Diseno de Un Separador Trifasico Horizontal

Asignación I: Preparar informe en grupos de 3 o 4 personas para el miércoles 14 de marzo. Habrá una discusión de los resultados y demostración de los cálculos realizados. DISEÑO DE UN SEPARADOR TRIFÁSICO HORIZONTAL Objetivo: Diseñar un sepa eparador trifásico de acuerdo a las consideraciones físicas y geométric ricas. Se trata solo de un dimensionamiento preliminar. 1 bbl = 159,2 L π = 3,14 (131,5 + API)

1 pulg = 2,54 cm ρ

=

141,5

/

Los separadores trifásicos horizontales son ampliamente conocidos en el procesamiento de crudo. Aun si la corriente del pozo esta seca al principio (%AyS = 0), se recomienda anticipar la irrupción del agua desde el diseño inicial del proceso. Los siguientes cálculos son muy útiles para el diseño del proyecto, y también para que el ingeniero de campo pueda optimizar los procesos.

Comente la figura previa: entradas y salidas

¿Cual es el elemento que esta en el suelo? ¿Cuál es su función?

1. Consideraciones Geométricas.

El propósito de esta sección es calcular el volumen de la fase de agua y crudo en el separador. La primera suposición geométrica es que la sección transversal es constante a lo largo del recipiente. Además el volumen es el producto de la sección transversal por  la longitud del compartimiento. Encuentre una relación entre el ángulo β, el radio R y el nivel de la interfase h. ¿Cuál es el área de las siguientes secciones transversales? S y T

Por lo tanto ¿Cuál es el volumen de agua retenida en el recipiente? Usando la fórmula previa, ¿Cuál es el volumen de petróleo retenido en el recipiente? Usando una hoja en excell, implemente un programa para automatizar estos cálculos. 2. Consideraciones Físicas. El parámetro clave en el diseño de un separador es la sección del gas limitada por la velocidad del gas. Para la separación gas-líquido, un arrastre razonable (0,1 USGalon/MMPCED) se obtiene con la siguiente velocidad crítica:

¿Cuál es la velocidad crítica del gas considerando una densidad del gas de 10 kg/m 3 y K = 1,7 ?

Como diseño preliminar, podemos considerar que la separación está mas basada en el tiempo de retención. Si no hay data de campo o laboratorio disponible, una primera aproximación es considerar el tiempo de migración de los líquidos. La velocidad de una gota de fluido A en un medio B esta dad por la ley de Stokes:

Fluido Densidad (kg/m3) Viscosidad (cP)

Petróleo 850

Agua 1030

5

0,5

…

…

¿Cuál es la velocidad vertical de una gota de agua de 250 µm de diámetro en el crudo? ¿Cuál es la velocidad vertical de una gota de crudo de 120 µm de diámetro en el agua? Imagine que tiene que tratar un crudo muy denso (API 15; 1000cp a temperatura ambiente) ¿Cuál es la velocidad vertical de una gota de agua de 250 µm de agua en ese crudo  pesado? ¿Qué problema conlleva? ¿Qué solución técnica puede proponer para mejorar la separación agua/crudo?

3. Regresando al diseño.

El separador manejará 10000 bbl de fluido (agua+crudo) por día, API del crudo 35°, AyS = 50%, RGP 4000 PC/bbl a las condiciones de operación de 30°C y 10 barg. El tiempo de residencia del crudo y del agua son 5 minutos cada uno. Un primer calculo para el diseño es considerar L=4D y H=0,6D Usar una hoja en Excel para los cálculos geométricos.

3.1 Determine el diámetro mínimo para diseñar la sección del gas El área de la sección transversal del vapor debe ser lo suficientemente grande para garantizar que

La tasa de flujo de vapor en condiciones actuales: Q = Máxima velocidad horizontal (K=1,7): Vg= Mínima área de la sección de gas: Diámetro mínimo: D = Usando el codigo ASME, chequee que el espesor de la pared “e” es menor que 100 mm (tema de fabricación)

E y D en mm Pdiseño en barg = 110% P max operación

C tolerancia de corrosion (3 mm por defecto) Si e > 100, cambiar la relación L/D y repetir el punto 3.1 3.2 Ajuste del tiempo de residencia del crudo y el agua con el nivel de la interfase h y el tamaño del recipiente (L y D) 3.2.1 ¿Tiene una gota de agua de 250 µm en el crudo tiempo suficiente para asentarse? 3.2.2 ¿Tiene una gota de crudo de 120 µm en el agua tiempo suficiente para asentarse?