IV.. Sistema de Separação e Tanques IV Tanques 1 - Introdução No processamento de petróleo existem vários tipos de vasos separadores, podendo ser classificados quanto à sua forma, pressão de trabalho e finalidade ou tipo de operação. Estes tipos são: •
• • • • •
uanto uan to a fina finali lida dade de ! "epa "eparad radore ores, s, separa separado dores res de óleo! óleo!#á #ás, s, deca decant ntad adore oress $%ecant $%ecantador ador de á#ua &'ater (noc(out)* (noc(out)*,, vaso de exp expansã ansãoo $vaso $vaso &flash) &flash)** e depuradores $depurador de #ás &#as scrubber)*+ uanto à posição ! ori-ontal ou vertical+ uanto à forma ! il/ndrico ou esf0rico+ uanto à monta#em ! 1onotubo ou bitubo+ uanto às fases de fluidos ! 2ifásico ou trifásico+ Especiais ! "eparador medidor.
3s separadores baseiam!se nos se#uintes mecanismos básicos para separar liquido do #ás ou l/quido do #ás e óleo da á#ua: •
•
•
•
Ação da gravidade e diferença de densidades ! responsável pela decantação do elemento mais pesado+ Separação inercial ! mudanças bruscas de velocidade e de direção de fluxo quando este sofre o impacto, permitindo ao #ás desprender!se da fase l/quida devido a in0rcia que esta fase possui tendendo a conservar sua direção ori#inal e manter sua velocidade+ Aglutinação das partículas ! contato das #ot/culas de óleo dispersas sobre uma superf/cie, o que facilita sua coalesc4ncia e, com seu di5metro aumentado pela a#lutinação, são separadas por ação da #ravidade com maior velocidade+ aproveita as diferenças de densidade do óleo e do #ás. 6a-!se Força centrífuga ! aproveita a corrent correntee fluida fluida entrar entrar no separado separadorr tan#enc tan#encian iando do a sua parte parte interna interna,, isto isto comu comuni nica ca a mesm mesmaa uni rápi rápido do movi movime ment ntoo circ circul ular ar.. 3 óleo, óleo, tend tendoo a massa massa espec/fica maior que o #ás tende a pro7etar!se com mais força contra as paredes do recipiente. 6ormam!se posteriormente duas correntes distintas: a do #ás mais leve para cima, e a do óleo mais pesado para baixo.
8m separador t/pico se constitui de quatro seç9es distintas a saber: •
•
Seção de separação primria ! onde o fluido choca!se com defletores ou um difusor que lhe imp9e um movimento #iratório, fa-endo com que o liquido se precipite para o fundo do vaso. nesta seção que a maior parte do l/quido proveniente do poço 0 separado. Esta primeira separação tem por finalidade remover rapidamente as #olfadas de #ás e as #ot/culas de maior di5metro do liquido, diminuindo a turbul4ncia e o retorno do l/quido à corrente #asosa+ Seção de acumulação ou coleta de líquido ! para receber e distribuir os l/quidos coletados. coletados. Nesta seção se fa- a separação das bolhas #asosas que ficaram no seio do l/quido após a separação primária. Normalmente, o mecanismo que atua na ;
•
•
separação #ás!óleo 0 a ação da #ravidade, causando a decantação do l/quido.
*.
! - S"#A S "#A$A%&$"S $A%&$"S 'IF(SI)&S !.1 - S"#A$A%&$ * *&$I+&,TA ? 6i#ura 6i#ura ; apresent apresentaa um esquema esquema simpli simplifica ficado do de um separad separador or hori-o hori-onta ntall bifási bifásico co t/pico. 3 fluido entra no separador e choca!se com um defletor de entrada, provocando mudança brusca na velocidade e direção do fluido. 8ma separação inicial #rosseira do l/quido e do vapor ocorre neste ponto. V á lv u la d e C o n t ro le d e P r e s s ã o E x tra to r d e N é v o a S a íd a d e G á s Entrada
S e ã o d e # e c a n ta ã o $ o r G r a v id a d e I n t e r fa c e G á s - L í q u id o S e ã o d e ! c u " u la ã o d e L í q u id o
# e f lel e t o r d e E n t r a d a
S a íd a d e L íq u id o V á lv u la d e C o n tro le d e N ív e l
Figura 1 - "squema Simplificado do Separador *oriontal 'ifsico ? força de #ravidade causa a separação das #ot/culas l/quidas mais pesadas que deixam a corrente de #ás e se acumulam no fundo do vaso, onde o l/quido 0 coletado. Essa seção de coleta de l/quido asse#ura um tempo de retenção apropriado $tempo de resid4ncia*, necessário para que o #ás dissolvido saia do óleo e vá para o espaço superior do separador. Esta seção tamb0m leva em consideração, se necessário, um volume de sur#e a fim de manusear #olfadas intermitentes de l/quido provenientes de poços produ-indo em #olfadas ou linhas su7eitas a limpe-a mec5nica com) pi#) . 3 l/quido separado deixa o vaso atrav0s da válvula de descar#a, cu7a abertura ou fechamento 0 re#ulado por um controle de n/vel. 3 #ás separado flui atrav0s do defletor de entrada e se#ue hori-ontalmente atrav0s da seção de separação secundária que se situa na parte superior da fase l/quida. @ medida A
•
•
separação #ás!óleo 0 a ação da #ravidade, causando a decantação do l/quido. *.
! - S"#A S "#A$A%&$"S $A%&$"S 'IF(SI)&S !.1 - S"#A$A%&$ * *&$I+&,TA ? 6i#ura 6i#ura ; apresent apresentaa um esquema esquema simpli simplifica ficado do de um separad separador or hori-o hori-onta ntall bifási bifásico co t/pico. 3 fluido entra no separador e choca!se com um defletor de entrada, provocando mudança brusca na velocidade e direção do fluido. 8ma separação inicial #rosseira do l/quido e do vapor ocorre neste ponto. V á lv u la d e C o n t ro le d e P r e s s ã o E x tra to r d e N é v o a S a íd a d e G á s Entrada
S e ã o d e # e c a n ta ã o $ o r G r a v id a d e I n t e r fa c e G á s - L í q u id o S e ã o d e ! c u " u la ã o d e L í q u id o
# e f lel e t o r d e E n t r a d a
S a íd a d e L íq u id o V á lv u la d e C o n tro le d e N ív e l
Figura 1 - "squema Simplificado do Separador *oriontal 'ifsico ? força de #ravidade causa a separação das #ot/culas l/quidas mais pesadas que deixam a corrente de #ás e se acumulam no fundo do vaso, onde o l/quido 0 coletado. Essa seção de coleta de l/quido asse#ura um tempo de retenção apropriado $tempo de resid4ncia*, necessário para que o #ás dissolvido saia do óleo e vá para o espaço superior do separador. Esta seção tamb0m leva em consideração, se necessário, um volume de sur#e a fim de manusear #olfadas intermitentes de l/quido provenientes de poços produ-indo em #olfadas ou linhas su7eitas a limpe-a mec5nica com) pi#) . 3 l/quido separado deixa o vaso atrav0s da válvula de descar#a, cu7a abertura ou fechamento 0 re#ulado por um controle de n/vel. 3 #ás separado flui atrav0s do defletor de entrada e se#ue hori-ontalmente atrav0s da seção de separação secundária que se situa na parte superior da fase l/quida. @ medida A
que o #ás flui atrav0s desta seção, pequenas #otas de l/quido que ficaram na fase #asosa e não se separaram no defletor de entrada, são separados pela #ravidade e caem para a inte interfa rface ce #ás!l #ás!l/q /qui uido do.. ?l#um l#umas as das #otas #otas t4m t4m di5m di5met etro ro tão tão peque pequeno no que não não são facilmente separadas nesta seção de decantação #ravitacional. Entretanto, antes do #ás deixar o vaso, ele passa atrav0s de uma seção de a#lutinação ou coalescimento. Nesta seção aletas de metal $&B< Ca Cane*, almofadas de tela de arame $&'ireDmesh>* $&'ireDmesh>* ou placas pouco espaçadas são utili-adas para coalescer estas pequenas #ot/culas de l/quido, provocando a queda na seção s eção de acumulação de l/quido. ? pressão no separador 0 mantida por uma válvula controladora de pressão que pode mudar a pressão no separador re#ulando o fluxo de sa/da do #ás pela parte superior do vaso, enviando um sinal de abrir ou fechar para a válvula de controle no separador de acordo com a necessidade. Normalmente, os separadores hori-ontais operam com n/vel de l/quido em torno da sua metade para maximi-ar a área superficial da interface #ás!l/quido. No entanto, em lu#ares como 3riente 10dio, onde separadores muito #randes são encontrados, estes vasos podem ser operados em n/vel consideravelmente bem mais baixo do que a metade do vaso.
!.! - S"#A$A%&$ V V"$TI)A ? 6i#ura A apresenta apresenta um esquema simplificado simplificado de um separador vertical t/pico. t/pico. Nesta confi#uração, o fluxo entra no separador por um bocal lateral e, assim como no separador hori-ontal, um defletor de entrada fa- a separação inicial do l/quido e do #ás. 3 l/quido vai para a seção de acumulação de l/quido at0 o bocal de sa/da do l/quido. ?ssim que a mistura atin7a o equil/brio na pressão e temperatura do separador, bolhas de #ás evoluem no sentido contrário ao escoamento do l/quido e, finalmente, atin#em o espaço superior do vaso. 3 controle de n/vel e a operação da válvula de descar#a do l/quido 0 a mesma do que no separador hori-ontal, sentindo o n/vel de l/quido e a7ustando de acordo com o mesmo. E x tra to r d e N é v o a
V á lv u la d e C o n tro le d e P re s s ã o S a íd a d e G á s S e ã o d e # e c a n ta ã o $ o r G ra v id a d e
Entrada I n t e r f a c e G á s - L í q u id o
# e f le t o r d e E n t r a d a
S a í d a d e L í q u id o S e ã o d e ! c u " u la ã o d e L í q u id o
V á lv u la d e C o n tro l e d e N ív e l
Figura ! - Separador vertical e outras )onfiguraç/es Em um separador vertical, o #ás flui atrav0s do defletor de entrada e, então, verticalmente em direção ao bocal de sa/da do #ás. Na seção de decantação, a #ota de l/quido cai verticalmente em sentido contrário ao fluxo de #ás. uase atin#indo o topo do vaso, o #ás passa atrav0s de uma seção de coalescimentoFextração de n0voa e deixa o vaso retirando adicionalmente mais l/quido. ? pressão neste vaso 0 mantida por um controlador que a7usta a va-ão de sa/da de #ás re#ulando assim a mesma.
!.0 - S"#A$A%&$ " "SF$I)& " &2T$AS )&,FI32$A45"S 8m separador esf0rico t/pico 0 mostrado na 6i#ura . ?s mesmas quatro seç9es básicas encontradas encontradas nos dois tipos de separadores anteriores anteriores são tamb0m tamb0m achadas neste tipo, são elas: seção de separação primária, seção de decantação por #ravidade no hemisf0rio superior do vaso, seção de coleta de l/quido $parte inferior* e seção de extração de n0voa. Entrada # e f lel e t o r d e E n t r a d a E x tra to r d e N é v o a Seão de # e c a n ta ã o $ o r G r a v idi d a d e
I n t e r fa c e G á s - L i q u i d o
V á lv u la d e C o n t ro le d e P r e s s ã o
S a í da d e G á s
# e f lel e t o r d e E n t r a d a # e f lel e t o r
V á l v u la d e C o n t ro l e d e N í v e l Saída d e L íq u id o
S e ã o d e ! c u " u la ã o d e L íq u i d o
E x tra t o r d e Névoa Seão de #ecantaão $ o r G r a v idi d a d e
Entrada
S a íd a d e Líquido
I n t e r fa c e G á s - L í q u i d o
S a íd a d e G á s
Figura 0 - "squema Simplificado de Separador "sf6rico 'ifsico "eparadores "eparadores esf0ricos são, na realidade separadores verticais verticais mas sem o casco cil/ndrico cil/ndrico entre o topo e o fundo. 8ma esfera 0 a estrutura mais eficiente para conter pressão e um separador esf0rico pode ser muito eficiente neste ponto mas, devido a sua limitada capacidade de &sur#e) e porque são dif/ceis de fabricar, não 0 lar#amente usado na indGst indGstria ria petrol petrol/fe /fera ra como como os tipos tipos hori-ont hori-ontais ais e vertic verticais ais.. Entret Entretanto anto,, aplica aplicaç9es ç9es espec/ficas espec/ficas são encontradas, encontradas, como por exemplo exemplo os separadores separadores esf0ricos a baixa pressão $ psi# ou AH (
fluido e eles requerem uma maior perda de pressão do que as confi#uraç9es acima descritas. "eparadores hori-ontais de casco duplo ou bitubos são comuns para al#umas aplicaç9es. Neste separador as seç9es de #ás e de l/quido são separadas, como mostra a 6i#ura 6 i#ura J. 3 fluxo entra no vaso pelo casco superior e atin#e o defletor de entrada. 3 l/quido livre cai para o casco inferior atrav0s de um tubo e o #ás flui atrav0s da seção de decantação e encontra um extrator de n0voa na sa/da do #ás que promove o coalescimento das #ot/culas de l/quido que foram arrastadas e este l/quido desce por um outro tubo para o casco inferior. ualquer pequena quantidade de #ás dissolvido no l/quido 0 liberado no casco de coleta de l/quido e sobe pelos tubos de união dos dois cascos. %evido a seção de acumulação de l/quido ser separada da corrente de #ás, há uma menor chance de uma #olfada #asosa carrear #ot/culas de óleo.
Figura 7 - "squema simplificado do Separador )entrífugo
J
Figura 8 - "squema simplificado do Separador 'itu9o 'ifsico 3utro tipo de separador que 0 freqKentemente usado em al#uns vasos de alto fluxo de #ásFbaixo l/quido 0 o separador!filtro que podem ser tanto verticais como hori-ontais. ? 6i#ura L mostra um esquema deste equipamento. Bubos filtrantes na seção de separação inicial causam a coalesc4ncia de qualquer #ot/cula #rande de liquido à medida que o #ás passa atrav0s dos mesmos e a se#unda seção de extratores de n0voa remove estas #ot/culas coalescidas. Este tipo de vaso pode remover ;HHM das #ot/culas maiores de A micra e M das #ot/culas abaixo de H,J micra. "eparadores!filtro são comumente encontrados como &scrubbers) de sucção de compressores em estaç9es de compressão no campo, como scrubbers) de descar#a da desidratação com #licol. 3 pro7eto destes separadores são freqKentemente patenteados e lar#amente dependentes do tipo de elemento filtrante empre#ado.
Figura : - "squema simplificado do Separador-Filtro
pro7etado com um reservatório de l/quido na sa/da para proporcionar o tempo de retenção requerido. ?l0m disso, permite um di5metro de vaso menor e consequentemente menor custo. ? 6i#ura O mostra um esquema deste separador.
Figura ; - )orte do Separador *oriontal com $eservat
0 - Separadores Trifsicos uando óleo e á#ua são misturados com al#uma intensidade e deixado descansar para decantar, uma camada de á#ua livre relativamente limpa aparecerá no fundo. 3 crescimento desta camada de á#ua se#uirá a curva mostrada na 6i#ura P. %epois de um tempo, variando de a AH minutos, a mudança na altura da camada será despre-/vel. ? fração de á#ua obtida na decantação 0 chamada de á#ua livre. usual a separação da á#ua livre antes do tratamento do óleo remanescente e da camada de emulsão.
Figura = - "squema e )urva do )rescimento da )amada de (gua com o Tempo "eparadores trifásicos al#umas ve-es chamados de extratores de á#ua livre são utili-ados para separar e remover qualquer á#ua livre que possa estar presente. %evido a corrente entrar no separador trifásico diretamente do poço produtor ou de um outro separador que O
opera a maior pressão, o mesmo 0 pro7etado para separar qualquer #ás liberado assim como o óleo da á#ua, da/ o nome trifásico. 3s separadores trifásicos podem ser hori-ontais ou verticais e seus aspectos básicos de pro7eto são id4nticos àqueles discutidos anteriormente nos separadores bifásicos, sendo que as Gnicas diferenças são que mais espaço deve ser deixado para a decantação do óleo e da á#ua e al#uns meios de remoção de á#ua devem ser adicionados, al0m do controle da altura da interface óleo!á#ua.
0.1 - S"#A$A%&$ *&$I+&,TA ? 6i#ura 0 um desenho esquemático de um separador trifásico hori-ontal. 3 fluido entra no separador e colide com o defletor de entrada, mudando bruscamente de direção e de velocidade provocando uma separação #rosseira do #ás e do l/quido, como visto no separador bifásico. Em al#uns pro7etos, o defletor possui um coletor de descida $&do'ncomer>*, que direciona o fluxo de l/quido para baixo da interface #ás!l/quido e acima da interface óleo!á#ua. 3 tamanho da seção de coleta de l/quido no vaso deve proporcionar tempo de retenção suficiente para que o óleo e a emulsão formem uma camada ou &almofada) de óleo no topo da camada de á#ua livre que sedimenta no fundo do vaso. Nesta fi#ura o controle de n/vel 0 feito por um controlador de interface do tipo vertedouro. 3 vertedouro mant0m o n/vel de óleo e o controlador mant0m o n/vel de á#ua. 3 óleo passa por cima do vertedouro e o n/vel de óleo nesta c5mara 0 mantido por um controlador de n/vel que aciona uma válvula de descar#a de óleo. Na c5mara de á#ua, o controlador de n/vel &sente) a altura da interface óleo!á#ua e, então, envia um sinal à válvula de descar#a de á#ua, permitindo que uma quantidade correta de á#ua saia do vaso, por um bocal antes do vertedouro, para que a altura da interface óleo!á#ua se7a mantida no valor de pro7eto. 3 n/vel da interface óleo!á#ua pode variar dependendo da import5ncia relativa da separação #ás!liquido. ? confi#uração mais usual 0 do vaso trabalhar semi!cheio, dando a máxima área superficial para o #ás!óleo. 3 #ás expandido flui hori-ontalmente atrav0s do vaso e sai do mesmo depois de atravessar o extrator de n0voa passando tamb0m pela válvula controladora de pressão que mant0m a pressão no vaso.
P
Figura > - "squema simplificado do Separador *oriontal Trifsico ? 6i#ura ;H mostra uma confi#uração alternativa conhecida como &recipiente!vertedor) Este tipo elimina a necessidade de um controlador de interface l/quida. 3 óleo e a á#ua fluem sobre o vertedouro onde o controle de n/vel 0 efetuado por uma simples bóia. 3 óleo passa sobre o vertedouro de óleo para dentro do recipiente $ou caçamba* de óleo que possui um controlador de n/vel que aciona a válvula de descar#a de óleo. ? á#ua flui por baixo da caçamba de óleo e depois passa sobre o vertedouro de á#ua para uma c5mara onde o n/vel 0 mantido por um controlador que aciona a válvula de descar#a de á#ua.
Figura 1? - "squema simplificado do Separador *oriontal Trifsico Tipo @$ecipiente-Vertedor@ ? altura do vertedouro de óleo controla o n/vel de l/quido no vaso e a diferença de altura entre o vertedouro de óleo e o de á#ua controla a espessura de camada de óleo, pois a bóia flutua no topo da camada de á#ua devido a diferença de densidade. 3 ponto cr/tico para a operação do vaso 0 que a altura do vertedouro de á#ua se7a suficientemente abaixo
do de óleo para que a espessura da &almofada) de óleo permita suficiente tempo de retenção do óleo. "e o vertedouro 0 tão #rande quanto previsto, então a &almofada) de óleo pode aumentar de espessura at0 um ponto onde o óleo passará sobre a caixa de óleo e sairá 7unto com a á#ua. Normalmente, tanto o vertedouro de óleo como o de á#ua são a7ustáveis, de modo a absorver as variaç9es das densidades do óleo e da á#ua ao lon#o da vida Gtil da planta de processo. "e nós compararmos estes dois tipos de separadores trifásicos hori-ontais, veremos que o controle de interface tem a vanta#em de ser facilmente a7ustado a fim de se manusear as mudanças inesperadas de densidade ou va-9es de óleo e á#ua. Entretanto, quando se prev4 a produção de óleo muito pesado ou que uma #rande quantidade de emulsão ou parafina serão produ-idos, o n/vel da interface se torna dif/cil de &sentir). Neste caso, o chamado separador &recipiente!vertedouro) 0 recomendado.
0.! - S"#A$A%&$ V"$TI)A ? 6i#ura ;; mostra um esquema t/pico para um separador vertical trifásico. ? corrente de fluido entra no vaso pelo lado como no separador bifásico e, novamente, o defletor de entrada separa a maior parte do #ás. 8m condutor de l/quido $&do'ncomer)* 0 necessário para levar o l/quido para baixo da interface óleo!á#ua para que não se7a perturbado o processo de separação do mesmo. 8m condutor de #ás 0 necessário para equali-ar a pressão de #ás entre a seção de coleta de l/quido inferior e a seção de decantação superior. 8m espalhador na sa/da do condutor de liquido 0 locado abaixo da interface óleo!á#ua e, à medida que o óleo sai, ele vai subindo a partir deste ponto e qualquer á#ua livre que for carreada 0 separada. ?s #otas de á#ua descem e qualquer #ot/cula de óleo que for arrastada na fase aquosa tende a subir em contra!corrente com fluxo de á#ua. ?l#umas ve-es, um separador trifásico com fundo cQnico 0 usado quando se prev4 que a produção de areia será um problema #rande. Normalmente o cone 0 formado em um 5n#ulo de IJR a LJR $ver 6i#ura ;A*, devido a areia produ-ida ter uma tend4ncia a sedimentar em aço com 5n#ulos menores do que IJR. "e um cone 0 instalado, ele pode ser parte da parede do vaso de pressão ou, por ra-9es estruturais, ele pode ser instalado dentro do vaso cil/ndrico. Neste caso, uma linha equali-adora de #ás deverá ser instalada para asse#urar que o vapor por trás do cone este7a sempre em equil/brio com o espaço vapor.
;H
Figura 11 - "squema simplificado do Separador Vertical Trifsico
Figura 1! - )orte esquemtico do Separador Vertical com Fundo )nico ? 6i#ura ; mostra tr4s modos diferentes de controle de n/vel que são freqKentemente empre#ados em um trifásico vertical.
;;
Figura 10 - Bodos de )ontrole de ,ível 3 m0todo $a* 0 somente para controle de n/vel, onde uma bóia 0 usada para controlar a interface #ás!óleo e re#ular a válvula de controle para descar#a do óleo da seção do óleo. 8ma bóia de interface 0 utili-ada para controlar a interface óleo!á#ua e re#ular a válvula de descar#a de á#ua. %evido a não utili-ação de nenhuma chicana $vertedouro*, este sistema 0 o mais fácil de fabricar e 0 o que melhor manuseia a produção de areia e material sólidos. 3 m0todo $b* usa um vertedouro para manter o n/vel da interface #ás!óleo em uma posição constante. Ssto resulta em uma melhor separação da á#ua do óleo, desde que todo o óleo suba at0 a altura da chicana antes de sair do vaso. "ua desvanta#em 0 que a c5mara de óleo toma espaço e aumenta o custo de fabricação. ?l0m disso, sedimentos coletados podem ser dif/ceis de drenar da c5mara de óleo e um &shut!do'n) de n/vel baixo pode ser necessário para salva#uardar a falha na válvula de descar#a no óleo. 3 R m0todo $c* usa dois vertedores, que eliminam a necessidade de uma bóia de interface. 3 n/vel de interface 0 controlado pela altura do vertedor externo de á#ua em relação ao vertedor de óleo ou altura de sa/da. Ele 0 similar ao pro7eto do separador hori-ontal tipo &recipiente!vertedor). ? desvanta#em deste sistema 0 que ele requer espaço e tubulação externa adicionais. omo na separação bifásica, a #eometria de fluxo no vaso hori-ontal trifásico 0 mais favorável do ponto de vista de processo. Entretanto, podem haver ra-9es não relacionadas ao processo que condu-am a seleção de um vaso vertical para uma determinada aplicação espec/fica.
7 - Vantagens e %esvantagens ?#ora que entendemos as simularidades dos vários tipos de separadores, podemos ver suas diferenças assim como o que fa- que um tipo particular se7a mais adequado para cada aplicação distinta. "eparadores hori-ontais são normalmente mais eficientes no manuseio de #randes ;A
volumes de #ás. Ssto porque na seção de decantação do vaso as #ot/culas de l/quido caem perpendicularmente à direção do fluxo de #ás e então são mais facilmente separadas da fase continua #asosa. ?l0m disso, desde que a área superficial da interface #ás!l/quido 0 maior nos separadores hori-ontais do que nos verticais com a mesma capacidade, 0 mais fácil para as bolhas de #ás alcançarem o espaço da fase vapor, à medida que o l/quido tende ao equil/brio e essas bolhas vão sendo liberadas. Então, falando estritamente sob o ponto de vista da separação #ás!l/quido, os separadores hori-ontais serão os preferidos a não ser que al#um motivo espec/fico condu-a a escolha pelo vertical ou outro tipo. ?l#umas das desvanta#ens deste separador são dadas a se#uir: •
•
•
•
"eparadores hori-ontais não são tão eficientes quanto os verticais no manuseio de sólidos produ-idos. 3 dreno de l/quido no separador vertical pode ser centrali-ado no fundo do vaso de tal modo que os sólidos não se acumularão no separador, mas serão descarre#ados no próximo vaso. ?lternativamente, um dreno poderia ser locado neste lu#ar de modo que a areia, ar#ila, etc. poderiam ser periodicamente removidas, enquanto l/quido limpo deixa o vaso por uma sa/da posicionada li#eiramente acima+ Em um vaso hori-ontal, 0 necessário colocar vários drenos ao lon#o do comprimento do vaso, com um espaçamento muito próximo. Bentativas de aumentar a dist5ncia entre drenos, pelo uso de 7atos de areia na vi-inhanças de cada dreno para fluidi-ar os sólidos enquanto os drenos estão em operação, são caros e tem obtido pouco sucesso em operação no campo+ Casos hori-ontais requerem mais área plana do que o vertical com a mesma capacidade. ?pesar de não ser importante em plantas situadas em terra 0 muito importante em plantas mar/timas onde espaço 0 limitado e valioso.
Casos verticais tamb0m tem pontos ne#ativos que não são relacionados com o processo mas que devem ser considerados na hora da seleção. "ão eles: • •
? válvula de al/vio e outros escadas especiais e plataformas de acesso+ 3 vaso vertical pode ter que ser removido do pacote de uni equipamento de produção $tamb0m chamado de &s(id)* quando restriç9es de altura para o transporte rodoviário, requerendo que se7a hori-ontalmente embarcado. ;
No entanto, vasos hori-ontais são #eralmente os mais econQmicos para a separação #ás! óleo, particularmente onde há problemas com emuls9es, espuma ou altas ra-9es #ás!óleo. Casos verticais trabalham mais efetivamente em situaç9es tanto de baixa ra-ão #ás!óleo como em muito alta $tal como nos &scrubbers)*, onde somente a n0voa 0 removida do #ás.
8 - VA$I(V"IS %" #$&)"SS& ?s condiç9es de operação de um separador são definidas por:
8.1 - #$"SSC& %" S"#A$A4C& a7ustada em função da pressão ótima de separação. uando a pressão de separação 0 redu-ida, o volume de #ás liberado pelo óleo aumenta.
8.! - T"B#"$AT2$A ? temperatura de separação 0 determinada pela va-ão, profundidade do poço, comprimento das linhas de sur#4ncia, etc.. Normalmente não 0 par5metro controlável no separador. 8m aumento na temperatura do separador tem o mesmo efeito que uma redução na pressão de separação, causando portanto uni aumento na va-ão de #ás. Este aumento de temperatura #eralmente provoca uma redução nas densidades do óleo e do #ás, facilitando a retirada da á#ua emulsionada no óleo e tamb0m diminuindo a formação de espuma. Em certas re#i9es há uma #rande diferença de temperatura durante o dia e a noite e isto, al#umas ve-es, afeta a operação do separador.
8.0 - ,DV" "e o separador recebe um fluxo re#ular, então 0 poss/vel manter o n/vel e velocidade de circulação de #ás estáveis obtendo a máxima efici4ncia de separação. 8m mesmo separador pode ser a7ustado para condiç9es diferentes de operação, tais como: ;I
• •
1áxima capacidade ao óleo+ 1áxima capacidade ao óleo e ao #ás+ 1áxima capacidade ao #ás
: - #$&'"BAS "S#")IAIS á uma s0rie de problemas especiais que podem ocorrer tanto nos separadores bifásicos como nos trifásicos. Bais como: 6ormação de espuma+ 3bstrução por parafina+
:.1 - "S#2BA ?s maiores causadoras de espuma são as subst5ncias surfactantes presentes no óleo cru que são de remoção impraticável antes que o fluxo atin7a o separador. ? espuma não representa um problema se no separador há um interno para remoção da mesma que asse#ure um tempo e superf/cie coalescedora suficientes para quebrá!la. ontudo, o aparecimento de espuma em um separador apresenta certos problemas de pro7eto: 3 controle mec5nico do n/vel de l/quido 0 complicado porque qualquer dispositivo de controle deve operar com fases l/quidas ao inv0s de duas+ ? espuma tem um alta ra-ão volumeFpeso. onseqKentemente, ela pode ocupar um volume no vaso muito #rande que, de outro modo, estaria dispon/vel para a seção de coleta de l/quido ou para a seção de decantação+
•
•
%eve!se notar que a quantidade de espuma formada 0 dependente da queda de pressão que o l/quido de entrada 0 su7eito, assim como das caracter/sticas do l/quido nas condiç9es do separador. Em al#uns casos, o efeito da temperatura pode ser bastante si#nificativo. 3s antiespumantes são lar#amente. Entretanto, na escolha do tamanho do separador que irá manusear um óleo particular, o uso de antiespumantes não será um fator porque as caracter/sticas do óleo mudam durante a vida de um campo. Uecomenda!se uma capacidade suficiente para manusear a produção antecipada sem o uso de um inibidor . ?liás, o uso de inibidores de espuma para instalaç9es com va-9es elevadas pode ser proibitivo devido ao seu custo.
:.! - #A$AFI,A 3peraç9es de separação podem ser afetadas por um acGmulo de parafina. ?s placas coalescedoras na seção l/quida e o &'ire mesh) na seção #asosa são particularmente suscet/veis a este tamponamento. uando a parafina 0 um problema real ou potencial, o uso de extrator de n0voa tipo placas ou centr/fu#os devem ser considerados como alternativos. Neste caso, bocas de visitas ou orif/cios devem ser providenciados para permitir a entrada de vapor ou solvente de limpe-a dos internos do separador.
;J
:.0 - A$"IA ? areia pode ser muito problemática em separadores, causando erosão nas válvulas ou interrupção, obstruindo os internos do separador e acumulando!se no fundo do separador. Uevestimento especial pode minimi-ar os efeitos da areia em válvulas e o acGmulo de areia pode ser aliviado com o uso rotineiro de 7atos de areia e drenos. 3 bloqueio dos internos do separador 0 um problema que deve ser considerado no pro7eto de um separador, pois aquele que promove uma boa separação e ainda oferece um nGmero m/nimo de pontos nos quais a areia pode se acumular, 0 dif/cil de se conse#uir, desde que o mecanismo que promove a melhor separação das fases #asosa, oleosa e aquosa, provavelmente tamb0m terá áreas de acGmulo de areia. ? melhor solução 0 o balanço prático destes fatores.
:.7 - "B2S5"S
:.8 - A$$AST" Este 0 um problema t/pico operacional. á dois modos de ocorr4ncia de arraste: o arraste de óleo e o arraste de #ás. 3 primeiro ocorre quando o l/quido 0 arrastado com a corrente de #ás, podendo ser uma indicação de n/vel de l/quido alto, danos nos internos do vaso, formação de espuma, sa/da de l/quido obstru/da, pro7eto impróprio ou simplesmente que o vaso está operando com uma capacidade acima de pro7eto. 3 se#undo caso ocorre quando o #ás 0 arrastado na corrente de l/quido e pode ser unta indicação de n/vel baixo de l/quido, vórtice ou falha no controle de n/vel. om este conhecimento dos vários tipos de separadores e de problemas que podem ocorrer, vamos ver um pouco mais de perto os componentes internos e externos comuns a estes separadores.
;-
A)"SSE$I&S %& S"#A$A%&$
;.1 - I,T"$,&S •
%E6TEB3U %E ENBU?%? ! hamado de dispositivo primário de separação ou placa defletora. "ão muitos os tipos deste dispositivo e a 6i#ura ;I mostra os vários modelos básicos, comumente utili-ados. 3s primeiros são defletores de impacto que podem ser uma calota esf0rica, placa plana ou qualquer forma que cause uma mudança rápida na direção e velocidade dos fluidos e, assim, separe o ;L
#ás do l/quido. ? vanta#em do uso de dispositivo tal como o semiesf0rico ou cQnico 0 que ele cria uma menor perturbação do que as placas planas acabando com os problemas de arraste ou emuls9es. 3 AR tipo apresentado 0 uma entrada tipo ciclone, que usa a força centr/fu#a mais do que a a#itação mec5nica para separar o óleo e o #ás. ? entrada pode ter uma chamin0 ciclQnica, como mostrada, ou usar um fluido tan#encial que percorre as paredes do vaso. •
•
#olfadas de l/quido.
;O
Figura 17 - "squemas de vrios tipos de defletores GaH calota esf6rica G9H placa plana GcH entrada tipo ciclone Figura 18 - )orte do Separador mostando as #lacas Inclinadas
Figura 1: - )orte de um Separador mostrando os Jue9ras-&ndas •
8E2U?!CVUBSE ! normalmente uma boa id0ia incluir no pro7eto do separador um quebra vórtice simples, como mostrado na 6i#ura ;O, para interromper o desenvolvimento do vórtice quando a válvula de controle 0 aberta. 3 vórtice pode succionar al#um #ás e arrastá!lo com o l/quido de sa/da. ;P
Figura 1; - )orte mostrado a localiação dos vrios tipos de Jue9ra-V
EWBU?B3U %E NC3? ! ? 6i#ura ;P mostra dos mais comuns dispositivos para extração de n0voa: almofadas de telas de arame $&'ireDmesh)*, aletas $&B< Cane)* e placas cil/ndricas.
;
Figura 1= - TrKs tipos de "Ltratores de ,6voa GaH MNire mesO@ G9H @vane@ GcH placas cilíndricas 3s &'ire!mesh) são feitos de esteiras tecidas com fios de aço inoxidável finamente entrelaçados em uma matri- envolta por um cilindro hermeticamente empacotado. ?s #ot/culas de l/quido colidem com os fios da esteira e coalescem. ? eficácia deste dispositivo depende amplamente da velocidade do fluxo de #ás. "e a velocidade 0 muito baixa, o #ás passará atrav0s da malha de arames sem que as #ot/culas colidam e coalesçam e se a velocidade 0 muito alta, as #ot/culas coalescidas serão novamente arrastadas. Este tipo de extrator de n0voa não 0 muito caro, mas 0 mais susceptXivel a obstruç9es do que os outros tipos. 3s extratores de n0voa tipo aleta $&Cane BYpe)*, força a corrente de #ás a ter um fluxo laminar entre as placas corru#adas. ?s #ot/culas colidem com superf/cie das placas onde coalescem e caem para a seção de coleta de l/quido do vaso.
AH
?s placas cil/ndricas são pro7etadas para funcionar essencialmente do mesmo modo que os &vanes). ?s placas são confi#uradas como cilindros conc4ntricos, al#umas ve-es corru#ados, em cu7a superf/cie o #ás colide e coalesce. ?l#uns separadores possuem extratores de n0voa centr/fu#os que causam a separação das #otas de l/quido por força centr/fu#a $ver 6i#ura ;*. Este tipo pode ser mais eficiente do que os demais e são menos suscet/veis de entupir. Entretanto, eles não são de uso comum, pois suas efici4ncias de remoção são muito sens/veis a pequenas variaç9es de va-ão. ?l0m disso, eles requerem uma queda de pressão relativamente #rande para criar a força centr/fu#a necessária à separação.
Figura 1> - "squema do "Ltrator de ,6voa )entrífugo •
A;
Figura !? - "squema de #ratos )oalescedores •
Z?B3" %E ?UES? E %UEN3" ! Nos separadores trifásicos hori-ontais, o principal problema 0 o acGmulo de areia e sólidos no fundo do vaso. Estes sólidos se acumulam tornando!se bem compactos e, assim, interrompem a operação eficiente do vaso por tomarem menor o volume do mesmo. Na remoção destes sólidos, o separador fica fora de operação temporariamente e os drenos de areia são cuidadosamente abertos e um fluido à alta pressão, usualmente á#ua produ-ida, 0 bombeado,saindo da tubulação como 7atos d>á#ua que suspendem os sólidos e os carreiam e a areia pelos drenos $Cer 6i#ura A;*.
Figura !1 - )orte esquemtico mostrado os Patos de Areia AA
omo prevenção da obstrução dos drenos pela areia sedimentada, coletores de areia são usados para cobrir as sa/das. Estes coletores são calhas invertidas com aberturas laterais ranhuradas.
;.! - %" )&,T$&" 3s principais instrumentos de controle são aqueles que controlam automaticamente os fluxos de #ás, óleo e á#ua, de modo a manter as variáveis operacionais de pressão e n/veis de interface #ásFóleo e óleoFá#ua em valores previamente fixados. ada um dos controladores de fluxo comp9e!se de um con7unto de elementos chamados de malha de controle, onde o instrumento primário 0 aquele que mede a variável e transmite para o controlador que compara o valor atual da variável com o valor pr0! fixado e fa- a correção do desvio atrav0s do elemento final de controle. ?ssim, tomando o separador trifás/co como exemplo temos: ;* 1alha de ontrole de
A* 1alha de ontrole de "a/da de Vleo: "ensorFtransmissor de n/vel de óleo $TB*+ ontrolador de n/vel $T*+ Cálvula de controle de n/vel $TC*. • • •
* 1alha de ontrole de "a/da de [#ua: "ensorFtransmissor de n/vel de interface $TB*+ ontrolador de n/vel de interface óleoFá#ua $TS*+ Cálvula de controle de n/vel de interface $TC*. • • •
•
3NBU3T?%3UE" %E
Figura !! - )ontrolador de #ressão e Vlvula de )ontrapressão
•
3NBU3T?%3UE" %E N]CET ^ necessário controlar a interface #ás! l/quido eFou a interface óleo!á#ua em um separador. Ssto 0 feito pelos controladores de n/vel e pelas válvulas de descar#a de l/quido. 3 tipo mais comum 0 simplesmente uma bóia, embora dispositivos eletrQnicos tamb0m possam ser utili-ados $6i#ura A*. "e o n/vel começa a subir, o controlador envia um sinal à válvula de descar#a permitindo o l/quido sair do vaso. "e o n/vel começar a cair, a válvula recebe um sinal para fechar, diminuindo o fluxo de l/quido que sai do vaso.
?l0m destes principais instrumentos de controle descritos, existem instrumentos auxiliares que fornecem dados essenciais para o acompanhamento da operação de separação. %entre outros temos principalmente: manQmetros, termQmetros, visores de n/vel, medidores etc.
AI
Figura !0 - )ontrolador de ,ível e Vlvula de %escarga ;.0 - %" B"%I4C& A - Bedição de gs 3s equipamentos baseiam!se na relação entre a va-ão e o diferencial de pressão AJ
produ-ido quando se introdu- urna restrição na tubulação. 3 sistema de medição 0 composto de: Elemento primário $placa de orif/cio*, que produ- a pressão diferencial+ Elemento secundário $bourdon* que mede a pressão diferencial+ Bransmissor de pressão e temperatura+ Botali-ador de pressão+ Ue#istradores. • • • •
3 elemento primário $placa de orif/cio* 0 usualmente instalado nas linhas de válvulas tipo &%aniel) que permitem a troca das placas sem que ha7a interrupção de fluxo.
' - Bedição de
;.7 - %" S"32$A,4A Bem por finalidade provocar um alarme ou uma ação antes que ocorra al#uma anormalidade proveniente de uma variável mal controlada ou at0 mesmo de um erro de operação. Bais instrumentos são: • •
• •
•
AL
Cer 6i#ura AI para exemplos. 2asicamente, o princ/pio de funcionamento dos diversos tipos existentes de válvulas automáticas de pressão, 0 o mesmo, diferindo apenas do desenho interno devido às condiç9es de empre#o de cada tipo.
Figura !7 - "squemas de GaH vlvula de alívio G9H disco de ruptura %e acordo com cada tipo de fluido, as válvulas automáticas de proteção de equipamentos quando de excesso de pressão subdividemDse em: Cálvulas de al/vio $&Uelief Calve>* ! utili-adas para operarem com l/quidos, sua abertura dá!se #radativamente, iniciando!se na pressão de pro7eto e atin#indo a abertura plena quando a pressão ultrapassa a de pro7eto na marca de a ;HM+ Cálvulas de "e#urança $&"afetY Calve)* ! utili-adas nos casos de operação com fluido #asoso, vapor ou ar, atuando a determinada pressão pr0!estabelecida, sendo sua abertura rápida e intermitente+ Cálvulas de "e#urança e ?l/vio $&"afetY Uelief Calve)* ! usadas para operar tanto com l/quidos como com #ases, vapores ou ar, devido a sua construção especial. •
•
•
AO
= - S"#A$A4C& "B "ST(3I&S uando a pressão de sur#4ncia dos poços 0 suficientemente alta pode ser conveniente fa-er a separação em mais de um está#io, isto 0, com separadores em s0rie trabalhando a press9es, sucessivamente, menores.
Figura !8 - "squema Simplificado de Separação em 0 estgios =.1 - A#I)A4C& ? finalidade da separação por está#ios 0 obter unta recuperação final de líquido mLima e dar uma esta9ilidade maior $menos tend4ncia a evaporar!se* ao l/quido separado. ? maior recuperação de l/quido que se obt0m na separação por está#ios prov0m dos hidrocarbonetos que ficariam na fase #asosa, se a separação fosse feita em um só está#io. "endo relativamente leves, tais hidrocarbonetos &condensáveis) conferem ao l/quido recuperado uma menor densidade $maior #rau ?
estiver utili-ando este m0todo o custo da maior pot4ncia para a elevação pode sobrepu7ar o barateamento da pot4ncia do compressor. uanto mais está#ios são adicionados ao processo, o incremento na recuperação de l/quido será cada ve- menor. ? Babela ; 0 um #uia aproximado do nGmero de está#ios de separação, excluindo o tanque de estoca#em, que a experi4ncia em campo indica ser o ótimo. Esta tabela 0 feita somente como um #uia e não substitui os cálculos de expansão, estudos de en#enharia e o 7ul#amento de en#enharia.
#$"SSC& 1Q "ST(3I& GpsigH AJ ! ;AJ ;AJ ! HH HH ! JHH JHH ! OHH
,RB"$& %" "ST(3I&S G1H ; ; ! A A A ! $a*
Normalmente, o nGmero máximo de está#ios que se 7ustifica economicamente 0 de quatro, embora 7á se tenha feito separação at0 com seis está#ios. ?l0m das ra-9es econQmicas citadas acima, há ra-9es de ordem t0cnica, a se#uir enumeradas, que poderão influir na aplicação da separação por está#ios. •
•
?s caracter/sticas f/sicas e qu/micas do óleo produ-ido ! a separação em está#ios dá resultados mais positivos para óleo de alto #rau ?
. %imensionamento de Casos "eparadores Volume de tambores
X L
Y L
= h L F D =
$;* $A*
S L F A = I S L F π D A
relação entre W e _ A
y
=
(; F π ) arccos(; A x* ( A F π ) $; A x* x( ; x) −
−
−
$*
−
Tevando em conta que os valores de x estão sempre entre H,A e H,P "i#al0s obteve a se#uinte equação, com erro máximo de A,JM. x ` H,PAL;HY H,HPLIO Y ` ;,A;HJHx ^ H,;HJAJ
$I* $J*
3utra equação, ainda mais simples, foi apresentada por ?bernathY $Ydroc.
$L* $O*
= y L (π D
A
$P*
F I .L
Tempo de $esidKncia do íquido
=
onde
A.T R .Q L Q L
0 a va-ão de l/quido $mFmin ou ftFmin*, na temperatura de operação. H
Velocidade BLima Admissível para o 3s 3 dimensionamento de um separador l/quido!#ás 0 feito com base na velocidade máxima ascendente para a fase #ás no separador. ? efici4ncia do separação depende, fundamentalmente, desta velocidade: quanto maior a velocidade do #ás no vaso, maior será a quantidade de #ot/culas de l/quido arrastadas pelo #ás. Existe uma velocidade de ascensão do #ás no l/quido, tal que a #ota permanece imóvel, mantida apenas por seu peso. ualquer incremento na velocidade do #ás provoca o arraste de #ot/cula. Esta velocidade limite 0 dada pela equação de "ounders 2ro'n: V p
= K ( ρ L − ρ G ) F ρ G
$*
onde ρ 0 a massa espec/fica e K a constante de velocidade Na prática, costuma!se dimensionar o separador para uma velocidade máxima de #ás no vaso, como uma fração da velocidade limite V p . V V
=
fV p
$;H*
Bipo de Caso com demister "em demister
ori-ontal ;,H H,;J
Certical ;,;J H,II
?ssim, a velocidade máxima admiss/vel para o #ás no separador 0 dada pela equação abaixo: V = f . K . ( ρ L − ρ V ) F ρ V $;;* max
onde: K `H,AAO ftFs`H,HLA mFs f obtido
pela tabela acima
onhecida a va-ão de #ás no separador, pode!se calcular o di5metro m/nimo do tambor por: QV
=
At V
=
π D
A
I
.V ou D min
=
IQv F π V
$;A*
3 volume V L destinado à fase l/quida, ou se7a, o volume de l/quido contido entre os n/veis TT e TTT, 0 obtido fixando!se um tempo de resid4ncia T R adequado para pro7eto de separadores na área de processamento de petróleo muito usual J minutos. V L
=
A.T R .Q L
$;*
;
%ividindo o volume de l/quido pela área da seção transversal do separador At , obt0m! se a altura de l/quido H L . Este valor deverá ser superior a JHH mm, para permitir a instalação de instrumento de controle de n/vel* H L
=
V L At
=
V L A
π D F I
$;I*
3 n/vel TTT 0 colocado entre P e ;A pole#adas $AH!H cm* da linha de tan#4ncia do fundo, se#undo recomendam diversos pro7etistas citados na literatura. uanto ao espaço destinado ao vapor $acima do n/vel máximo de l/quido TT*, os valores usualmente su#eridos na literatura são: a* do n/vel TT at0 o bocal de entrada ; a ello# "ection IAHH $Cessel %esi#n 1anual* , recomenda %FA ou A ft $LHH mm*, o que for maior. b* do bocal de entrada at0 a TB do topo $sem demister*, A ` H.OJ x % ou I ft $;.A m*, o que for maior. c* uando o vaso cont0m &demister), a altura A 0 a soma de alturas: ! do bocal de entra at0 o &demister) `;,H% ou ft $HH mm* $ello# "ection IAHH* ! espessura do &demister), incluindo suporte de sustentação: I`L a P pol $;JH a AHH mm* ! espaço entre &demister) e linha tan#ente do topo: J`L a ;A pol $;JH a HH mm*. Ueunindo todos os valores anteriores, obtemos o comprimento do vaso: A
! sem demister: T` TT T ; A ! com demister: T` TT T ; I J 3 comprimento T tamb0m deverá ser selecionado de prefer4ncia em função das dimens9es das chapas comercialmente dispon/veis. Uesta verificar se a relação TF% obtida está dentro da faixa recomendada $entre A e I*. omo o di5metro calculado 0 o valor m/nimo, pode!se aumentá!lo se for necessário diminuir o comprimento $e da/ a relação TF%*. 1antendo o di5metro calculado como o di5metro do demister.
#rincipais recomendaç/es de proeto para alturas de vasos
%imensionamento de 'ocais 8m vaso separador cont0m bocais $)no--les)* com várias finalidades: ;* A* * I* J* L* O*
entrada de l/quido #ás $vapor* sa/da de #ás sa/da de l/quido dreno respiro $&vent)* pur#a com vapor $&steam!out)* boca de visita $&manhole)*
P* conex9es para instrumentos:
'ocal de entrada: o di5metro, normalmente, 0 o mesmo da linha, mais, em muitos casos, não há informaç9es sobre o di5metro da linha quando do dimensionamento do vaso: Tummus: vel max $ftFs* `
LH ρ m
$;J*
3nde ρ m $lbFft* 0 a massa espec/fica da mistura calculada como a ponderação das va-9es de entrada por: ρ m
=
ρ L Q L
Q L
+
QG
+
ρ G QG
Q L
+
QG
$;L*
uando a entrada 0 apenas de l/quido, a Tummus recomenda usar vel. 1ax de ;H ftFs.3 di5metro do bocal 0 calculado por: % bocal`
IQ F π V
Saída de íquido: Neste caso, deve!se calcular a velocidade máxima por: C $ftFs* ` H,J.
A. g . H
$;O*
3nde #`A,A ftFsA e H a altura de l/quido acima do bocal de sa/da at0 o n/vel m/nimo TTT. Tummus recomenda usar no máximo L ftFs. No caso do separador vertical incluir em H a profundidade do tampo $H,J.%* para tampos hemisf0ricos, H,AJ.% para tampos elipsoidais ou H,;L.% para tampos torosf0ricos.
Saída de Vapor: 3 crit0rio da Tummus para determinar a velocidade máxima 0 C$ftFs*`
LH ρ G
$;P*
? 6oster!heeler recomenda dimensionar a linha de #ás admitindo uma queda de pressão de H,J psiF;HH ft no máximo.
%reno 3 crit0rio da Tummus para o di5metro do dreno, em função do volume do separador e: Col Caso $ft* ?t0 JH JH ! AHH AHH ^ LHH LHH ^ AJHH 1ais de AJHH
%i5metro nominal $pol* ; ; A I
$espiro GventUH I
%i5metro do respiro $pol* g ; ; A
'oca de Visita GmanOoleUH #urga e &utros ? ?"1E recomenda que o di5metro máximo da boca de visita se7a a metade do di5metro do vaso separador, sendo comum a utili-ação do di5metro de AI pol. uanto aos demais bocais, #eralmente são especificados no di5metro de ; pol.
Jue9ra W V
Separação em estgios ? separação em vários está#ios $fi#ura ;* consiste em um con7unto de separadores, onde as press9es dos está#ios subseqKentes decrescem at0 atin#ir a pressão de arma-enamento ou transporte. ? corrente de l/quido que deixa o separador 0 enviada para o bocal de entrada de cada um dos sucessivos separadores.
6i#ura ;: "eparação em Está#ios J
3 ob7etivo principal da separação em está#ios 0 maLimiar a recuperação de
M sep. diferencial teórica ? ;8 >? >: >=.8
3 problema de determinação do nGmero de está#ios de separação ótimo está relacionado ao aspecto econQmico, ou se7a, aumentar a quantidade de separadores e instrumentação associada onera em custos. Neste caso, para cada pro7eto, precisamos avaliar economicamente o #anho financeiro com o acr0scimo de recuperação de óleo em relação ao custo de um separador adicional. Esta análise pode ser feita usando simuladores de processo com rotina de análise econQmica $ex. simulador YsYs*. ? se#uinte re#ra prática pode ser aplicada quando não se disp9e de cálculo um ri#oroso atrav0s de simulação: 1áxima ra-ão de pressão entre dois está#ios consecutivos:
NGmero de está#ios L
$psi#* !8-1!8 1!8-0?? 0??-8?? 8??-;??
1 1-! ! !-0
?pós a seleção do nGmero de está#ios, pode!se determinar as press9es de operação dos está#ios intermediários atrav0s da expressão da equação ;: n
P R = P s
$;*
;
onde, <; 0 a pressão do primeiro está#io e
=
P ; R
=
P s R
$A*
n −;
?s equaç9es acima consideram que ra-ão de pressão por está#io se7a constante. ontudo, a análise mais ri#orosa do problema de separação indica que a relação de pressão entre o penGltimo e Gltimos está#ios 0 consideravelmente menor comparado aos outros está#ios.
;H ^
A ! %E"US\3 "81[US? %E %E<8U?\3 %E ["
? depuração do #ás si#nifica remoção de óleo no #ás, óleo esse proveniente de arraste em fase l/quida ou sob forma de n0voas. 3 sistema consiste basicamente de depuradores $vasos* que, de acordo com a va-ãoFl/quida, são verticais ou hori-ontais. 3s depuradores possuem quatro seç9es principais, al0m do controle necessário $instrumentação*. ? primeira seção 0 utili-ada para separar a porção principal de l/quido livre da corrente de entrada. 3 bocal de entrada deve direcionar o fluxo tan#encialmente à parede interna do vaso, ou anteposto a uma placa defletora. Esta possui a vanta#em do efeito inercial da força centr/fu#a e a variação abrupta da direção, obtendo assim, a separação da maior parte de l/quidos provenientes da corrente #assosa. ? se#unda, 0 a re#ião de precipitação, plane7ada para a atução da força #ravitacional, aumentando a separação das part/culas que entram. constitu/da pela porção do vaso na qual a velocidade com que o #ás se desloca 0 relativamente baixa e pouco turbulenta. ? seção de crescimento, utili-a os eliminadores de n0voas, que remove as part/culas pequenas de l/quido $n0voas*. Esta seção 0 responsável pela performance do equipamento, que possue o destaque do referente trabalho. ? quarta 0 o &sump), responsável pela drena#em do l/quido retido nas seç9es primárias, precipitaç9es e de crescimento.
!.1 - "liminadores de ,6voas P
•
& que são ,6voas %efinimos por n0voas todas e qualquer part/cula l/quida de di5metro mnor ou i#ual a ;H m/cron, imersas em uma corrente #asosa+
%e forma #eral, quando as part/culas l/quidas são maiores de ;H m/cron, estas são comumente chamdas de &spraYs).
•
)omo se forma as ,6voas
3s mecanismos básicos de formação de n0voas são:
- 9or9ulOamento G9uling actionH 0 o mecanismo t/pico de formação de n0voas, que ocorre em evaporadores, #eradores de vapor, etc. 
