Diseño Para Calcular Un Separador

7/17/2019 Diseño Para Calcular Un Separador

http://slidepdf.com/reader/full/diseno-para-calcular-un-separador 1/14

1 DTI GRUPO GAZPROM

DISEÑO PARA CALCULAR UN SEPARADORHORIZONTAL TRIFASICO

1.- Calculo de la velocidad crítica

Es aquella por encima de la cual las gotas de líquido siguen arrastradas por la

corriente de gas y no se produce la separación. Con una velocidad menor que la

critica en la sección de las fuerzas gravitacionales, hay certeza de que las gotitas

van a caer por gravedad. Con este valor de velocidad se calcula la sección

transversal mínima del separador.

Donde:

Vg= velocidad del gas en pies/seg.

K= constante que toma diferentes valores dependiendo de la relación L/D

ρl= densidad del liquido en libras/pie3

ρg= densidad del gas en libras/pie3’

2.5<L/D<4.0 = K=0.40

4.0<L/D<6.0 = K=0.50

L/D >6.0 = K= 0.5 (L/L Base) 0.05 con L base = (6.0) (D)

L= longitud del separador (pies) mínimo 7.5 pies

D= diámetro del separador en pies.



2 DTI GRUPO GAZPROM

*tomamos un valor de 7,5 ft porque es el valor mínimo establecido para el diseño

de un separador horizontal trifásico L=7,5 ft

D=2,5 ft K=0,4

ρ ρ

ρ ρ

PMgas = 0,7 * 28,97 = 20,28 lb/mol

De la ecuación de los gases reales

ρ ()



3 DTI GRUPO GAZPROM

2- Tasa de flujo volumétrica del gas

Donde:

ρg= densidad del gas a T. y P de operación (lb. /pies3

Qg = tasa de flujo volumétrico de gas (pies3/seg.)

Wg= tasa de flujo de gas (lb. /Seg.)

Ρg = GEg * ρaire = 0,7 * 0,075 = 0,0525 lb/ft

ρ



4 DTI GRUPO GAZPROM

3.- Área de la sección transversal del recipiente

Donde:

Ag = área de la sección transversal para el gas (pies2)

Vg = velocidad del gas (pies/seg.)

4.- Diámetro interno del recipiente para A= 2 Ag

Donde:

Di = diámetro interno del recipiente (pies)

A= área de la sección transversal del separador (pies2)

Esta área = 2*Ag es el área calculada para líquidos (petróleo y agua)

A=2*Ag √ ()



5 DTI GRUPO GAZPROM

*En esta fórmula omito el valor obtenido anteriormente de 2,84 ft y lo reemplazo

por 4 ft. Elijo este valor porque es el diámetro mínimo que se puede utilizar para el

diseño de un separador horizontal trifásico, obtenido de tabla.

5.- Longitud del recipiente

Se comienza con un mínimo de 7.5 pies y se añaden secciones de 2.5 pies. El

largo se mide de costura a costura. Se supone un valor para comenzar, se toma

2,5 ft por cada fase: 2,5 ft para liquido, 2,5 ft para gas, 2,5 ft para agua entonces

7,5 ft + 7,5 ft. Nuestro valor inicial es L=15 ft.

6.- Tasas volumétricas de petróleo y agua

Donde:

Qo= Tasa volumétricas el petróleo (pie3/seg.)

Wo = Flujo masico del petróleo (lb. /Seg.)

ρo= densidad del petróleo a P y T ( lb. /pie3)

Qw = tasa volumétrica del agua (pie3 /seg.)

Ww = flujo masico del agua (lb. /Seg.) wρ = densidad del agua a P. y T. (lb. /pie3)

( )



6 DTI GRUPO GAZPROM

ρ

ρ

7.- Área para el flujo de agua

Donde:

Aw = área para el agua (pie2)

Al = área para el liquido (pie2) (ver punto 4) (Al = Ao + Aw)

Ao = área para el petróleo (pie2) = Al-Aw



7 DTI GRUPO GAZPROM

8.- Relación de áreas

%Ao= (1-%Ag-%Aw)=(1-0,25-0,15) = 0,6

9.- La altura del agua hw

Se puede hallar en las tablas de área segmental del GPSA-87 (6.21 y 6.22), que la

altura de agua inicial es hw = 1 ft

10.- Velocidad de elevación de las gotas de petróleo en el agua

*Para un tamaño de 150 micrones

Donde:

Vo = velocidad de elevación de las gotas de petróleo (pie/min.)Do = diámetro de las gotas de petróleo (en micrones) δw= densidad del agua (gr.

/cm3)

δo= densidad de las gotas de petróleo (gr. /cm3)

μw= viscosidad del agua (centipoise)



8 DTI GRUPO GAZPROM

*para un tamaño de 150 micrones

()

11.- Velocidad de asentamiento de las gotas de agua en el petróleo

*Para un tamaño de 150 micrones

Donde:

Vw = velocidad de asentamiento de las gotas de agua (pie/min.)

Dw = diámetro de las gotas de agua (en micrones)

μo= viscosidad del petróleo (en centipoise)

Nota.- en las dos ecuaciones anteriores las densidades que están en gr. /cm3,

compatibilizadas estas unidades mediante el factor de conversión que antecede al

diámetro.

*para un tamaño de 150 micrones

()



9 DTI GRUPO GAZPROM

12.- Volumen de líquidos retenidos

13.- Tiempo de retención de líquidos

Donde:

t = tiempo en minutos

Q = correspondiente en pie3/seg.tro>to y trw>tw

Tiempo de Retencion



10 DTI GRUPO GAZPROM

14.- Tiempo de asentamiento del agua en el petróleo (tiempo de retención

mínimo requerido para el agua)

Donde:

tao = tiempo de asentamiento del agua en el petróleo (minutos)

ho = altura del petróleo (pies)

Vw = velocidad de asentamiento del agua (pies/ minuto)

El tiempo de asentamiento debe ser menor que el tiempo de retención del petróleo

Si los tiempos no concuerdan, se debe cambiar las dimensiones del separador, de

la forma que le convenga más.

*Para calcular el asentamiento de agua necesitamos la altura del petróleo, por lo

tanto si tenemos:

cuando

*Entonces mediante regla de tres calculamos hg/d

%A ----------- h/d

0,15-----------0,25

%A gas 0,25X=0,4




*con el dato calculado de ho hallamos el tiempo de asentamiento de agua en el

petróleo

Nota: el tiempo de asentamiento de agua debe ser menor que el tiempo de

retención del petróleo

En este caso tenemos:

taw = 5,83 min mayor a tro = 4,8 min, por lo tanto No Cumple.

*El tiempo de retención es menor por lo tanto se deben recalcular las dimensiones.

Tomamos un valor de D=5 ft y L=15 ft

%Ao = (1-%Ag-%Aw) = (1--) = 0,748

Tiempo de Retención




con el dato calculado de ho hallamos el tiempo de asentamiento de agua en el

petróleo

*El tiempo de retención es menor por lo tanto se deben recalcular las dimensiones.

Tomamos un valor de D=5 ft y L=20 ft

%Ao= (1-%Ag-%Aw)=(1--) = 0,748

Tiempo de Retención




con el dato calculado de ho hallamos el tiempo de asentamiento de agua en el

petróleo.

*En este caso el tiempo de asentamiento de agua es menor al tiempo de retención

del petróleo por lo tanto si cumple el diseño de nuestro separador L=20 ft y D=5 ft

L = 20 ft

D = 5 ft

Conclusión.-

Se realizo el diseño del separador horizontal trifásico mediante un proceso

iterativo de cambio de dimensiones de L y D para poder cumplir con las

condiciones de diseño.

Bibliografía.-

1.- PDVSA., MDP-03-S-01 “Separadores Principios Basicos”

2.- PDVSA., MDP-03-S-03 “Separadores Liquido Vapor”

3.-PDVSA., 90616.1.027 “Separadores Liquido Vapor”




UNIVERSIDAD AUTONOMA GABRIEL

RENE MORENO

FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y TECNOLOGIA

UNIDAD DE POSTGRADO

DIPLOMADO EN INGENIERIA DEL GAS NATURAL

INGENIERIA PETROLERA

GRUPO:

DISEÑO DE UN SEPARADOR HORIZONTAL TRIFASICO

INTEGRANTES:

Santa Cruz OyolaAndres Bryan 6350546 SC

Saucedo Mendoza Eduardo 6386087 SC

Suarez Herrera Ferdy Rodrigo 6219203 SC

Uribe Molina Melba 7711604 SC

DOCENTE: Ing. MSc. Edgar Gustavo Villavicencio Palacios

MODULO 1: Recolección, Transporte, Distribución y Usos del Gas Natural

SANTA CRUZ – BOLIVIA

2014

Diseño Para Calcular Un Separador

Documents

Transcript of Diseño Para Calcular Un Separador