PDVSA - Desalacion Crudos Pesados

7/15/2019 PDVSA - Desalacion Crudos Pesados

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Desalacin de Crudos Pesados

Workshop Destilacin y Bases Lubricantes

Yagua, Julio 2002

Carlos L. Guzmn

PDVSA-Intevep


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Desalacin de crudos pesados

El proceso de desalacin se utiliza para la remocin de

impurezas indeseables, tales como agua salada, slidos

suspendidos y contaminantes metlicos, presentes en lascorrientes de crudo previo a su refinacin.

Las sales e impurezas pueden ser removidas del crudo

mediante la dilucin del agua de formacin por la inyeccin de

agua fresca.

La formacin de emulsiones es la mejor forma de producir el

contacto intimo requerido entre el crudo, sus impurezas y el

agua de lavado.

Desalacin: Definicin


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Componentes de las emulsiones que

alimentan las refineras:

Crudo

Agua de formacin emulsificada (salmuera

natural)

Partculas slidas (arcillas, sedimentos, arenas,sulfuro de hierro, etc)


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Agentes estabilizantes de las emulsiones mas

frecuentes

Surfactantes naturales (cidos carboxlicos ynaftnicos)

Parafinas / Asfaltenos

Arenas

Slidos de Formacion (arcillas, sedimentos, etc.)

Substancias Incompatibles (contaminantes)


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Sales disueltas*

NaCl ~75%

MgCl2 ~15%

CaCl2 ~10%

Tambien estn presentes cantidades pequeas de

sulfato de calcio, carbonatos y bicarbonatos

*Distribucin tpica


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0,000,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

200

500

1000

2000

5000

10000

20000

30000

BITUMEN SALINITY (PTB)

BS&W(

%)

WATER SALINITY(ppm)

Salinidad del crudo

%BS&W: % de agua y sedimentos en el crudo

PTB: libras de sal como NaCl en mil barriles de crudoppm: mg de sal como NaCl por litro de agua


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Motivacin de los procesos de desalacin

Las sales de cloruro causan corrosin en las unidades de

crudo

La presencia de sdio en el agua asociada al crudo

incrementa las tasas de ensuciamiento (fouling) en las

unidades de crudo, vcio, intercambiadores de calor y hornos

El Sodio envenena catalizadores en las unidades de

conversin de residuales

El Sodio promueve la formacin de espuma en el

procesamiento de crudos pesados


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Crude Oil

Refinery Tank Farm

Tank 1

Tank 3

Desalter EffluentWater Pump

Cold Crude Preheat Exchangers

Crude

Charge

Pump

Pipeline

TerminalCrude

Storage

Mix

Valve

Tank 2

Crude Oil Desalter

To Hot Crude

Preheat

Exchangers

DesalterWash Water

EmulsionBreakingChemical

Tank FarmCrude Pump

Barge orTanker

Crude Oil

Booster

Pump

PipelineCrude

Oil

InterfaceLevel

Controller

Sistema de manejo

de crudo en

refinera

Cortesa de Baker-Hughes (Baker Petrolite)


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Hydrolisis de Cloruros en el Crudo

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

%Hydrolysis

MgCL2

CaCL2

Temperatura, F



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Evaluacin de tratabilidad del crudo: Prueba deestabilidad de emulsiones

Emulsin

Crudo

Emulsin

Agua

Centrifugacin

Sedimento

Centrifugacin

Calentamiento

(140F)

Centrifugacin

Calentamiento

(140F)

Qumicadeshidratante

(Knock-out)

Caracterizacin de las emulsiones.

Determinacin de % Agua y Sedimentos


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2hr 3 hr 4hr 16 hr 24 hr %W %E %S %W %E %S %BS&W

0 - 6 - 7 - - - - 0,8 NSO T 0,8

100 - 3 - 7 - - - - 1,6 NSO T 1,6

200 - 2,4 - 6 - - - - 1,6 NSO T 1,6

300 - 2,6 - 6 - - - - 1,2 NSO T 1,2

0 0 - 0 0 0 10 T T 10 NSO T 10

100 0 - 0 2,6 3,2 7 T T 8 NSO T 8

200 0 - 1 2,6 3,2 7 T T 7 NSO T 7

300 0 - 1 2,4 3,5 4,8 NSO T 6,2 NSO T 6,2

0 - - - 7 NSO T 7

100 - - - 2,8 NSO T 2,8

- All test run at 140 F

Well sample 50% additional diluent (9%BS&W)

Well sample (original: 15,6API) (11%BS&W)

Well sample (original: 15,6API): Electrostatic field (10 min) (9%BS&W)

Dosage % Water separated WOC/WOH WC/WH


Simulacin de las condiciones de operacin mediante dilucin.


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Equipo de prueba de susceptibilidad elctrica



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Graphical recorderTest cell

Analyser controls


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Conductividad elctrica relativa del crudo como

funcin de la temperatura

0,0000100000

0,0000115000

0,0000130000

0,0000145000

0,0000160000

0,0000175000

0,0000190000

0,0000205000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Temperatura (C)

Elec

tricalConductivity

(mA/V)

PetrozuataLagotrecoJusepin


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Contenido de agua en el crudo en funcin de la intensidad del campo elctrico

01

2

3

4

5

6

0 1 2 3 4

Intensidad del Campo Elctrico, KV/plg.

Ag

uaenelCrudo

,%.


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0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 5 10 15 20

Voltaje(Voltios)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

A

mperaje(Amperios)

Amperaje 1, (amp)

Amperaje 2, (amp)

Amperaje 3, (amp)

Voltaje transformador 1, (volts)

Voltaje 3, (volts)

Voltaje 2, (volts)

Niveles de intensidad del campo elctrico procesamiento de

crudos pesados


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Efecto de la temperatura en la intensidad del campo elctrico

100

150

200

250

300

350

400

130 135 140 145 150 155 160

Temperatura, C

Amperaje,

Amp

100

150

200

250

300

350

400

Voltaje,

Volts

Voltaje 1

Amperaje 2

Voltaje 2

Amperaje 1


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Tasa de inyeccin de agua de lavado

Control de pH en el agua de lavado(estabilizacin de emulsiones)

Control de nivel de interfase

Calidad del agua de reciclo Deposicin de slidos (sistemas de remocin de

slidos)

Eficiencia de los sistemas de mezclado

Parmetros de operacin crticos


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Fuentes de agua de lavado

Aguas agrias (Stripped sour water)

Agua de proceso

- Agua de tope de columnas vaporizadoras (Preflash

overhead water)

- Agua de tope de columnas atmosfricas (Atmosphericcolumn overhead water)

- Condensadores de unidades de vaco (Vacuum condensate)

Aguas industriales


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0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

% Inyeccion de agua de lavado

PTB

D-201B

DS-201C

DS-201D

Variacin de la salinidad del crudo en funcin del % del agua de lavado.


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Intervalo de pH: 5 - 8

Amonaco < 50 ppm

Solidos < 10 ptb Dureza < 175 ppm (como carbonato de calcio)

Control de pH en el agua de lavado

pH afecta estabilidad de las emulsiones

pH 6-7 ptimo

pH >8.5 nivel crtico

Crudos con alto contenido de cidos naftnicos

requieren de bajos niveles de pH


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%W %E %S %W %E %S %BS&W

HP Inlet 0,8 NO T 1,2 NO T 1,2

DH Inlet 0,4 NO T 0,4 NO T 0,4

V3 - - - - - - 100,0

V4 3,2 NO T 3,8 NO T 3,8

V5 2,4 NO T 2,8 NO T 2,8

V6 1,2 NO T 1,2 NO T 1,2

V7 1,2 NO T 1,2 NO T 1,2

V8 0,8 NO T 1,0 NO T 1,0

V9 0,8 NO 0,4 0,8 NO T 0,8

DH Outlet 0,8 NO T 0,8 NO T 0,8

Scrubber HP 6,0 2,0 T 8,0 NO T 8,0

Scrubber DH T NO - T NO - T

JK-25 (8) - - - 11,0 NO T 11,0

DH-31 (8A) - - - 9,0 NO T 9,0(1) Centrifugation: Without chemical/without heat(2) Centrifugation: With chemical/with heat

Sample WOC/WOH(1) WC/WH(2)

Nivel de interfase crudo-agua


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Controladores de nivel de interfase

Flotadores

basados en densidad diferencial

menos efectivos a baja gravedad API poco efectivos en presencia de emulsiones en la interfase

Sondas capacitiva

miden diferencias in capacidad elctrica

recalibracin perodica requerida (sensibles a las variaciones en la

carga de alimentacin)

Sondas Agar (radio frecuencia)

mide diferencias en la absorcin de energa


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Oil Outlet

Mud Probe

To Level Control

High Level

Probe

Brine

Crude

Interface

Level

Inverter PanDistributor

Interface

Probe

Sondas

Agar



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Reciclo de agua de lavado Utilizada cuando se dispone de poco agua

fresca

Incrementa la poblacin de gotas (mejoracoalescencia)

Mejora deshidratacin reduciendo distancia

entre gotas / incrementa fuerzas elctricasde coalescencia


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TO SEWER &WASTE WATER

TREATMENT PLANT

MUDWASH HEADER

&

NOZZLES

INTERFACE

LEVEL

IN VESSEL

DESALTER EFFLUENT

WATER HEADER

MUD WASHPUMP

LEVELCONTROLLER

ALTERNATE MUD WASH

WATER SOURCE

Sistema deremocin de slidos

Boquillas ubicadas

a 1-1.5 ft. desde elfondo

Velocidad y

frecuencia de

operacin son los

parmetros crticos Se recomienda

10 gpm por

boquilla

Operar hasta

clarificacin del

efluenteCortesa de Baker-Hughes (Baker Petrolite)


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0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

0,0 0,1 0,1 0,2 0,2 0,3 0,3 0,4 0,4 0,5

Caida de presin, bar

%A

guasalida

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

16,0

18,0

20,0

Salinidad,PTB

%Agua (1ra Etapa)

Salinidad (1ra Etapa)

Caida de presin en la vlvula de mezcla

Desalacin de crudos

pesados no permite alta

energa de mezclado


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PRINCIPALES FABRICANTES DE EQUIPOS

BAKER HUGHES (PETRECO)

HOWE BAKER

NATCO

KVAERNER HRI (HTI)


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BAKER HUGHES /PETRECO


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HOWE BAKER ENGINEERS, INC.


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NATCO

Desalador Electrosttico de Polaridad Dual

Dilution Water

Header

H.V. Insulated Hanger

H.V. Grid

DistributorInterface


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KVAERNER

Tratadoreselectrostticos


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Diseo = 130

Operacin = 80

Diseo de equipos de desalacin electrosttica

Factor de Stokes: es indicativo de la velocidad de separacin de las gotas de agua, a una determinada temperatura.

Flux (Factor de Carga): volumen de crudo por unidad de tiempo que fluye a travs del rea de la seccin axial del

equipo.


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Seleccin y diseo de

equipos dedesalacin


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Matriz de seleccin de

procesos de desalacin.

CRITERIO DE COMPARACION PESORELATIVO

CALIFICACION DEL SUPLIDOR 17

Experiencia mundial 2

Experiencia en PDVSA 5

Calidad de Propuesta 3

Exp. en adec. (Revamps) 7

TECNOLOGIA 29

Documentacin 2

Garantas de Calidad Especificacin de crudo 6

Especificacin de agua 3

Alc. de la resp. (liability) 2

Flexibilidad operacional 4

Costo operacional Electricidad 2

Calor 2

Elementos tecnolgicos Actual. de tecnologa 2

Instrumentacin 1

Control de nivel 1

Lavado de lodos 1

Sensibilidad a Upsets 3

MANT. Y SERV. POST-VENTA 11

Estand. y disp. de rep. 6

Costo Serv. Tc. post-venta 1

Represent. Tcn. En Vzla. 4

COSTO Y EJECUCION 40

Nivel y precis. inversin 25

Tiempo de ejecucin 15

AMB. HIG. Y SEGURIDAD 3

Seguridad 2

Impacto ambiental 1

TOTAL 100


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SOME APPLICATIONS IN VENEZUELANPRODUCTION FACILITIES

LOCATION COMPANY N unidades VENDOR TYPE

URACOA BENTON-VINCCLER 4 KVAERNER HRI THERMAL TREATER

JUSEPIN PDVSA E&P ORIENTE 3 NATCO DUAL POLARITY

LAGOMEDIO PDVSA E&P OCCIDENTE 2 PETRECO LOW VELOCITY

MORICHAL PDVSA E&P ORIENTE 2 PETRECO LOW VELOCITY

MORICHAL PDVSA E&P ORIENTE 2 HOWE BAKER AC DESALTER

BOSCAN PDVSA E&P OCCIDENTE 2 HOWE BAKER LOW VELOCITY


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rea de

aplicacin

Ubicacin Crudo / API N Capacidad

MBPD c/u

Fabricante Modelo

Estacin MURI (Norte de

Monagas)

El Furrial/

28-30

2 45 Natco Dual

Polarity

Estacin MUSIPAN (Norte

de Monagas)

El Furrial/

28-30

3 45 Natco Dual

Polarity

Estacin MPE-1 (Morichal) Cerro Negro

/ 14-16

2/2St 30 Howe-Baker TWO-GRID

Produccin

6/2St 30 Baker-Hughes

(Petreco)

Cylectric

SOME APPLICATIONS IN VENEZUELANPRODUCTION FACILITIES


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REFINERY # MANUFACT. TYPE API SALT IN SALT OUT BS&W

AMUAY 2 HOWE BAKER CONVENTIONAL 26

AMUAY 6 PETRECO LOW VELOCITY 24

CARDON 2 PETRECO BIELECTRIC 13 70 PPM 8 - 25 PPM

EL PALITO 2 HOWE BAKER CONVENTIONAL 23 - 30 max. 50 3 - 8 0.2 - 0.4

PTO.LA CRUZ 2 PETROLITE CYELECTRIC 16-17 75 - 40 40 - 15

PTO.LA CRUZ 1 PETROLITE LOW VELOCITY 30 18 - 5 10 -3

PTO.LA CRUZ 1 NATCO RETROFIT TO DP 28 30 3 0.1 - 0.2

SAN ROQUE 1 NATCO DUAL POLARITY 39

APPLICATIONS IN VENEZUELAN REFINERIES


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rea de

aplicacin


MBPD c/u

Fabricante Modelo

Refinera El Palito 28 1

1

66

44

Howe-Baker TWO-GRID

Refinera Lemont 36 1 144 Howe-Baker TWO-GRID

Refinera Cardon 14-24 2 30-34 Baker-Hughes

(Petreco)

Bylectric

Lyondell Laguna-Merey/17

2/2St 100 Baker-Hughes(Petreco)

Bylectric

2 58 Howe-Baker TWO-GRID

Refinacin

Refinera Puerto La

Cruz

Merey-Mesa /

24-26

2 50 Natco Low

Velocity



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rea de

aplicacin


MBPD c/u

Fabricante Modelo

Asociaciones Petrolera Cerro Negro

(Morichal)

Cerro Negro

/ 16API

12 Natco Dual

Polarity

Petrozuata (Jose) Zuata /

17API

4 40 Natco Dual

Polarity

Shell Urdaneta /

22

3 25 Howe-Baker TRI-GRID

Sincor (Jose) Zuata /

17API

6 /

2St

90 Baker-Hughes

(Petreco)

Bilectric


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