equipos de separación Principios de separación Tres principios utilizados para conseguir la separación física de gas y son líquidos o sólidos impulso, sedimentación por gravedad , y la coalescencia . Cualquier separador puede emplear uno o más de estos principios, pero las fases de líquido deberán ser " inmiscible " y tienen diferentes densidades para la separación que se produzca.
A = área , ft2 Ap = partícula o área de la sección transversal de las gotas, ft2 C = constante empírica para determinar el tamaño del separador , ft / hr C * = constante empírica para separadores líquido-líquido , ( Bbl • cp ) / ( m2 • día)
C ' = coeficiente de resistencia aerodinámica de partículas , sin dimensiones ( Fig. 7-3 ) Di = entrada del separador diámetro de la boquilla , en . Dp diámetro = gotita, ft Dv = diámetro del recipiente interior, pies G = masa máxima permisible - velocidad del gas necesaria para partículas partículas de tamaño Dp caiga o se asienten asienten sin gas , lb / (hr • ft2 )
g = aceleración de la gravedad , 32,2 pies / s2 Hl = anchura del área de interfase líquido, pies J = impulso de gas , lb / (ft • s2 )
K = constante empírica para el separador de dimensionam dimensionamiento iento , pies / seg KCR = constante de proporcionalidad de la Fig . 7-5 para su uso en La ecuación 7-5 , sin dimensiones L = longitud de la costura a costura del buque, pies Ll = longitud del área de interfase líquido, pies flujo = masa M , lb / sec Pf = masa de las gotitas o partículas , lb PM = peso molecular , lb / lb mol P = presión del sistema , psia Q = capacidad estimada de flujo de gas , MMscfd por m2 de área de filtro QA = tasa real de flujo de gas , m3 / seg = constante de gas R , 10,73 ( psia • pie3 ) / ( mol ° R • lb )
Re = número de Reynolds , sin dimensiones Shl = peso específico del líquido pesado , agua = 1.0 Sll = peso específico del líquido luz, agua = 1.0 T = temperatura del sistema, ° R t = tiempo de retención , minutos T = volumen de la sección de sedimentación, bbl Vt = velocidad del gas crítico o terminal necesario para partículas de tamaño Dp caigan o se establecen establecen sin gas , ft / sec W = caudal total de líquido, bbl / día CMT = caudal de líquido condensado ligero, bbl / día Z = factor de compresibili co mpresibilidad dad , adimensional
Griego: densidad = ρg fase gaseosa , lb / ft3
? L = densidad de la fase líquida , de gotas o partículas , lb / ft3 μ = viscosidad de la fase continua, cp
Los separadores líquido-líquido: dos fases líquidas inmiscibles se pueden separar utilizando los mismos principios que para el gas y separadores de líquidos. separadores líquido-líquido son fundamentalmente lo mismo que los separadores gas-líquido, excepto que deben estar diseñados para velocidades mucho más bajas. Porque el diferencia de densidad entre dos líquidos es menor que entre gas y líquido, la separación es más difícil. Lavador o Knockout: Un recipiente diseñado para manejar arroyos con altos ratios de conversión de gas a líquido. El líquido es generalmente arrastrado como niebla en el gas o está en gránulos sueltos a lo largo de la pared del tubo. Estos vasos suelen tener un líquido pequeña sección de recogida. Los términos se usan indistintamente. Separador: Un buque utilizado para separar una corriente de fase mixta en fases de líquido y de gas que son "relativamente" libre de cada otro. Otros términos utilizados son depuradores con piezas de sujeción, linedrips, y decantadores. Slug Catcher: Un diseño de separador especial capaz de absorber sostenida en el flujo de grandes volúmenes de líquido a intervalos irregulares. Generalmente se encuentran en los sistemas de recolección de gas u otro de dos fases sistemas de tuberías. Un receptor slug puede ser un único recipiente grande o un sistema de tuberías con Múltiple. Tres separador de fases: un buque utilizado para separar el gas y dos líquidos inmiscibles de diferentes densidades (gas, por ejemplo, agua y aceite). sedimentación por gravedad sedimentación gotitas de líquido se depositan fuera de una fase gaseosa si el gravitatoria fuerza que actúa sobre la gota es mayor que la fuerza de arrastre del gas que fluye alrededor de la gotita (véase Fig. 7-2) . Estas las fuerzas pueden describirse matemáticamente mediante el terminal o finita cálculo de la velocidad de sedimentación , la ecuación 7 -1 . La nomenclatura para todas las ecuaciones de esta esta sección y la la terminología terminología utilizada se enumeran enumeran en la Fig. 7-1 . El coeficiente de arrastre se ha encontrado que es una función de la forma de la partícula y el número de Reynolds de la corriente que fluye gas. Para el propósito de esta ecuación, forma de la partícula se considera ser una esfera sólida , rígida. El número de Reynolds se define como: Higo. 7-3 muestra la relación entre el coeficiente de fricción y partícula número número de Reynolds para partículas esféricas esféricas . De esta forma , se requiere una solución de ensayo y error , ya que ambos tamaño de partícula ( Dp ) y la velocidad terminal ( Vt ) están involucrados. A evitar el ensayo y error , se presentan los valores del coeficiente de arrastre en la Fig. 7-4 como una función del producto del coeficiente de arrastre
( C ' ) por el número de Reynolds al cuadrado ; Esta técnica elimina la velocidad de la expression.1 La abscisa de la figura . 7-4 es dada por: Al igual que con otros fenómenos de flujo de fluido , la sedimentación por gravedad coeficiente de resistencia alcanza un valor límite a alta Reynolds números. Como alternativa al uso de la ecuación 7-3 y Fig . 7-4 , el siguiente enfoque se utiliza comúnmente . La curva mostrada en la Fig . 7-3 se puede simplificar en tres secciones a partir del cual aproximaciones de ajuste de curva de la C ' frente a la curva Re puede ser derivado. Cuando se sustituyen estas expresiones para C ' vs Re en la ecuación 7-1 , tres leyes de sedimentación se obtienen como se describe abajo. Ley de Stoke A bajos números de Reynolds (menos de 2 ) , una relación lineal existe entre el coeficiente de resistencia aerodinámica y el número de Reynolds (Correspondiente a flujo laminar) . Ley de Stoke se aplica en este caso y la ecuación 7-1 se pueden expresar como : El diámetro de las gotitas que corresponde a un número de Reynolds de 2 se puede encontrar utilizando un valor de 0,025 para KCR en la ecuación 7-5 . Un resumen de estas ecuaciones se presenta en la Fig. 7-5 , el cual También proporciona información general acerca de tamaños de gota y recogida de directrices de selección de equipo . Por inspección de la partícula Reynolds ecuación número (Ec 7-2) se puede observar que la ley de Stoke es típicamente aplicable para pequeños tamaños de gota y / o líquido relativamente alta viscosidad fases. Ley intermedio Para los números de Reynold entre 2 y 500, el Intermedio se aplica la ley, y la ley de sedimentación terminal puede expresarse como: El diámetro de las gotitas que corresponde a un número de Reynolds de 500 se puede encontrar utilizando un valor de 0,334 para KCR en la ecuación 7-5. La ley intermedio es generalmente válido para muchos de los gasliquid y gotitas de líquido-líquido solución de aplicaciones encontró en el negocio del gas. Ley de Newton Ley de Newton es aplicable para el número de un rango de Reynold aproximadamente 500 - 200.000, y se encuentra principalmente aplicabilidad para la separación de grandes gotitas o partículas de una fase de gas, p.ej. llamarada dimensionamiento tambor knockout. El coeficiente de resistencia que limita es de aproximadamente 0,44 a números de Reynolds por encima de aproximadamente 500. Sustituyendo C '= 0,44 en la ecuación 7-1 produce Ley de Newton ecuación expresada como: Un límite superior a la ley de Newton es donde el tamaño de la gota es tan grande que se requiere una velocidad máxima de tales magnitud que se crea una turbulencia excesiva. Para el
región de la Ley de Newton, el límite superior a la de Reynolds número es de 200.000 y KCR = 18.13. Distribuciones de tamaño de gota y CARGAS arrastre Tamaños del descenso en líquidos de gas-líquido Sistemas La teoría de la gravedad por encima de la solución proporciona información valiosa en la importancia de ciertas propiedades físicas y la la física que juntos influyen en la separación de dispersado gotitas de la fase continua , por ejemplo, gotitas de líquido desde una gotas de gas o líquido de una densidad específica de una fase líquida de otra densidad. Sin embargo , un par de problemas siguen siendo : • Determinación de los tamaños de gota reales que deb en estar abordado . • Determinación de la cantidad de líquido arrastrado en la gotita
formar. Estas cuestiones se aplican tanto a gas-líquido y separaciones líquido-líquido . Ninguno de estos son objeto de calcular con precisión y sin embargo el rendimiento de separación de los equipos depende de ambos. Como En consecuencia, el dimensionamiento del equipo de separación , el vapor -líquido y líquido-líquido , está todavía en gran parte basado en métodos empíricos . Mientras se están haciendo progresos en esta área , hay mucho camino por recorrer antes de la distribución tamaño de la gota y la predicción de carga de arrastre será incorporado plenamente en el equipo de separación dimensionamiento de procedimientos. Higo. 7-6 proporciona una indicación de la típica distribuciones de tamaño de gota para varios sistemas de gas - líquido . Tipos de separadores Los separadores se caracterizan generalmente por la orientación vertical, como o horizontal. Pueden ser clasificados como de dos fases (Gas -líquido ) o de tres fases (gas - líquido-líquido ) . Horizontal Los separadores pueden ser de una o de dos cañones y pueden ser equipados con sumideros o botas. Partes de un separador Independientemente de la forma, por lo general contienen recipientes de separación de cuatro las secciones principales , además de los controles necesarios. Estas secciones son se muestra para recipientes horizontales y verticales en la Fig. 7-7. La entrada de dispositivo (A) se usa para reducir el impulso del flujo de entrada corriente , lleve a cabo una separación mayor inicial del gas y el líquido fases , y mejorar la distribución del flujo de gas. Hay un variedad de dispositivos de entrada disponibles y éstos se discuten en más detalle en una sección posterior. La sección de separación por gravedad de gas (B) está diseñado para utilizar la fuerza de la gravedad para separar gotas de líquido arrastrado de la fase de gas, de preacondicionamiento el gas para el pulido final por el extractor de niebla. Se compone de una porción del recipiente a través que el gas se mueve a una velocidad relativamente baja con poco turbulencia. En algunos diseños horizontales, enderezando paletas se utilizan para reducir la turbulencia. Las paletas actúan también como gotita
agentes de coalescencia, lo que reduce la longitud horizontal requerido para la eliminación de gotas de la corriente de gas. La sección de separación por gravedad de líquidos (C) actúa como un receptor para todo el líquido retirado del gas en la entrada, la gravedad gas, y secciones de aspiración de niebla. En las aplicaciones de separación de dos fases, la sección de separación por gravedad líquido proporciona tiempo de residencia para desgasificar el líquido. En las aplicaciones de separación de tres fases la sección de la gravedad líquido también proporciona un tiempo de residencia a permitir la separación de las gotas de agua de un hidrocarburo ligero fase líquida y viceversa. Dependiendo del flujo de entrada características, la sección de líquidos debe tener un cierto cantidad de volumen de sobretensión, o capacidad de captura slug, con el fin de suavizar el flujo transmitido a los equipos aguas abajo o procesos. desgasificación eficaz puede requerir un separador horizontal mientras que la separación emulsión también puede requerir una temperatura más alta, uso de campos electrostáticos, y / o la adición de una desemulsionante. paquetes de coalescencia se utilizan a veces para promover hidrocarburo líquido - separación de agua, aunque no deben ser usado en aplicaciones que son propensos a taponamiento, por ejemplo cera, arena, etc.
La sección de extracción niebla ( D ) utiliza un extractor de niebla que se puede consistir en una almohadilla de malla de alambre tejida , una serie de paletas , o tubos ciclón. En esta sección se quita las gotas muy pequeñas de líquido del gas por el choque en una superficie donde se coalescer en gotas más grandes o las películas de líquido , permitiendo de separación de la fase de gas. Citado arrastre de líquido procedentes de los distintos tipos de dispositivos de extracción de vapor es por lo general en el rango de 0,1 - 1 gal / MMscf . Separador Configuraciones Los factores a considerar para la selección de la configuración del separador incluir: • ¿Qué calidad de separación e s requerida por aguas abajo equipos y procesos ? • ¿Qué tan bien material extraño ( por
ejemplo, arena, barro , la corrosión productos ) examinarse? • ¿Cuánto espacio trama se requerirá? • ¿El separador de ser demasiado alto para el transporte si patinado ? • ¿Hay suficiente superficie de contacto para la separación de 3 fases ( Por ejemplo, gas / líquido de hidrocarburo / glicol) ? • bobinas de calefacción puede o chorros de arena pueden incorporar , si es necesario ? • ¿Cuánta superficie está disponible para la desgasificación de separarse ¿líquido? • Debe aumentos en el flujo de líquido a ser manejado sin grandes cambios en el nivel ? • ¿Es necesario el volumen de retención de líquido grande ? • ¿Cuáles son los requisitos de retención de calor ( por
ejemplo, congelación proteccion)? Los separadores verticales separadores verticales, que se muestran en la Fig. 7-8, suelen ser seleccionados cuando la relación gas-líquido es alta o volúmenes totales de gas son bajos. En un separador vertical, los fluidos entran en el recipiente a través de una dispositivo de entrada de cuyos objetivos principales son lograr eficiente separación mayor de líquido desde el gas y para mejorar el flujo distribución de ambas fases a través del separador. Liquid eliminado
por el dispositivo de entrada se dirige a la parte inferior del recipiente. El gas se mueve hacia arriba, por lo general pasa a través de un extractor de niebla para eliminar cualquier pequeñas gotas de líquido arrastradas, y luego la fase de vapor fluye hacia fuera del recipiente. Liquid eliminado por el extractor de niebla se fundieron en gotas más grandes que luego caen a través del gas al depósito de líquido en la parte inferior. La habilidad babosas para manejar líquidos se obtiene normalmente mediante el aumento altura del depósito para acomodar el volumen adicional contra sobretensiones. Nivel el control es normalmente no muy crítico y el nivel de líquido puede fluctuar varias pulgadas sin afectar al rendimiento de separación o la capacidad del recipiente. A excepción de tambor knockout aplicaciones, Evacuación de la neblina se utilizan normalmente para lograr una bajo contenido de líquido en el gas separado en los vasos de razonable diámetro. separador típico vertical relaciones L / D están normalmente en el 2-4 distancia. Como un ejemplo de un separador vertical, considerar un compresor depurador de succión. En este servicio el separador vertical de: • No necesita volumen de retención de líquido si gnificativa • Un circuito de control de nivel de líquido diseñado correctamente responde
rápidamente a cualquier líquido que entra, evitando así el disparo una alarma o apagado • El separador ocupa una pequeña cantidad de espacio parcela
Los separadores horizontales separadores horizontales son más eficientes cuando grandes volúmenes de líquido están involucrados. También se prefieren generalmente para aplicaciones de separación de tres fases. En un separador horizontal, se muestra en la Fig. 7-9, el líquido que se ha separado de la gas se mueve a lo largo del fondo del recipiente a la salida de líquido. El gas y el líquido ocupan sus partes proporcionales de la shell sección transversal. se obtiene Aumento de la capacidad slug a través del tiempo de retención más corta y un mayor nivel de líquido. Higo. 7-9 también ilustra la separación de dos fases líquidas (Glicol e hidrocarburos). El glicol más denso deposita en el fondo y se retira a través de la bota. El nivel de glicol es controlado por un instrumento de control de nivel de interfaz. separadores horizontales tienen ciertas ventajas con respecto con el rendimiento de separación por gravedad en el que las gotitas de líquido o burbujas de gas se mueven perpendiculares a la fase de mayor velocidad, en lugar de directamente contra ella como en el flujo vertical, lo cual hace que la separación más fácil. En un separador de doble cañón, los líquidos caen a través de la conexión fluir tubos en el depósito de líquido externo a continuación. Ligeramente embarcaciones más pequeñas pueden ser posibles con la escopeta de dos cañones separador horizontal, donde la capacidad de reacción establece la tamaño de la cámara de recogida de líquido inferior. Típica relaciones L / D para los separadores horizontales normalmente caen en el rango de 2,5-5. Como un ejemplo de un separador horizontal, considere una rica tanque de expansión amina. En este servicio: • Hay volumen relativamente grande al movimiento del líquido necesario
para tiempo de retención más largo. Esto permite una liberación más completa del gas disuelto y, si es necesario, el volumen de sobretensiones para el sistema de circulación. •
Hay más área superficial por volumen de líquido para ayudar en desgasificación más
completa. • La configuración horizontal maneja un líquido espumante mejor que vertical. •
El nivel de líquido responde lentamente a los cambios en el inventario de líquido, proporcionar un flujo constante a los equipos aguas abajo.
Dispositivos de entrada La importancia de que el dispositivo de entrada con respecto a la separación el rendimiento ha sido identificado hace relativamente poco tiempo , principalmente a través del uso de la dinámica de fluidos computacional ( CFD) . Las funciones principales del dispositivo de entrada son: • Reducir el impulso de la corriente de entrada y aumentar distribución de las fases gaseosa y de flujo de líquido . • Una separación eficaz de la fase líquida a granel. • Prevenir la rotura de las gotitas y re -arrastre de mayor
fase líquida. Hay varios tipos diferentes de dispositivos de entrada del separador que son de uso general : • no hay ningún dispositivo de entrada • placa desviadora • medio tubo • laminosas • ciclónica
Además del dispositivo de entrada de sí mismo, se ha determinado que la configuración de la tubería de entrada también es importante. el vanetype y los dispositivos de entrada ciclónicas generalmente proporcionan una mejor rendimiento de separación en comparación con los otros. El separador / fabricante del dispositivo de entrada debe ser contactado para obtener específica detalles de diseño / rendimiento. Niebla Equipo de Extracción Evacuación de la neblina se utilizan para separar las pequeñas gotas de líquido de la fase de gas que no se elimina por la entrada de dispositivo o gas gravedad sección ( principal "cuerpo" ) del separador de sedimentación. Estas gotitas son típicamente de menos de 150 a 500 micras en tamaño y generalmente mucho más pequeños . Generalmente no es económico para separar estas gotas por gravedad solamente , haciendo que el separador más grande. Los diferentes tipos de extractores de niebla utilizan otros principios que la simple decantación por gravedad a la gotita alcanzar la eliminación eficaz de las pequeñas gotas. Malla de alambre Evacuación de la neblina de malla de alambre, o almohadillas, se hacen por tricotado alambre, metal o plástico, en capas apretadas que luego se rizada y apilados para lograr el espesor de las pastillas es necesario. Si eliminación de gotitas muy pequeñas, es decir, menos de 10 micras, que se requiere, fibras mucho más finos pueden ser entretejidas con la primaria de malla para producir una almohadilla co-unida. Gorro almohadillas eliminar las gotas líquidas principalmente por el choque de las gotas en los cables y / o fibras co-tejer seguido por coalescencia en gotas grandes lo suficiente para desacoplar de la parte inferior de la almohadilla y gota a través del flujo de gas que se levanta en la parte de retención de líquido de la separador. Almohadillas de malla no se recomiendan para sucio o ensuciamiento
servicio, ya que tienden a tapar fácilmente. almohadillas de malla de alambre son normalmente instalado horizontalmente con el flujo de gas verticalmente hacia arriba a través de la almohadilla. Rendimiento se ve afectado adversamente si l a almohadilla está inclinado más de 30 grados de los problemas horizontal.4 se han encontrado flujo donde el líquido a través de la almohadilla de el sumidero se deteriora debido a la suciedad o la acumulación de lodos, causando un nivel de líquido más alto en un lado. Esto proporciona la grave potencial de la almohadilla de ser desalojado de sus soportes de montaje, por lo que es inútil o forzando sus piezas en el tubo de salida. Asegure firmemente la parte superior e inferior de la almohadilla de modo que no es desalojado por los altos flujos de gas, como cuando un alivio de presión levanta la válvula o durante una situación de emergencia de purga. Las figuras 7-10 y 7-11 ilustran instalaciones de malla de alambre típica en recipientes verticales y horizontales. La mayoría de las instalaciones utilizarán una almohadilla gruesa de 6 pulgadas con 9-12 lb / ft3 densidad aparente. espesor de las pastillas mínima recomendada es de 4 inches4. Los fabricantes deben ser contactados para diseños específicos. Rendimiento de separación - Hay dos aspectos principales para engranar el rendimiento de separación de la almohadilla . • eficacia de eliminación de gotitas • capacidad de manejo de gas
Gotita eficiencia de remoción se da típicamente por el fabricante como una curva que muestra la retirada % como una función de la gotita tamaño en el flujo de diseño y una carga de líquido nominal. estas curvas por lo general se basan en las pruebas de un sistema aire-agua en la atmósfera presión. La capacidad de gas de almohadillas de malla se especifica casi universalmente por un factor de carga o apresto , K, tal como se utiliza en el Souders y Brown5 ecuación da a continuación : El valor de cálculo K ofrece un cierto grado de margen antes líquido de arrastre / arrastre se hace excesiva . Eficiencia y la capacidad de control están normalmente inversamente relacionada , es decir, a medida que aumenta la eficiencia de eliminación de gotas , caudal de gas permisible disminuye. Debido a la presión normal cae a través de malla almohadillas son tan bajos ( Menos de 1 pulgada de agua ), esto no suele ser un área importante de preocupación en las operaciones de procesamiento de gas . Higo. 7-12 se presenta un resumen de parámetros de rendimiento . El factor de capacidad K para pads de malla es a menudo sido reducida la potencia de operación de presión más alta , la fig. 7-13 . Todos los factores son iguales , esto es normalmente debido a la reducción de la tensión superficial de la fase líquida que se produce con el aumento de presión. Almohadillas de malla normalmente operan de manera eficiente en un rango de 3 0110 % de la tasa de gas de diseño . La capacidad de gas de una almohadilla de malla de alambre se define típicamente en K términos de una "constante" tal como se indica en la figura . 7-12 . Esta es una simplificación excesiva . Entre otras cosas , K es también una función de la cantidad de líquido arrastrado llegar a la almohadilla de malla. como lo haría esperar, K disminuye al aumentar la carga de líquido de entrada.
Para los diseños típicos de la almohadilla de malla , cargas líquidas superiores a 1 gpm / pie2 son consideradas de alto y requerirá deración de la el factor K estándar , para evitar el arrastre de arrastre excesivo. Sin embargo , por la discusión anterior sobre la distribución de tamaño de las gotas , es difícil predecir lo que la carga de entrada de líquido alcanzando el extractor de niebla será para una aplicación separador dado. Veleta Vane o de tipo chevron Evacuación de la neblina (paleta-pack) utilizan relativamente cuchillas estrechamente espaciados dispuestos para proporcionar sinusoidal o zig-zag trayectorias de flujo de gas. Los cambios en la dirección del flujo de gas en combinación con la inercia de las gotitas de líquido arrastradas, causa choque de las gotitas sobre la superficie de la placa, seguido por coalescencia y el drenaje del líquido a la recogida de líquido sección del separador. Higo. 7-14 muestra una típica vanetype extractor de niebla. paquetes de paletas se pueden instalar en cualquiera orientaciones horizontales o verticales, aunque la capacidad es típicamente significativamente reducida para aplicaciones de flujo ascendente verticales. Recientemente desarrollados diseños de paletas huecas con líquido interconectado pasajes de drenaje son capaces de manejar altas de gas capacidades de flujo ascendente en una orientación vertical. Vanes difieren de almohadillas de malla de alambre en la que por lo general no drenan los separados volver líquido a través de la corriente de gas ascendente. Más bien, el líquido puede ser dirigido en un tubo de descenso que lleva el fluido directamente a la sección de retención de líquido del separador. Veleta paquetes son más adecuados para el servicio sucio o ensuciamiento, ya que son menos probabilidades de enchufe debido a sus relativamente grandes pasos de flujo. Un separador vertical con un extractor típica niebla paleta es se muestra en la Fig. 7-15. Un número de diferentes diseños de envases de paletas están disponibles. Paquete espesores son generalmente en el intervalo de 6-12 pulgadas. paletas por lo general están dispuestos en forma de zig-zag o patrón sinusoidal, con separaciones de paletas de 1-1.5 pulgadas típicos. tipos de paletas incluyen nopocket, De un solo bolsillo y doble bolsillo estilos. Separación Rendimiento- En cuanto a los pads de malla, la clave de rendimiento parámetros son eficacia de eliminación de las gotitas y gas capacidad de manejo. La ecuación 7-8 y el / factor de carga de tamaño K, también puede ser utilizados para el cálculo de la capacidad de los extractores de niebla de tipo paleta. Higo. 7-16 se presenta un resumen de los parámetros de rendimiento. packs Vane típicamente tienen caídas de presión en el intervalo de 0.5-3.5 pulgadas de water.As para extractores de malla de alambre, los rendimientos de eliminación de gotitas citado más arriba para las unidades de tipo paleta normalmente se basan en pruebas realizado en los sistemas de aire-agua a presión atmosférica. Las pruebas han demostrado que para extractores de tipo malla, la baja presión Resultados de eficacia de eliminación de gotas de agua del aire se correlacionan razonablemente así que los líquidos de hidrocarburos de gas a presión más alta sistemas. paquetes de paletas, por otro lado muestran una bajada de la eliminación eficiencia a medida que aumenta la presión. Esto se debe principalmente a de la disminución de la velocidad del gas con el aumento permisible la presión causada principalmente por el aumento de la densidad del gas. Como la velocidad del gas disminuye, la inercia de gotas disminuye y las gotitas tienden para seguir el gas agiliza más fácilmente a través de la paleta pasajes, y salir del paquete de paleta sin ser capturado.
Almohadillas de malla también se basan en la inercia de velocidad / gotita para eliminar el líquido gotitas a través de pinzamiento pero son menos susceptibles a la capturar la reducción de la eficiencia de operación que los grupos de paletas puesto que las mallas pastillas tienen mucho más la colección "blancos", es decir, filamentos de alambre / fibra. Arreglo de la cama es generalmente más de un problema con la paleta de envases; con la disminución de la eficiencia de eliminación de gotas medible como la velocidad disminuye desde el diseño . Evacuación de la neblina de aletas también se ven afectados por entrada de líquido carga , pero generalmente tienen considerablemente más tolerancia hacia líquidos distintos de la red -pads . El fabricante debe ser contactados para los diseños y aplicaciones específicas . De ciclón Hay varios tipos de separadores centrífugos que sirven para separar líquidos y sólidos arrastrados, si está presente, a partir de un gas corriente. Para aplicaciones de aspiración de niebla, de flujo inverso, axialflow y reciclaje de los ciclones de flujo axial se utilizan normalmente en ciclón múltiple "paquetes". Evacuación de la neblina ciclónicos utilizan centrífuga fuerza a los sólidos separados y gotitas de líquido desde el gas fase basada en la diferencia de densidad. fuerzas muy altas G son logrado que permite la eliminación eficaz de pequeña gotita tamaños. La principal ventaja de extractores de niebla es que ciclónicos que proporcionan una eficiente reducción en la capacidad muy alta de gas. Esto permite generalmente para el diámetro del vaso más pequeño posible para un flujo de gas dada. Evacuación de la neblina ciclónicos se utilizan a menudo en gas de baja carga de líquido de lavado aplicaciones, y para la alta presión gas-líquido de separación. Estos dispositivos son propietarios y no se pueden dimensionar fácilmente sin un conocimiento detallado de la características de los componentes internos específicos. El fabricante de dichos dispositivos deben ser consultados para la asistencia en el dimensionamiento de estos tipos de separadores. Se muestra un separador centrífugo típico en la Fig. 7-17. Desventajas de los separadores centrífugos son:
Algunos diseños no se maneja bien las babosas • La caída de presión tiende a ser significativamente mayor que para
paleta o Evacuación de la neblina de malla de punto - limpio • Tienen un rango relativamente estrecho flujo operativo para
más alta eficiencia Rendimiento de separación - Como se ha indicado , la selección y el diseño de los paquetes -de nebulización ciclón se debe dejar a la fabricantes. Aunque no es una representación correcta de la separación la física empleada por los dispositivos ciclónicos , lo familiar K factor de como se usa en la ecuación 7-8 se puede utilizar para proporcionar gas indicativo capacidad para un extractor de MultiCyclone niebla. K factores tenderán en un rango de 1 pie / seg para multiciclones de flujo inverso a 3 pies / seg o superior para los multiciclones reciclaje axiales más recientes. La capacidad de tratamiento de líquidos de un paquete MultiCyclone es típicamente
algo más alta que la de los extractores de niebla de tipo paleta . El factor de capacidad de gas , K, se basa en el paquete de MultiCyclone área de sección transversal , suponiendo tubos 2 ciclón pulgadas y típico ciclón ciclón dimensiones del campo y la disposición de diseño. Gas-líquido SEPARADOR DE DIMENSIONAMIENTO Especificación de Separadores diseñadores Separador necesitan saber la presión , la temperatura, tarifas, y las propiedades físicas de los arroyos , así como fluir el grado de separación requerida . También es prudente para definir si estas condiciones se producen todas al mismo tiempo o si hay sólo ciertas combinaciones que pueden existir en cualquier momento. Si se sabe, el tipo y la cantidad de líquido también se debe dar , y si se trata de niebla, líquido libre , o babosas . Por ejemplo, un depurador de succión del compresor diseñado para 70150 de gas MMscfd a 400-600 psig y 65-105 ° F requeriría una unidad de encolado para las peores condiciones, es decir, de 150 a 400 MMscfd psig y 105 ° F. Pero si el rendimiento real del compresor varía de 150 a 600 psig MMscfd, 105 ° F a 70 MMscfd a 400 psig, 65 ° F y luego un separador más pequeña es aceptable porque el alto volumen sólo se produce por la alta presión. Un separador de tamaño inadecuado es una de las causas principales de los problemas de los equipos y procesos. problemas de separación de entrada aguas arriba de los sistemas de absorción (por ejemplo, amina y glicol) puede conducir a la formación de espuma problemas, y aguas arriba de los sistemas de adsorción (Por ejemplo, tamiz molecular, alúmina activada, y gel de sílice) puede causar ensuciamiento, coque, y otros daños a la cama. Equipo tales como compresores y turbo-expansores tolerar poca o ninguna líquido en el vapor del gas de entrada, mientras que las bombas y válvulas de control puede tener la erosión y / o cavitación significativa en presencia de vapores están presentes debido a la separación inadecuada. Además, directfired calderines en servicio amina y glicol pueden experimentar tubo los fallos debidos a puntos calientes causados por depósitos de sal causadas por arrastre de agua producida en el gas de alimentación. Enfoque de diseño No es tanto un arte como la ciencia existe para diseñar adecuadamente un separador. Tres factores principales deben ser considerados en el separador calibrado: 1 ) la capacidad de vapor , 2 ) capacidad de líquido , y 3 ) la operabilidad. La capacidad de vapor determinará la sección transversal área necesaria para las fuerzas gravitacionales para eliminar el líquido a partir del vapor . La capacidad de líquido normalmente se establece mediante la determinación de El volumen requerido para proporcionar residencia adecuado tiempo de " de- gas " el líquido o permitir que las fases líquidas inmiscibles separar. problemas de operabilidad incluyen la capacidad del separador para hacer frente a los sólidos si está presente, babosas flujo inestable / líquido , descubierta , etc. Por último, el diseño óptimo generalmente resultará en una relación de aspecto que satisface estos requisitos en un recipiente de costo razonable. Estos factores a menudo resultan en un enfoque iterativo para los cálculos.
MANIPULACIÓN DE VAPOR Separadores sin niebla Extractores no se utilizan con frecuencia sin separadores de Evacuación de la neblina. La aplicación más común de un separador de vapor-líquido que no utiliza un extractor de niebla es un tambor llamarada nocaut. Evacuación de la neblina rara vez se utilizan en los tambores llamarada knockout porque del potencial de taponamiento y las consecuencias graves esto tendría para el alivio de la presión. es típicamente una recipiente horizontal que utiliza la gravedad como el único mecanismo para la separación de las fases líquida y de gas. Gas y líquido entran a través de la boquilla de entrada y están ralentizado a una velocidad tal que las gotitas de líquido pueden caer fuera de la fase de gas. El gas seco pasa a la boquilla de salida y el líquido se drena de la la sección inferior de la vasija. Diseñar un separador sin un extractor de niebla, el mínimo Tamaño de la Gota de diámetro que se retira debe estar ajustado. típicamente esto diámetro está en el intervalo de 300 a 2000 micras (1 micra = 10-4 cm o 0,00003937 pulgada). La longitud del recipiente requerida se puede calcular entonces por suponiendo que el tiempo para que el flujo de gas de entrada a la salida es el mismo que el tiempo para que la gotita de líquido de tamaño Dp a caer desde la parte superior del recipiente a la superficie del líquido. La ecuación 7-10 a continuación, relaciona la longitud del separador a su diámetro como una función de esta velocidad de sedimentación (suponiendo que no hay retención de líquidos): Si el separador se va a utilizar , además, para el almacenamiento de líquido, esto también se debe considerar en el dimensionamiento de la embarcación. Ejemplo 7-1 -A separador de gravedad horizontal ( sin niebla extractora ) se requiere para manejar 60 MMscfd de 0,75 específica gas gravedad ( PM = 21,72 ) a una presión de 500 psig y una temperatura de de 100 ° F . La compresibilidad es de 0,9 , la viscosidad es 0.012 cp , y la gravedad específica de líquido es 0,5 . Se desea eliminar todo arrastre mayor que 150 micrómetros de diámetro. sin líquida Se requiere de sobretensiones. Ejemplo 7-2 - Lo que el tamaño del separador vertical sin un extractor de niebla se requiere para cumplir con las condiciones utilizadas en el ejemplo Utilizar un ID de separación vertical de 90 pulgadas . Separadores con la niebla Extractores De los cuatro componentes principales de un separador que se discutieron en una sección anterior , el extractor de niebla tiene la mayor impacto en la calidad del gas separado con respecto al trasladarse contenido líquido . Las ecuaciones de tamaño y parámetros proporcionados en el tamaño de la sección de extracción de vapor del propio extractor de niebla, no se el vaso de separación real. Las capacidades de gas de los diversos tipos de Evacuación de la neblina general es inversamente proporcional a la cantidad de líquido arrastrado que se requiere que el extractor niebla para eliminar. • la ca ntidad de líquido en el separador de gas de alimentación . • la condición de flujo de entrada de la alimentación , es decir, de flujo multifásico
patrón , . • el tipo de dispositivo de entrada utilizado . • los de tamaño / di mensiones de la sección de sepa ración por gravedad de gas
del separador.
Para aplicaciones de separación ligeramente cargado de líquido , por ejemplo, Menos del 10-15 bbl / MMPCS (aplicación de lavado de gases ) , la niebla el rendimiento de extracción será el control y por lo general dictar los requerimientos de área de sección transversal de la gravedad gas sección de separación . Para un separador vertical, esto determinará el diámetro del vaso. Un recipiente horizontal no haría normalmente ser utilizado en una aplicación de separación de gas -líquido ligeramente cargado . todavía se requiere una buena distribución de flujo al extractor niebla. En las aplicaciones de separación con más carga de líquido , vertical o configuración separador horizontal puede ser seleccionada dependiendo de de las condiciones específicas . En cualquier caso, algunos "Pre- acondicionado " de la fase de gas, específicamente la reducción de la carga de entrada de gas , puede ser necesario antes de la último elemento de extracción de niebla. Los separadores verticales Históricamente, la capacidad de manejo de gas a la vertical convencional separadores que emplean Evacuación de la neblina tiene normalmente han calculado a partir de la ecuación Souders y Brown, la ecuación 7-8, el uso de "basadas en la experiencia" factores K. valores de K típicos para verticales separadores de API 12J7 se presentan en la Fig. 7-18. En términos cualitativos, los rangos de K dados anteriormente pueden estar considerarse que refleja la dificultad de las condiciones de separación, es decir, desde no ideal / difícil ideales / fácil. Como se indica en la figura. 7-18, k es también una función de la altura del recipiente. Esto refleja el hecho de que una Se requiere cierta distancia mínima de establecer un tiempo relativamente perfil de velocidad uniforme antes de que el gas alcanza el extractor niebla. Teóricamente, no es simplemente la altura del depósito que es importante con respecto al perfil de velocidad, pero la altura vertical entre el dispositivo de entrada y el extractor niebla. Ya que el manejo de gas capacidad se basa en un límite permisible para arrastre de líquido en la corriente de gas separado, y el líquido final elemento de extracción es el extractor de niebla, el extractor de neblina tiene una influencia significativa en el valor de K se utiliza para determinar el tamaño del separador. La altura vertical del recipiente también está influenciada por la requisitos de manejo de líquidos y criterios de diseño de los buques en general como se indica en la figura. 7-8. Por lo general, la fase líquida se ocupar el tercio inferior de la altura del depósito.
Un diseño que optimiza la condición de flujo de alimentación de entrada y utiliza un dispositivo de entrada eficiente, puede proporcionar suficiente gas de alimentación pre- acondicionado para permitir que el diámetro del vaso a ser de un tamaño equivalente al extractor niebla. Sin embargo , tradicionalmente el método normalmente utilizado ha sido el de la gravedad de gas " de gran tamaño " sección , es decir, el diámetro del vaso , en relación con el extractor de niebla. este generalmente se ha hecho en dos formas: • Desclasifique el factor K extractor de niebla y utilizar este reduci do
valor K en la ecuación 7-8 para determinar el diámetro del vaso. Directrices como a la determinación de la deración apropiado factor no están bien definidos. Un líquido relativamente baja
aplicación de carga con flujo constante, una velocidad de entrada baja y un buen dispositivo de entrada debe requerir un mínimo deración del factor K extractora, es decir, factor de aproximadamente deración igual a 1. Por otra parte, una aplicación con importantes volúmenes de líquido, flujo no permanente, de alta velocidad entrada y un dispositivo de entrada de la placa de desviación simple puede requerir un factor deración de 0,5. Normalmente, sería más económico para mejorar el flujo de entrada de estado / dispositivo que a sobredimensionar significativamente el recipiente en relación con el extractor de niebla requisitos. • Seleccionar un tamaño de gota separables y las dimensiones de la e mbarcación
diámetro medio de la ecuación 7-1. Un tamaño de gota de 150 micras tiene sido típicamente especificado. Esto puede ser demasiado conservador para el paquete de paleta y Evacuación de la neblina ciclónicos, que por lo general tienen una mayor gas y capacidades de líquido que la malla almohadillas. Comparación de la ecuación 7-8 y la ecuación 7-1, indica que Esto demuestra la equivalencia aproximada de la K empírica y la separación de gotas más teórico de encolado métodos. Sin embargo , el valor de K en la ecuación 7-8 tal como se utiliza en la práctica depende en otros factores además de tamaño de gota , coeficiente de resistencia aerodinámica , y el líquido carga de arrastre , incluyendo : tipo de elementos internos , inestable flujo , tensión superficial, la viscosidad del líquido , la formación de espuma , gas perfil de velocidad uniformidad , el grado de separación requerida , etc. duración adicional puede ser necesaria para tener en cuenta estos factores .
Los separadores horizontales Eq 7-8 también se puede utilizar para el cálculo de la capacidad de gas de separadores horizontales. Sin embargo , se requieren algunas modificaciones para reflejar el hecho de que en la separación por gravedad gas sección de un separador horizontal , las gotitas de líquido están cayendo perpendicular al flujo de gas en lugar de en oposición directa como ocurre en un separador vertical. Esto hace que sea más fácil separar gotitas en un recipiente horizontal . Parcialmente afectando ventaja es el hecho de que en un separador horizontal , el líquido sección de separación por gravedad está ocupando parte de la cruz buque sección, dejando el área reducida de flujo de gas . En el cálculo de la capacidad de gas de los separadores horizontales, la área de sección transversal de la parte del vaso ocupada por líquido (en el nivel máximo) se resta del área del vaso de la sección transversal total. diseños de separación horizontales típicas tener el nivel de líquido normal en el punto medio lleno. Los valores de K para separadores horizontales de 12J API se dan en la Fig. 7-19. Hay un cierto desacuerdo en cuanto a cómo debería variar con K longitud separador. La recomendación API 12J se muestra en la Higo. 7-19. Muchos separadores son mayores de 10 pies de largo, con un poco de llegar a 50 pies o más. La relación mostrada en la Fig. 7-19 para ajustar la longitud dará mayores factores K de 1 ft / sec para grandes separadores. Estos valores más altos de K
de grandes (largos) separadores horizontales son generalmente considerados ser demasiado optimistas. En la práctica, K = 0.5 pies / seg se utiliza normalmente como un límite superior para los separadores horizontales equipados con Evacuación de la neblina de malla de alambre. Separadores equipado con vanetype Evacuación de la neblina o ciclónicas pueden utilizar los valores más altos de K de aquellos para los pads de malla.
Los mismos principios generales como se explica para los separadores verticales solicitar separadores horizontales con Evacuación de la neblina en aplicaciones de alta carga de líquido. Para un separador horizontal, pad de malla ciclónica y el tipo de niebla extractores serán normalmente instalado horizontalmente con flujo ascendente vertical, mientras que el paquete de paletas puede ser instalado horizontalmente, verticalmente, o, a veces en un veepattern. Además, en un separador horizontal, el líquido gotitas están asentando perpendicular al flujo de gas que hace que la separación más fácil. Por estas razones, el enfoque de Reducción de potencia del extractor de niebla K para calcular la sección transversal área de la sección de la gravedad de gas no es tan sencillo como para un recipiente vertical. Típicamente, la necesaria área de sección transversal de la sección de la gravedad de gas de un separador horizontal es su tamaño de acuerdo en la solución de la teoría de gota. El procedimiento es similar a la expuesta anteriormente para los separadores sin extractores de niebla. por vasos con el cojín de malla Evacuación de la neblina El tamaño medio de las gotitas para el diseño es de 150 micras. Para separadores equipado con vanetype Evacuación de la neblina o ciclónicas, un tamaño de gota más grandes pueden ser apropiados, lo que puede permitir para un recipiente más pequeño. El recipiente fabricante debe ser consultado.
En el cálculo de la capacidad de gas de los separadores horizontales, la área de sección transversal de la parte del vaso ocupada por líquido (en el nivel máximo) se resta del total de buque área de sección transversal manejo de líquidos El criterio de diseño para la capacidad de tratamiento de líquidos del separador generalmente se basa en los siguientes dos consideraciones principales: • requisitos de desgasificación de líquidos. •
requisitos de control de procesos / estabilidad. En general, uno o el otro de estos factores dictar. Líquido capacidad se especifica típicamente en términos de tiempo de residencia, que debe ser traducido a los requisitos de diseño de recipiente para fines de dimensionamiento. El tiempo de residencia se establece el separador volumen requerido para el líquido como se muestra en la ecuación 7-12: tiempos de residencia típicos se muestran en las figuras 7-20 y 7-21. Tenga en cuenta que, excepto para el gas natural - la aplicación de condensado, los tiempos de residencia especificados en la Fig. 7-20 son principalmente basado en el control del proceso de estabilidad / operabilidad. Estos valores están destinados principalmente para reflejar la desgasificación de líquido requisitos. En la práctica, la estabilidad y operatividad de control de procesos requisitos a
menudo anular la desgasificación requisitos. recomendaciones de distribución del buque, incluyendo el manejo de líquidos requisitos, se dan en la Fig. 7-8 y 7-9 en posición vertical y separadores horizontales, respectivamente. Los requisitos de tiempo de retención dados en las Figuras 7-20 y 7-21 no son específicos a la orientación del vaso. Sin embargo , el líquido proceso de desgasificación en realidad implica la separación de burbujas de gas de la fase líquida , que en condiciones ideales puede ser descrito por la sedimentación por gravedad ecuación, la ecuación 7-1 . Similar a gota líquida sedimentación de la fase de gas , es más fácil para una burbuja de gas se eleve perpendicularmente a través del líquido en movimiento en un separador horizontal de directamente contra el flujo descendente líquido en un recipiente vertical. En teoría , para la igualdad de líquido tiempos de residencia , el separador horizontal deben estar ligeramente más eficiente en la desgasificación. Sin embargo, esto no tiene normalmente sido un problema en la práctica. Si se considera necesario calcular requisitos de manejo de líquidos de buques en una restricción de desgasificación según la teoría de la solución de la gravedad, un tamaño de las burbujas de gas de 150- 200 micrones ha sido sugerido por varias fuentes.
Trifásico y líquido-líquido Separación Los requisitos de manipulación de gas para la separación de tres fases se tratan de una manera similar como se describe para la de dos fases separación. Tradicionalmente, el tamaño de la separación líquido-líquido tiene especificación involucrada de tiempos de residencia de líquido. Higo. 7-22 proporciona tiempos de residencia propuestos para diversos liquidez aplicaciones de separación de líquidos. Estas cifras generalmente asumen tiempos de residencia iguales tanto para la luz y el líquido pesado fases. Mientras que el enfoque de tiempo de residencia para la separación líquido-líquido el diseño del equipo ha sido ampliamente utilizado en la industria para años, tiene algunas limitaciones. • el enfoque típico de asumir la igualdad de tie mpos de residencia para las dos fases líquidas pueden no ser óptima, por ejemplo, Es generalmente mucho más fácil de separar las gotas de aceite de agua que viceversa. La teoría de sedimentación (ecuación 7-1) explica esto como siendo debido a la viscosidad más baja de agua en comparación con el aceite. • Los tiempos de residencia no tienen en cuenta la geometría del buque,
es decir, 3 minutos tiempo de residencia en el fondo de un alto, de diámetro pequeño recipiente vertical no logrará el mismo rendimiento de separación como 3 minutos en una horizontal separador, siempre según gotita de la solución de la teoría. • El método de tiempo de residencia no proporciona ninguna directa
indicación en cuanto a la calidad de los líquidos separados, por ejemplo, cantidad de agua en el hidrocarburo o la cantidad de hidrocarburo en el agua. La teoría de sedimentación gotita no puede hacer esto ya sea en la mayoría de los casos, pero hay una cierta empírica los datos disponibles, que permite predicciones aproximadas en aplicaciones específicas.
La eliminación de gotitas muy pequeñas puede requerir el uso de especializado internos o la aplicación de campos electrostáticos para promover la coalescencia. separación líquido-líquido se puede dividir en dos amplias categorías de operación. La primera se define como "la separación por gravedad," donde las dos fases líquidas inmiscibles separadas dentro de sus buque por las diferencias en la densidad de los líquidos. Suficiente tiempo de retención se debe proporcionar en el separador para permitir la separación por gravedad se lleve a cabo. La segunda categoría es se define como "la coalescencia de separación." Se trata de partículas donde los pequeños de un líquido de fase debe ser separado o eliminado de una gran cantidad de otra fase líquida. Los diferentes tipos de interior construcción de separadores mucho proporcionarse para cada tipo de separadores líquido-líquido. Los siguientes principios de diseño para la separación líquido-líquido se aplica por igual a horizontal o separadores verticales. recipientes horizontales tienen alguna ventaja más verticales para la separación líquido-líquido, debido a la mayor área de interfase disponible en el estilo horizontal, y el partículas de menor distancia debe viajar a fundirse. Hay dos factores que pueden prevenir dos fases líquidas de separar debido a diferencias en la gravedad específica: • Si las partículas de gotas son tan pequeñas que pueden ser suspendidos
por el movimiento browniano. Este se define como un azar movimiento que es mayor que el movimiento dirigido debido a la gravedad de partículas de menos de 0,1 micras de diámetro. • Las gotas pueden llevar cargas eléctricas debi do a la disuelto
iones. Estos cargos pueden causar que las gotitas se repelen otra vez de unirse en partículas y se depositan grandes por la gravedad.
Los efectos debidos a movimiento Browniano son generalmente pequeñas y tratamiento químico apropiado generalmente neutralizar cualquier eléctrico cargos . Entonces sedimentación convierte en una función de la gravedad y la viscosidad de conformidad con la ley de Stoke . La velocidad de sedimentación de esferas a través de un fluido es directamente proporcional a la diferencia en las densidades de la esfera y el fluido , e inversamente proporcional a la viscosidad del fluido y el cuadrado de la diámetro de la esfera ( gotitas) , como se indica en la ecuación 7-3. la liquidez la capacidad de separación de líquidos de los separadores puede ser determinada de las ecuaciones 7-13 y 7-14 , que se deriva de Ecuación 7-3.9 Los valores de C * se encuentran en la Fig . 7-23 . vasos verticales: Los efectos debidos a movimiento Browniano son generalmente pequeñas y tratamiento químico apropiado generalmente neutralizar cualquier eléctrico cargos. Entonces sedimentación convierte en una función de la gravedad y la viscosidad de conformidad con la ley de Stoke. La velocidad de sedimentación de esferas a través de un fluido es directamente proporcional a la diferencia en las densidades de la esfera y el fluido, e inversamente proporcional a la viscosidad del fluido y el cuadrado de la diámetro de la esfera (gotitas), como se indica en la ecuación 7-3. la liquidez
la capacidad de separación de líquidos de los separadores puede ser determinada de las ecuaciones 7-13 y 7-14, que se deriva de Ecuación 7-3.9 Los valores de C * se encuentran en la Fig. 7-23. vasos verticales: recipiente horizontal: Dado que el tamaño de las gotitas de una fase líquida dispersa en otro es por lo general desconocida, es más sencillo de tamaño líquido-líquido separación basada en el tiempo de retención del líquido dentro de la recipiente separador. Para la separación por gravedad de dos fases líquidas, Se requiere una gran retención o sección de sedimentación tranquila en el buque. Buena separación requiere tiempo suficiente para obtener una condición de equilibrio entre las dos fases líquidas a la temperatura y presión de la separación. La capacidad de líquido de un separador o el volumen de sedimentación requerida puede ser determinada de la ecuación 7-12 usando el tiempo de retención de la Fig. 7-22. El siguiente ejemplo muestra cómo el tamaño de un líquido -líquido separador. Ejemplo 7-3 - determinar el tamaño de un separador vertical para manejar 600 bpd de condensado 55 ° API y 50 barriles por día de producción agua. Suponga que el tamaño de las partículas del agua es de 200 micras . Otro las condiciones de funcionamiento son las siguientes: Temperatura de funcionamiento = 80 ° F Presión de trabajo = 1.000 psig Agua gravedad específica = 1,01 viscosidad condensado = 0,55 cp @ 80 ° F Condensado gravedad específica de 55 ° API = 0,76 A partir de la ecuación 7-13 , Wcl = C * [ (SHL - SLL) / ] x 0,785 x Dv 2 De la Fig . 7-23 para líquidos libres con diámetro de las partículas de agua = 200 micras , C * = 1,100 600 bbl / día = 1.100 x [ 1,01 - 0,76 ) / 0,55 ] x 0,785 x Dv 2 dv 2 = 660 / 392,5 = 1,53 m2 Dv = 1,24 pies El uso de recipiente de tamaño estándar de un fabricante podría dar lugar a la especificación de un separador de OD 20 pulgadas. Usando el método alternativo de diseño basado en la retención tiempo como se muestra en la Ecuación 7-12 debe dar : V1 = ql (t) / 1440 De la Fig . 7-22 , utilice 3 minutos tiempo de retención V1 = 650 x 3/1440 = 1,35 bbl V1 = 1,35 x 42 = 56.7 galones Suponiendo un diámetro de 20 pulgadas y 1.480 psi de presión de trabajo , un recipiente se hace de un inconsútil de la pared 1,031 pulgadas tubo que contiene 13,1 gal / pie. El pequeño volumen que tuvo lugar en la parte inferior
la cabeza se puede descartar en este recipiente de tamaño . La altura de la concha necesaria para el volumen de retención requerido sería : Shell altura = V1 / vol / ft = 56,7 / 13,1 = 4,3 pies Esto requeriría un separador OD x 10 pies 20 pulgadas para dar espacio suficiente aumento por encima de la sección de sedimentación para cualquier líquido vapor-líquido de separación . Otro parámetro que se debe comprobar al separar amina o glicol a partir de hidrocarburos líquidos es el área de interfase entre las dos capas líquidas. Esta área debe estar dimensionado de manera que el glicol o amina flujo a través de la interfaz de no supera aproximadamente 2.000 gal / día / m2 .
El ejemplo anterior indica que un relativamente pequeño separador que se requeriría para la separación líquido-líquido. Debería ser recordar que el separador también debe estar diseñado para la capacidad de vapor para ser manejado . En la mayoría de los casos de alta vapor-líquido cargas que se encuentran en equipos de procesamiento de gas el diseño, la capacidad de vapor requerida dictará una mucho más grande recipiente de la que sería necesaria para la carga de líquido solamente. los buque diseñado apropiadamente tiene que ser capaz de manejar tanto el vapor y cargas líquidas. Por lo tanto , uno o el otro control voluntad el tamaño de la embarcación utilizada
Y Filtros Separadores filtros coalescentes General Hay dos tipos principales de equipos de filtración utilizados en servicio de separación gas-líquido en la industria de procesamiento de gas: el separador de filtro o "sep filtro" y el filtro de coalescencia. Ambos tipos de equipos son de diseño propio, y el fabricante debe contactarse para la selección detallada y dimensionamiento. filtro Separador separadores de filtro están disponibles en las orientaciones horizontal y vertical, con horizontal el más común. Higo. 7-24 espectáculos un separador de filtro horizontal. Este tipo de separador es a menudo utilizado para la eliminación de sólidos y líquidos en relativamente baja carga de líquido aplicaciones. Un separador de filtro es un dispositivo de dos etapas. Gas entra en la boquilla de entrada y pasa a través de la sección de filtro, donde las partículas sólidas se filtraron de la corriente de gas y líquido partículas se fundieron en gotas más grandes. Cualquier líquido también se eliminan en la primera sección. el aglutinado gotitas pasan a través de los tubos ascendentes de filtro y se realizan en la segunda sección del separador, donde una extracción final de niebla elemento elimina estas gotitas de la corriente de gas. El flujo a través de los elementos filtrantes es desde el interior de fuera a dirección. Una caída de presión de 1 a 2 psi es normal en un filtro limpio separador. Si los sólidos están presentes, lo habitual es que sea necesario para reemplazar los elementos de filtro a intervalos regulares. Un 10 psi criterios de caída de presión a menudo se utiliza para changeout filtro. Eliminación de los filtros se consigue a través de un cierre de apertura rápida.
La segunda etapa de un separador de filtro contiene una extracción niebla dispositivo. En cuanto a un separador convencional que esto puede ser una malla almohadilla , paquete o bulto paleta MultiCyclone . Las mismas cuestiones relativas criterios de selección extractor de niebla , el tamaño, etc. aplicarán discutido previamente . Malla almohadillas y el paquete de paletas son más comúnmente utilizado. El diseño del filtro separador es propietario y fabricante debe ser consultado para determinar el tamaño y las recomendaciones específicas .
Filtro de coalescencia El filtro de coalescencia es una pieza más reciente (principios de 1980) de equipos de separación diseñado para el servicio "pulido de gas '. Higo. 7-25 ilustra un filtro de coalescencia típico. Un filtro de coalescencia es normalmente la intención de dejar bien aerosoles líquidos / niebla de gas arroyos donde las cargas líquidas arrastradas son bajos. Una filtración típico opinión de coalescencia elementos de filtro es de 0,3 micras absoluta. Esto significa que las partículas esféricas sólidas más grande que 0,3 micrones son incapaces de pasar a través del elemento de filtro. Aerosol el rendimiento de coalescencia líquido no es tan fácilmente cuantificables y está sujeto a varios factores. A filtros coalescentes son normalmente utilizado para proteger los equipos / procesos que son particularmente sensibles a la contaminación. Dos de las aplicaciones más comunes son aguas arriba de los sistemas de tamiz molecular y contactores de amina. los unidad está destinada normalmente para eliminar el arrastre de una aguas arriba separadores convencionales y / o líquidos que pueden condensar de la fase gaseosa debido a la temperatura o la presión reducción. Coalescencia de filtros puede experimentar elemento de filtro corta vida si el gas contiene cantidades apreciables de sólidos, por ejemplo productos de corrosión.
PARTÍCULAS QUITAR - FILTRACIÓN La filtración, en el sentido más estricto, se aplica sólo a la separación partículas de sólidos a partir de un fluido por el paso a través de una porosa medio. Sin embargo, en la industria de procesamiento de gas, filtración comúnmente se refiere a la eliminación de sólidos y líquidos de una corriente de gas. El filtro de presión más utilizada en el procesamiento de gas industria es un filtro de cartucho. Los filtros de cartucho se construyen ya sea de un medio de filtro autoportante o un filtro de medio unido a un núcleo de soporte. Dependiendo de la aplicación, una serie de elementos de filtro están montados en un recipiente de filtro. El flujo es normalmente desde el exterior, a través del elemento de filtro, y hacia fuera a través de una descarga común. Cuando los poros en el filtro medio quede bloqueada, o como se desarrolla la torta de filtración, la mayor presión diferencial a través de los elementos indicará que los elementos de filtro mucho limpiarse o sustituirse. Los filtros de cartucho son comúnmente utilizados para eliminar los contaminantes sólidos a partir de aminas, glicoles y aceites lubricantes. Otros usos incluyen la filtración de sólidos y líquidos de hidrocarburos vapores
y la filtración de los sólidos de las entradas de aire de los motores y cámaras de combustión tubo. Otros dos tipos de filtros de presión que también tienen aplicaciones en la industria de procesamiento de gas incluir el borde y la capa preliminar filtros. filtros de borde consisten en discos metálicos anidados encerrado en un cilindro de presión que están expuestos a flujo de líquido. La separación entre discos de metal determina la retención de sólidos. Algunos filtros de aristas cuentan con un diseño de auto-limpieza en la que los discos giran contra las láminas de limpieza estacionarios. aplicaciones para incluir filtros de aristas de aceite de lubricación y filtración combustible diesel así como el tratamiento de disolventes.
Precoat filtra encontrar uso en la industria de procesamiento de gas; sin embargo, que son complicados y requieren una atención considerable. La mayoría de uso frecuente es en plantas de amina más grandes donde frecuente sustitución de los elementos de cartucho es considerablemente más caro que la atención adicional requerida por los filtros de la capa filtrante. El filtro de capa preliminar consiste en un medio de filtro curso durante que se ha depositado un recubrimiento. En muchas aplicaciones, la revestimiento es uno de los diversos grados de tierra de diatomeas que se mezcla en una suspensión y se depositan en el medio de filtro. Durante operación, el material de revestimiento adicional se añade a menudo de forma continua a la alimentación líquida. Cuando la caída de presión a través del filtro alcanza un máximo especificado, el filtro se desconecta y lavado a contracorriente para eliminar el revestimiento gastado y acumulado sólidos. Las solicitudes de filtros precapa incluyen el tratamiento de aguas para instalaciones de agua, así como la filtración de amina para reducir la formación de espuma. Los diseños típicos para las plantas utilizan aminas 1-2 gpm por flujo pie cuadrado de área de superficie del filtro. Los tamaños se extienden hacia arriba desde 10-20% del flujo total rates. Equipo de filtración de eliminación de Ratings12 Los dos métodos principales de la especificación de calificaciones de eliminación de filtros son: 1) valor nominal, y 2) la calificación absoluta. Nominal Puntuación normalmente significa que el 90% (o, a veces 95%) en peso de los contaminantes por encima de un tamaño especificado (por ejemplo 10 micras) ha sido remoto. El 2% (o potencialmente 5%) del paso de contaminantes a través del filtro no se define por la prueba. Por lo tanto es posible tener de partícula mucho más grande que el tamaño nominal (Por ejemplo 30 micras a 100 micras). Puntuación absoluta puede ser definido por una de las dos normas. los El fluido estándar de la Asociación Nacional de Electricidad (NFPA) de absoluta estados de calificación que el diámetro de la mayor fuerza partícula esférica que pasará a través de un filtro de bajo especificado condiciones de prueba es una indicación de la abertura más grande en el filtro. El Sistema beta (β) Valoración determinado por el Oklahoma
Universidad del Estado, "OSU F-2 Filtro Performance Test" determina la relación del número de partículas de un tamaño dado en el afluente dividido por el número de partículas del mismo tamaño dado en el efluente. Esto da como resultado la siguiente ecuación para relacionar el valor de β eficacia de eliminación:
% De eliminac ión = (β - 1) / β x 100 Ec 7 -15 La mayoría de los filtros "absolutos" suelen tener una β de 10.000 (99,99%
eliminación). Aplicaciones especiales - Slug Catcher Design13 diseño Slug Catcher es una aplicación especial de gas-líquido diseño de separador . La realización de estos cálculos es una combinación de la hidráulica de tuberías multifase y dimensionamiento separador. Hay dos tipos principales de colectores de barra, vaso y el tubo . Referencia 13 proporciona detalles de diseño y un ej emplo de babosa diseño de receptor.
