Diapositiva 1
Facilidades de SuperficieGrupo J1
Ing. Nicolas Santos Santos
RENATO GUTIERREZ ESCOBARJUAN SEBASTIAN REY SUAREZANNY VANESSA
ZAMBRANO LUNAFacultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de
Ingeniera de PetrleosSegundo Semestre - 2012
DESALADO Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de
Ingeniera de PetrleosSegundo Semestre - 2012AGENDAFacultad de
Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de PetrleosSegundo
Semestre - 2012INTRODUCCIN
Fuente: http://www.google.com.co/searchLos fluidos producidos en
campo son una combinacin de crudo, agua, gas y en algunos casos
sales, azufre, nitrgeno, oxigeno, entre otros. Para cumplir con los
requisitos de entrega y venta es necesario que se efecten procesos
de separacin de los compuestos que no son comerciales.
La mayora de los compuestos que no son comerciales se encuentran
en el gas y en el agua por lo que toman importancia los procesos
para separar las distintas fases que se pueden presentar. El gas es
separado principalmente en la parte inicial, en este proceso de
separacin se busca dividir las fases de gas-lquido y una cantidad
posible de agua libre por medio de separadores. 3Facultad de
Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de PetrleosSegundo
Semestre - 2012INTRODUCCINEl tratamiento de las emulsiones se
realiza en dos etapas bsicas: la deshidratacin y el desalado, donde
se inyecta agua dulce o poco salada que disminuye la concentracin
de sal del agua remanente.
Procesos de tratamiento: Los principales procesos de tratamiento
que deben realizarse al crudo una vez haya sido extrado del pozo
para cumplir con los requisitos de entrega y transporte, que pueden
ser realizados en el campo segn el caso son los procesos de
separacin, deshidratacin y desalado de crudo.
Separacin: Bifsicos y Trifsicos
Deshidratacin: Remover agua rompiendo la emulsin para reducir el
agua emulsionada en el petrleo. Dependiendo del contenido original
de agua en el crudo as como de su salinidad y del proceso de
deshidratacin utilizado, en tratamiento del crudo en el campo puede
producir aceite con un contenido de agua remanente (normalmente
llamado BS&W, sedimentos de agua y fondo) entre 0.2 y 1%.
Desalado: Eliminacin de sales solubles en agua de una corriente
de crudo.4Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera
de PetrleosSegundo Semestre - 2012DISMINUIR PTBCantidad de agua
emulsionada Contenido de sal disuelta en el agua remanente SR
DeshidratacinDesaladoMximo contenido de sal: 10-20 PTBBS&W =
0.5%Requerimientos: Recordar: AGUA LIBRE: Agua que puede separarse
en un lapso no mayor de 5 min, como consecuencia del asentamiento
gravitacional. AGUA EMULSIONADA: Resto de agua presente en el crudo
y que requiere de un proceso de tratamiento para ser removida. AGUA
REMANENTE: Normalmente llamada sedimentos de fondo y agua
(BS&W).
PTB (libras de sal expresado como cloruro de sodio equivalente
por mil barriles de petrleo) el contenido de sal tambin puede ser
expresado en partes por milln.
El mtodo para disminuir las PTB es mediante la reduccin de agua
remanente WR que normalmente se conoce como el proceso de
tratamiento de deshidratacin de petrleo. La otra alternativa para
disminuir las PTB es reducir sustancialmente el contenido de sal
disuelta en el agua remanente SR, lo que se conoce como
desalado.
5Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012DESALADO
Proceso de remover las sales solubles en agua de una corriente
de aceite.
Casi todos los crudos contienen agua entrampada la cual casi
siempre contiene sales disueltas especficamente cloruro de sodio
magnesio y calcio.Lmite del contenido de sal disuelto en agua y
atrapado en el crudo: 15-20 PTBDebido a que las sales son
compuestos de tipo polar se disuelven en su gran mayora en la fase
acuosa tambin polar.
Dos tipos de agua estn asociadas con la produccin de petrleo,
definidas como agua libre y agua emulsionada.
El proceso de remover las sales solubles en agua de una
corriente de aceite es llamado desalado de aceite. Casi todos los
crudos contienen agua entrampada la cual casi siempre contiene
sales disueltas, especficamente cloruro de sodio, magnesio y
calcio. La mayora del agua salada producida es eliminada mediante
separacin y procesos de tratamiento de aceite. Sin embargo una
pequea cantidad de agua atrapada se mantiene en el crudo.
----El crudo es enviado a la refinera donde es calentado como
parte de varios procesos de refinera expulsando el agua entrampada
como vapor. Sin embargo la sal en el agua no se va con el vapor, en
cambio cristaliza y se mantiene suspendida en el aceite, o podra
depositarse como scale (escama, sarro, incrustaciones, The scale
builds up at the inner surfaces of the pipe, and it slowly
decreases the cross section of the pipe) dentro del equipo
intercambiador de calor. Los cristales de sal entrampados
usualmente desactivaran los catalizadores y taponaran el equipo que
procesa la corriente rio abajo, debido a esto las refineras
usualmente requieren que el contenido de sal en el aceite sea
reducido a niveles muy bajos antes del procesamiento. Para
satisfacer las especificaciones de la refinera y realizar el
desalado del aceite pueden ser necesarias facilidades de produccin
agua arriba.------
------Los principales problemas asociados a la presencia de
sales en el crudo son la corrosin y la precipitacin de
escamas-----6Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de
Ingeniera de PetrleosSegundo Semestre - 2012Cualquier dispositivo
que remueva agua del aceiteYa que el contenido de sal est
directamente relacionado con la cantidad de agua remanente, los
mejores desaladores eliminan tanta agua como sea posible. Por lo
tanto cualquier dispositivo que remueva agua del aceite puede ser
usado como un desalador. Sin embargo, la mayora de los desaladores
empleados son TRATADORES ELECTROESTTICOS HORIZONTALES.
Estos tratadores producirn el nivel de agua residual ms bajo de
todos los tratadores. Debido a que se requiere muy bajo contenido
de agua, el aceite es usualmente bombeado a travs del desalador a
presiones por encima del su punto de burbuja.
-------La temperatura del aceite a desalar es determinada por
los intercambiadores de calor corriente arriba. As que existe la
necesidad de entradas degasificadoras y seccin de
calentamiento.-----7Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de
Ingeniera de PetrleosSegundo Semestre - 2012Equipo de MezclaVlvula
de globoPromueve la mezcla de agua de dilucin y agua salada
mediante una cada de presin.Fuente:
http://cursosugm.edu.mx/investigacion/index.
CONTROLADOR DE DIFERENCIAL DE PRESINEvitar la
sobre-mezclaAutomticamente se ajusta a los cambios de las tasas de
flujo y mantiene una cada de presin estable10-50 psiUna vlvula de
globo estranguladora manual es uno de los mtodos ms simples PARA
PROMOVER LA MEZCLA DE AGUA DE DILUCIN Y AGUA SALADA. La CADA DE
PRESIN resultante de forzar el aceite y el agua a travs de esta
vlvula manual es usada para cortar las gotitas de agua y mezclar
las gotitas en el aceite. La principal desventaja de cualquier
vlvula manual est en su inhabilidad en ajustar automticamente los
cambios en el caudal de aceite. Como el caudal varia, la cada de
presin y la eficiencia de la mezcla varia. Por lo tanto, si el
caudal de aceite aumenta significativamente la cada de presin podra
aumentar al punto donde la emulsin mezclada resultante sea
imposible de tratar.
Converting hydraulic energy into the energy necessary to shear
small droplets
CONDICIONES PARA QUE SE DEN LAS EMULSIONES:Lquidos
inmisciblesAgitacin (Hay agitacin donde existan
restricciones)Agente emulsificante
Es posible automatizar la vlvula globo para evitar la sobre
mezcla. Un controlador de diferencial de presin es usado para
controlar la cada de presin a travs de la vlvula globo. Este
sistema automticamente se ajusta a los cambios de las tasas de
flujo y mantiene una cada de presin estable. Este punto de ajuste
puede ser ajustado en campo, lo que permite al operador optimizar
su rendimiento.
La cada de presin a travs de la vlvula de mezcla vara desde
10-50 psi. La cada de presin se puede disminuir si un dispositivo
de pre mezcla es instalado corriente arriba de la vlvula de mezcla.
La razn para esto es que el dispositivo de pre mezcla distribuye el
agua en el aceite y la vlvula ser requerida solamente para cortar
las gotitas. Si la mezcla debe tanto cortar como distribuir el agua
entonces se necesitara mayores cadas de presin.
8Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012Equipo de MezclaVlvula de globo
Las vlvulas globo convencionales SINGLE-PORTED Y BALANCED
DOUBLE-PORTED son usadas comnmente y dan buenos resultados. El
cuerpo de la vlvula debe tener el mismo tamao de la tubera.
Se usan dos tipos de vlvulas convencionales: Si una vlvula de un
nico puerto se utiliza, alguna forma de pre mezcla debe ser
proporcionada antes de la vlvula para asegurar una distribucin
uniforme de las gotas de agua para controlar la distribucin del
tamao de gotita, cada de presin alta.
Las vlvulas de globo de doble puerto producen cadas de presin ms
bajas que las de un nico puerto.9
Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012Equipo de MezclaVlvula de
globoSellosTapn de la vlvulaCuerpoPresin P2Flujo del FluidoPresin
P1Diferencial de PresinFlujo de FluidoTapn de la vlvula
superiorAsiento superiorTapn de la vlvula inferiorAsiento
inferiorVLVULA GLOBO DE UN PUERTOVLVULA GLOBO DE DOBLE PUERTO Las
vlvulas globo convencionales SINGLE-PORTED Y BALANCED DOUBLE-PORTED
son usadas comnmente y dan buenos resultados. El cuerpo de la
vlvula debe tener el mismo tamao de la tubera.
Se usan dos tipos de vlvulas convencionales: Si una vlvula de un
nico puerto se utiliza, alguna forma de pre mezcla debe ser
proporcionada antes de la vlvula para asegurar una distribucin
uniforme de las gotas de agua para controlar la distribucin del
tamao de gotita, cada de presin alta.
Las vlvulas de globo de doble puerto producen cadas de presin ms
bajas que las de un nico puerto.10Facultad de Ingenieras
Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de PetrleosSegundo Semestre -
2012Equipo de MezclaBoquillas rociadorasEl agua es bombeada a travs
de las boquillas y distribuida a lo largo de la corriente de
aceite.
Fuente: Surface Production Operations , Kenn Arnold &
Maurice Stewart Esquema de un sistema de boquillas rocIadoras para
premezclado de agua y aceite.La pre mezcla corriente arriba es
comnmente desarrollada por boquillas rociadoras o mezcladores
estticos. Como se muestra en la figura, un mtodo comn para pre
mezclar el agua y el aceite implica usar un sistema SPRAY
NOZZLES.
El agua es bombeada a travs de las boquillas y distribuida a lo
largo de la corriente de aceite. Estos sistemas son efectivos y son
usualmente MENOS COSTOSOS QUE LOS MEZCLADORES ESTTICOS.11Facultad
de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de PetrleosSegundo
Semestre - 2012Equipo de MezclaVlvula de MezclaControlador de
Diferencial de PresinVlvula de MezclaFlujo deCrudoEl mezclador
esttico (opcional ) Al desaladorDPCEl mezclador esttico puede ser
instalado corriente arriba o corriente debajo de la vlvula de
mezcla. If the flow is relatively constant, then a manually
operated mixing valve may be used. 12Facultad de Ingenieras
Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de PetrleosSegundo Semestre -
2012Equipo de MezclaMezcladores estticosMuchas trayectorias
paralelas las cuales se dividen y recombinan a medida que el flujo
pasa a travs del mezclador.
Fuente: Surface Production Operations , Kenn Arnold &
Maurice Stewart. Mezclador esttico.
Fuente: http://www.google.com.co/imgres?q=mezclador+estticoTamao
promedio de gotas para el desalado 250-500 m
Fuente: Surface Production Operations , Kenn Arnold &
Maurice Stewart. Mezclador esttico.Usa piezas de platos
corrugados.
Estos mezcladores tpicamente dividen en muchas trayectorias
paralelas las cuales se dividen y recombinan a medida que el flujo
pasa a travs del mezclador.
Las capas alternadas de corrugaciones son perpendiculares unas
con otras as que el fluido debe pasar a travs de una serie de
aperturas relativamente pequeas. Este mezclador corta las gotitas
de agua a tamaos mucho ms pequeos que la mezcla vieja. Estos
mezcladores producen un rango estrecho de tamao de gotitas.
Las gotitas grandes son cortadas por la accin de mezcla en las
aperturas pequeas mientras al mismo tiempo estos mezcladores
proporcionan reas de superficie largas donde las pequeas gotitas se
podran acumular y coalescer.
Tericamente la habilidad de coalescencia mejora el rendimiento
del equipo de deshidratacin debido a la reduccin en el nmero de las
gotitas muy pequeas las cuales hacen la deshidratacin ms fcil y
disminuye las oportunidades de crear una emulsin estable e
intratable durante el proceso de mezcla.
El tamao promedio de las gotitas para el desalado est entre 250
Y 500 MICRAS. Este tamao de gotitas es funcin de caudal de
aceite.
La principal desventaja de los mezcladores estticos es que ellos
no podran ajustarse a medida que el flujo vara. Por lo tanto si el
flujo de aceite variara por encima de un rango de 3 a 1 o ms, los
mezcladores estticos no se deberan usar como el nico dispositivo de
mezcla.13Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera
de PetrleosSegundo Semestre - 2012Equipo de MezclaMezcladores
estticos
Usa piezas de platos corrugados.
Estos mezcladores tpicamente dividen en muchas trayectorias
paralelas las cuales se dividen y recombinan a medida que el flujo
pasa a travs del mezclador.
Las capas alternadas de corrugaciones son perpendiculares unas
con otras as que el fluido debe pasar a travs de una serie de
aperturas relativamente pequeas. Este mezclador corta las gotitas
de agua a tamaos mucho ms pequeos que la mezcla vieja. Estos
mezcladores producen un rango estrecho de tamao de gotitas.
Las gotitas grandes son cortadas por la accin de mezcla en las
aperturas pequeas mientras al mismo tiempo estos mezcladores
proporcionan reas de superficie largas donde las pequeas gotitas se
podran acumular y coalescer.
Tericamente la habilidad de coalescencia mejora el rendimiento
del equipo de deshidratacin debido a la reduccin en el nmero de las
gotitas muy pequeas las cuales hacen la deshidratacin ms fcil y
disminuye las oportunidades de crear una emulsin estable e
intratable durante el proceso de mezcla.
El tamao promedio de las gotitas para el desalado est entre 250
Y 500 MICRAS. Este tamao de gotitas es funcin de caudal de
aceite.
La principal desventaja de los mezcladores estticos es que ellos
no podran ajustarse a medida que el flujo vara. Por lo tanto si el
flujo de aceite variara por encima de un rango de 3 a 1 o ms, los
mezcladores estticos no se deberan usar como el nico dispositivo de
mezcla.14Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera
de PetrleosSegundo Semestre - 2012DesaladorFuente: Surface
Production Operations , Kenn Arnold & Maurice Stewart.
Deshidratador de aceite.
TRATADOR ELECTROSTTICORompimiento de emulsiones: Calentamiento
Tratamiento qumico Ayuda elctrica
El calentamiento y el tratamiento qumico trabajan para romper la
emulsin, mientras que el tratamiento elctrico tiene como objetivo
acelerar la coalescencia y por lo tanto el asentamiento. En otras
palabras: La deshidratacin elctrica no rompe la emulsin
elctricamente.
Las experiencias de campo tienden a indicar que los tratadores
electrostticos son efectivos reduciendo el contenido de agua en el
crudo de 0.2 a 0.5%. Esto hace que ellos sean particularmente
atractivos para operaciones de desalado de aceite. Sin embargo para
el tratamiento del crudo normal, donde el BS&W entre 0.2 y 0.5%
es aceptable, se recomienda que el recipiente sea un tratador o
calentador horizontal sin tener en cuenta la contribucin de
rejillas electrostticas. Por ensayo y error despus de la
instalacin, las rejillas elctricas pueden ser capaces de permitir
que el tratamiento ocurra a temperaturas bajas o altas tasas de
flujo.
La figura muestra una variacin del tratador o calentador
electrosttico donde el recipiente slo contiene la seccin de
coalescencia con la rejilla electrosttica. Las unidades
configuradas de esta manera son llamadas deshidratadores de aceite.
Estos recipientes deben tener separados los vasos ascendentes de
desgasificacin, libre de eliminacin de agua y calefaccin. Esta
configuracin debera ser considerada cuando el volumen a tratar
exceda los 15.000 a 20.000 barriles por da.
Es importante prevenir que el nivel de agua alcance la altura de
los electrodos, esto podra generar un corto circuito en las
rejillas de los electrodos o el transformador.
_________________________________________________________CAMPO
ELECTROSTTICO: Lascargas elctricasno precisan de ningn medio
material para influir entre ellas y por ello las fuerzas elctricas
son consideradasfuerzas deaccin a distancia. En virtud de ello se
recurre al concepto decampo electrostticopara facilitar la
descripcin, en trminos fsicos, de la influencia que una o ms cargas
ejercen sobre el espacio que las rodea.
15
Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012DesaladorFuente: Surface Production
Operations , Kenn Arnold & Maurice Stewart. Efecto de la carga
elctrica en las pequeas gotas de agua de la emulsin. Tratador
electrosttico. DispersinMezclaCoalescenciaAsentamientoTRATADOR
ELECTROSTTICOLos electrodos consisten de placas paralelas
conectadas a diodos de modo que alternan placas de cargas
opuestas.
El desalado es logrado variando la fuerza del campo elctrico
entre los electrodos. Cada ciclo consiste de 4 pasos: dispersin de
las gotas, mezcla, coalescencia y asentamiento. 16Facultad de
Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de PetrleosSegundo
Semestre - 2012Desalador
El desalado es logrado variando la fuerza del campo elctrico
entre los electrodos.Cada ciclo consiste de 4 pasos: Dispersin de
las gotasMezclaCoalescenciaAsentamiento. Fuente: Manning &
Thompson. Oilfield Processing of Petroleum, Vol.2.
Cuando el voltaje se incrementa durante el paso de dispersin,
las grandes gotas experimentan fuerzas electrostticas muy grandes
que las dividen en unas ms pequeas. Por lo tanto, las gotas de agua
de dilucin y S&W son rotas en un gran nmero de pequeas gotas.
En el paso de mezcla, el alto campo electrosttico maximiza la
subdivisin de gotas y causa que las gotas se muevan hacia y lejos
de los electrodos. Esta migracin horizontal produce numerosas
colisiones y mezcla efectiva del agua de dilucin y las gotas
S&W.Durante el paso de coalescencia el campo elctrico es
reducido, permitiendo a las gotas coalescer o unirse en la colisin.
As, esto reduce la fuerza electrosttica permitiendo la formacin de
grandes gotas acuosas. En el paso de asentamiento no hay campo
electrosttico y las gotas acuosas son libres para asentarse por
gravedad.
Las fuerzas electrostticas actan solo en molculas polares (las
gotas acuosas y no el petrleo crudo). En consecuencia, la mezcla
electrodinmica logra mezclas muy efectivas de S&W y gotas de
agua de dilucin sin mezcla turbulenta de la fase de petrleo crudo
continuo. Esto reduce la formacin de emulsiones.
17Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012DesaladorPrincipio de separacin
agua-aceite: Separacin electrosttica.
El principio de rompimiento de emulsiones agua-aceite utilizando
una corriente elctrica es conocido como SEPARACIN ELECTROSTTICA. La
ionizacin de estas emulsiones con la ayuda de un campo elctrico fue
introducida en 1930 para el desalado de crudo en las refineras.
Campo de alto voltaje (30.000 a 34.000 voltios) se utilizan para
ayudar a la deshidratacin de acuerdo a los siguientes pasos:
La gota de agua est hecha de molculas polares, porque el tomo de
oxgeno tiene una terminacin negativa y los tomos de hidrogeno
tienen cargas positivas. Estas fuerzas polares estn magnetizadas y
responden a un campo de fuerza elctrico externo. Por eso se
establece una atraccin de dipolos entre las gotas de agua en la
emulsin, llevando a la coalescencia y por lo tanto al asentamiento
y separacin.
Como resultado del campo de alto voltaje, las gotas de agua
vibran rpidamente, causando que la pelcula que las rodea se
debilite y se rompa.
La superficie de las gotas de agua se expande (sus formas
cambian a las de elipsoides); as atradas entre s colisionan y
coalescen.
Al combinarse las gotas de agua, estas aumentan de tamao hasta
que se vuelven lo suficientemente pesadas para separarse por
asentamiento gravitacional. Cuando las gotas son suficientemente
grandes, la gravedad superar el campo elctrico que las suspende
entre las placas.
18Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012From a practical point of view,
there are two field types that are in common use: the AC field and
the DC field. Each supplier of oil dehydration equipment has their
own application method of these types.
19Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012DesaladorTIPOS DE CAMPOS ELCTRICOS
CORRIENTE CONTINUALa polaridad permanece constante, permitiendo que
las gotas de agua sean atradas hacia el electrodo ms cercano.
EficienciaCrudos de bajo API ELECTRODO (+)ELECTRODO
(-)-++--Campo DCFuente: Los autoresTRATADOR ELECTROSTTICOSe pueden
utilizar los dos tipos de campos elctricos. En un campo elctrico de
CORRIENTE CONTINUA, la polaridad permanece constante, permitiendo
que las gotas de agua sean atradas hacia el electrodo ms
cercano.
Cuando la gota hace contacto con el electrodo, esta se carga
positiva o negativamente dependiendo de la carga que tenga este
electrodo y a la vez produce que la gota sea repelida y se desplace
hacia el otro electrodo. Este movimiento continuo de una gran
cantidad de gotas, y adems de la atraccin entre las gotas de carga
opuesta, da lugar a un rpido incremento en la coalescencia.
La velocidad con la que se mover la gota depende tambin de la
viscosidad de la fase continua.
Con este tipo de corriente se logra obtener una gran eficiencia,
mayor que con corriente alterna; pero no puede manejar grandes
cantidades de agua de entrada o crudos de muy bajo API.
Los equipos con esta configuracin son menos costosos y de menor
tamao.
La figura representa un crudo fluyendo verticalmente con una
sola gota de agua presente, en un campo de corriente continua.
20Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012
COMPORTAMIENTO DE LA GOTA EN UN CAMPO DCThe behavior of a water
droplet suspended in oil, when placed in a DC field is quite
different than its behavior in an AC field. In a DC field it first
becomes polarized just as in the AC system, but the constant
polarity allows time for the droplet to respond physically by being
attracted to the nearest field source. When the droplet reaches a
charged electrode, it becomes charged with a net charge of the same
polarity as the electrode by transfer of electrons to or from the
electrode. As soon as the droplet becomes charged, it is repelled
away from the plate, which is now of the same polarity, and toward
the adjacent electrode which is of opposite polarity. When it
reaches the other electrode the process is reversed so that the
droplet bounces back and forth between electrodes.21Facultad de
Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de PetrleosSegundo
Semestre - 2012
COALESCENCIA DE LA GOTA EN UN CAMPO DCIf two water droplets
respond to a DC field as just described and to opposite polarity
electrodes, then the two could collide as they migrate between
electrodes.When this movement is accomplished among thousands of
droplets behaving in the same manner, the environment exists for
rapid coalescence. Not only are droplets being propelled toward
each other but droplets approaching from the opposite directions
are also oppositely charged, creating a strong attraction. The
result is a faster, more complete coalescence.
22Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012BENEFICIOS DEL CAMPO DCTRANSPORTE DE
LA GOTACARGA ELECTROSTATICA NETA
LIMITACIONES DEL CAMPO DC
PREVENIR CORROSION ELECTROLTICATOLERANCIA REDUCIDA AL AGUA
The benefit of the DC field is that net charge is imparted to
the dispersed droplets, and they experience net movement. Because
of this movement, the probability of collision and coalescence in a
low droplet population is greatly increased. It is no longer
dependent on random occurrence.The value of a direct polarity
voltage field in coalescing water droplets has long been
recognized, but its use was prevented by the danger of a
sacrificial electrolysis of the apparatus, and by its inability to
tolerate significant water cuts in the crude oil.Electrolytic
Corrosion (Electrolysis) occurs when dissimilar metals are in
contact in the presence of an electrolyte, such as water (moisture)
containing very small amounts of acid. The dissimilar metals set up
a galvanic action that results in the deterioration of one of them.
The following is a list of the more common commercial metals,
sequenced according to what is known as the "Galvanic Series":When
any two metals in this list are in contact, with an electrolytic
present, the one with the lower number is corroded.23Facultad de
Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de PetrleosSegundo
Semestre - 2012DesaladorTIPOS DE CAMPOS ELCTRICOS CORRIENTE
ALTERNALa polaridad cambia continuamente.
Las gotas cargadas tendern a oscilar en una posicin media entre
los electrodos. Excelente rompimiento de la emulsinExcelente
operacin con crudos de bajo grado API -+-+Fuente: Los
autoresTRATADOR ELECTROSTTICOEn el caso de CORRIENTE ALTERNA, la
polaridad cambia continuamente dependiendo de la frecuencia de la
misma. En este tipo de campo elctrico, las gotas de agua vibran
cambiando su forma, debido al cambio continuo de polaridad.
Este proceso se repite constantemente ocasionando que se rompa
la pelcula de agente emulsificante que rodea la gota y por lo tanto
se de la coalescencia. Las gotas cargadas tendern a oscilar en una
posicin media entre los electrodos.
Este tipo de corriente provee: un excelente rompimiento de la
emulsin, permite manejar grandes cantidades de agua de entrada y
una excelente operacin con crudos de bajo API.
___________________________________________NO ESTOY SEGURA DE LA
SIGUIENTE INFO:____________Para su buen funcionamiento se requieren
varias condiciones:La viscosidad del crudo debe ser menor que
50cp.La diferencia entre las gravedades especficas del crudo y el
agua debe ser mayor que 0,001.La conductividad elctrica del aceite
no debe exceder el valor de 10-6mW/cm.La salinidad del agua debe
ser mayor que 10000ppm (el agua de mar tiene unas 35000ppm).
24Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012LOS POLOS OPUESTOS DE LA GOTAS DE
AGUA POLARIZADA SE ATRAEN FAVORECIENDO LA COALESCENCIA
COMPORTAMIENTO DE LA GOTA EN UN CAMPO ACThe AC field induces
polarization of dispersed water droplets, causing attraction
between nearby droplets. This force of attraction causes the
droplets to migrate toward each other and finally coalesce. This is
the basis of electrostatic coalescence. The separation of the new,
larger droplet is brought about by gravity which completes the
dehydration process.
25Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012RUPTURA DE LA PELICULA INDUCIDA
ELECTROESTATICAMENTEAusencia de Campo ElectricoSuperficie
estabilizada por la peliculacoalescencia inhibida Gota Adelgazada
por el CampoSuperficie de la Pelicula DestrozadaCoalescencia
MejoradaAnother benefit of the AC electrostatic field is its
oscillating stretching of the droplets as the polarity alternates
with the alternating imposed voltage field. This helps break down
the stabilizing film surrounding it so that it is then free to
coalesce with another droplet it might contact.
26Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012Beneficios del Campo AC ATRACCION
DIPOLAR ADELGAZAMIENTO DE LA PELICULA MAYOR TOLERANCIA DE
AGUALimitaciones del Campo AC MINIMO MOVIMIENTO DE LA GOTA BAJA
DENSIDAD DE CARGA LIMITES EN LA RESISTENCIA UTIL DEL CAMPOWith the
AC electrostatic system it is significant that the only force of
attraction is the dipolar attraction of polarized droplets in close
proximity to each other. There is no net charge imparted to the
droplets and there is no net movement because they do not have time
between cycles to physically respond to the momentary attraction
toward one electrode.The AC field attractive force is limited by
the relative proximity of suspended droplets. If there are many
droplets they will have many neighbors to coalesce with. Once
separation begins and the droplet population is reduced, the
remaining droplets have a lower probability of further
coalescence.27Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de
Ingeniera de PetrleosSegundo Semestre - 2012Desalador
TRATADOR ELECTROSTTICOFuente: Advanced Electrostatic Technology
for Heavy Oils. NATCO, May 2009. DipoloElectroforticaCampo de
VoltageDireccinFuerzaDireccinFuerzaACVara0,4 *PesoOpuestaNeta es
ceroDCConstante0,4 *PesoConstante53*PesoCORRIENTE ALTERNA: La
direccin del dipolo OSCILA y la de la fuerza electrofortica se
invierte (es cero).CORRIENTE CONTINUA: La direccin del dipolo es
constante y la de la fuerza electrofortica es constante. 28Facultad
de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de PetrleosSegundo
Semestre - 2012
= 8,85E-12 F/mF = Fuerza De Atraccin = Constante Dielctrica E =
Campo Elctrico d= Radio de la GotaX = Distancia entre las
GotasLIMITACIONESMuy Sensible Al Tamao De Gota Opera Bajo Un Rango
Muy PequeoFUERZA DE ATRACCIN DIPOLAR ENTRE GOTAS DE IGUAL TAMAO
Constante dielectrica del crudo=78 F/m; Debe ser menor a 10 ;
Esta ejerce resistencia al efecto del campo electricoIf another
water droplet is present in the proximity of the first, it too will
be polarized and a force of attraction will exist between the
oppositely charged ends of the two droplets, similar to the
attraction of two magnets. This force is expressed mathematically
by Gauss formula.Gauss formula alone would indicate that the higher
the electrical gradient, the greater the degree of coalescence and
water removal. However as shown in the previous slide, another
factor limits the growth of droplets. The critical size exists at a
given field gradient beyond which the water droplets cannot grow
without being broken up by the field. The critical size becomes
smaller as the gradient increases. Therefore that gradient must be
found which is powerful enough to increase coalescence, but not so
powerful that the critical size is too small for efficient gravity
separation.
29Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012GRADIENTE CRITICO DE VOLTAGE
La gota es polarizada por el campo electroestticoLa gota se
deforma a una esfera alargadaLas gotas se separan cuando la relacin
de los ejes llega a ser muy grandeLa carga elctrica sobre la gota
promueve el aplastamientoMaximo Voltage a la cual un tamao de gota
especificado puede existir:
EFECTOS ELECTROESTATICOSAssume the field is imposed across a
volume of crude oil, an insulating substance. In the oil a
suspended droplet of water is observed. The droplet shape will be
round when the potential is off, but when the potential is on, the
droplet will be stretched into an oval shape and has a magnet-like
polarity. The behavior of the droplet is as though all of the
positive charges of the droplet were pulled to the end nearest the
negative field potential and all negative charges to the end
nearest the positive field potential.A force is exerted on droplets
when they are polarized in a electric field. The left column is a
series of microphotographs of water droplets; the right column
depicts polarity which corresponds to each photograph. No field is
present in the top frame; a field is imposed in the middle
frame.(Notice that the drop stretches physically.) In the lower
frame the voltage field gradient is increased and the water droplet
is literally pulled apart to form two droplets. We call the voltage
at which this happens the critical voltage.
where k is the dielectric constant, y is the interfacial
tension, and d is the drop diameter. Thus, the drop size can be
controlled by the field gradient. The electric field can be used
both to mix and separate the drops.
30Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012
CAMPOS ELECTROESTATICOS: DOBLE POLARIDADThe AC ComponentThere is
also a conductance of electrons between the charged plates and the
vessel wall and interface which are at ground potential. During the
positive half cycle of output, charge flows from the positively
charged plates to ground. Since the secondary of the transformer is
also grounded, it is always the same potential as the interface in
the vessel. A closed loop circuit can be thought of as existing
through the transformer, the positive diode, the positively charged
grid plates, the crude oil, the water phase, to ground and back to
the transformer.The current flow is reversed during the negative
half cycle, except that it flows from the interface and other
ground surfaces to the negatively charged plates. With reference to
all ground surfaces, the resulting field is an AC field, therefore,
no electrolytic effect is realized by the pressure vessel.The DUAL
POLARITY ProcessThe combination of the DC field, which has lines of
flux substantially horizontal, and the AC field which has primarily
vertical flux lines between the grid and interface, results in a
process that has proven as successful in practice as it sounds in
theory. The high water content (relatively conductive) emulsion
enters the low gradient AC field below the grids. The larger
droplets are coalesced here as the upward hydraulic flow carries
the smaller more stable droplets into the intense DC field.The
process of net charge transfer and forced migration coalesces most
of the remaining water content, allowing it to settle. A very low
gradient AC field is above the grid. The flux lines of the DC field
have, in fact, been observed to reach out far beyond the immediate
vicinity of the grid plates to continue the coalescence of droplets
that have reached this upper area.
Previous attempts to utilize this process relied on the water
interface and the vessel wall as one electrode. Therefore, if the
conductivity of the emulsion becomes significant there was a
possibility of electrolytic corrosion, and loss of metal from the
process vessel.The Dual Polarity incorporates both AC and DC fields
to overcome this electrolytic corrosion difficulty, as well as to
gain the benefits of each field type.Adjacent electrode plates are
connected to the voltage supply as shown. The transformer is the
same as that used on an AC process except that the high voltage
output is split between two leads in which are installed rectifiers
with opposite bias. The two leads pass through the vessel wall
through special entrance bushings and each connects to one of the
two voltage supply members of the electrode grid. This makes every
alternate plate connected to the same lead and all adjacent plates
connected to the opposite leads. During the positive half cycle of
the transformer output, all of the charge enters the lead with the
positively biased rectifier. The reverse bias if the other
rectifier prevents charging that lead or the grid plates attached
to it. In the negative half cycle, the direction of charge flow
reverses, and current flows from the alternate plates through the
other rectifier to the transformer.This is a diagram of this
arrangement showing only two electrode plates. The result of this
configuration is two plates which are oppositely charged and whose
polarity is constant. Thus between the plates is a DC field.
A Dual Polarity Electrostatic Desalter is often NATCOs choice to
accomplish the necessary water removal. It utilizes an inlet
spreader system and outlet oil collector for good hydraulic
distribution of the oil flow stream across the vessel volume.
Design is such that flow from each orifice is matched to within
+/-5%.It also includes the high voltage electrode assembly which is
suspended in the approximate middle of the vessel. It may also
include sand/mud jet and drainage, interface sludge drainage,
cathodic protection, and a water collection header inside the
vessel.On large units, as many desalters are, it is typical to
divide the electrode network into three sections. This serves to
help balance the electrical load between the three phases and often
allows continued operation if a problem should develop somewhere in
the electrical system. The transformers are either designed with
100% reactance to protect themselves and the whole electrical
system, or they may be protected by a Load Responsive
Controller.
31Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012
FUERZAS ELECTROESTATICAS NETASDipole forces are established by
the alignment of the polar water molecules in the droplet, es la
fuerza electrica que producen los dipolos en la gota de agua, que
se forman cuando se aplica un campo electrico y la gota se energiza
y empiezan a moverse atrayendose los polos opuestos formandose una
gota mas grande
Electroforesis: es la fuerza de atraccion que ejerce el
electrodo a la gotas unidas por la fuerza dipolar, provocando un
estiramiento de la gota adelgazando la pelicula de agua
Dielectroforesis: resulta de aplicar un campo electrico
no-homogeneo o divergente creado por su propio momento dipolar, ES
LA EJERCIDA POR LA PLACA INFERIOR DE AC y la que rompe la
pelicula
32Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012DOBLE POLARIDADThe positive
attributes of both AC and the DC fields are combined in the Dual
Polarity system. The result is a much more rapid coalescence than
with a comparable AC system. Yet it has the water tolerance of an
AC system.
33Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012DOBLE FRECUENCIA
The positive attributes of both AC and the DC fields are
combined in the Dual Polarity system. The result is a much more
rapid coalescence than with a comparable AC system. Yet it has the
water tolerance of an AC system.La diferencia con el de doble
polaridad radica en que tiene un controlador de recepcion de carga
y un transformador de tres fases: el primero es la fuente de
voltage de 480 V(50/60 Hz) en el cual de puede variar la amplitud y
la frecuencia del voltage primario del transformador, el segundo es
el transformador de alto voltage que lo aumenta hasta un nivel
donde favorezca la coalescencia efectiva ademas de evitar la caida
de voltage en los electrodos y el tercero es un rectificador que
produce los voltages positivos y negativos necesarios para los
electrodos. Y el controlador de recepcion de carga permite ajustar
la forma de la onda de alto voltage para alcanzar un rendimiento
del proceso mas eficiente.
34Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012DOBLE FRECUENCIAThe positive
attributes of both AC and the DC fields are combined in the Dual
Polarity system. The result is a much more rapid coalescence than
with a comparable AC system. Yet it has the water tolerance of an
AC system.
35Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012DOBLE FRECUENCIA
The positive attributes of both AC and the DC fields are
combined in the Dual Polarity system. The result is a much more
rapid coalescence than with a comparable AC system. Yet it has the
water tolerance of an AC system.
36Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012
CONDUCTIVIDAD DEL ACEITE : EFECTOS SOBRE LA CADA DE
VOLTAGEThreshold Voltage Gradient Voltage Gradient Necessary to
Initiate Coalescence Critical Voltage Gradient Limiting Maximum
Voltage Gradient at Which a Drop of a Specified Diameter Can
Exist
37Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012
FORMA DE LA ONDA DEL DOBLE FRECUENCIAThreshold Voltage Gradient
Voltage Gradient Necessary to Initiate Coalescence Critical Voltage
Gradient Limiting Maximum Voltage Gradient at Which a Drop of a
Specified Diameter Can Exist
38Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012COMBINA 5 TECNOLGIAS DEL PROCESO
Deshidratador Electroestatico De Doble Polaridad
Platos De Electrodos Compuestos Proporcionando Alta Tolerancia
Al Agua
Controlador De Respuesta A La Carga , Controla La Resistencia
Del Campo
Flujo En Contracorriente Del Agua De Dilucion
Proceso De Mezcla Electroestatico Enfocado A La Energia De
Mezcla Solo Para La Fase DispersaDESALADOR ELECTRO-DINAMICOThe
Electro-Dynamic Desalter produces both mixing and coalescence by an
electrostatic field allowing multiple contact stages to be realized
with counter current wash water flow in a single vessel. Because
the energy of the electrostatic field is expended primarily on the
transport of the water phase, mixing efficiency is much greater
than can be obtained with conventional means using differential
pressure across an adjustable mixing valve. A controlled and
varying DC field is employed in the process and is adjusted to
achieve both effective mixing and maximum coalescence. This results
in a much dryer oil than is obtained by conventional
means.39Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012DESALADOR ELECTRO-DINAMICO
The EDD process utilizes the DUAL POLARITY electrostatic field
system, and incorporates the principles of field strength control,
electrostatic mixing, and counter current flow.Field strength
control can be accomplished in several ways. The most obvious of
these is by variable electrode spacing. A more practical approach
is the use of electrodes of varying conductivity. At operating
conditions, high gradient electrical fields exist between areas of
lesser conductivity. The desired conductivity patterns can be
produced by using electrodes constructed of composite materials
whose surface composition can be adjusted in a manufacture to
provide these patterns. Such electrode plates have the advantage in
maintaining a tapered field strength under a range of operating
conditions. They are also self-healing under arcing. A metal grid
array will be completely discharged by an arc with loss of field in
the entire vessel. Because an arc on a composite grid must be fed
though a surface resistance, it is quickly quenched, and only the
plate area in the immediate vicinity of the arc is discharged.
Slippage due to temporary loss of field is largely
eliminated.40Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de
Ingeniera de PetrleosSegundo Semestre - 2012DESALADOR
ELECTRO-DINAMICO : FLUJO EN CONTRACORRIENTE DEL PROCESO DE AGUA DE
LAVADO
In the EDD as emulsion is introduced near the bottom and travels
upward through the vessel, fresh water is introduced at the top of
the vessel. Dilution water is added directly into the vessel
through a distribution manifold located above the electrodes. The
large water droplets fall downward through the upwardly rising oil.
As it passes through the electrodes, it participates in the
mix-settle cycle as it flows countercurrent to the oil flow. In
this way countercurrent mixing is accomplished by the electrostatic
field.As the droplets experience an increasing voltage gradient
they divide and disperse. When the voltage level is decreased, the
droplets coalesce and grow in size, falling more rapidly down
through the oil.Countercurrent flow is essential for realization of
the full potential to be gained by multiple stages of mixing and
coalescence. To achieve this benefit it is necessary to introduce
dilution water above the electrodes in a zone of dry oil. The water
must remain as coarse drops in this area to prevent carryover.
Uniform distribution is desired, although the electric field
produces some amount of distribution and will overcome mild
mal-distribution. The simplest way of spreading the dilution water
above the electrodes is through a system of laterals with orifices
sized to produce a slight pressure drop at design flow. Because of
increased contact efficiency, less dilution water is usually
required in this system.1141Facultad de Ingenieras
Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de PetrleosSegundo Semestre -
2012
Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012
DESALADOR PETRECO BIELECTRICOFacultad de Ingenieras
Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de PetrleosSegundo Semestre -
2012
DESALADOR PETRECO BIELECTRICO
Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012PROBLEMAS OPERACIONALESFlujo pobre y
taponamiento.Reduccin de la transferencia de calor en
intercambiadores.Altas temperaturas en la pared de las tuberas
adems de taponamientoMuy corrosiva y representa una fuente de
componentes metlicos que pueden ser txicos para catalizadores
costosos.
Fuente:
http://www.google.com.co/imgres?q=corrosin&hl=es&sa=G&tboBandeja
del fraccionador?Catalizadores?45Facultad de Ingenieras
Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de PetrleosSegundo Semestre -
2012DESCRIPCIN DEL PROCESOFacultad de Ingenieras
Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de PetrleosSegundo Semestre -
2012DESCRIPCIN DEL PROCESODILUCIONReduccin de la concentracin a
partir del aumento del solvente en la disolucin.SOLVENTE MAYOR
VOLUMEN MENOR CONCENTRACION IGUAL CANTIDAD DE SOLUTO47Facultad de
Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de PetrleosSegundo
Semestre - 2012DESALADO DE 1 ETAPA
Fuente: Surface Production Operations, Ken Arnold & Maurice
Stewart. Oil Desalting Systems. MezcladorDesaladorAceite LimpioAgua
para disposicinAgua de dilucin Corriente de Aceite Facultad de
Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de PetrleosSegundo
Semestre - 2012DESALADO DE 2 ETAPAS
Fuente: Surface Production Operations, Ken Arnold & Maurice
Stewart. Oil Desalting Systems. Mezclador 1 Mezclador 2 Corriente
de Aceite Desalador etapa 1Desalador etapa 2Agua de dilucin Agua
para disposicinAceite LimpioBomba de recirculacinFacultad de
Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de PetrleosSegundo
Semestre - 2012CLCULO CONTENIDO DE SALPara calcular el contenido de
sal (PTB) en el crudo, necesitamos el volumen de agua remanente
BS&W, la salinidad del agua(ppm), y en algunos casos la
densidad de la misma.
EJEMPLO:Encontrar el PTB de un crudo con un 10% en volumen de
agua remanente si su concentracin se estima en 40 000 ppm a 25 0C.
Bandeja del fraccionador?Catalizadores?50Facultad de Ingenieras
Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de PetrleosSegundo Semestre -
2012
Mtodo Grfico Salinidad de la salmuera 103 X ppm(Cloruro de sodio
equivalente) Cloruro de sodio equivalente en PTB Como la grafica es
para agua remanente de 0,1% y en el ejercicio es de 10% de agua
remanente entonces:
14 *(10/0,1)= 1400 PTBFacultad de Ingenieras
Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de PetrleosSegundo Semestre -
2012Mtodo Volumtrico Tomar como base de clculo 1000 barriles de
petrleo; el BS&W=10% y la concentracin de agua salada= 40 000
ppm = 4%.
Calculo la cantidad de agua en el aceite en ft3 (Y).
3) Calcular la densidad del agua salada utilizando la siguiente
tabla, para una concentracin de 4% a 25 0C en (g/cm3).Facultad de
Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de PetrleosSegundo
Semestre - 2012
Mtodo Volumtrico Densidad del agua salada = 1,0253 gr/cm3Fuente:
Densidades de soluciones acuosas inorgnicas (Cloruro de Sodio
NaCl). ABDEL-AAL, H.K., AGGOUR, Mohamed y FAHIM, M.A. Petroleum and
Gas Field Processing. Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela
de Ingeniera de PetrleosSegundo Semestre - 2012Mtodo Volumtrico 4)
Convertimos la densidad al sistema ingls y calculamos la masa de
agua.
5) Cantidad de NaCl en esta masa de agua:
Dado que nuestra base es de 1000 bbl de petrleo la sal contenida
es 1433 PTBFacultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera
de PetrleosSegundo Semestre - 2012Mtodo de Clculo por Ecuacin La
cantidad de sal en el crudo es una funcin de la cantidad de
salmuera remanente en el crudo WR (%BS&W) y de su salinidad SR
en partes por milln (ppm). En otras palabras esta relacin podra ser
escrita de la siguiente forma de acuerdo a Manning
&Thompson:
Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012DETERMINACIN DEL AGUA DE DILUCIN
REQUERIDA
WD = Cantidad de agua de dilucin SD = Salinidad de la Cantidad
de agua de dilucin WR = Cantidad de salmuera presente en el aceite
(% BS&W) SR = Salinidad de la cantidad de salmuera presente en
el aceite (ppm) E= Eficiencia de la mezcla entre las dos fases SB =
Salinidad promedio resultante del agua remanente con el agua de
dilucin (Nueva salinidad de la nueva agua remanente) Facultad de
Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de PetrleosSegundo
Semestre - 2012CONSIDERACIONES DE DISEOExplicados en Manning pdf 5
pagTraduccion capitulo 857Facultad de Ingenieras
Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de PetrleosSegundo Semestre -
2012PROCEDIMIENTOS DE DISEO1 ETAPA:
Balance general de salmuera:Balance de la salmuera en la vlvula
y te de mezcla: Combinando las ecuaciones (2) y (3):Balance de sal
en la vlvula y te de mezcla:
58Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 20121 ETAPA:
Considerar la corriente de crudo, B, que sale del desalador:
PROCEDIMIENTOS DE DISEOFacultad de Ingenieras
Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de PetrleosSegundo Semestre -
2012PROCEDIMIENTOS DE DISEO1 ETAPA: Surgen dos casos:CASO 1:
Calcular PTB efluente dada el agua de dilucin (i.e, calcular Z dada
A,KA,B,D,KD, Y E) la ecuacin (4) se puede usar directamente
CASO 2: Calcular el agua de dilucin requerida para producir una
cantidad especifica PTB: i.e, calcular D dados A,KA,B,Z (O KB),KD Y
E
Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012PROCEDIMIENTOS DE DISEO1 ETAPA:
CLCULOS EJEMPLO
Historia de una caso (Burris, 1978). Un aceite contiene 10 % en
volumen de agua producida, contiene 70 libras de NaCl por barril de
agua remanente.
El agua de dilucin disponible contiene 2.1 lb de Na Cl por
barril.Un nivel de deshidratacin de 0.1% en volumen BS & W y
eficiencias de mezcla de 80% pueden ser alcanzados. Utilizar una
base de 1.000 barriles de crudo limpio para todos los clculos.
EJEMPLO 8-2: Desalado a una sola etapa la historia del caso
suministra lo siguiente:KA = 70 lb NaCl/bbl AKD= 2.1 lb NaCl/bbl
DXA= .10XB= .001E= .80
Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012PROCEDIMIENTOS DE DISEO1 ETAPA:
CLCULOS EJEMPLO
Caso 1: Calcular el agua de dilucin requerida para alcanzar la
especificacin de 10 lb NaCl/1000bbl.Se da Z por lo tanto la ecuacin
(8-11) podra ser usado.
Caso 2: Calcular el contenido resultante de PTB si 1055 bbl de
agua de dilucin son usados.Se da D, por lo tanto la ecuacin (8-10)
se podra usar.
Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012PROCEDIMIENTOS DE DISEO2 ETAPA CON
RECIRCULACION: Balance general volumtrico de salmuera en el segundo
desalador.
2. Balance de sal en el segundo desalador.
3. Balance volumtrico de salmuera en la segunda vlvula y te de
mezcla.
4. Balance de masa de sal en la salmuera mezclada en la segunda
te y mezclador
5. Balance volumtrico de salmuera en la primera vlvula y te de
mezcla.
6. Balance de masa de sal en la salmuera mezclada en la primera
te y el mezclador
63Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012PROCEDIMIENTOS DE DISEO2 ETAPA CON
RECIRCULACION: SE SIGUEN LOS SIGUIENTES PASOS
Combine las ecuaciones (10) y (11):
Combine las ecuaciones (12) y (13):
Como:
Use la ecuacin (16) para sustituir KN en la ecuacin (15):
Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012PROCEDIMIENTOS DE DISEO2 ETAPA CON
RECIRCULACION: SE SIGUEN LOS SIGUIENTES PASOS
En la corriente de crudo que sale del segundo desalador, por
definicin :Usar las ecuaciones (17) y (14) para
obtener:Reorganizando la ecuacin (19):
(19)
(19)65Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera
de PetrleosSegundo Semestre - 2012PROCEDIMIENTOS DE DISEO2 ETAPA
CON RECIRCULACION: SE SIGUEN LOS SIGUIENTES PASOS
(18) Usar la ecuacin (9) para substituir en la ecuacin (18)
Usar la ecuacin (8) para substituir en la ecuacin (19)
Despejar de la ecuacin (21)
66Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012PROCEDIMIENTOS DE DISEO2 ETAPA CON
RECIRCULACION: SE SIGUEN LOS SIGUIENTES PASOS
Usar la ecuacin (22) para substituir en la ecuacin (19)Rearreglo
de la ecuacin (23)
67Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012PROCEDIMIENTOS DE DISEO2 ETAPA CON
RECIRCULACION: SE SIGUEN LOS SIGUIENTES PASOS
Caso 1: Calcular el agua de dilucin, D, cuando el PTB, Z, es
especificado.
Procedimiento de clculo:
Calcular
Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012PROCEDIMIENTOS DE DISEO2 ETAPA CON
RECIRCULACION: SE SIGUEN LOS SIGUIENTES PASOS
Caso 2: Calcular el contenido de sal resultante, Z, cuando el
caudal de dilucin es especificado.
Un procedimiento de calculo:
Calcular
Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012PROCEDIMIENTOS DE DISEO2 ETAPA CON
RECIRCULACION:Historia de una caso (Burris, 1978). Un aceite
contiene 10 % en volumen de agua producida, contiene 70 libras de
NaCl por barril de agua remanente
EJEMPLO 8-3: Desalado de dos etapas sin reciclar, cuando el agua
de la segunda etapa del desalador no es reciclado del desalador de
la primera etapa, la primera etapa del desalado simplemente reduce
el volumen de agua remanente en el crudo a 0,1 vol%. Aunque el agua
remanente no se ha diluido aun, la primera etapa ha reducido el
contenido de sal de la corriente de crudo de 7770 PTB a 70 PTB ms
del 99% de eliminacin. Los procedimientos de clculo para el
desalador de la segunda etapa son idnticos a esos para una sola
etapa.
Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012PROCEDIMIENTOS DE DISEO2 ETAPA CON
RECIRCULACION:Caso 1: Calcular el agua de dilucin requerida para
obtener la especificacin de 10 PTB.Seguir procedimientos de diseo,
dos etapas con reciclaje
1) 2)
3)
4)
5)
Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012PROCEDIMIENTOS DE DISEO2 ETAPA CON
RECIRCULACION:Caso 2: calcular el PTB alcanzado cuando se usa un
agua de dilucin de 8,94 bblSeguir procedimientos de diseo, dos
etapas con reciclaje1)
2)
3)
4)
5)
6)
Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012CONCLUSIONESLas sales minerales
pueden estar presentes en el aceite crudo en diferentes formas, las
cuales pueden causar distintos problemas operacionales en las lneas
de flujo y en la refinera, por lo cual se hace necesario establecer
los parmetros para su adecuado tratamiento.
El crudo se produce con agua, la cual normalmente contiene sales
disueltas, principalmente cloruros de sodio, calcio y magnesio. La
mayora de esta sal es removida en el proceso de separacin y
tratamiento, sin embargo despus de la deshidratacin o el
rompimiento de la emulsin, el petrleo crudo todava contiene un
pequeo porcentaje de agua remanente con contenido de sal.
El desalado se convierte en la ultima opcin para conseguir que
el crudo cumpla con las condiciones de venta respecto al contenido
de sal, por lo que este proceso recobra gran importancia en el
tratamiento del crudo, ya que segn la normatividad colombiana un
crudo con salinidad mayor a 20 lb sal/mil Bbl crudo no es apto para
la venta.Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera
de PetrleosSegundo Semestre - 2012BIBLIOGRAFA KEN Arnold &
MAURICE Stewart. Surface Production Operations: Design of Oil
Handling Systems and Facilities. Vol. 1 . 2008.
MANNING Francis S & THOMPSON Richard E. Oilfield Processing
Volume Two: Crude Oil.
H.K. Abdel-Aal & Mohamed Aggour. Petroleum and Gas Field
Processing. 2003.
GOMEZ VELANDIA, Mauricio Alexander & PARRA CAMACHO,
Anderson. Desarrollo de una herramienta informtica para el
dimensionamiento de facilidades de superficie en los procesos de
separacin, deshidratacin y desalado de crudo. Tesis de Grado.
2012.
Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012PREGUNTAS
Facultad de Ingenieras Fsico-QumicasEscuela de Ingeniera de
PetrleosSegundo Semestre - 2012
(18)
