Diseño de separadores

Donde: Tr = Tiempo de retención deseado , minutos QL = Tasa de flujo del líquido, bpd.

Fig. 10 – El gráfico provee valores aproximados para la constante de diseño K. Sg es la gravedad específica del gas (aire = 1), P es la presión, psia, y T es temperatura, ºR. Se presume un diámetro de gota de 100 micras.

Separadores verticales. Requieren de un diámetro mínimo para permitir que las gotas delíquido se separen del gas que se mueve verticalmente. El requerimiento de tiempo de retención de líquidos especifica una combinación de diámetro y alto del volumen de líquido. Se puede escoger cualquier diámetro mayor al mínimo requerido para la capacidad. Capacidad de gas Di2 = 500K(TQg/P) Capacidad de líquido Di2/h = TrQL/0,12 Donde h = el alto del volumen de líquido, pulgadas. (10) (9)

Se debedeterminar el largo de costura a costura del recipiente de la geometría una vez que se conozcan el diámetro y el alto del volumen del líquido. Como muestra la figura 11, se debe hacer una justificación por la sección de separación de gas, el extractor de neblina, y cualquier espacio debajo de la salida de líquidos. Para propósitos de investigación el próximo cálculo aproximado ha sido útil: Ls-s =(h + 76)/12
Figura 11 Shell length = largo del casco Mist extractor = extractor de neblina Liquid level = nivel del líquido Gas outlet = salida de gas Inlet = ingreso Outlet = salida Drain = desagüe

(11)

11

Fig. 11 – Para separadores verticales, el espacio vertical disponible para líquidos es el largo de costura a costura, menos el espacio para el extractor de neblina, la sección de separaciónde gas, y el despeje de salida.

TABLA 1 Limitación de capacidad de líquidos – ejemplo para un separador vertical Tr, min. 3 D, pulg. 24 30 36 42 48 24 30 36 42 24 30 36 h, pulg. 86.8 55.6 38.6 28.3 21.7 57.9 37.0 25.7 18.9 28.9 18.5 12.9 Ls-s, pies 13.6 11.0 9.6 8.7 8.1 11.2 9.4 8.5 7.9 8.7 7.9 7.4 (12) Ls-s/Di 6.8 4.4 3.2 2.5 2.0 5.6 3.8 2.8 2.5 4.4 3.2 2.5

2

1

EJEMPLOS Dado que: la tasa deflujo es 10 MMscfd de gas de 0,6 de gravedad específica y 2.000 bpd de petróleo API de 40º. La presión de operación es 1.000 psia y la temperatura de operación es 60ºF. Solución: • Calcule K SgP/T = (0.6)(1.000)/(460 + 60) = 1,1538

12

De la figura 10, K = 0,303 • Limitación de densidad de gas Di2 = 500 K (TQg/P) = (500)(0,303)[(520)(10)/(1.000)] D • = 28,1 pulg.

Limitación de capacidad delíquido Di2h = (TrQL)/0,12

Se computan combinaciones de D, h, y Ls-s para varios valores Tr (Tabla 1.) Luego, se calcula la relación de delgadez (12 Ls-s/Di). Selecciones en el rango de 3 a 4 son las más comunes (Tabla 1). Trace los resultados y escoja un tamaño razonable con un diámetro mayor al determinado para la línea de capacidad de gas, Fig. 12. En este caso, un separador de 36 pulgadas por 10pies provee un poco más de 3 minutos de tiempo de retención, un separador de 30 pulgadas por 10 pies provee aproximadamente 2 minutos y un recipiente de 36 pulgadas por 7,5 pies provee aproximadamente 1 minuto.

Figura 12 Vessel diameter, in. = diámetro del recipiente en pulgadas Gas capacity = capacidad de gas Vessel length, ft = largo del recipiente en pies

Fig. 12 – Es útil construir un gráficobasado en valores computados antes de la selección final de tamaño. Este gráfico, dibujado para el ejemplo sobre selección de tamaño para separadores verticales, indica que un recipiente de 36 pulgadas de diámetro por 10 pies de largo proveerá más de 3 minutos de tiempo de retención (Tr).

Seleccionando el tamaño de un separador horizontal. Dado que: la tasa de flujo es 10 MMscfd de gas de 0,6 degravedad específica y 2.000 bopd de petróleo API de 40º. La presión de operación es 1.000 psia y la temperatura de operación es 60ºF. Solución • Calcule K

13

SgP/T = (0,6)(1.000)/(460 + 60) = 1,1538 De la figura 10, K = 0,303 • Limitación de capacidad de gas DiLeff = (42)(0,303)[(520)(10)/(1.000)] = 66,18 Compute el largo de costura a costura para varios valores de Di (Tabla 2) y la...