Diseño de separadores

TABLA DE CONTENIDO

1. Cálculo de los caudales de gas y líquido de cada separador 4
2. Separador de alta presión 6
2.1. Cálculo del caudal de gas a condiciones de operación 6
2.2. Tipo de separador 6
2.3. Cálculo de las dimensiones del separador 7
2.4. Cálculo del espesor de pared del separador 9
2.5. Dimensionamiento de las boquillas 11
2.6. Dimensionamiento del extractor de niebla 132.7. Peso del recipiente 14
2.8. Dimensionamiento del skid 14
3. Separador de baja presión 15
3.1. Cálculo del caudal de gas a condiciones de operación 15
3.2. Tipo de separador 16
3.3. Cálculo de las dimensiones del separador 16
3.4. Cálculo del espesor de pared del separador 19
3.5. Dimensionamiento de las boquillas 20
3.6. Dimensionamiento del extractor de niebla 22
3.7. Peso delrecipiente 23
3.8. Dimensionamiento del skid 24
BIBLIOGRAFÍA 25
ANEXOS 26

1. Cálculo de los caudales de gas y líquido de cada separador

Se calcula el caudal de líquido a condiciones de tanque (normales), con el caudal de gas total entre la relación de gas-líquido total:

Luego, se calculan los caudales de gas en el tanque y en el separador de baja, mediante el cálculo del Rs tanto en elseparador de baja como en el de alta para luego relacionar éstos con el Ql previamente calculado. El caudal de gas en el separador de alta se obtiene por diferencia entre el caudal gas total y los del separador de baja y el del tanque.

Por la correlación de Standing:

Rsbaja = 28.7 PCN/BN

Qgtanque = (28.7 PCN/BN)(21.43x103 BND)

Qgtanque = 0.62 MMPCND

Qgbaja = Rsalta x Ql

Por lacorrelación de Standing:

Rsalta = 81.6 PCN/BN

Qgbaja = (81.6 PCN/BN)(21.43x103 BND)

Qgtanque = 1.75 MMPCND

Qgalta = Qgtotal – Qgbaja - Qgtanque

Qgalta = (75 – 1.75 – 0.62) MMPCND

Qgalta = 72.64 MMPCND

Para calcular los caudales de líquido que salen de cada separador, se deben calcular los Bo de cada uno de ellos, para luego relacionarlos con el Ql a condiciones de tanque:

Qlbaja= Bobaja x Ql

Por la correlación de Standing

Bobaja = 1.02 Bbl/BN

Qlbaja = (1.02 Bbl/BN)(21.43x103 BND) = 21870 BD

Qlbaja = 21.87 MBD

Qlalta = Boalta x Ql

Por la correlación de Standing

Boalta = 1.04 Bbl/BN

Qlalta = (1.04 Bbl/BN)(21.43x103 BND) = 22270 BD

Qlalta = 22.27 MBD

El resumen de los caudales de gas y líquido en cada separador se aprecian en la tabla No. 1:Tabla No. 1. Caudales de gas y líquido en cada separador

Separador de alta |
Qg (MMPCND) | 72.64 |
Ql (MBD) | 22.27 |
Separador de baja |
Qg (MMPCND) | 1.75 |
Ql (MBD) | 21.87 |

2. Separador de alta presión

2.1. Cálculo del caudal de gas a condiciones de operación

Datos del separador:

P = 450 psia
T = 90 ºF
g = 0.71
l = 0.876
Qg = 72.64 MMPCND
Ql = 22.27 MBDCálculo del caudal real de gas:

Cálculo de Z:

Se calculan la presión y la temperatura pseudocríticas por la correlación de Sutton:

sPc = 756.8 - 131g - 3.6g2 = 756.8 - 131(0.71) - 3.6(0.71)2 = 661.98 lpca

sTc= 169.2 - 349.5g - 74g2 = 169.2 - 349.5(0.71) - 74(0.71)2 = 380.04 R

Posteriormente se calculan la presión y la temperatura pseudorreducidas, con las cuales, de la Fig. 23-4 delGPSA (Anexo No. 1), se obtiene Z.

Z = 0.93 (con sPr = 0.68 y sTr = 1.45)

Q @ P y T = 27.01 pie3/s

2.2. Tipo de separador

Se seleccionará un separador vertical debido a que se tiene una alta relación gas-líquido (3390 PCN/BN).
2.3. Cálculo de las dimensiones del separador

a) Cálculo de la velocidad terminal

Se debe determinar la velocidad terminal, suponiendo que el separadorutilizará extractor de niebla, se hará el cálculo mediante la ecuación 7-7 del GPSA:

Se determinan la densidad del líquido y la del gas como se muestra a continuación:

Cálculo de la gravedad específica del gas disuelto:

El valor de la constante de Souders and Brown (K) se estima a través de la Fig. 7-9 del GPSA (ver anexo No. 2):

K = 0.30 pie/s (asumido).

Según la norma PDVSA...