، وفواصل الألواح المتوازية، والهيدروسيكلون ، ومرشحات قشور الجوز، ومرشحات الوسائط.

تُشبه فواصل الألواح، أو فواصل الألواح المُدمجة، فواصل معهد البترول الأمريكي (API) من حيث اعتمادها على مبادئ قانون ستوكس، ولكنها تتضمن مجموعات ألواح مائلة (تُعرف أيضًا باسم مجموعات الألواح المتوازية). ^{[ 3 ]} يوفر السطح السفلي لكل لوح متوازي مساحة أكبر لتجمع قطرات الزيت العالقة في كريات أكبر. قد لا تكون فواصل الألواح المُدمجة فعالة في الحالات التي تُعيق فيها المواد الكيميائية الموجودة في الماء أو المواد الصلبة العالقة تجمع قطرات الزيت أو تمنعه. أثناء التشغيل، من المفترض أن تنزلق الرواسب إلى أسفل السطح العلوي لكل لوح متوازي، ولكن في كثير من الحالات العملية، قد تلتصق الرواسب بالألواح مما يستدعي إزالتها وتنظيفها دوريًا. لا تزال هذه الفواصل تعتمد على الكثافة النوعية بين الزيت العالق والماء. ومع ذلك، يمكن للألواح المتوازية تحسين درجة فصل الزيت عن الماء لقطرات الزيت التي يزيد حجمها عن 50 ميكرون. بدلاً من ذلك، تُضاف فواصل الألواح المتوازية إلى تصميم فواصل معهد البترول الأمريكي (API) وتتطلب مساحة أقل من فاصل معهد البترول الأمريكي التقليدي لتحقيق درجة فصل مماثلة.

تُشبه فواصل الألواح المتوازية فواصل API، لكنها تتضمن مجموعات ألواح متوازية مائلة (تُعرف أيضًا باسم حزم الألواح المتوازية). توفر الألواح المتوازية مساحة سطح أكبر لتجمع قطرات الزيت العالقة في كريات أكبر. لا تزال هذه الفواصل تعتمد على الكثافة النوعية بين الزيت العالق والماء. ومع ذلك، تُحسّن الألواح المتوازية درجة فصل الزيت عن الماء. ونتيجة لذلك، يتطلب فاصل الألواح المتوازية مساحة أقل بكثير من فاصل API التقليدي لتحقيق نفس درجة الفصل. ^{[ 6 ]}

طُوِّرَ فاصل API من قِبَل معهد البترول الأمريكي (API) وشركة ريكس تشين بيلت ( إيفوكوا حاليًا ). رُكِّبَ أول فاصل API عام 1933 في مصفاة شركة أتلانتيك ريفاينينغ (ARCO) في فيلادلفيا. ^{[ 4 ]} ومنذ ذلك الحين، قامت جميع مصافي النفط تقريبًا حول العالم بتركيب فواصل API كمرحلة أولية في محطات معالجة مياه الصرف الزيتية . وقد اعتمدت غالبية هذه المصافي التصميم الأصلي لفواصل API، والذي كان يعتمد على فرق الكثافة النوعية بين الزيت والماء. مع ذلك، تستخدم العديد من المصافي حاليًا حشوات بلاستيكية متوازية الألواح لتحسين الفصل بالجاذبية. ^{[ 7 ] [ 3 ]} غالبًا ما تشترط اللوائح الحالية استخدام فواصل API ذات أغطية ثابتة أو عائمة للتحكم في المركبات العضوية المتطايرة (VOC). ^{[ 4 ]} كما يجب أن تكون معظم فواصل API فوق سطح الأرض لتسهيل اكتشاف الانسكابات. ^{[ 4 ]}

توجد تطبيقات أخرى تتطلب فصل الزيت عن الماء. على سبيل المثال:

• فواصل الزيت عن الماء (OWS) لفصل الزيت عن مياه الصرف المتراكمة في السفن وفقًا لما تنص عليه اتفاقية ماربول الدولية . ^{[ 8 ] [ 9 ]}
• تُستخدم فواصل الزيت والماء بشكل شائع في المحطات الفرعية الكهربائية . تستخدم المحولات الموجودة في هذه المحطات كمية كبيرة من الزيت للتبريد. تُبنى خنادق حول المحطات الفرعية غير المغلقة لاحتواء أي تسرب للزيت، ولكنها ستجمع أيضًا مياه الأمطار. لذلك، توفر فواصل الزيت والماء عملية تنظيف أسرع وأسهل لتسرب الزيت. ^{[ 10 ]}

• تلوث
• مياه الصرف الصحي
• معالجة مياه الصرف الصناعي
• معالجة المياه الصناعية
• فاصل طرد مركزي للماء والزيت
• التعويم بالغاز المستحث
• ويسكورب للطاقة

• صور ورسومات ومناقشة تصميم فواصل API الوزنية
• مخططات فواصل الزيت/الماء ووصف الفواصل التي تستخدم حشوة الألواح المتوازية البلاستيكية.
• فصل الزيت عن الماء: مناقشة وشرح جيدان لعمليات معالجة مياه الصرف الصحي .
• شركة مونرو البيئية لتصنيع فواصل API ، الرسومات والصور والمخططات ودراسات الحالة والأوصاف.
• ميزات فواصل الزيت عن الماء ، ودراسات الحالة، والتكنولوجيا، والصور
• شركة AFL للصناعات، مؤرشفة بتاريخ 1 أغسطس 2021 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) . الشركة المصنعة. أوصاف ورسومات OWS