SEPARADORES

LABORATORIO DE ANALISIS

Estudiantes : Castellón Quinteros Ana María Condori Villarruel Roxana Condori Ignacio José Ortega Ortega Daniel Elías Virreyra Marín Edgar

UNIVERSIDAD DE AQUINO BOLIVIA

COCHABAMBA

INGENIERÍA EN GAS Y PETRÓLEO

INTRODUCCION

EL FLUJO QUE SE OBTIENE DE UN YACIMIENTO PETROLIFERO POR LO GRAL. ES MULTIFASICO

LA SEPARACION FISICA DE ESTAS FACES ES UNA DE LASOPERACIONES

FUNDAMENTALES EN LA PRODUCCION, PROCESAIENTO Y TRATAMIENTO DE

HIDROCARBUROS

RAZON PRINCIPAL QUE CONDUJO A LA SEPARACION DE LOSIDROCARBUROS

LA SEPARACION SE PUEDE LLEVART A CABO DE DIFERENTES MANERAS

TENER FLUIDOS CON CARACTERISTICAS Y COMPORTAMIENTOS DIFERENTES EN LOS MISMOS SISTEMAS DE RECOLECCION TRANSPORTE Y ALMACENAMIENTO

DEPENDIENDO DE LA FACE EN QUE SE ENCUENTREN

LOS CUERPOS A SEPARAR

VARIANTES EN EL DISEÑO DE SEPARADORES

Nos conducen a incrementarla capacidad de las unidades mientras se reduce el tamaño y el peso de los equipos

La mayoría de las refinerías instalan los separadores api utilizando el diseño original basado en la diferencia de la gravedad especifica entre el aceite y el agua

DEFINICION DE UN SEPARADOREs un cilindro de acero que por lo general se usa el los procesos de producción, procesamiento y tratamiento de hidrocarburos para disgregar la mezcla en sus componentes básicos petróleo – gasAdicional mente el recipiente permite aislar los HC de componentes indeseables como la arena y el agua

FUNCIONES DE UN SEPARADOR

HACER UNA PRIMERA SEPARACIÓN DE FASES ENTRE LOS HIDROCARBUROS DE LA MEZCLA

REFINAR EL PROCESO DE SEPARACIÓN

LIBERAR PARTE DE LA FASE GASEOSA QUE HAYA QUEDADO ATRAPADA EN LA LIQUIDA

DESCARGAR AMBOS FLUIDOS EN FORMA SEPARADA DESDE EL RECIPIENTE SIN

POSIBILIDAD DE QUE VUELVAN A MEZCLARSE

CONDICIONES DE OPERACIÓN

TEMPERATURA DE LOS FLUIDOS

CONSIDERAR EL TIPO DE PETRÓLEO

PRESIÓN A LA QUE ESTÉN SOMETIDOS

LAS LIMITACIONES A LAS BAJAS PRESIONES

PRINCIPIOS DE SEPARACION

FUERZA CENTRIFUGA

CAMBIOS EN LA CANTIDAD DE MOVIMIENTOS (MOMENTUM LINEAL)

FUERZAS ELECTROSTÁTICAS

COALESCENCIA

ABSORCIÓN Y ADSORCION

INSOLUBILIDAD ENTRE LOS FLUIDOS:

DIFERENCIA DE DENSIDADES

DECANTACIÓN:

SECCIONES DEL SEPARADOR

D) SECCIÓN DE ACUMULACIÓN DE LÍQUIDO:

C) SECCIÓN DE EXTRACCIÓN DE NEBLINA:

B) SECCIÓN DE LAS FUERZAS GRAVITACIONALES: O SEPARACION SECUNDARIA

A) SECCIÓN DE ENTRADA O SEPARACIÓN O SEPARACION PRIMARIA

Sección

Primaria

Sección Secundaria

Extracción de Niebla

Almacenamiento de líquido

PROCESO DE SEPARACION1. ASEGURAR LAS CONDICIONES ÓPTIMAS DE TEMPERATURA Y PRESIÓN DE TRABAJO.

2. DISMINUIR LA VELOCIDAD DE FLUJO DE LA MEZCLA AL INGRESAR AL EQUIPO;

3. AYUDAR A LA SEPARACIÓN MECÁNICAMENTE CON BARRERAS DE CHOQUE, TUBOS CICLÓNICOS Y MALLAS DE RETENCIÓN DE NIEBLA

4. DARLE AL FLUJO EL TIEMPO DE RESIDENCIA NECESARIO DENTRO DEL EQUIPO

CONDICIONES MECANICAS DEL SEPARADORCHOQUE: CAMBIO DE VELOCIDAD: CAMBIO DE DIRECCIÓN:SUPERFICIE INTERFACE: TIEMPO DE RESIDENCIA

el tiempo de residencia es necesario para obtener una buena separación, pero posee una estrecha vinculación con la presión, temperatura y características del fluido:

MÁS VISCOSIDAD = MAYOR TIEMPO DE RESIDENCIA

MENOR VISCOSIDAD = MENOR TIEMPO DE RESIDENCIA

EFICIENCIA DE UN SEPARADOR

Si el separador es eficiente en su operación, el gas captado será limpio, sin humedad y sin líquidos si el gas sale sucio, no es eficiente la separación, lo que puede deberse a varios factores tales como: alta velocidad de circulación del fluido (mucho caudal a tratar), temperatura excesiva (se producen muchos livianos); retenedor de niebla roto o tapado (no retienen las partículas de líquidos)

Si habitualmente un separador entrega un gas limpio y en un determinado momento se produce un rebase o salida de petróleo por la salida de gas, puede ser que esté ingresando más líquido del que puede tratar o que no sea adecuada la salida de líquidos (mucha pérdida de carga por bajo diámetro en la cañería de descarga), o que alguno de los parámetros no están bien regulados, como por ejemplo una temperatura más baja que lo conveniente lo que provoca elevar la viscosidad del petróleo y aumentar las dificultades para movilizarlo hacia afuera del equipo.

UN SEPARADOR DEBE CUMPLIR CON LO SIGUIENTE

MINIMIZAR LA TURBULENCIA EN LA SECCIÓN DE GAS DEL SEPARADOR, Y REDUCIR LA VELOCIDAD

CONTROLAR Y DISIPAR LA ENERGÍA DE LA CORRIENTE DEL POZO, A MEDIDA QUE ENTRA AL SEPARADOR

CONTROLAR LA ACUMULACIÓN DE ESPUMAS EN EL RECIPIENTE

ELIMINAR LA POSIBILIDAD DE MEZCLA DE LOS FLUIDOS SEPARADOS

PROVEER UNA SALIDA PARA LOS GASES CON CONTROLES APROPIADOS PARA MANTENER LA

PRESIÓN DE OPERACIÓN PREFIJADA

UN SEPARADOR DEBE CUMPLIR CON LO SIGUIENTE

PROVEER UNA SALIDA PARA LÍQUIDOS CON APROPIADOS CONTROLES DE NIVEL DE LÍQUIDOS. PROVEER PUERTAS Y

PROVEER PUERTAS Y PUNTOS EN DONDE PUEDAN ACUMULARSE LOS SÓLIDOS, SI LOS HUBIERA.

PROVEER VÁLVULAS DE ALIVIO PARA EL GAS EN CASO DE PRESIONES EXCESIVAS, Y DE SALIDAS DE LÍQUIDO EN CASO DE TAPONAMIENTO DE LAS LÍNEAS.

POSEER EL EQUIPAMIENTO NECESARIO (MANÓMETROS, TERMÓMETROS, MEDIDORES DE NIVEL CON VENTANAS DE VIDRIO, ETC.) PARA VERIFICAR VISUALMENTE LAS

OPERACIONES

FUNCIÓN DE OPERACIÓN DE LOS SEPARADORES

Para que un separador pueda cumplir con sus funciones debe satisfacer lo siguiente.

Controlar la energía del fluido al entrar al separador

Las tasas de flujo deben responder a ciertos rasgos de volumen

La turbulencia que ocurren en la sección ocupada por el gas debe ser minimizada

La acumulación de espuma y partículas contaminantes deben ser eliminadas

Las salidas de los fluidos deben estar previstas de los controles de presión

El separador deben tener válvulas de alivio

El recipiente debe estar provisto de manómetros, termómetros, controles de nivel, etc.

El separador debe tener bocas de visitas.

Honeywell

F1 F2 F3

Honeywell

F1 F2 F3

Boquilla de entrada

Boquilla de salida

Válvula de Alivio

Salida de liquido

Requerimientos de un Separador

Medidor de flujo

CLASIFICACIÓN DE LOS SEPARADORES

Se clasificación en función de

Numero de fases a separar: separador bifásicos

Separador trifásico

Separador tetrafasicos

Forma geométrica: separadores verticales

Separadores horizontales

Separadores esférico

Ubicación: separadores de entrada

Separadores en serie,

separadores paralelo

tipo filtro, tipo tanque de venteo (flash), tipo centrifuga Separadores tipo depuradores Separadores de goteo en línea Torre de destilación

Presión de operación: separadores de alta, media baja presión

SEPARADORES BIFÁSICOS

Definición:Estos separadores, tiene como principal objetivo separar fluidos bifásicos, tales como gas y petróleo, agua y petróleo.

Proceso de separadores bifásicas

SEPARADORES TRIFÁSICOS

Definición:

Los separadores trifásicos se diseñan para separar tres fases, constituidas por el gas y las dos fases de los líquidos inmiscibles (agua y petróleo) es decir separar los componentes de los fluidos que se producen en un pozo petrolero.

Proceso de separador trifásico

SEPARADORES TETRAFASICOS

En cuanto a los separadores tetrafasicos podemos decir que en los mismos se ha presito adicionalmente, una sección para la sección de espuma que suele formarse en algunos tipos de fluidos.

SEGÚN LA GEOMETRÍA

SEPARADOR VERTICAL SEPARADOR HORIZONTAL SEPARADOR ESFERICO

SEPARADORES VERTICALES A) PLACA DESVIADORA

aparato usado para cambiar la dirección de un fluido el deflector cambia el recorrido de un haz de partículas.

B)DEMISTER demister puede ser de tipo

de malla, que puede reducir el tiempo

de la residencia exigiendó separar un tamaño de la gota líquido dado que reduce el volumen y el costo asociado de equipo del separador

C) SECCIÓN DE RECOLECCIÓN DE LIQUIDO DEL DESMENTER

D) CONDUCTO DE DRENAJE DEL DEMENTER

La función principal de un sistema de drenaje es la de permitir la retirada de las aguas  que se acumulan

VENTAJAS:

Es fácil mantenerlos limpios, por lo que se usa en pozos con alto contenido de lodo.

El control de nivel de liquido no es crítico, puesto que se puede emplear un flotador vertical, logrando que el control de nivel sea más sensible a los cambios.

Hay menor tendencia de revaporización de líquidos. 

DESVENTAJAS:

Son más costosos que los horizontales.

Son más difíciles de instalar

Se necesita de un diámetro mayor que los horizontales para manejar la misma cantidad de gas.

SEPARADORES HORIZONTALES Los separadores

horizontales son de diseño de un solo tubo o dos tubos. El flujo del pozo entra a través de la toma de  entrada y golpea angularmente el plato deflector. El flujo del pozo luego golpea el costado del  separador, produciendo  una separación máxima  de   gas  y  liquido. 

Ventajas:

Tienen mayor capacidad para manejar gas que los verticales.

Son más económicos . Son más fáciles de

instalar . Son muy adecuados para

manejar aceite con alto contenido de espuma.

Por lo normal se emplean cuando la relación gas- liquido es baja

Desventajas:

 No son adecuados para manejar flujos de pozos que contienen materiales sólidos como arena o lodo, pues es difícil limpiar este tipo de separadores.

 El control de nivel de líquido es más crítico que en los se paradores verticales.

Separadores esféricos

El separador esférico es diseñado para hacer un uso máximo de todos los métodos y ayudas conocidas para separa el petróleo y el gas, por ejemplo la gravedad, la baja  velocidad,  la fuerza centrifuga  y  la superficie de contacto

Ventajas:

 Más baratos que los horizontales o verticales.

 Más compactos por lo que se usan en plataformas costa afuera.

Son más fáciles de limpiar que los separadores verticales.

Los diferentes tamaños disponibles los hacen el tipo más económico para instalaciones individuales de pozos de alta presión.

Desventajas:

Tienen un espacio de separación muy limitado.

DESCRIPCION DE LOS INTERNOS DE UN SEPARADOR DEFLECTORES Se emplean para producir un

cambio en la cantidad de movimiento o de dirección del flujo de la corriente de entrada, y así producir la primera separación mecánica de las fases.

DISTRIBUIDORES DE ENTRADA

Tiene ranuras u orificios por los cuales salen las dos fases a una baja velocidad. Ayudan a la distribución pareja de las fases del área disponible

CICLONES La separación

mecánica se efectúa por la fuerza centrifuga que actúa sobre las partículas al provocar el movimiento giratorio sobre la corriente de alimentación

ELIMINADOR DE NIEBLA TIPO ALETA Consisten en un laberinto formado por laminas de

metal colocadas paralelamente, con una serie de bolcillos recolectores de liquido

PLACAS ROMPE ESPUMAS

Consiste en una serie de placas paralelas longitudinales direccinadoras del flujo, colocadas en la zona de retención de líquidos de los separadores horizontales.

ROMPE OLAS Para evitar la

propagación de las ondulaciones y los cambios de nivel en dirección longitudinal que son producidos por la entrada súbita de tapones de liquido dentro del separador

TUBERIAS INTERNAS

pueden ser adecuadas tanto para los separadores verticales y horizontales para eliminar las impurezas que se depositan en el equipo durante su operación o para desplazar a los hidrocarburos antes de proceder a la apertura del reciente

Separadores de Entrada

Estos equipos están ubicados a la entrada de la planta, para recibir los fluidos en su condición original, cruda; obviamente en este caso será necesario esperar la posibilidad de recibir impurezas en el fluido.

Separadores Paralelos

Los separadores que se ubican en forma paralela realizan una separación de simultánea de los fluidos que ingresan, a una determinada presión y temperatura, todos de separadores que están ubicados paralelamente.

Separadores en Serie

Los separadores en serie, no se encuentran en forma paralela y realizan un trabajo en orden pasando del separador A. al separador B. Ambos separadores se encuentran a diferentes temperaturas y diferentes presiones.

. Separadores Tipo Filtro

Este tipo de separadores, por lo general tiene dos comportamientos. Uno de ellos es un filtro coalescente, el cual se utiliza para la separación primaria del líquido, que viene con el gas. Mientras, el gas fluya a través de los filtros, las partículas pequeñas del líquido, se van agrupando, para formar moléculas de mayor tamaño. Una vez que las moléculas se han hecho de mayor tamaño, son con cierta facilidad empujadas por la presión del gas hacia el núcleo del filtro, y por ende separadas del gas.

Separadores centrífugos

Frecuentemente en la industria es necesario separar los componentes de una mezcla en fracciones individuales. Las fracciones pueden diferenciarse entre sí por el

Tamaño de las partículas, por su estado, o por su composición química .Así, por ejemplo, un producto bruto puede purificarse por eliminación de las impurezas que lo contaminan; una mezcla de más de dos componentes, puede separarse en los componentes puros individuales. Se han desarrollado un gran número de métodos para realizar tales separaciones, siendo algunos de estos los separadores por fuerza centrífuga

Separadores Centrífugos

Ofrecen un espacio eficiente, pero son muy sensibles a la tasa de flujo y requieren una mayor caída de presión que la configuración estándar de un separador.

Estos separadores se utilizan para separar partículas sólidas y liquidas de la corriente de gas.

 

TORRE DE DESTILACION

Este envase permite separar un fluido en varios componentes de composiciones deseadas. Para ello se utilizan procesos de equilibrio térmico basado en las constantes de equilibrio líquido- vapor. Por lo general, las torres de destilación poseen platos en los cuales se establecen flujos en dos direcciones el gas en ascenso y el líquido en descenso.

La torre se calienta hasta alcanzar 400 °C y hace que los vapores suban a través de las diferentes secciones, donde las sustancias se van condensando de acuerdo con sus características

Separadores Tipo Tanque de Venteo

Estos son separadores que se utilizan para separar el gas que se produce cuando se reduce la presión del líquido

tanques de venteo o “Flash tanks”. Son recipientes utilizados para separar el gas que se produce cuando se expande un líquido.  En esta profesión se conoce como “flash” al cambio súbito que sufre un fluido cuando la presión desciende violentamente.  Así, al tumbar la presión del fluido se producirá una separación de fases, que le dará origen al gas y al petróleo. Y, en correspondencia con la acción que se realiza, el término "Flash tank” se le asigna al separador donde se lleva a cabo la expansión del fluido.

Separadores de Goteo en línea

Estos equipos se instalan en tuberías que manejan fluidos con una alta relación Gas – Líquido. El objetivo es remover el líquido libre y no es necesariamente todo el líquido contenido en la corriente gaseosa. Luego, los equipos de goteo en línea permiten la acumulación y separación del líquido libre.

PROBLEMAS DE OPERACIÓN DE LOS SEPARADORES

CRUDOS ESPUMOSOS

1.-Dificultad para controlar el nivel del líquido.

2.-Problemas en la separación del líquido del gas.

3.-Probabilidad que el gas y el líquido salgan del separador junto con la espuma y con ello causar considerables pérdidas económicas.

PRESENCIA DE ARENAS

1.-Taponamiento de los dispositivos internos del separador.

2.-Erosión, corte de válvulas y líneas.

3.-Acumulación en el fondo del separador

PARAFINAS

La parafina en los separadores de petróleo y gas reduce su eficiencia y pueda hacerlos inoperables llenando parcialmente el recipiente y/o bloqueando el extractor de mezcla y las entradas de fluido. Puede ser removida efectivamente utilizando vapor o solventes

EMULSIONESLa presencia de emulsiones crea problemas en los separadores de 3 fases. Se pueden usar los des-mulsificantes para romper la emulsión.   

CORROSIONLos fluidos producidos del pozo pueden ser muy corrosivos y causar la falla temprana del equipo. Los dos elementos más corrosivos son Dióxido de Carbono y el Sulfuro de Hidrogeno