A Numerical Study on the Functional Design of Non-Conventional Oil Group Separator

본 연구의 대상인 3상 수평 분리기는 비전통오일의 상류부문 공정에서 사용된다. 기체-물-오일 혼합물을 각 상의 밀도차에 따른 부력 차이로 분리·배출하는 설비이며, 분리성능의 향상을 위해 내부에 다양한 구조를 가질 수 있다. 본 연구에서는 다상모델로 Volume-Of-Fluid를 채택하여 t-RANS를 통해 2차원 수치해석을 수행하였다. 대상 수평 분리기는 300 BPD급으로 용기의 직경과 sim-to-sim 길이는 각각 0.9와 3.0 m이다. 수치해석 결과를 바탕으로 입구 유입 유량의 영향과 함께, 분리기 설계 요소 중 입구 diverter, weir, internal plate, slenderness ratio의 분리성능에 대한 기능성이 논의되었다. Weir는 적정 입구 유량에서 효과적이었으나, 유입 유량이 증가함 에 따라 그 기능성을 상실하였다. 입구 diverter는 유입 혼합물에 의한 유동 교란이 배출구에 도달하는 것을 억제 하였다. Internal plate는 분리 성능 향상에 기여하지 못하였으나, 추가적 배출구 설치를 통해 기능성을 발휘할 수 있음을 확인하였다. 낮은 slenderness ratio에서는 분리 시간이 불충분하였고, 높은 slenderness ratio에서는 기체 단면적의 감소로 인해 계면 불안정성이 증가하는 경향을 확인하였다.