Mayo 2001
INGENIERIA DE GAS NIVEL II
DISEÑO DISEÑO CONCEPTUAL CONCEPTUAL
SEPARADORES SEPARADORES GAS-LIQUIDOGAS-LIQUIDO
PREPARADO POR: MIGUEL AGUEROPREPARADO POR: MIGUEL AGUERO
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DISEÑO CONCEPTUAL DE UN SEPARADOR
GAS-LIQUIDO CONVENCIONALES
VERTICALES DEPURADORESBIFASICO GAS-SOLIDO
TIPO FILTRO
LIQUIDO-LIQUIDO
HORIZONTALES TIPO PULMONLIQUIDO-SOLIDO
SOLIDO-SOLIDOTRIFASICO
ESFERICOS GOTEO EN LINEA
GAS-LIQUIDO-SOLIDO LIQUIDO-LIQUIDO
OTROS
LIBERACION INSTANTANEA
TRATADORES TERMICOS
TORRES DE DESTILACION
NUMERO DE FASES A SEPARAR
TIPOS DE FASES A SEPARAR
FORMA Y POSICION DEL SEPARADOR
PROCESOS DE SEPARACION
CLASIFICACION DE LOS SEPARADORESCLASIFICACION DE LOS SEPARADORES
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DISEÑO CONCEPTUAL DE UN SEPARADOR
SEPARADOR VERTICAL
SEPARADOR HORIZONTAL
MALLA SEPARADORADE GOTAS
ALIMENTACION
DEFLECTOR
SALIDA DE VAPOR
SALIDA DE LIQUIDO
NAAL
NBBL
NBL
NAL
CLASIFICACION DE LOS SEPARADORESCLASIFICACION DE LOS SEPARADORES
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DISEÑO CONCEPTUAL DE UN SEPARADOR
SEPARADOR ESFERICO
CLASIFICACION DE LOS SEPARADORESCLASIFICACION DE LOS SEPARADORES
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DISEÑO CONCEPTUAL DE UN SEPARADOR
SEPARADOR HORIZONTAL
SEPARADOR VERTICAL(ASENTAMIENTO
CENTRIFUGO)
SEPARADORESSEPARADORES
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NAAL
NBL
NAL
NBBL
MALLA SEPARADORADE GOTAS
ALIMENTACION
SECCIONES DE UN SEPARADORSECCIONES DE UN SEPARADOR
DISEÑO CONCEPTUAL DE UN SEPARADOR
GAS ó VAPOR
SECCION EXTRACCIONDE NEBLINA
(COALESENCIA)
SECCION FUERZAGRAVITACIONAL
SECCION ACUMULACIONDE LIQUIDO
PRIMERA SECCIONDE SEPARACION
(CAMBIO EN CANTIDADDE MOVIMIENTO)
LIQUIDOS
MEZCLA LIQUIDO-VAPORSOLIDOS
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DISEÑO CONCEPTUAL DE UN SEPARADOR
REQUISITOS NECESARIOSREQUISITOS NECESARIOS
• Controlar la energía que posee el fluido• Las tasas de flujo líquido y gas deben estar comprendidas entre limites
(acción de la gravedad y lograr equilibrio)• Minimizar turbulencia en la zona del gas• Controlar las partículas contaminantes y la formación de espuma• Las fases liquidas y gaseosas no deben ponerse en contacto una vez
separadas.• Las salidas de los fluidos deben ser provistas con controles de presión
y/o nivel.• La región donde se acumularan los sólidos debe ser provista con
dispositivos para su remoción• Se le debe proveer al equipo con una válvula de seguridad y/o de alivio• Se deben dejar facilidades para la instalaciones de Manómetros,
Termómetros, indicadores de nivel visibles, controladores de nivel, etc..
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DISEÑO CONCEPTUAL DE UN SEPARADOR
GUIA GENERAL PARA EL DISEÑO DE SEPARADORESGUIA GENERAL PARA EL DISEÑO DE SEPARADORES
INFORMACION VAPOR/GAS LIQUIDO(S) GENERALDENSIDAD X XVISCOCIDAD X XTENSION SUPERFICIAL X
X X
XXXXXX
ARRASTRE DE SOLIDOS?VARIACION FUERTE EN EL FLUJO DE VAPOR-GAS?VARIACION FUERTE EN EL FLUJO DE LIQUIDO(S)?
FLUJO MASICO (O VOLUMETRICO)
PRESION DE OPERACIÓNTEMPERATURA DE OPERACIÓN
MATERIAL PEGAJOSO?
1.- Obtener información de Procesos (propiedades de las corrientes)
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DISEÑO CONCEPTUAL DE UN SEPARADOR
GUIA GENERAL PARA EL DISEÑO DE SEPARADORESGUIA GENERAL PARA EL DISEÑO DE SEPARADORES
Presencia de Solidos/materiales
pegajosos
Recomendable Moderado: Consisderar
internos especiales
Moderado: Consisderar
internos especiales/Inclinad
os
Moderado: Consisderar
internos especiales/Inclina
dos
HORIZONTAL SIN MALLA
HORIZONTAL CON MALLA
Baja relacion vapor/liquido
Moderado Moderado
SITUACIONRECOMENDACIÓN DEL TIPO DE SEPARADOR
Alta relacion Vapor/liquido
Alto "turndown" de flujo de gas
Muy recomendable
Muy recomendable
Muy recomendable
Muy recomendable
VERTICAL SIN MALLA
VERTICAL CON MALLA
Alto "turndown" de flujo de liquido
Moderado Moderado
Separación liquido-liquido solamente
No recomendable No recomendable
No aplica
Muy recomendable
Separación liquido-liquido-vapor
Limitaciones en área de planta
Moderado
Recomendable No recomendable
Moderado
Moderado
Muy recomendable
Muy recomendable
Recomendable
Recomendable
Moderado
Muy recomendable
No recomendable
Moderado Muy recomendable
Moderado
Muy recomendable
Recomendable
Limitaciones en espacio vertical o
altura
No recomendable No recomendable
Recomendable
2.- Definir tipo de separador y servicio
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DISEÑO CONCEPTUAL DE UN SEPARADOR
GUIA GENERAL PARA EL DISEÑO DE SEPARADORESGUIA GENERAL PARA EL DISEÑO DE SEPARADORES
3.- Localizar criterios de Diseño Típicos para el Diseño en Cuestión, criterios y consideraciones adicionales y la configuración del tambor
4.- Dimensionamiento del tambor a través del calculo de:
• Velocidad crítica del Vapor• Area de flujo de Vapor requerida disponible• Relación L/D• Volumen de retención de liquido en el tambor• Niveles bajo-bajo, bajo, alto y alto-alto de líquido, para separadores vapor líquido• Diseño/especificación de internos que afecten el diseño interno de proceso de recipiente• Volumen del tambor
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DISEÑO CONCEPTUAL DE UN SEPARADOR
GUIA GENERAL PARA EL DISEÑO DE SEPARADORESGUIA GENERAL PARA EL DISEÑO DE SEPARADORES
5.- Definición y dimensionamiento de las boquillas de entrada y salida
6.- Especificación de los internos faltantes del separador
7.- Cálculo de la caída de presión del equipo (Boquillas de entrada y salida e internos)
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DISEÑO CONCEPTUAL DE UN SEPARADOR
• Condiciones de Operación
Presión de Operación
Temperatura de Operación• Características del Fluido (Cromatografía de
Gas, etc)
• Flujo volumétrico y másico a ser usado
Flujo de gas
QN
Calcular Flujo Volumétrico a condiciones actuales
• Flujo Volumétrico de diseño
Q0’ = Q0 (1+% del flujo adicional)
V0 P0
T0 Z0
VN PN
TN ZN
=Q0 P0
T0 Z0
QN PN
TN ZN
=
g - Z - Mwg - L - m
Flujo Másico
mg = N° Abogadro x Mwg x QN x (1+% de flujo
Adicional)
mg = 2636 x Mwg x Q0’/24
Flujo de Liquido
QOL
Flujo volumétrico de Liq. De Diseño
QOL’ = Q0L (1+% del flujo adicional)
Flujo masico de Liq. De Diseño
mdL = L x QdL
• Dimensionamiento preliminar del recipiente
Definir tipo de Separador Horizontal o Vertical, basado en las normas PDVSA N° MDP-03-S-03. Esto según el servicio del recipiente http://www.intevep.pdv.com/santp/mdp/tambor/mdp_03_s_03.pdf
•
•
•
DISEÑO CONCEPTUALDISEÑO CONCEPTUAL
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DISEÑO CONCEPTUAL DE UN SEPARADOR
Cálculo de Velocidad Crítica
El Valor de K lo tenemos de las normas PDVSA 90616.16.027 (METODOS DE DISEÑO - SEPARADOR LIQUIDO-VAPOR)
SEPARADORES VERTICALES Y DEPURADORES
Cálculo del área transversal del Recipiente
Cálculo del volumen de retención de líquido
El valor del tiempo de retención se obtiene de los valores recomendados en la norma PDVSA MDP03-S-03
Cálculo de altura de líquido
Cálculo de la altura total del recipiente
DISEÑO CONCEPTUALDISEÑO CONCEPTUAL
g
gL
K VC
0.20K0.1m
m
0.25 K1mm1.0
0.35K1.0m
m
G
L
G
L
G
L
VQA
C
o
2
124
π DA
12
4
πA
Dr
QtV OLRRL
2hA
Vh LRL
L
HHNCHCH LOodmmmS
DDC boqrm
Cm= (Dr - Dboq)/2
Dboq
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Cálculo del diámetro de la boquilla de entrada
Calculamos Cm y luego Hm
Se recomienda que Ho sea de 2 pies y así
Calculamos Hs
Debemos verificar que
Cálculo de la boquilla de salida del gas
Según las normas PDVSA 906.16.1.027 Y MDP-03-S-03
Cálculo de la boquilla de salida del líquido
Según las normas PDVSA 906.16.1.027
DISEÑO CONCEPTUALDISEÑO CONCEPTUAL
segpies /3080/ boqmboq VV 90pies/segpies/seg60 Vgas
mmm dgdLm
ρmQ
m
m
m
VQ
Aboq
mboq
π
412 A
D boq
boq
2DH
r
s
π
412 A
D gas
boqg
VQ
Agas
ogas
pies/seg3Vliq
VQ
Aliq
OLliq
π
412 A
D liq
boqL
DISEÑO CONCEPTUAL DE UN SEPARADOR
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DISEÑO CONCEPTUALDISEÑO CONCEPTUAL
NAAL
NBL
NAL
NBBL
MALLA SEPARADORADE GOTAS
ALIMENTACION
Cm
HO
Dboq
Hr
Cm
Hm
DEFLECTOR
SALIDALIQUIDO
SALIDAVAPOR
DISEÑO CONCEPTUAL DE UN SEPARADOR
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TIPOS DE DEFLECTORES Y DISTRIBUIDORESTIPOS DE DEFLECTORES Y DISTRIBUIDORES
BOQUILLA DEENTRADA
BOQUILLA DEENTRADA
DEFELECTORCOMPUESTO PORMEDIA SECCION DE TUBERIA
DEFLECTOR
PARED DELRECIPIENTE
PARED DELRECIPIENTE
BOQUILLA DEENTRADA
BOQUILLA DEENTRADA
DEFLECTOR DE ENTRADA(PDVSA-MD-10603.2.303)
1700 MM (67 PILG)
545 MM (21.5 PULG) 545 MM (21.5 PILG)
D.E.=610 MM (24 PULG))
D.E.=610 MM (24 PULG))
25 MM
(1 PULG))25 MM
(1 PULG))
25 MM
(1 PULG))15 MM
(0.6 PULG))
DISTRIBUIDOR EN T
PARED DELRECIPIENTE
DISEÑO CONCEPTUAL DE UN SEPARADOR
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BOQUILLA DE DESCARGALIQUIDO
CIRCUNFERENCIADEL RECIPIENTE
REJILLA SOLDADA DE 3 CAPASFORMADA POR BARRAS PLANASDE 25x6, SEPARDAS 25 mm ENTRE EJESINTERCONECTADAS BARRASTRASNVERSALES CADA 50 mm
DIAMETRO DE LABOQUILLA
PAREDDEL RECIPIENTE
REJILLA CENTRAL CON
BARRAS DE SORTE ROTADAS
A 90° CON RESPECTO A LAS
DE LAS REJILLAS SUPERIOR E
INFERIOR
ROMPE-VORTICE TIPO REJILLAPLANCHA TIPICA ROMPE-VORTICE
DIAMETRO DE LABOQUILLA SALIDA DELIQUIDO
DIAM. ORIFICIO 130 mm MIN
PARED DEL RECIPIENTE (CABEZAL DE FONDO)
PLANTA
PLANTA
SECCION B-BSECCION A-A
dI
d
50 mm
50 mm
“A” CUADRADO (3)
dI + 150 mm
230 mmMIN
5 dI (250 mm MIN)
TIPOS DE ROMPE-VORTICESTIPOS DE ROMPE-VORTICES
DISEÑO CONCEPTUAL DE UN SEPARADOR