جداسازی فازی یکی از رایج ترین فرایندها در صنعت نفت است این جداسازی می تواند دوفازی ( گاز- مایع) یا سه فازی( گاز- مایع- مایع) باشد، تفکیک گرهای سه فازی کاربرد فراوانی در صنعت نفت دارند و اساس کار آنها جداسازی بر مبنای جاذبه ثقلی و نیروی بویانسی است.
تفکیک گرهای سه فازی
از آنجا که زمان اقامت در تفکیک‌گرهای سه فازی بسیار کوتاه است مقدار کمی از آب آزاد را از نفت جدا می‌کنند. اندازه‌ی قطرات در طراحی تفکیک‌گرهای سه فازی نقش اساسی دارد؛ در تفکیک‌گرهای سه فازی معمولاً قطر قطرات را برابر ٢٠٠ تا ٢٥٠ میکرون در نظر می‌گیرند. براین اساس، تفکیک‌گرهای سه فازی می‌توانند آب همراه نفت را ٥ تا ١٠ درصد حجمی کاهش دهند. اگر تفکیک‌گری بتواند قطرات کوچکتر از ١٠٠ میکرون را جدا کند درصد آب همراه به یک درصد خواهد رسید. در زمستان که به دلیل کاهش دما مواد تعلیق شکن کارآیی پایینی دارند تفکیک گرهای سه فازی عملاً آب چندانی جدا نمی‌کنند
مخزن ائتلاف کننده ثقلی نوع اول
مخزن ائتلاف کننده ثقلی نوع دوم
مخازن ائتلاف کننده‌ی ثقلی
در مناطق نفتخیزجنوب دو نوع مخزن ثقلی موجود است که مخازن نوع اول و نوع دوم نامیده می‌شوند. اساس کار هر دوی آنها یکی است و تنها اندازه و مسیر جریان آنها با هم تفاوت دارد. در مخازن نوع اول نفت در وسط و کف مخزن وارد شده، پس از بالا رفتن از یک مسیر منشوری شکل و تماس با آب مخزن، وارد یک مسیر حلزونی شکل می‌شود. نفت پس از عبور از این مسیر که حدود یک شبانه روز طول می‌کشد از خروجی که در بالای مخزن قرار دارد، خارج می‌شود. ارتفاع این مخازن ١٧ متر و قطر آنها در واحدهای با ظرفیت ١١٠ ه‌ب ر، برابر ٤٥ متر و در واحدهای با ظرفیت ٥٥ هبر، برابر ٣٠ متر است. در مخازن نوع دوم، نفت از جداره‌ی مخزن وارد و در وسط مخزن از طریق لوله‌ای که به صورت عمودی قرار داده شده است خارج می‌شود. ارتفاع این مخازن ١٤ متر و قطر آنها ٣٠ متر است. (با ظرفیت ٥٥ هبر) مخازن نمک‌گیر ثقلی در زمستان عملکرد خوبی ندارند؛ با کاهش دما کشش سطحی قطرات آب افزایش یافته، در سایه‌ی عملکرد ضعیف مواد تعلیق شکن، به هم پیوستگی (ائتلاف) قطره‌ها تحت تأثیر قرار می‌گیرد. از طرف دیگر با کاهش دما گرانروی نفت افزایش یافته، حتی سقوط قطرات درشت نیز به کندی انجام می‌شود. به این دلیل این مخازن قابل اطمینان نیستند و دیگر در واحدهای جدید ساخته نمی‌شوند و به جای آنها از نمک گیر برقی دو مرحله‌ای استفاده می‌شود.
مخزن نوسان گیر
مخازن نوسان گیر، مخازن ساده‌ای هستند که ورودی و خروجی آنها به هم متصل است، کارشان تنها تأمین نفت مورد نیاز پمپهای تقویت کننده‌ی فشار بوده و آبی هم از آنها جدا نمی‌شود. قطر مخازن نوسان‌گیر ١٠ متر و ارتفاع آنها ١٥ متر است. معمولاً در واحدهای جدید و در حال احداث که مخزن ثقلی وجود ندارد مخزن نوسان‌گیر نیز ساخته نمی‌شود.
پیش گرمکن نفت
پیش گرمکنهای نفت که در واحدهای قدیمی مناطق نفتخیز ساخته شده‌اند از نوع حرارت مستقیم هستند. در این نوع پیش‌گرمکنها لوله‌های حاوی نفت از داخل کوره عبور کرده به طور مستقیم در معرض گازهای حاصل از احتراق و نیز تابش حرارتی توسط مشعلها و دیواره‌ها قرار می‌گیرند.
دمای خروجی پیشگرمکن نفت بسته به نوع نفت بین ٥٠ تا ° C٧٠ متغیر است. هرچه نفت سنگین‌تر باشد دمای بالاتری لازم است که گرانروی آن تا مقدار مورد نیاز کاهش یابد. در این نوع پیش گرمکنها دمای دیواره نسبتاً بالا و زمان اقامت نفت در داخل کوره کم است. دمای بالا باعث تشکیل کک روی دیواره‌ها و حتی مسدود شدن لوله‌ها می‌شود، به خصوص وقتی جریان نفت در خط لوله به هر دلیلی قطع می‌شود دمای نفت بسیار بالا می‌رود و مقدار زیادی از نفت به کک تبدیل می‌شود.
برای مقابله با این امر لوله‌های گرفته را به طور مرتب عوض می‌کنند. درحال حاضر پیش گرمکنهای شعله مستقیم نیز مانند مخازن ثقلی از رده خارج شده‌اند و در واحدهای جدید از پیش گرمکنهای غیر مستقیم استفاده می‌شود.
پیش گرمکنهای مستقیم موجود نیز قرار است با نوع غیرمستقیم عوض شوند. پیش گرمکنهای غیر مستقیم از یک حمام آب و گلایکول تشکیل شده‌اند که گازهای حاصل از احتراق از یک خط لوله و نفت از یک مسیر دیگر در آن وارد و خارج می‌شوند. به دلیل وجود آب و گلایکول، دما نمی‌تواند زیاد بالا برود و پدیده‌ی کک زایی اتفاق نمی‌افتد.
پیش گرمکن آب
در بعضی واحدهای نمکزدایی برای اطمینان بیشتر یک دستگاه پیشگرمکن آب نیز منظور شده است. پیش گرمکن آب مانند پیش گرمکن نفت از نوع غیرمستقیم بوده و آب تزریقی به نمک گیرهای برقی را گرم می‌کند.
مبدل نفت
امروزه علاوه بر پیشگرمکن نفت از مبدل حرارتی نفت نیز برای افزایش دمای نفت استفاده می‌شود. در مبدل حرارتی، نفت خروجی نمک گیر برقی با نفت ورودی واحد نمکزدایی تبادل حرارت کرده، دمای نفت ورودی افزایش می‌یابد.
اولین مزیت استفاده از مبدل نفت، بازیافت حرارت نفت خروجی و جلوگیری از مصرف بی رویه‌ی گاز سوختی است. مزیت دیگر مبدل، کاهش اندازه‌ی کوره‌ی غیر مستقیم است. مهم‌ترین مزیت استفاده از مبدل نفت، کاهش دمای نفت خروجی و بنابراین امکان افزایش دمای نفت ورودی نمک گیر برقی است.
به طوری که بتوان هم از مزیت نمکزدایی در دمای بالا استفاده و هم از تبخیر نفت در مخزن بهره‌برداری اجتناب کرد. اخیراً پروژه‌ای در دست اجراست که قرار است با احداث پیش گرمکن نفت در تعدادی از واحدهای نمکزدایی شرکت مناطق نفتخیز، مشکلات فرآیندی واحدها برطرف شود.( این اطلاعات یعنی احداث واحدهای پیش گرمکن جدید است و یا این که الان این واحدها ساخته شده‌اند)
مبدل آب
مبدل آب نیز مانند مبدل نفت در اغلب واحدهای نمکزدایی جدید برای کمک به فرآیند مورد استفاده قرار می‌گیرد. مزایای استفاده از مبدل آب مانند مزایای مبدل نفت است.
نمک گیرهای برقی
نمک گیرهای الکترواستاتیک، مطمئن ترین وسیله برای نمکزدایی نفت تا حد نهایی هستند. امروزه بیشتر از نمک گیرهای نوع پترولایت یا ناتکو استفاده می‌شود. نمک گیرهای پترولایت از برق متناوب و نمک گیرهای ناتکو از برق مستقیم استفاده می‌کنند. نمک گیرهایی نیز وجود دارند که از هر دو نوع جریان استفاده کرده و به نمک گیرهای با قطبیت دوگانه (Dual Polarity) معروفند. این نوع نمک گیرها کارآیی بالاتری نسبت به دو نوع دیگر دارند.
نمکزدایی تک مرحله‌ای و دو مرحله‌ای
شکل اول شماتیک یک سیستم نمکزدایی تک مرحله‌ای را نشان می‌دهد. شکل بعدی نیز شماتیک یک سیستم نمکزدایی دو مرحله‌ای با قابلیت برگشت آب را نشان می‌دهد. براساس شکل اول، آب رقیق کننده در جریان نفت تزریق شده مخلوط و سپس نفت وارد نمکزدا می‌شود. مقدار آب رقیق کننده‌ی مورد نیاز از موازنه‌ی جرم آب و نمک قابل محاسبه است.
معمولاً جریان ورودی نفت کاملاً تعریف شده است. بنابراین دبی نفت، دبی آب همراه و شوری آب همراه معلوم هستند. شوری آب رقیق کننده نیز معلوم است. درصد آب در نفت خروجی نمک‌گیر نیز معلوم است.
آشنایی با فرآیند تصفیه و تزریق پساب
جداسازی آب از نفت نیز بر قانون استوک استوار است. فرآورش نفت با فرآورش پساب تفاوتهایی دارد:
١- به دلیل کاهش وزن مخصوص آب در اثر رقیق شدن، تفاوت وزن مخصوص در فرآورش پساب کمتر است.
٢-کشش سطحی قطرات نفت کمتر از آب است.٣-از آنجا که مقدار نفت جدا شده کم است و در ضمن به ورودی کلسر برمی‌گردد وجود مقداری آب همراه آن مشکلی ایجاد نمی‌کند.
٤-گرانروی آب پایین تر از گرانروی نفت است.
در حال حاضر فرآورش پساب در واحدهای موجود در مناطق، مطابق شکل زیر انجام می‌گیرد.
