DISEÑO DE SEPARADORES TRIFASICOS HORIZONTALES Para Para el dimens dimension ionami amient ento, o, es necesar necesario io especi especifi ficar car un diámet diámetro ro y una longui longuitud tud,, costuta’cost costuta’costura ura de la vasija. Las consideraci consideraciones ones de capacidad capacidad para el gas y el TIEMPO E !ETE"#IO" esta$lecen ciertas con$inaciones acepta$les de diámetro y longitud. % #&P&#I& EL '&( )
dLeff =42[(T° Z*Qg ) / P ! * "
onde) d * diámetro interno + pulgadas Leff * longitud efectiva de la vasija + pies T-* temperatura de operacin + -! Po* presin de operacin + psi / * factor de compresi$ilidad 0 * constante $asada en las propiedades del aceite y gas 1g * rata de flujo de gas + MP#(P
ACEITE% 2 #A$I#O ESPESOR PER#ITIDO DEL COLCHON DE ACEITE% (&) ' = [ +,2- * . * 0E * ( d' )2 3tili4ada para cual5uier tama6o de gota de agua, teniendo en cuenta) 1 3
d' = * ( ° ) onde) Tro * tiempo de retencin del l75uido + minutos ∆'E * diferencia de la gravedad espec7fica del agua 8 aceite dm* diámetro de la gota de agua + micrones µ° = viscosidad del aceite + #p El tiem tiempo po de rete retenc nci in n del del aceit aceitee se toma toma igua iguall al tiem tiempo po de rete retenci ncin n del agua. agua. 'eneralmente se asume un M * 9:: micrones. La e5uacin 5ueda ) +;o ma< * = >?: @ tro @ ∆'E A 8 µ°
-CALCULO DE LA SECCION TRANSVERSAL OCUPADA OCUPADA POR EL AGUA:
?
Aw/A = 0.5 * Qw * trw / [ Qo * tro + Qw * trw Donde : Trw = tiempo de retención del agua ( minutos ) Aw = área ocupada por el agua Ao = área ocupada por el aceite A = área transversal total del recipiente Se obtiene el valor de (o)!d e"uivalente a #a $ se calcula : !"#$ = %&o'"#$ / (# -TIE)PO DE RETENCION DEL LIQUIDO: ! L, = . * [ % Qw * trw ' + % Qo * tro ' Donde: %w = rata de &u'o de agua ( D ) %o = *ata de &u'o de aceite ( D ) Asumir valores de ! menores "ue !"#$ $ de L, de modo "ue satis+aga la ecuación , !"#$ = %&o'"#$ / (# -ESTI)AR LA LONGITUD COSTURA COSTURA L = * L,/1 Seleccionar diámetros $ longitudes ra-onables "ue cumplan con la relación de esbelte- ( ./ 0 1ss!d ) del orden de 2 a 34 Dico rango no se cumple en +orma rigurosa4 Al sumar estas longitudes se debe obtener una ra-ón de esbelte( altura! diámetro ) "ue de acuerdo con las di+erentes normas puede oscilar entre / $ 54 ara asegurar una selección más acertada del e"uipo se constru$e una 6gura de diámetro del separador ( pulgadas) 7s4 la longitud costura8 costura de la vasi'a (pies) $ se escogen puntos inmediatamente por encima de la curva9 de tal +orma "ue ri'a la capacidad al gas $ el espesor del colcón de aceite calculados4
>
-DI)ENSIONES DE 2A3LES 1as ecuaciones de dimensionamientro del e"uipo están desarrolladas de tal manera "ue el nivel de las vasi'as llegue asta la mitad4 or tal motivo9 los ba&es deben tener una altura igual o ma$or a la mitad del diámetro de la basi'a4 ara asegurar el tiempo de retención re"uerido9 se calcula la altura del ba&e9 asumiendo "ue el volumen total de l"uido se encuentre almacenado en la sección de recolección4 ;l ba&e de la vasi'a está a 2 01ss !<9 medidos a partir de su entrada4 )ALLA LI)PIADORA DE GAS : nicialmente se determina la densidad de cada uno de los &uidos4 P4# = 4# * P#6r
7
P89;6!o = 89;6!o * P#4;#
onde)
gas
=
gravedad espec7fica del gas
>l"uid = gravedad espec6ca del l"uido aire = densidad del aire * :.9BC9 L$m8ft> agua = densidad del agua = 5/4< 1bm! +t 2
1PESO #OLEC5LAR DEL 0AS A LAS CONDICIONES DE OPERACION
# = P4# * Z * R * T / P onde) M * peso molecular del gas, l$8l$mol / * Dactor de compresi$ilidad ! * #onstante universal de los gases * C:.B> lpca pie > T * Temperatura de operacin P * Presin de operacin
G
1CALC5LO DEL FL56O #ASICO # = Qg * # / 738 onde ) M * flujo másico, l$8sg 1g * rata de flujo de gas, pies > 8 seg !ata actual de flujo en pies > 8 seg * Q = # / g
FACTOR " PARA DI#ENSIONA#IENTO DE LA #ALLA LI#PIADORA DE 0AS TIPO E (EP&!&O! Fori4ontal Fori4ontales o Herticales J Presin atmosfKrica J >:: lpcm J :: lpcm J C9:: Hapor ;medo Hapores $ajo vacio (al y vapores cáuticos
D&#TO! 0 :.G a :.9 :.C a :.9 :.>9 :.>> :.>: :.?C :.?9 :.?: :.C9
1CONSIDERACIONES PARA LA APLICACION DEL FACTOR "
0 * :.>9 J C:: lpcm, sustraer :.:C por cada lpc de C:: lpcm, para 'lycol y soluciones de amina, multiplicar 0 por :. :.. Para compresores de succiNn y separadores con e
9
19ELOCIDAD TER#INAL O CRITICA DEL 0AS 9. = " [ (P:;<>d 1 Pg?) / Pg? ! + * (L /,)
+
onde) Ht * velocidad terminal, pies8seg L * longitud costura costura Dinalmente se calc
A = Q / 9. El anterior procedimiento es aplica$le a cual5uiera de los demás e5uipos dimensionados y 5ue re5uieran de e
1DISEÑO DE SEPARADORES TRIFASICOS 9ERTICALES Estos separadores de$en mantener un diámetro m7nimo 5ue 5ue permita el asentamiento de las gotas de agua de 9:: micrones. La altura del separador es determinada por las condiciones del tiempo de retencin iámetro m7nimo re5uerido para 5ue las part7culas de agua se asienten en el separador )
d2 '>@ = 8 * Q *
0E * d' 2 )
onde ) 1o * rata de flujo de aceite, P µ° = viscosidad del aceite, #P dm * diámetro de la part7cula de agua, mµ ( micrones 'eneralmente se tra$aja con un tama6o de gota de 9:: micrones, entonces )
d2 '>@ = +23 * Q *
0E * d' 2 )
iámetro m7nimo del separador para 5ue las part7culas de aceite caigan a travKs del gas )
d2 '>@ = 4 * T ° * Z * Qg * " / P onde ) T- * temperatura de operaci / * factor de compresi$ilidad 1g * rata de flujo de gas MP#P Po * presiNn de operaciNn , psi 0 * costante (eleccionar el d'>@ de mayor valor, para garanti4ar 5ue ocurra la separaciNn de las gotas. Tomando tiempo de retenciNn para el agua y el aceite, calcular & &B, utili4ando el diámetro seleccionado con anterioridad.
& &B = [ ( Q * . 8 ( QB * .B ) ! / ( +,2 * d2 ) onde) ;o ;Q = <ura de l75uido retenido, pulgadas. 1Q * rata de flujo de agua, P Tro * trQ * tiempo de retencin de aceite y agua, minutos.
1LON0IT5D COST5RA COST5RA L?? = ( & &B 3) / ,2 DETER#INACION DE NI9ELES DE A05A CR5DO) Por medio de los correspondientes caudales de agua y crudo se puede esta$lecer una relaciNn 5ue muestra la proporciNn en altura para cada uno de los fluidos, as7)
$B = Q / ( Q QB ) $B = QB / ( Q QB )
$B = , $
B
onde ) Ro * fracciNn de volumen de aceite RQ * fracciNn de volumen de agua 1o * rata de flujo de aceite, OP 1Q * rata de flujo de agua, SP
#alculadaas las anteriores fracciones se procede a o$tener la altura má
HB = $B * ( :. de : ?>G /2 )
1TIE#PO DE RETENCION El caudal de petrleo y el volumen de li5uido retenido dentro del separador determina el tiempo de retencin, el cual se define pr la saiguiente ecuacin )
T = 9 / Q ('>@.?)
