Diseno Conceptual Separadores Gas Liquido

Mayo 2001

INGENIERIA DE GAS NIVEL II

DISEÑO DISEÑO CONCEPTUAL CONCEPTUAL

SEPARADORES SEPARADORES GAS-LIQUIDOGAS-LIQUIDO

PREPARADO POR: MIGUEL AGUEROPREPARADO POR: MIGUEL AGUERO

Mayo 2001


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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SEPARADOR VERTICAL

SEPARADOR HORIZONTAL

MALLA SEPARADORADE GOTAS

ALIMENTACION

DEFLECTOR

SALIDA DE VAPOR

SALIDA DE LIQUIDO

NAAL

NBBL

NBL

NAL


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SEPARADOR ESFERICO


Mayo 2001



SEPARADOR HORIZONTAL

SEPARADOR VERTICAL(ASENTAMIENTO

CENTRIFUGO)

SEPARADORESSEPARADORES

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NAAL

NBL

NAL

NBBL


ALIMENTACION

SECCIONES DE UN SEPARADORSECCIONES 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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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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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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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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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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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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• 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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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


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


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


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NAAL

NBL

NAL

NBBL


ALIMENTACION

Cm

HO

Dboq

Hr

Cm

Hm

DEFLECTOR

SALIDALIQUIDO

SALIDAVAPOR


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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


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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


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