Diseño de separador de 2 fases

Tipos de diseños de separadores de dos fases

Un **diseño de separador de dos fases** es un equipo que separa petróleo y gas o petróleo y agua. El rendimiento del separador se ve significativamente influenciado por el diseño del separador. Estos son algunos diseños comunes de separadores de dos fases:

• Separador horizontal

  Un diseño de separador de dos fases horizontal se utiliza para separar dos fases fluidas que tienen diferentes densidades. Además, es el diseño más comúnmente utilizado en la industria. En un separador horizontal de dos fases, los fluidos entran al recipiente del separador a través de una boquilla de entrada. Luego fluye horizontalmente. A medida que fluyen los fluidos mezclados, el gas se eleva por encima del líquido, formando un aceite limpio*gases. Los separadores con tolvas o patas eliminan el líquido. Además, se pueden utilizar boquillas de salida adicionales para la recuperación de líquido y gas.

• Separador vertical

  El separador vertical funciona de la misma manera que el separador horizontal. Las partículas líquidas y gaseosas se asientan según sus densidades. Los separadores verticales se pueden utilizar para separadores de 2 fases y 3 fases. Una ventaja que tienen los separadores verticales sobre los separadores horizontales es que ocupan menos espacio en el piso.

• Separador con lavador

  Algunos separadores verticales tienen lavadores. La función del lavador es extraer finas burbujas de gas del líquido. Los lavadores pueden tomar diferentes formas. Podría ser un deshumidificador, un extractor de niebla o filtros de malla. Después de que el gas se haya separado en el lavador, se canaliza de regreso al separador para una recuperación adicional de petróleo.

• Separador esférico

  El diseño de separador de dos fases esférico también es muy común. El separador funciona de manera similar a un separador cilíndrico vertical. Sin embargo, la forma del recipiente es esférica. El gas y el aceite entran al separador a través de la boquilla de entrada. Los dos fluidos se separan en la esfera. El aceite sale por la salida de líquido, mientras que el gas sale por la salida de gas. Los separadores esféricos ocupan poco espacio. Son adecuados para plataformas marinas y áreas con espacio limitado

Especificaciones y mantenimiento de los diseños de separadores de dos fases

Especificaciones del separador de dos fases

Las especificaciones de diseño del separador de dos fases dependen principalmente de las dos fases que se van a separar. Típicamente, los separadores de gas y líquido vienen en varios tamaños y configuraciones para satisfacer necesidades distintas.

• Parámetros funcionales

  Estos incluyen la capacidad del separador, la presión de trabajo y la temperatura de operación.

  La capacidad es la cantidad de líquido procesado o el volumen de gas, generalmente expresado en pies cúbicos estándar por libra o scf/lb. la presión de trabajo es la presión dentro del separador expresada en libras por pulgada cuadrada manométrica o psig. Psig indica la presión medida por encima de la presión atmosférica. La temperatura de operación se refiere al calor al que funciona el separador. Es relevante para asegurar el procesamiento. Alrededor de los sitios marinos, la temperatura de operación suele ser de alrededor de 30 grados Celsius. En tierra alrededor de Oriente Medio, podría ser de alrededor de 50 grados Celsius.

• Materiales de construcción

  Los materiales dependen de la composición del fluido; por ejemplo, hay opciones de acero al carbono, acero inoxidable y acero de aleación. Además de esto, también es una consideración importante si se debe incluir o no aspectos a prueba de explosiones y anticorrosivos, como el uso de tecnología de recubrimiento anticorrosivo en el recubrimiento interno del separador.

• Códigos y estándares de diseño

  Los estándares de diseño para los licuefactores pueden incluir, entre otros: ASME (American Society of Mechanical Engineers) para recipientes a presión, API (American Petroleum Institute) para el diseño y la construcción de separadores, ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) para el diseño de intercambiadores de calor, etc.

• Tipos de conexión

  Los parámetros de hardware como el tipo de conexiones, válvulas y bridas incorporadas en los separadores son cruciales. Deben ser compatibles con las tuberías y otros componentes del sistema para garantizar el flujo de gas y líquido.

Consejos de mantenimiento

Es fundamental mantener estos dispositivos en buen estado de funcionamiento. Algunos consejos y sugerencias de expertos son los siguientes.

• Programe el mantenimiento y las inspecciones frecuentes y cúmplala con los programas para pruebas y análisis periódicos, así como el drenaje y la eliminación. No solo mantenga, sino que también planifique y programe.
• Utilice métodos confiables y efectivos para detectar fugas. Las fugas de gas pueden ser mortales, especialmente si no se detectan durante largos períodos. Las empresas con separadores preferiblemente necesitan invertir en sistemas efectivos de monitoreo de rendimiento y detección de fugas, pero también deben auditar y mejorar regularmente sus separadores y procesos.
• Asegúrese de que no haya apagados y arranques innecesarios. Los cambios repentinos de temperatura, presión y otros parámetros pueden exacerbar la erosión y el daño de los componentes del separador.
• Realice el drenaje y la eliminación de los líquidos acumulados de manera constante y rápida para evitar cualquier tipo de acumulación. Además, seleccionar los materiales antiincrustantes adecuados es tan crítico como el drenaje oportuno.

Escenarios de uso de un diseño de separador de dos fases

Los separadores de dos fases son cruciales en las instalaciones de producción de petróleo y gas. Se colocan después de los cabezales de pozo y antes de los pozos de inyección en los sistemas de gas-aceite y en los sistemas de gas-agua, respectivamente. Estas unidades también se denominan desgasificadores y desgasificadores.

Los separadores de dos fases pueden procesar mezclas distintas de líquido y gas. Ayudan a reducir la cantidad de gas que queda en el líquido antes de que se inyecte en las bombas y tuberías. El proceso de tratamiento se puede realizar en el separador de producción principal, donde se denomina lavado de gas. Alternativamente, se puede realizar en el separador de alivio de presión. La separación del gas restante implica el uso de equipos comercializables como lavadores Venturi, rejillas o gasificadores y freír el gas que se enviará para su posterior procesamiento, como el uso de sistemas de compresores de gas para el almacenamiento de gas.

Los separadores de fases también se pueden utilizar después del separador de producción problemático cuando el contenido de agua en el petróleo crudo es superior al 10 por ciento. Permiten a los operadores lograr mejores relaciones de oxígeno entre petróleo, gas y agua. El gas de los separadores de fases es típicamente más del 95 por ciento de metano y se puede utilizar para la combustión en calderas de gas natural, motores y turbinas.

Los separadores de fases también se pueden utilizar en campos de gas, donde tratan el flujo de gas y el petróleo crudo no es superior al 10 por ciento. El condensado de gas se puede tratar con separadores de dos fases. Estas unidades también se pueden utilizar en sistemas de compresores de gas y deshidratadores en agua, y la tarea principal será mejorar la eficiencia del tratamiento y reducir el contenido de gas en el agua.

Cómo elegir los diseños de separadores de dos fases

Después de obtener una comprensión básica de los separadores de dos fases, los compradores deben considerar varios factores críticos antes de comprar estas piezas de equipo.

• Capacidad de producción y tamaño

  La capacidad/tamaño es posiblemente el primer factor clave a considerar cuando se utiliza un separador de dos fases. El dimensionamiento de los separadores requiere muchos cálculos, y el análisis final puede arrojar resultados diferentes dependiendo de los procesos involucrados. Como resultado, los ingenieros a veces encuentran que el tamaño del separador es más grande/más pequeño que las estimaciones iniciales. Los métodos de dimensionamiento apropiados son las ecuaciones que rigen y una base de datos de separadores existente. En última instancia, tienen en cuenta diversos aspectos, como las propiedades físicas, la composición química de la mezcla, la tasa de flujo por unidad de tiempo, la presión y la temperatura de las condiciones de trabajo, los requisitos posteriores, etc.

• Presión y temperatura de operación

  Estos dos factores están determinados por la composición de la mezcla. Los separadores de dos fases tienen presiones y temperaturas críticas a las que pueden separar los componentes del fluido. Además, también deben estar dentro del rango de presión y temperatura ambiente, es decir, la presión y temperatura de operación.

• Conexión y flujo

  La conexión y el flujo aseguran que el separador se pueda integrar y trabajar junto con otros equipos en todo el sistema. Además, esto juega un papel vital en el efecto de la separación y los procesos posteriores. Algunos separadores incluso pueden integrar otras unidades de separación, como el separador de dos fases más el separador de tres fases en el último contenedor.

Preguntas frecuentes sobre el diseño del separador de dos fases

P1: ¿Cómo funciona un separador de dos fases?

A1: Un separador de dos fases funciona aprovechando las diferencias de densidad entre los dos fluidos de fase. Durante el proceso de admisión, la mezcla de gas y líquido entra al separador a una cierta presión y temperatura, luego el petróleo crudo se calentará mediante el calentador dentro del separador. Luego pasa por el proceso de separación por gravedad. El gas subirá a la parte superior del separador y se desviará a la línea de exportación de gas. El líquido permanecerá en la parte inferior del separador como petróleo crudo o agua, intentando desviarse a la línea de exportación de líquido.

P2: ¿Cuál es la diferencia entre los separadores de dos fases y tres fases?

A2: El separador de dos fases tiene solo una corriente de salida, mientras que el separador de tres fases tiene dos corrientes de salida para agua y petróleo respectivamente, además de la salida de gas.

P3: ¿Cuáles son las dos fases en un separador de dos fases?

A3: Las dos fases en un separador de dos fases son típicamente gas y líquido (aceite o agua).