NORMAS PARA EL DISEÑO DE SEPARADORES. 1. Resumen. Los fluidos producidos por un pozo son mezclas complejas de hidrógeno y carbono, éste fluye por la tubería vertical y llega a los cabezales, ubicados en la parte superior del pozo (boca de pozo). Sigue una trayectoria generalmente horizontal hasta la estación de producción donde se cumple la separación del mismo en las diferentes fases petróleo, gas y agua, utilizando para ello los trenes de separadores (prueba y producción), !ue son recipientes donde el flujo entra por la parte superior y debido principalmente al cambio de velocidad y a la acción de la gravedad, ocurre la separación de fases. "n este trabajo analizaremos los par#metros !ue se deben tener en cuenta para lograr un buen dise$o de separación mediante las %&'S *' +S"-& +" S"*'+&'"S +" S"S y cómo los diversos dispositivos internos (mec#nicos) aprovechan las fuerzas físicas del fluido !ue ingresa a los e!uipos de separación !ue tienen como objetivo separar mezclas de lí!uido y gas, fundamentalmente para lograr la mayor recuperación de hidrocarburos lí!uidos.
2. Introducción. Los procesos de e/tracción de lí!uidos de los hidrocarburos son una de las actividades m#s importantes de la industria petrolera a nivel mundial. +ichos procesos consisten en separar diferentes componentes !ue est#n presentes en las corrientes de gas !ue salen tanto de los yacimientos petrolíferos como gasíferos. hora los separadores de gas0li!uido est#n sometidos a altas presiones, por lo tanto, para el dise$o de su carcasa, estos pueden ser considerados como un u n recipiente a presión. Los recipientes a presión est#n dise$ados, fabricados e inspeccionados de acuerdo a normas y códigos adoptados por cada país, !ue dictan reglas generales y específicas sobre las diferentes fases involucradas. La construcción de recipientes a presión en 1enezuela se basan en el código S" para calderas y recipientes a presión (2S" 3oiler and *ressure 1essels 4ode2), sección 1 (*ressure 1essels), divisiones 5 y 6. "l código S" est# compuesto por once (55) secciones dedicadas a reglamentar en forma integral la construcción de calderas, recipientes a presión y componentes nucleares. "sto incluye los re!uerimientos de materiales, dise$o, fabricación, pruebas, inspección y estampado. La sección 1 del código S" se encarga de establecer las normas y procedimientos para la fabricación de recipientes a presión. La sección 1 consta de dos partes, división 5 y 6. La metodología de dise$o para separadores de fases se basa también del documento 7*+1S0+*0890S08:;, e/traído del anual de +ise$o de *roceso (+*) de *etróleos de 1enezuela (*+1S), tomando en cuenta par#metros muy cercanos a datos reales para desarrollar el dise$o de los separadores de fases de hidrocarburos.
3. Justificación. "l presente informe proporcionar# los fundamentos teóricos !ue permitan una óptima comprensión de la terminología relacionada con el #rea de las separaciones físicas de fluidos, haciendo énfasis en la separación de fases. *ara lo cual es muy necesario conocer desde !ue son los separadores, tipos de separadores, función de los separadores, aplicación dentro la industria petrolera, ventajas y desventajas, c#lculos de dise$os y hasta las %ormas para el +ise$o de Separadores. %ormas las cuales son de mucha importancia conocerlas para dise$as dichos separadores y adecuarnos a est#ndares internacionales los cuales se rigen la %&' S".
. O!"eti#o $enera%. nterpretar las %ormas de +ise$o de Separadores para comprender de mejor manera el comportamiento y el funcionamiento de los separadores mediante un an#lisis y aplicación de la %orma S" y los c#lculos matem#ticos de +ise$o de Separadores.
.1.
O!"eti#os Es&ec'ficos.
+efinir !ue es un separador de fases para establecer un fundamento teórico de la interpretación de las %ormas. dentificar los tipos de separadores para conocer su funcionamiento y aplicación dentro de la ndustria *etrolera. 'ealizar un an#lisis sobre los tipos de separadores para identificar las 1entajas y +esventajas de un separador vertical versus un separador horizontal.
nvestigar normas referidas al dimensionamiento de Separadores de fases para basarnos en los c#lculos de dise$o. nalizar la %orma de +ise$o de Separadores mediante su fundamento teórico y pr#ctico para proceder a los c#lculos c #lculos correspondientes para el dise$o de separadores.
. Marco (eórico.
5
5
.1.
Se&arador de f%uidos )idrocar!ur'feros * su definición. as. Separador de Lí!uidos de >as. +esgasificador. +eli!uilizer. ?rampa.
5
.2.
+om&onentes Se&arador. as, petróleo, salida de agua. +ispositivos de alivio de presión.
"n la mayoría de los sistemas de procesamiento de petróleo@gas, el separador de petróleo@gas es el primer recipiente de la corriente !ue fluye a través ni bien después de !ue sale del pozo de producción. Sin embargo, otros e!uipos tales como calentadores puede ser instalado aguas arriba del separador. 5
.3.
,unción de un se&arador. Las principales funciones de un separador de petróleo@gas, junto con métodos de separación, se resumen en la ?abla 5.
Función.
Separación de Petróleo a partir de Gas. Separación de Gas a partir de Petróleo. Petróleo. Separación de "!ua a partir de Petróleo. Petróleo. Separación de Petróleo a partir de "!ua. Separación de Sólidos a partir de #$quidos. #$quidos.
Dispositivos Dispositivos Internos de los Separadores. Método de Dispositivos Dispositivos Internos de los Separadores. Separación. Extractor de Neblina, impactador de choque, cambio de Gravedad. dirección, ciclones, filtros, cartuchos y lavado. Ciclones, conjunto de lminas, paquetes de matrices, Gravedad. a!itadores, calentador. Ciclones, conjunto de lminas, paquetes de matrices, Gravedad. a!itadores, calentador. Ciclones, conjunto de lminas, paquetes de matrices, Gravedad. a!itadores, flotador.
Gravedad. Tabla 1
Ciclones, a!itador, calentador, calentador, flotador.
+ispositivos internos de los separadores.
5
..
Re-uisitos de %os se&aradores. Se re!uieren separadores para proporcionar flujos de petróleo@gas !ue cumplan con las especificaciones de tuberías, así como su eliminación. "l petróleo debe tener menos de 5B (en volumen) de agua y menos de : lbm gas@scf de agua. +ebe poseer un despresurador para controlas las presiones !ue entran al separador de fases.
..1.
5
La des&resuriación.
"tapa de recuperación de los hidrocarburos lí!uidos 0 separación por etapas (despresurización) 0 para ma/imizar los volAmenes de hidrocarburos lí!uidos ig. 5. muestra un tren típico proceso >& aguas profundas. Cay cuatro etapas de despresurización 1. 2. 3. .
+e alta presión (C*) *resión intermedia (*) %ocaut agua libre (DE&) +esgasificador@tratador petróleo a granel combinación (3&?)
?ren separación producción >& 50típico/ !ue consiste en C*, *, DE&, desgasificador, y 3&? (cortesía de 4+S Separator ?echnologies nc.). Figura 1
Tabla 2
4lasificación típica de presión y temperatura.
. .
Orientación Se&arador.
55
?abla 6 compara las ventajas y desventajas de los separadores verticales y horizontales. "sta tabla debe utilizarse como una guía en la selección. 0enta"as * des#enta"as de %os se&aradores )orionta%es * #ertica%es. orionta%. 0ertica%. En un reci&iente )orionta%/ %as otas o !ur!u"as Se&aración. Me"or. no tienen -ue conformarse o su!ir a tra#s de un f%u"o a contracorriente. Los só%idos se e%iminan m4s f4ci%mente de %a &arte Só%idos. Me"or inferior de un reci&iente #ertica%. Mani&u%ación Los reci&ientes #ertica%es tienen dimensiones Me"or. de mo#imiento. )orionta%es m4s &e-ue5as. Reci&ientes )orionta%es &ro&orcionan una ma*or Es&umantes. Me"or su&erficie &ara -ue %as !ur!u"as se esca&an. 6n cam!io en e% ni#e% de %'-uido no afecta a %a O%eadas. Me"or. ca&acidad de as de% reci&iente. Tabla 3 1entajas
5
.7.
y desventajas de los separadores horizontales y verticales.
+onsideración de dise5o. Los separadores de petróleo@gas est#n normalmente dimensionados por la teoría de sedimentación o tiempo de retención de la fase lí!uida. *ara manejar los aumentos repentinos de lí!uidos o fluctuación de producción fre!uenctly encontrados durante la producción de petróleo@gas, es una pr#ctica comAn al tama$o de los separadores de petróleo@gas con un margen suficiente. "l separador se divide generalmente en las siguientes zonas funcionales. Fona de entrada Fona de distribución de flujo La separación por gravedad@zona de coalescencia Fona de salida
4ada zona tiene !ue ser cuidadosamente dise$ado para lograr el rendimiento de separación general designado. #s detalles muestran en el dimensionamiento separador de p#gina. .7.1.
5
8ona de entrada.
"l dispositivo es necesario de entrada adecuada para obtener una mayor separación inicial de lí!uido@gas. "n la mayoría de los casos, el gas ya se salga de la solución en la tubería, lo !ue conduce al separador (a causa de la caída de presión a través de un estrangulador aguas arriba o una v#lvula de control). *or lo tanto, la mayor parte del gas se separa del lí!uido en la zona de entrada. +ebido a la formación de espuma problemas y la necesidad de mayores capacidades, entradas ciclónicas se est#n convirtiendo cada vez m#s popular. *ara aplicaciones con el impulso de entrada diciendo menos de G H*a, una entrada de pale ta se puede utilizar. "ntradas típicas incluyen *lacas de impacto plana *lacas de cabeza en forma de plato ?uberías semiabiertas "ntrada de paletas "ntrada del ciclón0cluster "stas entradas, aun!ue barato, pueden tener el inconveniente de afectar negativamente el rendimiento de separación.Sin embargo, para los fluidos de mayor impulso, estas entradas pueden causar problemas. Las placas de cabeza en forma de plato plano o pueden resultar en pe!ue$as gotas y espuma. Los dise$os de tubería abierta puede dar lugar a un cortocircuito o de canalización de fluido. un!ue el impulso de entrada es una buena guía de partida para la selección, las condiciones del proceso, así como la elección del desempa$ador, también deben ser considerados. *or ejemplo, si la carga de lí!uido es lo suficientemente bajo !ue un
separador de partículas puede manejar todo el lí!uido, a continuación, los dispositivos de entrada pueden aplicarse m#s all# de sus rangos de impulso típico. .7.2.
5
,%o9 ona de distri!ución.
ndependientemente del tama$o del tan!ue, cortocircuito puede provocar una disminución de la eficiencia de separación. ntegral a cual!uier dispositivo de entrada es un estabilizador de flujo como una sola placa pantalla perforada.
5
$ra#edad:ona de coa%escencia.
*ara ayudar en la separación (y ruptura de espuma), pad de malla, el pa!uete de la veleta, y@o placa@pacHs matriz veces se introducen en el separador de gas@lí!uido. "stos internos proporcionan m#s superficies de impacto o de cizalla para mejorar el efecto de la fase dispersa coalescencia. *ara la fase de gas, pa!uetes de matriz@placa y paletas se han utilizado para ayudar en la coalescencia de gotas de lí!uido o de ruptura de espuma. La teoría detr#s de la instalación de los componentes internos de alta superficie, tales como conjuntos de l#minas de espuma de Altima hora es !ue las burbujas se estiran y se rompen a medida !ue se arrastran a lo largo de las superficies. Sin embargo, si la mayor parte del gas fluye a través de la parte superior del pa!uete, la capa espumosa no ser# suficientemente es!uilada, y las burbujas serpentean a través hasta el otro e/tremo. .7..
5
8ona de sa%ida.
4aptura de la niebla puede ocurrir por tres mecanismosJ se debe tener en cuenta !ue no hay límites bien definidos entre los mecanismos. medida !ue el impulso de una gotita varía directamente con la densidad del lí!uido y el cubo del di#metro, las partículas m#s pesadas o m#s grandes tienden a resistirse a raíz de la línea de corriente de un gas !ue fluye y golpear#n objetos colocados en su línea de viaje. "sta es la impactación inercial, el mecanismo responsable de la eliminación de la mayoría de partículas de di#metroK 58 micras. Las partículas m#s pe!ue$as !ue siguen las líneas de corriente pueden chocar con los objetos sólidos, si la distancia de enfo!ue es inferior a su radio."sta es la impactación directa. menudo es el mecanismo !ue rige para las gotitas en el rango de 5 a 58 micras. 4on nieblas submicrónicas, captura broniano se convierte en el mecanismo de recaudación dominante. "sto depende del movimiento del movimiento broniano aleatorio continuo de gotitas en colisión el#stica con moléculas de gas. 4omo las partículas se hacen m#s pe!ue$as y la velocidad es m#s bajo, la captura broniano se vuelve m#s eficiente. 4asi todos los e!uipos de separación de gotas se divide en cuatro categorías alla 1anes 4iclones ibra de camas
5
.;.
Rendimiento Se&arador. .;.1.
5
5
Im&edimentos Rendimiento. .;.1.1.
Es&umoso.
4uando la presión se reduce en ciertos tipos de petróleo crudo, pe!ue$as burbujas de gas est#n encerradas en una película delgada de petróleo cuando el gas sale de la solución. "sto puede resultar en espuma o espuma, !ue se dispersa en el petróleo y crea lo !ue se conoce como petróleo de 2espuma2. "n otros tipos de petróleo crudo,
la viscosidad y la tensión superficial del petróleo puede gas blo!ueo mec#nicamente en el petróleo y puede causar un efecto similar al de espuma. "spuma de petróleo no es estable o de larga duración a menos !ue un agente espumante est# presente en el petróleo. 5
.;.1.2.
Parafina.
+eposición de parafina en los separadores de petróleo@gas reduce su eficacia y puede hacerlos inoperantes llenando parcialmente la embarcación y@o blo!uear el e/tractor de niebla y conductos de fluido. La parafina se puede !uitar con eficacia de los separadores mediante el uso de vapor de agua o disolventes. Sin embargo, la mejor solución es para evitar la deposición inicial en el recipiente por el calor o !uímico de tratamiento del fluido aguas arriba del separador. 5
.;.1.3.
Só%idos * sa%.
Si la arena y otros sólidos se producen continuamente en cantidades apreciables con los fluidos del pozo, deben ser removidos antes de !ue los lí!uidos entren en las tuberías. La sal puede ser eliminado mediante la mezcla de agua con el petróleo, y después se disuelve la sal, el agua se puede separar del petróleo y se drena del sistema. Los recipientes verticales son muy adecuados para la remoción de sólidos debido a la pe!ue$a #rea de recogida. "n recipientes horizontales, chorros de arena y bo!uillas de aspiración se colocan a lo largo del fondo del recipiente, típicamente cada : a M pies. rtesas invertidos pueden ser colocados en la parte superior de las bo!uillas de aspiración, así para mantener las bo!uillas de taponamiento.
Ilustración 1
5
.;.1..
Sistema (cortesía de 4+S Separator ?echnologies nc.) N0Sand0jet.
+orrosión
Los fluidos producidos pueden ser muy corrosivo y causar una falla prematura de los e!uipos. Los dos elementos m#s corrosivos son sulfuro de hidrógeno y dió/ido de carbono. "stos dos gases pueden estar presentes en los fluidos del pozo en cantidades de una traza hasta O8 a :8B del gas por volumen.
.;.1.5.
+)a&oteo
+ebido a la acción de las olas o las corrientes oce#nicas en una estructura flotante, contenido lí!uido en un separador de petróleo@gas serían e/citados, lo !ue resulta en movimientos de los fluidos internos de chapoteo. "s particularmente un problema en los separadores horizontales largos. 4hapoteo degrada el rendimiento de separación a través de una mezcla adicional. *or tanto, es necesario dise$ar sistemas de deflectores internos para limitar chapoteo.
5
.;.1.7.
Los contro%es de ni#e%.
4ontrol estable del petróleo@agua y las interfaces de gas@petróleo es importante para una buena separación. Los ajustes típicos de nivel separador de dos fases se muestran en la ?abla : . *ara la operación de tres fases, ajustes de nivel se colocan tanto en la interfaz petróleo@agua y los niveles de la interfaz hidrocarburos@gas.
Tabla 4 Configuraciones
5
.<.
típicas de nivel de separador.
(i&os de Se&aradores. .<.1.
5
Se&arador de dos fases orionta%.
lustración. 6 y 9, ilustran dos tipos de separadores horizontales, como se puede ver, una placa de vertedero est# instalado para evitar la fase de gas siendo e!uipaje de bajo a la salida de lí!uido, y bien posicionada nivel de lí!uido para evitar !ue el arrastre de lí!uido de la salida de gas.
Ilustración 2 Separador Corizontal de dos fases 50Corizontal con desviador de entrada,
deflector perforado de distribución, y antivaho (cortesía de 4+S Separación ?echnologies nc.).
Ilustración 3 Separador Corizontal de dos
fases, mejoradas para romper la espuma con ciclones de entrada, deflector perforado de distribución y de movimiento ciclónicas (cortesía de 4+S Separator ?echnologies nc.).
.<.2.
5
=arri% do!%e se&arador de dos fases orionta%.
La lustración O, ilustra un separador de dos fases horizontal doble barril, !ue se utiliza para las bajas tasas de lí!uidos.
Ilustración 4 Separador horizontal de doble ca$ón en dos fases para
bajas tasas de lí!uidos
(cortesía de 4+S Separator ?echnologies nc.). .<.3.
5
Se&arador de tres fases orionta%.
lustración :, ilustra diferentes configuraciones de separadores horizontales de tres fases. "n comparación con el separador de dos fases anterior, adicionalmente se introduce un vertedero para controlar la interfaz petróleo@agua.
Ilustración 5 Separador horizontal trif#sico con vertedero inundado (cortesía de 4+S
Separator ?echnologies nc.).
Ilustración 6 Separador horizontal trif#sico con cuchara de
petróleo y el vertedero de agua, sin necesidad de control de la interfaz activa (cortesía de 4+S Separación ?echnologies nc.).
Ilustración 7 Separador horizontal trif#sico con arran!ue para bajas
(cortesía de 4+S Separator ?echnologies nc.). .<..
5
tazas de lí!uidos
Se&arador #ertica% de dos fases.
lustración M, muestra un separador de dos fases vertical con desviador de entrada. La corriente de entrada se introduce en el recipiente desde el dispositivo de entrada. +espués de la separación, la fase lí!uida desciende hasta el fondo del recipiente mientras !ue la fase gas flota hasta la tapa del depósito.
Ilustración 8 1ertical separador de dos fases con desviador de entrada (cortesía de 4+S
Separator ?echnologies nc.). .<.5.
5
Se&arador #ertica% trif4sica.
lustración G, ilustra un separador de tres fases vertical, configurado con el desviador de entrada y separador de partículas. +espués del desviador de entrada, fluye el gas separado hasta la salida de gas, mientras !ue la fase lí!uida (petróleo de mezcla@agua) entrar en el espacio de lí!uido a través de una es!uina hacia abajo, donde el petróleo@agua se separan y se recolecta en la salida.
Ilustración 9 Separador vertical trif#sico con desviador de entrada (cortesía de 4+S
Separator ?echnologies nc.). .<.7.
5
Se&arador de entrada centra%.
lustración 58, es un es!uema de una entrada central y el separador de salida dual. "ste dise$o es e!uivalente para combinar dos separadores idénticos en paralelo. Su característica principal es duplicar el rendimiento general a un costo reducido en l a fabricación, instalación y operación del tan!ue separador.
Ilustración 10 Separador Ga de dos fases con ciclones centro de entrada y salidas duales
para una estructura flotante (cortesía de 4+S Separator ?echnologies nc.).
.<.;.
5
Entrada dua%/ se&arador de sa%ida centra%.
lustración 55, es una de doble entrada, separador de salida central. "l nivel de lí!uido en el centro del tan!ue es generalmente constante. *or lo tanto, los cambios de nivel de lí!uido, de la plataforma de inclinación no afecta realmente a la operación de los di spositivos en el centro del tan!ue.
Ilustración 11 +os0fases de separación con ciclones de
doble entrada y ciclones de centro desempa$ado a una estructura flotante (cortesía de 4+S Separator ?echnologies nc.). .<.<.
5
Dos eta&as/ %a#ador #ertica%.
lustración 56, muestra una de dos etapas, lavador vertical con desviador de entrada, malla de coalescencia y separadores de partículas con ciclones. "sta unidad tiene una alta capacidad de cobertura (es decir, la capacidad de operar eficazmente en mucho menor !ue la capacidad de dise$o) y un pe!ue$o rango de captura de las gotas. "l desviador de entrada elimina lí!uidos a granel, la almohadilla de malla actAa como separador y elimina la niebla. mayores tasas de gas, la malla actAa como un aglomerador, con el proceso de coalescencia. Las gotas m#s grandes se son atrapadas por los ciclones separadores de partículas. +e cobertura típica de M a 58 micras.
Ilustración 12 Separador vertical con dos etapas de lavado y
desviador de entrada, malla de coalescencia y separadores de partículas de ciclones (cortesía de 4+S Separator ?echnologies nc.).
.<.>.
5
6na eta&a de cic%ón de&urador.
lustración 59, es un depurador ciclón de una sola etapa para la baja carga de lí!uido. "l gas@lí!uido fluye directamente a los ciclones. "ste tipo de un lavador de gases es una unidad compacta con cuatro, cinco y siete veces menos en el tama$o y el peso de un depurador est#ndar. lustración 59 muestra un es!uema de un separador de ciclón >asunie. "l separador es un ciclón de entrada independiente en el !ue el depósito propiamente dicho recipiente es la pared e/terior del ciclón. "ste separador se utiliza principalmente como un lavador, pero se puede aplicar para mayores cargas de lí!uido en el orden de 58B v.
Ilustración 13 +e una etapa de
lavado en línea con los ciclones desempa$ado (cortesía de 4+S Separator ?echnologies nc.).
Ilustración 14 Lavador ciclónica >asunie (cortesía
.<.1?. +ic%ón ci%'ndrico de as:%'-uido.
5
de 4+S Separator ?echnologies nc.).
L44) es un dispositivo de separación centrífuga muy simple y barato. +e separación 'ough se consigue en condiciones de baja >, el remolino se genera por la entrada tangencial inclinada. menudo se utiliza para la separación mayor en relación con las pruebas así como se muestra. Las corrientes son separados temporalmente, medidos y analizados. 4on esta disposición, sin control de nivel es necesario, debido a !ue los niveles son mantenidos por el e!uilibrio hidr#ulico.
Ilustración 15 Separador
56 >L44 (cortesía de %atco).
.<.11. Se&arador cic%ónico en %'nea mu%titu!u%ar.
5
Ilustración 16 Longitud de 59 metros apro/imado shell para los tan!ues verticales (cortesía de 4+S Separator ?echnologies nc.).
7. Marco Pr4ctico. "n este marco realizaremos un an#lisis sobre el dise$o de los separadores de dos y de tres fases gas, petróleo@lí!uido !ue se utilizan en la industria petrolera y de gas. Se considerar#n las configuraciones verticales y horizontales, y se describir#n varios componentes internos para mejorar procesos de separación gas, petróleo@lí!uido y también se analizar#n las cuestiones de control de nivel y movimiento de la plataforma. "n esta sección del presente informe se presentar#n ecuaciones típicas para el dimensionamiento de los separadores junto con sus respectivos ejemplos pr#cticos.
7.1.
$enera%idades.
"l término 2separador de petróleo@gas2 en la terminología de petróleo se designa a un recipiente a presión utilizado para separar fluidos producidos por los pozos de petróleo@gas en componentes gaseosos y lí!uidos. *ara la recuperación de fase de hidrocarburos lí!uidos se re!uiere la separación, produciendo corrientes de petróleo y gas, para mejorar las pruebas y mediciones de corrientes hidrocaburíferas y también para lograr la protección de bombas y compresores. ?ípicamente, el petróleo debe tener menos de 5B (en volumen) de agua y menos de : lbm gas@scf. Se re!uiere la separación por etapas (despresurización) para ma/imizar los volAmenes de hidrocarburos lí!uidos, con un tren típico proceso >&. Cay cuatro etapas de despresurización alta presión (C*), presión intermedia (*), HnocHout agua libre (DE&), y la combinación (3&?). gua a granel se elimina en la tercera etapa, DE& y deshidratación final se lleva a cabo en el 3&?. La unidad de compresor de refuerzo asociado y la unidad de deshidratación de glicol., son sistemas !ue hacen uso de separadores como un componente principal en su dise$o. +ebido a !ue el #rea de la entrada de paleta es varias veces m#s grande !ue la bo!uilla de entrada, las velocidades del fluido son mucho m#s pe!ue$as, lo !ue permite una buena separación gas@lí!uido, así como una entrada sin problemas en el recipiente. La placa de impacto también actAa como un separador de partículas de cho!ue y el interruptor de espuma también.
7.2.
+onsideraciones de dise5o.
7.2.1. 7.2.2. 7.2.3. 7.2.. 7.2.5. 7.2.7. 7.2.;. 7.2.<. 7.2.>.
Ser#icio a &restar. @rea de f%u"o de #a&or. Ni#e%es:tiem&os de residencia. Arrastre en %a su&erficie de% %'-uido. =o-ui%%as de &roceso. +onsideraciones &ara e% dise5o * uso de ma%%as. Otros internos. +onsideraciones de dise5o &ara a%unos ser#icios t'&icos. Información com&%ementaria en otros documentos tcnicos de PD0SA.
;. Desarro%%o de %os c4%cu%os &ara e% dise5o de se&aradores de fases sen %a Norma ASME * e% Manua% de Dise5o de Procesos. ;.1.
Metodo%o'a de dise5o.
;.1.1. ;.1.2.
Procedimiento de dise5o &ara tam!ores se&aradores )orionta%es. Procedimiento de dise5o &ara tam!ores se&aradores #ertica%es.
NO(A. B Para %os t'tu%os 7.2. * 7.3. con sus res&ecti#os su!t'tu%os se ad"untar4 e% documento CPD0SAMDP?3S?5”/ etra'do de% Manua% de Dise5o de Proceso FMDPG de Petró%eos de 0eneue%a FPD0SAG &ara no distorsionar %as fórmu%as ni e% contenido de %a Norma &ara e% Dise5o de %os Desasificadores.
<. +onc%usiones * recomendaciones. >. Aneos. 1?. Documentación. http@@petroiHi.org@&ilPandPgasPseparatorsQ&therPseparatorPnames http@@petroiHi.org@SeparatorPtypes http@@petroiHi.org@*"CB9&ilPandP>asPSeparatorsQ"/ampleP6.5P1erticalP?o0 *hasePSeparatorPDithPaPeshP*adP+emister https@@.dspace.espol.edu.ec@bitstream@569O:NRMG@5N8RM@5@*'B49BM5"?'&SB68'"<"'+ &SB68"%B68"LB68+S"B49BG5&B68+"B68S"*'+&'"SB68*'B68%"T'B68"F4 LSB68>S0LB49BM+<+&.pdf https@@es.scribd.com@doc@6O9:RRGO9@*+1S0anual0de0*rocesos0?ambores0Separadores0pdf http@@ri.bib.udo.edu.ve@bitstream@569O:NRMG@6GN6@5@8N0?"SS.88G1M5.pdf http@@tesis.luz.edu.ve@tdePbusca@ar!uivo.phpUcodr!uivoV65OG http@@es.slideshare.net@robayofy@mdp0890s890separadores0l!uido0vapor http@@es.slideshare.net@robayofy@mdp0890s850principios0bsicos
INDICE.
1.
Resumen.................................................................................................................................................... 1
2.
Introducción. ............................................................................................................................................. 1
3.
Justificación............................................................................................................................................... 1
.
O!"eti#o $enera%........................................................................................................................................ 1 .1. O!"eti#os Es&ec'ficos. ......................................................................................................................... 1
.
5
Marco (eórico. .......................................................................................................................................... 2 5
.1. Se&arador de f%uidos )idrocar!ur'feros * su definición....................................................................... 2
5
.2. +om&onentes Se&arador. .................................................................................................................... 2
5
.3. ,unción de un se&arador. ................................................................................................................... 2
5
.. Re-uisitos de %os se&aradores. ............................................................................................................ 3 5..1. La des&resuriación. .................................................................................................................. 3 . . Orientación Se&arador. .......................................................................................................................
5 5 5
.7. +onsideración de dise5o. .................................................................................................................... 5.7.1. 8ona de entrada. ........................................................................................................................ 5.7.2. ,%o9 ona de distri!ución. ........................................................................................................5 5.7.3. $ra#edad:ona de coa%escencia. ...............................................................................................5 5.7.. 8ona de sa%ida. ..........................................................................................................................5
5
.;. Rendimiento Se&arador. .....................................................................................................................5 5
.;.1. Im&edimentos Rendimiento. .....................................................................................................5 .;.1.1. Es&umoso. .....................................................................................................................5 5.;.1.2. Parafina. ........................................................................................................................ 7 5.;.1.3. Só%idos * sa%. .................................................................................................................. 7 5.;.1.. +orrosión ....................................................................................................................... 7 5.;.1.5. +)a&oteo ....................................................................................................................... 7 5.;.1.7. Los contro%es de ni#e%. ................................................................................................... ; 5
7.
5
.<.1. Se&arador de dos fases orionta%. ........................................................................................... ;
5
.<.2. =arri% do!%e se&arador de dos fases orionta%......................................................................... <
5
.<.3. Se&arador de tres fases orionta%............................................................................................ <
5
.<.. Se&arador #ertica% de dos fases .................................................................................................. >
5
.<.5. Se&arador #ertica% trif4sica ...................................................................................................... 1?
5
.<.7. Se&arador de entrada centra% ................................................................................................... 1?
5
.<.;. Entrada dua%/ se&arador de sa%ida centra% ............................................................................... 11
5
.<.<. Dos eta&as/ %a#ador #ertica%/ ..................................................................................................... 11
5
.<.>. 6na eta&a de cic%ón de&urador ............................................................................................... 12
5
.<.1?. +ic%ón ci%'ndrico de as:%'-uido ............................................................................................ 12
5
.<.11. Mu%titu!e se&arador cic%ónico en %'nea .................................................................................. 13
Marco Pr4ctico. ....................................................................................................................................... 1
;. Desarro%%o de %os c4%cu%os &ara e% dise5o de se&aradores de fases sen %a Norma ASME * e% Manua% de Dise5o de Procesos. ................................................................................................."rrorW 3ooHmarH not defined. <.
+onc%usiones * recomendaciones............................................................................................................ 15
>.
Aneos. .................................................................................................................................................... 51
1?. Documentación. ...................................................................................................................................... 51 (A=LAS. .......................................................................................................................................................... 1< IL6S(RA+IONES. ......................................................................................................................................... 1<
(A=LAS Tabla 1 D ispositivos internos de los separadores. ___________________________________________________________ 2 Tabla 2 Clasificación típica de presión y temperatura. ________________________________________________________ 3 Tabla 3 Ventajas y desventajas de los separadores horizontales y verticales. __________________________________________4 Tabla 4 Configuraciones típicas de nivel de separador. ________________________________________________________ 7
IL6S(RA+IONES. Separator echnologies !nc." #$Sand$jet. Ilustración 1 Sistema (cortesía de C DS
6
Ilustración 2 Separador %orizontal de dos fases & $%orizontal con desviador de entrada' deflector perforado de distriución' y antivaho
(cortesía de C D S Separación echnologies !nc.". 7 Ilustración 3 Separador %orizontal de dos fases' mejoradas para romper la espuma con ciclones de entrada' deflector perforado de distriución y de movimiento ciclónicas (cortesía de C D S Separator echnologies !nc.". 7 Ilustración 4 Separador horizontal de dole ca)ón en dos fases para ajas tasas de lí*uidos (cortesía de C D S Separator echnologies !nc.". 8 Ilustración 5 Separador horizontal trif+sico con vertedero inundado (cortesía de C D S Separator echnologies !nc.". 8 Ilustración 6 Separador horizontal trif+sico con cuchara de petróleo y el vertedero de agua' sin necesidad de control de la i nterfaz activa (cortesía de C D S Separación echnologies !nc.". 9 Ilustración 7 Separador horizontal trif+sico con arr an*ue para ajas tazas de lí*uidos (cortesía de C D S Separator echnologies !nc.". 9 Separator echnologies !nc.". Ilustración 8 Vertical separador de dos fases con desviador de entrada (cort esía de C DS 10 Ilustración 9 Separador vertical trif+sico con desviador de entrada (cortesía de C D S Separator echnologies !nc.". 10 Ilustración 10 Separador ,a de dos fases con ciclones centro de entrada y salidas duales para una estructura flotante (cortesía de C D S Separator echnologies !nc.". 10 Ilustración 11 D os$fases de separación con ciclones de dole entrada y ciclones de centro desempa)ado a una estructura flotante (cortesía de Separator echnologies !nc.". C DS 11 Ilustración 12 Separador vertical con dos etapas de lavado y desviador de entrada' malla de coalescencia y separadores de partículas de ciclones (cortesía de C D S Separator echnologies !nc.". 11 Ilustración 13 D e una etapa de lavado en línea con lo s ciclones desempa)ado (cortesía de C D S Separator echnologies !nc.". 12 Separator echnologies !nc.". Ilustración 14 -avador ciclónica Gasunie (cortesía de C DS 12 Ilustración 15 Separador & G-CC (cortesía de atco". 13 Ilustración 16 -ongitud de &0 metros apro1imado shell para los t an*ues verticales (cortesía de C D S Separator echnologies !nc.". 14
COMANDO EN JEFE DE LAS FF.AA. DE LA NACIÓN ESCUELA MILITAR DE INGENIERÍA “MCAL. ANTONIO JOSÉ DE SUCRE” BOLIVIA
NOTA
Tecnología del Gas Natural II. MATERIA :
………………………………………………………………………………………………
Ludwig Abrahán Sánchez Mier. NOMBRE
:
………………………………………………………………………………………………
Ing. Ana Claudia Saavedra. DOCENTE :
………………………………………………………………………………………………
CARRERA :
………………………………………………………………………………………………
SEMESTRE:
………………………………………………………………………………………………
FECHA:
………………………………………………………………………………………………
Ingeniería Petrolera.
ctavo Se!estre.
"# $ %ebrero $ "&'(.
COCHABAMBA – BOLIVIA.
INDICE.
1.
Resumen.................................................................................................................................................... 1
2.
Introducción. ............................................................................................................................................. 1
3.
Justificación............................................................................................................................................... 1
.
O!"eti#o $enera%........................................................................................................................................ 1 .1. O!"eti#os Es&ec'ficos. ......................................................................................................................... 1
.
5
Marco (eórico. .......................................................................................................................................... 2 5
.1. Se&arador de f%uidos )idrocar!ur'feros * su definición....................................................................... 2
5
.2. +om&onentes Se&arador. .................................................................................................................... 2
5
.3. ,unción de un se&arador. ................................................................................................................... 2
5
.. Re-uisitos de %os se&aradores. ............................................................................................................ 3 5..1. La des&resuriación. .................................................................................................................. 3 . . Orientación Se&arador. .......................................................................................................................
5 5 5
.7. +onsideración de dise5o. .................................................................................................................... 5.7.1. 8ona de entrada. ........................................................................................................................ 5.7.2. ,%o9 ona de distri!ución. ........................................................................................................5 5.7.3. $ra#edad:ona de coa%escencia. ...............................................................................................5 5.7.. 8ona de sa%ida. ..........................................................................................................................5
5
.;. Rendimiento Se&arador. .....................................................................................................................5 5
.;.1. Im&edimentos Rendimiento. .....................................................................................................5 .;.1.1. Es&umoso. .....................................................................................................................5 5.;.1.2. Parafina. ........................................................................................................................ 7 5.;.1.3. Só%idos * sa%. .................................................................................................................. 7 5.;.1.. +orrosión ....................................................................................................................... 7 5.;.1.5. +)a&oteo ....................................................................................................................... 7 5.;.1.7. Los contro%es de ni#e%. ................................................................................................... ; 5
7.
5
.<.1. Se&arador de dos fases orionta%. ........................................................................................... ;
5
.<.2. =arri% do!%e se&arador de dos fases orionta%......................................................................... <
5
.<.3. Se&arador de tres fases orionta%............................................................................................ <
5
.<.. Se&arador #ertica% de dos fases .................................................................................................. >
5
.<.5. Se&arador #ertica% trif4sica ...................................................................................................... 1?
5
.<.7. Se&arador de entrada centra% ................................................................................................... 1?
5
.<.;. Entrada dua%/ se&arador de sa%ida centra% ............................................................................... 11
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.<.<. Dos eta&as/ %a#ador #ertica%/ ..................................................................................................... 11
5
.<.>. 6na eta&a de cic%ón de&urador ............................................................................................... 12
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.<.1?. +ic%ón ci%'ndrico de as:%'-uido ............................................................................................ 12
5
.<.11. Mu%titu!e se&arador cic%ónico en %'nea .................................................................................. 13
Marco Pr4ctico. ....................................................................................................................................... 1
;. Desarro%%o de %os c4%cu%os &ara e% dise5o de se&aradores de fases sen %a Norma ASME * e% Manua% de Dise5o de Procesos. ................................................................................................."rrorW 3ooHmarH not defined. <.
+onc%usiones * recomendaciones............................................................................................................ 15
>.
Aneos. .................................................................................................................................................... 51
1?. Documentación. ...................................................................................................................................... 51 (A=LAS. .......................................................................................................................................................... 1< IL6S(RA+IONES. ......................................................................................................................................... 1<
