5. Deshidratación de Crudos.pdf

Deshidratación de Crudos

Copyright 2006, NExT, All rights reserved

Objetivo La Deshidratación de Crudos es el proceso mediante el cual se logra separar el agua presente en el crudo producido hasta los niveles de contenido de agua y sedimentos establecidos en las especificaciones para su comercialización y refinación, usualmente con valores menores al 1 % de Agua y Sedimentos.


Objetivo Se basa en el proceso de rompimiento de las emulsiones y posterior separación del agua del crudo. En el proceso existen dos fuerzas que se oponen entre si como son: a).- La película del agente emulsificante tiende a evitar la unión de las gotas de agua dispersas. b).- La tensión superficial del agua que permite la coalescencia de las gotas, las cuales se asientan por efecto de la gravedad. Copyright 2006, NExT, All rights reserved


Etapas de Separación

El fluido producido es una mezcla de gas, petróleo, agua y algunas ocasiones sólidos. 

Separación gas líquido.



Separación de agua-petróleo.


Etapas de Separación



La aplicación de temperatura incrementa la eficiencia de separación.



Se utilizan tanques de lavado, tratadores térmicos y tanques de sedimentación son usados.



Separación de sólidos, ocurre dentro de los equipos por diferencia de peso.


Tratamientos Aplicados Los tipos de tratamiento usados para la deshidratación de hidrocarburos (nombrados en Emulsiones) son: – – – – –

Químico Térmico Mecánicos Eléctrico Tratamientos Combinados


Tratamiento Químico

La adición de surfactantes a una emulsión causa una reducción notable en la tensión interfacial entre los líquidos en contacto, lo cual permiten que las pequeñas gotas de la fase dispersa se junten ó coalescan y decanten.



Los Demulsificantes pueden ser descritos como agentes de actividad superficial de alto peso molecular, con características químicas definidas que promueven la desestabilización de un sistema estable aceite-agua. Su acción esta centrada en el proceso de desestabilización de la emulsión.



Los demulsificantes comerciales usualmente son una mezcla de dos o mas demulsificantes intermedios en un solvente aromático. Actualmente son compuestos orgánicos reaccionados con diferentes proporciones de oxido de etileno y propileno. Variaciones que le permiten modificar su solubilidad.


Tratamiento Químico Resinas Oxyalquiladas de Alquilfenol Formaldehído


Tratamiento Químico Propiedades de un buen Demulsificante Alta actividad superficial: genera una rápida migración del Demulsificante a la interfase. 

Impartir fuerte atracción entre las gotas emulsionadas para generar su floculación 





Suficiente habilidad para desestabilizar el film que rodea las gotas Capacidad de dispersar los sólidos.



Los desmulsificantes ó Surfactantes, se clasifican en dos grandes grupos: a) Según la Carga. Moléculas poliatómicas de alto y mediano peso molecular, con uno de los extremos como directriz de la misma, denominado “Anfifilo”. Según la carga de este se denominan: Catiónico: anfifilo cargado positivamente. Aniónico: anfifilo cargado negativamente. No Iónico: anfifilo neutro. Copyright 2006, NExT, All rights reserved


b) Según la Solubilidad en Agua ó Aceite. Las moléculas de los surfactantes poseen extremos con afinidad al agua y al aceite, se clasifican según el extremo dominante, en: Hidrofílicos: Su extremo dominante tiene afinidad por el agua. Lipofílicos: Su extremo dominante tiene afinidad por el aceite.



Proceso de Desestabilización La desestabilización de una emulsión encierra dos pasos definidos como: 1. Floculación. 2. Coalescencia.


Proceso de Desestabilización

Dos gotas de agua emulsionada se tocan pero no pueden unirse por el film alrededor de las gotas.




Efecto del Demulsificante



Métodos de Aplicación del Demulsificante. Los demulsificantes pueden ser adicionados a la emulsión en cualquier punto desde el fondo del pozo, estaciones de flujos y patios de tanques de almacenamiento.



Puntos de Inyección de Química. Para ubicar el punto de inyección de química se debe tomar en cuenta varias consideraciones: 1.- Buena intensidad de Mezcla. 2.- Existencia facilidades y flexibilidad de operación. 3.- Si se requiere ó no de aplicación de calor.



Tratamiento Pozo Abajo – Ventajas. 

Incrementa la distribución de la química en el fluido.



Actúa mas previniendo la formación de la emulsión.



Disminuye la viscosidad del fluido al no existir presencia



de emulsión.



Esquema Inyección de Químicas en el Cabezal de un Pozo. Copyright 2006, NExT, All rights reserved


Aplicación en los Patios de Tanques A nivel mundial, es la más utilizada. Para que el Tratamiento Químico sea efectivo se deben considerar los siguientes puntos: 1.

Instalación de un toma-muestra de crudo sin tratamiento.

2.

Punto de Inyección de Química, lo más lejos posibles de los tanques de almacenamiento.



Aplicación en los Patios de Tanques

Si se tiene Tratamiento Térmico, el Punto de Inyección de Química debe ubicarse: a).- Tratamiento Térmico Indirecto: Antes del punto de mezclado del crudo y el agua. b).- Tratamiento Térmico Directo: A la entrada de los calentadores, o inmediatamente a la salida de estos para químicas sensibles a altas temperaturas. Copyright 2006, NExT, All rights reserved


Aplicación a nivel de campo en las Estaciones de Flujo Otra práctica aplicada es ubicar los puntos de inyección de la química deshidratante aguas arriba de los patios de tanques, a nivel de las Estaciones de Flujos.



Sistemas de Inyección de Químicas 

La inyección de la química deshidratante al crudo se puede realizar mediante:

a.

Sistema de Dosificación por Goteo.

b.

Inyección de Química mediante inyectores a presión.






Estación Típica de Inyección de Química.


Sistema de Inyección Proporcional


Dentro del Proceso de Deshidratación de Crudos, uno de los factores más importante es la escogencia del producto químico “Desmulsificante”. El conocimiento del sistema de producción del crudo a tratar, permite lograr una excelente escogencia del punto de inyección de la química



Evaluación de Químicas – Laboratorio La Escogencia de las químicas desmulsificantes se debe realizar inicialmente mediante pruebas de laboratorio y posteriormente, a nivel de pruebas de campo en toda la segregación del crudo.


Tratamiento Químico Evaluación de Químicas – Laboratorio Básicamente se realizan mediante análisis conocidos como “Pruebas de Botellas”, sin embargo existen otros métodos con buena eficiencia en la evaluación de químicas, como el uso del equipo “Dinamic Coalescer ”. Ambas pruebas tienen muchos pasos en común que se deben cumplir dentro de la programación de la realización de las evaluaciones de laboratorio, para las cuales se deben cumplir las siguientes etapas: Copyright 2006, NExT, All rights reserved


Evaluación de Químicas – Laboratorio a. Captación de las Muestras 1.

Captación de la muestra sin tratamiento químico.

2.

Envases preferiblemente nuevos.

3.

La muestra de crudo debe ser representativa de toda la segregación.



Evaluación de Químicas – Laboratorio 1.

Drenar las líneas de los toma-muestras.

2.

En crudos con mucho contenido de gas, ó muestras con altas temperaturas, se recomienda captar la muestra por etapas, hasta completar llenar el envase.



Evaluación de Químicas – Laboratorio b) Manejo de las Muestras en el Laboratorio. 1.

Mantener las muestras de crudo a una temperatura similar a la del campo hasta el comienzo de las pruebas.

2.

Anotar el volumen total de la muestra, volumen de agua libre separada y volumen de crudo emulsionado.



Evaluación de Químicas – Laboratorio 1.

Muestras procedentes de Estaciones de Flujo, preparar muestra representativa en base al volumen porcentual de producción de cada una de ellas.

2.

Determinar el contenido de agua emulsionada mediante análisis de AyS, (tope, medio y fondo), el valor promedio será el valor inicial a considerarse como referencia.



Evaluación de Químicas – Laboratorio c) Metodología en la Realización de las Pruebas Botellas. En el Diagrama siguiente se visualiza los pasos a seguir en la evaluación del laboratorio.


Evaluación de Químicas Deshidratantes



Evaluación de Químicas – Laboratorio Para cada muestra en estudio, se determinan los siguientes datos: 

Volumen de agua libre separada.



Calidad del agua.



Calidad de la interfase crudo-agua.



% de agua emulsionada total remanente.



% de emulsión en la interfase crudo-agua.



Evaluación de Químicas – Laboratorio La eficiencia del tratamiento para cada dosificación utilizada, se determina de acuerdo a: (% Agua Inicial - % Agua Final) % Eficiencia = -------------------------------------------- x 100. % de Agua Inicial


Tratamiento Químico Evaluación de Químicas – Laboratorio.

Es importante observar en las grafica si la química en evaluación causa sobre-tratamiento.



Evaluación de Químicas – Laboratorio d) Evaluación de Químicas mediante El Dinamic Coalescer Este método, permite una simulación mas real de las condiciones de campo. Se basa en darle al fluido una intensidad de mezcla a una velocidad rotacional controlada, por un tiempo y temperatura definida. Copyright 2006, NExT, All rights reserved

Tratamiento Químico Evaluación de Químicas – Laboratorio



Evaluación de Químicas – Laboratorio Para cada segregación de crudo, es necesario determinar las condiciones de operación en las que se realizaran las pruebas como son: 1.- Determinación Velocidad de Agitación. 2.- Determinación el Tiempo de Mezclado. 3.- Determinación Dosificación Optima. La temperatura esta fijada por las condiciones de campo.


Tratamiento Químico PARAMETROS DE CONTROL EN EVALUACIONES DE QUIMICAS Curva Téorica "Dinamic Coalescer" Determinación Tiempo de Agitación

Curva Téorica "Dinamic Coalescer" Dete rminación Velocidad de Agitación. 100 100 a i c n e i c i f E e d %

. a i c n e i c i f E e d %

80 60 40 20

80 60 40 20 0

0 0

100

200

300

400

500

600

0

700

10

Curva Téorica "Dinamic Coalescer" Det erminación Dosificación Optima 100

80

60

40

20

0 0

50

100

150

Dosificación (pm)


30

40

Tiempo de Agitación, Minutos

Velocidad de Agitación RPM

a i c n e i c i f E e d %

20

200

250

300

50

60


Evaluación de Químicas – Laboratorio Las muestras de crudo tratadas con el Dinamic Coalescer, son observadas y analizadas en forma similar a las pruebas de botellas.


Tratamiento Químico Evaluación de Químicas – Laboratorio e) Reporte de los Resultados de las Pruebas.

Se debe indicar: 1.

Identificación del Laboratorio.

2.

Fecha de la Evaluación.

3.

Método utilizado

4.

Identificación de la Muestra.

5.

Condiciones iniciales como Gravedad API, % Agua Libre, % de Agua Emulsionada, Temperatura de Campo, Sitio de Muestreo y si se trata ó no de una muestra compuesta.


Tratamiento Químico Evaluación de Químicas – Laboratorio TABLA DE REPORTE DE RESULTADOS Fecha: ________________

1.- Identificación de la muestra: __________________________________________ 2. Condiciones Iniciales: Volumen de Muestra (ml): ____________ Volumen de Agua Libre (ml):___________

% Agua Libre: __________

% Agua Emulsionada: _______________ Gravedad API: __________ Resultados de la Evaluación. Prueba N°

Identificación Química

Agua Libre (ml)

% Agua Libre

% de AyS Final Tope


Centro

Fondo

Promedio

Tratamiento Químico Evaluación de Químicas - Laboratorio

EJERCICIO N°2 Copyright 2006, NExT, All rights reserved

Tratamiento Térmico

La aplicación de calor es una técnica muy utilizada en los procesos de deshidratación de crudos pesados y en menor grado en crudos medianos. Al aumentar la temperatura se logra: 

Disminuir la viscosidad del crudo.



Facilita el choque de gotas de agua y su coalescencia.



Se incrementa la diferencia de densidades entre el crudo el agua.



Los beneficios de la aplicación de calor a una emulsión se interpretan mejor en el análisis de la Ley de Stokes. Vs = g x (Dp)2 x (Da – Dc) / 18µ

Donde: Vs =

Velocidad de asentamiento de las gotas de agua (pies/seg.).

g =

Aceleración de la gravedad (pies/seg2).

Dp =

Diámetro de las partículas de agua (pies).

Da =

Densidad del agua (lbm/pies3).

Dc =

Densidad del crudo (lbm/pies3).

µ=

Viscosidad del crudo (lbm/pies.segundo).



Dependiendo del tipo de crudo y la temperatura requerida para la deshidratación se tiene: 1.- Tratamiento Directo. Se aplica básicamente en crudos pesados que requieran temperaturas de calentamiento igual ó mayores a 180 °F. la cual se logra haciendo pasar el crudo directamente a través de calentadores.


Sistema de Calentadores de Crudo

CALENTADORES DE 24 MMBTU/Hr. Copyright 2006, NExT, All rights reserved

Tratamieto Térmico

1.- Tratamiento Indirecto. Se aplica básicamente en crudos medianos ó pesados que requieran temperaturas de calentamiento en el orden de 160 °F, se alcanza inyectando agua caliente a la línea de crudo. Se utilizan calentadores similares a los anteriores llamados hornos, para el calentamiento del agua.


Tratamiento Térmico Indirecto


Métodos de Deshidratación de Crudos

Métodos Mecánicos La utilización de los métodos mecánicos por si solo son muy poco útiles para el tratamiento de emulsiones, sin embargo unido al tratamiento químico resultan ser eficientes. Entre los métodos mecánicos más comunes utilizados en la industria petrolera se tienen:


Métodos Mecánicos

1.- Lavado de la Emulsión Este tratamiento consiste en pasar la corriente de crudo emulsionado a través de un colchón de agua. 2.- Agitación de la Emulsión Se utiliza sobre todo con emulsiones tratadas ya químicamente, el mismo se usa para incrementar el choque de las gotas de agua desestabilizadas y lograr su unión y precipitación. Copyright 2006, NExT, All rights reserved

Métodos Mecánicos

3.- Centrifugación. Es un método poco usado en la industria petrolera, su aplicación y eficacia será mayor a medida que exista una mayor diferencia entre las densidades del crudo y el agua. 4.- Filtrado. Consiste en hacer pasar la emulsión de agua en crudo a través de un medio filtrante, adecuado que retenga las partículas de agua y promueva su retención y posterior decantamiento, como es el caso de los filtros de coalescencia. Copyright 2006, NExT, All rights reserved

Tratamiento Eléctrico

Consiste en la aplicación de un campo eléctrico relativamente fuerte, que induce: Una orientación polarizada de cargas sobre las moléculas en la superficie de las gotas de agua. Cambios de polaridad del campo eléctrico aplicado ocasionan una alta frecuencia de choques entre las gotas de agua.


Deshidratación Estática

Es el método más utilizado en la Industria Petrolera, se aplica para crudos livianos como para crudos medianos y pesados. Se fundamenta básicamente en lograr la Deshidratación del Crudo, mediante reposo en Tanques de Almacenamiento.


Deshidratación Estática Crudos Livianos y Medianos


Tanque de Reposo

DESHIDRATACIÓN ESTATICA CRUDOS PESADOS Tratamiento Químico Despacho Tratamiento Térmico Tanque de Reposo


Deshidratación Estática

TIPOS DE TANQUES

CRUDOS PESADOS Ó MEDIANOS 25 API Copyright 2006, NExT, All rights reserved

CRUDOS LIVIANOS Y MEDIANOS CON API > 25 GRADOS.

Secuencia de Deshidratación por Asentamiento 1. Tiempo

de

Depende de la taza de flujo y tamaño del tanque

Llenado.

Tiempo llenado 12 a 24 horas 2. Tiempo de Asentamiento ó Reposo.

3. Separación de Agua y Drenaje

4. Crudo en Especificación


Depende del tipo de crudo. Tiempo 12 a 48 horas

Agua a Sistema de Tratamiento

Depende del tipo del sistema y del volumen de Agua Tiempo Drenaje 6 a 12 horas

Tiempo Total 30 a 82 horas

Diseño de Tanques

El diseño de tanques de almacenamiento no esta considerado en el alcance de este curso, las especificaciones y consideraciones requeridas para su diseño y construcción están dadas en las Normas API 650 y las Normas ANSI A58.1. Sin embargo el dimensionamiento de los tanques puede ser estimado en base a:


Dimensionamiento de Tanques En términos generales: Diámetro Tanque atmosférico: rango de 10 a 220 pies. Altura oscila entre 6 y 64 pies. Estos valores dependen de los requerimientos del proceso, área disponible y las limitaciones de altura, considerando el asentamiento y esta dada por: Hm = Ps / p x G. donde: Ps = Resistencia mínima del suelo, psi. p = Peso especifico del agua, psi. G = Gravedad especifica del producto. Copyright 2006, NExT, All rights reserved

Dimensionamiento de Tanques (Cont.)

La capacidad de almacenamiento, es determinada por la siguiente ecuación: C = 0.14 D2H donde: C = Capacidad en barriles. D = Diámetro del tanque, pies. H = Altura del tanque, pies.


Dimensionamiento de Tanques (Cont.)

TABLA: Dimensiones y Capacidad Nominal de Tanques (Capacidad en Barriles) Diámetro en pies Nominal

10 15 20 25 30 35 40 45 50 60 70 80 90 100 120 140 160 180 200


Capacidad por pie de altura

14,0 31,5 36,0 87,4 126,0 171,0 224,0 283,0 350,0 504,0 685,0 895,0 1133,0 1399,0 2014,0 2742,0 3581,0 4532,0 5595,0

Altura del Tanque (pies) 16 pies 24 pies 32 pies 40 pies 48 pies 56 pies 64 pies 225 505 900 1400 2020 2740 3580 4530 5600 8060 10960 14320 18130 22380

335 755 1340 2100 3020 4110 5370 6800 8390 12090 16450 21490 27190 33570 48340 65800

450 1010 1790 2800 4030 5480 7160 9060 11190 16120 21930 28650 36260 44760 64460 87740 114600 145000 179100

1260 2240 3500 5040 6850 8950 11330 13990 20140 27420 35810 45320 55950 80580 109700 143200 181300 223800

2690 4200 6040 8230 10740 13600 16790 24170 32900 42970 54390 67140 96690 131600 171900 217500 268600

4900 7050 9600 12530 15860 19580 28200 38380 50130 63450 78340 112800 153500 200500 253800 274200

5600 8060 10960 14320 18130 22380 32230 43870 57300 72520 89530 128900 175500 229200 288100

1. Deducción de la Relación Matemática Cap. De OP (MB)

Parámetros y Ciclos de operación de un tanque

B

M

A

C

C’

B’ TLL

TR

Donde: AB = Velocidad de Llenado. AB’ = Tiempo de Llenado. (TLL). BC = Reposo. BC’ = Tiempo de Reposo. (TR). CD = Velocidad de Bombeo. C’D = Tiempo de Bombeo (TB). DE = Tanque Disponible.


TB

D

TD

E

TD = Tiempo Disponible. M = Capacidad de operación en MBls. netos de un tanque. E = Tiempo en que se reinicia un nuevo ciclo del tanque. B’ = Tiempo de llenado del tanque. N = Numero de Tanques Requeridos

1. Deducción de la Relación Matemática N = Numero de Tanques Requeridos. De la figura se deduce: (N) x (TLL) = TLL + TR + TB + TD. Se tiene además: TLL = 0.833 x C/(P/24) donde : C = Capacidad Nominal del Tanque y P = Producción Neta en MBPD. 0.83 = Factor de uso de Capacidad Nominal del Tanque.


1. Deducción de la Relación Matemática TLL = 20C / P. Reemplazando en (1) y despejando N: P N = ---------- (TR + TB + TD) + 1 Ecuación General. 20 x C Nota: En el tiempo de reposo, debe incluirse el tiempo de drenaje del agua del tanque y el tiempo de fiscalización del tanque. Copyright 2006, NExT, All rights reserved

2. Representación Gráfica para Determinar el Requerimiento de Tanques Mediante una representación gráfica del proceso, se puede estimar el número de tanques requeridos para la deshidratación de una segregación de crudo. El método consiste representar en el mismo el proceso utilizando un papel milimetrado ó una hoja Excel, con divisiones equivalente a una ó dos horas de proceso.


2. Representación Gráfica para Determinar el Requerimiento de Tanques Para representar el proceso, se debe conocer: 

Tiempo de llenado.



Tiempo de reposo.



Tiempo de drenaje del agua.



Tiempo de disponibilidad y Fiscalización,



Tiempo de bombeo.


2. Deducción Gráfica para Determinar el Requerimiento de Tanques NUMERO DE TANQUES REQUERIDOS EN UN PROCESO DE DESHIDRATACIÓN ESTATICA SECUENCIA DE LLENADO DE LOS TANQUES DE TRATAMIENTO TIEMPOS EN HORAS 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 TANQUES 1 2 3 4 5 6 7 NUMERO DE TANQUES REQUERIDOS = 6 + 1 TANQUE DE SOPORTE

EJERCICIO N°3 Copyright 2006, NExT, All rights reserved

80

Deshidratación Dinámica Es el proceso mediante el cual la Deshidratación del Crudo se realiza en forma continua las 24 horas del día. Generalmente se realiza mediante Tanques de Lavados, en los cuales se mantiene un colchón de agua, donde el crudo se lava.


Deshidratación Dinámica

DESHIDRATACIÓN DINAMICA




Tanque de Lavado

Tanque crudo Deshidratado

Despacho

Deshidratación Dinámica Se utiliza en la deshidratación de crudos medianos y crudos pesados hasta de 11 grados °API. El crudo debe estar tratado química y si se requiere térmicamente de manera que la emulsión O/W entre en el colchón de agua ya destabilizada y el lavado sea efectivo.


Deshidratación Dinámica En un tanque de lavado, se tiene tres zonas bien definidas: La Zona Superior correspondiente al crudo deshidratado ó en proceso de deshidratación. La sección Media ó interfase constituida por emulsión. La sección Inferior constituida por el colchón de agua.



ESQUEMA DE UN TANQUE DE LAVADO Copyright 2006, NExT, All rights reserved

Deshidratación Dinámica Adicionalmente los tanques de lavado, requieren externamente de instalación de Separadores de Gas. El gas es un agente perturbador de la separación del agua del crudo dentro del tanque, el gas al ascender a través de la columna de fluidos, causando turbulencia y arrastre hacia la superficie las gotas de agua ya destabilizadas.


Deshidratación Dinámica Su aplicación en Crudos Pesados requiere de Tratamiento Térmico. Son Diseñados para una descarga de crudo tratado con un contenido de agua igual ó menor a 1 %.


Deshidratación Dinámica Su funcionamiento es muy susceptible a cambios en sus variables de control y operación: 

Variación de la temperatura del crudo.



Nivel del colchón de agua.



Incremento en la velocidad de llenado del tanque,

Debido a esto se requiere del uso de tanques de almacenamiento. que reciban la descarga de crudo del tanque de lavado. Copyright 2006, NExT, All rights reserved


En los tanques de lavado, es común: 

Formación de canales preferenciales.



Zonas muertas dentro del tanque.

Para evitar los mismos, se han diseñado varios tipos de tanques de lavado.


Deshidratación Dinámica 1.- Tanque de lavado tipo espiral (Helicoidal)


Deshidratación Dinámica 2.- Tanque de Lavado de Placas Deflectoras


Deshidratación Dinámica 3.- Tanque de Lavado Tipo Araña



4.- Tanque de Lavado Concéntrico. Este tipo de tanque esta constituido básicamente por dos tanques, uno interno y otro externo. Para la deshidratación del crudo a igual que los anteriores se requieren del tratamiento químico y térmico para la destabilización de la emulsión, pero no requieren de separadores de agua libre previos ni de separadores de gas.


Deshidratación Dinámica 4.- Tanque de Lavado Concéntrico. (Cont.)

Sistema de Flujo de Petróleo. Copyright 2006, NExT, All rights reserved

Deshidratación Dinámica 4.- Tanque de Lavado Concéntrico (Cont.) Consta además de: 1.

Toma-muestras tanto en el tanque exterior como interior.

2.

Sistema de remoción del cieno en la interfase crudo – agua.

3.

Control de Nivel del Agua mediante válvulas programadas.


Tanques de Lavado Concéntricos


Tanques de Lavado Concéntricos

SISTEMA DE TOMA-MUESTRAS TANQUES CONCÉNTRICOS Copyright 2006, NExT, All rights reserved

Deshidratación Electrostática Consiste en la aplicación de un campo eléctrico, que induce una orientación polarizada de cargas sobre las moléculas en la superficie de las gotas de agua. Los cambios de polaridad del campo eléctrico aplicado ocasionan una alta frecuencia de choques entre las gotas de agua.


Deshidratación Electrostática

El principio electroestático de coalescencia se basa en la estructura de la molécula de agua, que responde a un campo eléctrico por su configuración. Se puede interpretar que un extremo es negativo y lo constituye el átomo de oxigeno, y que el otro extremo es positivo lo constituyen los átomos de hidrógeno.


Deshidratación Electrostática La Molécula del Agua se representa por un modelo triangular donde el ángulo de los enlaces O – H es de 105° aproximadamente, debido al carácter Electronegativo del Oxigeno


Deshidratación Electrostática Al aplicar un campo eléctrico la gota de agua se hace dipolar, pasando la gota de una forma esférica a una elipsoidal. Cuando se produce la elongación para que la gota alcance la forma elipsoidal se afecta la película superficial de la gota lo cual facilita el contacto con gotas vecinas y facilita la coalescencia de las gotas.


Deshidratación Electrostática Sin embargo, el efecto más importante radica en el desplazamiento de las cargas afectadas al ser sometidas a un campo eléctrico.


Deshidratación Electrostática Permite tratar emulsiones con gotas de agua con diámetros entre 1 a 10 micrones, ó en orden de magnitud más pequeñas que no pueden distinguirse a simple vista. El campo origina la concentración de cargas, el alargamiento de las gotas de agua en forma esferoide ovalada y promueve el contacto agua/agua por el estiramiento del material “interfacial” en los polos de las gotas.




Deshidratación Electrostática Los gradientes que generalmente se aplican tienen una variación entre 0.5 a 5.0 Kv/cm. Gradientes fuera de este rango, conducen a una disminución marcada de la eficiencia del tratamiento. Cuando una gota crece se acerca a un tamaño critico en y recibe gradientes innecesariamente más altos, estos disipan la fuerza y ocasionan la ruptura de las gotas más grandes.



Gota Dispersando dentro de un Campo Concentrado


Deshidratación Electrostática Actúa en campo eléctrico de dipolos inducidos, es operativa en cualquiera de los sistemas eléctricos A.C ó D.C, y ocurre en el espacio abierto de los electrodos. El sistema A.C (corriente alterna) tiene la ventaja de un costo menor en el equipo abastecedor de fuerza y en la estructura de los electrodos.



-

Coalescencia por Proceso Electrostático Copyright 2006, NExT, All rights reserved

-

-




Tipos de Rejillas de un Tratador Electrostático.


Deshidratación Electrostática Para aumentar el porcentaje de coalescencia, la viscosidad del petróleo se reduce por calentamiento. El calentamiento puede originar la vaporización de fases aceitosas, que pueden interferir en el asentamiento del liquido y originar mal funcionamiento eléctrico del sistema, esto se puede prevenir por medio de presión en el tanque tratador.



DESHIDRATADOR ELECTROSTATICO CON CALENTAMIENTO Copyright 2006, NExT, All rights reserved











DESHIDRATACIÓN DE CRUDOS


Facilidades Las facilidades de producción que se muestran en la Figura 1 tiene cinco vasijas deshidratadoras de aceite operando en paralelo. Cada deshidratador horizontal tiene 10 pies OD x 45 pies largo x 125 psig, tecnología electroestática de doble polaridad, dispersores abiertos en el fondo de la vasija, electrodos de acero o compuestos de alto voltaje y tuberías colectoras. Los transformadores de doble polaridad son de 480 voltios, una sola fase diseñados para 150 kVA. Después de un mejoramiento a tres de las vasijas para optimizar el desempeño, la cuarta vasija está programada para que se le instale un nuevo transformador electroestático que incluye un interruptor parada/arranque y un controlador de proceso basado en un PC. La facilidad tiene la capacidad de incrementar el gasto de aceite Copyright 2006, NExT, All rights reserved


Comparación entre los procesos de deshidratación mediante tanques de lavado y el uso de tratadores electroestáticos: Gravedad API: Los tanques de lavado se usan para gravedades igual ó mayor a 12 grados °API; los separadores electroestáticos son utilizados en rangos amplios entre 10 a 120° API. -Tiempo de Residencia: En los tanques de lavado varía entre 4 a 36 horas versus 1 a 3 horas en tratadores electroestáticos.



Coalescencia: a) En los tanques de lavado la coalescencia se logra mediante uso de demulsificantes, variación de temperatura y el lavado del crudo en el colchón de agua. b) En los tratadores electroestáticos la coalescencia se logra básicamente por el efecto del campo electroestático, aunque se pueden aumentar mediante el uso de demulsificantes y aplicación de calor.



Deshidratación Electrostática - Espacio Requerido: Los tanques de lavado requieren espacios considerablemente mayores que los ocupados por los tratadores electroestáticos. - Costos de Inversión: Los costos de inversión del equipo electroestático, así como los gastos de energía son mayores que los correspondientes a los tanques de lavado. - Perdidas de Fracciones Livianas: Son mayores en los tanques de lavado quienes operan a presión atmosférica.



- Consumo de Demulsificantes: El requerimiento ó consumo de productos demulsificantes es menor en los tratadores electroestáticos. - Aislantes Térmicos: Los tratadores electroestáticos trabajan a muy altas temperaturas, por lo cual requieren del uso de aislantes térmicos, los tanques de lavado por lo general no usan aislantes térmicos ó su uso no es esencial.



Personal de Supervisión: La deshidratación electrostática requiere de supervisión especializada, no así los tanques de lavado, quienes requieren de supervisión, pero la misma no se requiere que sea especializada.


5. Deshidratación de Crudos.pdf

Recommend Documents