deshidratacion de hidrocarburo

7/23/2019 DESHIDRATACION DE HIDROCARBURO

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SUBDIRECCION DE INGENIERIA

GERENCIA INGENIERIA DE PROCESO

DIVISION DE PROCESO

PEP - SUBDIRECCION DE TECNOLOGIA Y

DESARROLLO PROFESIONAL

GERENCIA DE SISTEMAS DE PRODUCCION

DESHIDRATACION Y DESALADO

DE CRUDO





DIVISION DE PROCESO



GERENCIA DE SISTEMAS DE PRODUCCION PRINCIPIOS BASICOS

1.- PRESENCIA DE AGUA EN EL CRUDO. Un alto porcentaje del crudo producido en yacimientos

petrolíferos en el mundo, viene asociado con cantidades apreciables de agua. El agua asociada con el crudopuede presentarse en las tres formas siguientes (ver figura No. 6):

a) AGUA LIBRE. No esta íntimamente meclada con el crudo, es decir no esta dispersa en gotas pe!ue"as.

Es el volumen de agua !ue se desplaa junto con el crudo, tal como si esto ocurriera en una tubería. #u

aparici$n es funci$n de las características del yacimiento y de la forma en !ue se e%plote.

b) AGUA EMULSIFICADA. Es la mecla de dos lí!uidos inmiscibles con la e%istencia de un agente

emulsificante. En una emulsi$n agua&aceite, el agua se encuentra en forma de gotas (rodeadas por unapelícula de agente emulsificante !ue pueden ser parafinas, asfaltenos, resinas, etc.) dispersas en el aceite,

!ue es la fase continua. El agente emulsificante disminuye la velocidad de separaci$n de los lí!uidos, ya !ue

reduce la tensi$n interfacial de la gota de agua, causando la formaci$n de gotas m's pe!ue"as las cuales

re!uieren m's tiempo para asentarse !ue las gotas mayores. El grado de dispersi$n de las gotas de agua en

el aceite se ve favorecido por efectos de turbulencia causados por bombas, orificios, v'lvulas, etc.

2.- OTROS CONTAMINANTES DEL PETROLEO CRUDO. as principales impureas !ue se encuentran en

el crudo adem's del agua son sales solubles e insolubles asociadas en ella, y s$lidos cuyo origen es elmismo yacimiento. eneralmente el agua salada es m's densa !ue el crudo por lo !ue se deposita en la

parte inferior de la formaci$n !ue lo contiene.





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GERENCIA DE SISTEMAS DE PRODUCCION PRINCIPIOS BASICOS

EL AGUA EN EMULSION SE PRESENTA DESDE 0.1-0.2 % ENEL INICIO DE LA EXPLOTACION, PERO SE INCREMENTACONFORME ESTA AVANZA ( HASTA -10 % VOL MAX. !

EMULSION" MEZCLA DE DOS LI#UIDOS INMISCIBLES CON LAEXISTENCIA DE UN AGENTE EMULSIFICANTE.

GAS

ACEITE ( AGUA EN EMULSION )

AGUA LIBRE

MEZCLA GAS - ACEITE - AGUA

AGUA

ACEITE

AGENTEEMULSIFICANTE"

PARAFINAS,ASFALTENOS

RESINAS, ETC.

YACIMIENTO Y DE LA FORMA EN #UE SE EXPLOTE.

SE DRENA DIRECTAMENTE DE LOS SEPARADORES TRIFASICOS PARA

ENVIARSE AL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUA DE DESECHO.

NO SE PRESENTA AL PRINCIPIO DE LA EXPLOTACION.

SU APARICION ES FUNCION DE LAS CARACTERISTICAS DEL

FIG.N$. . AGUA ASOCIADA AL CRUDO





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&. DESHIDRATACION Y DESALADO DE CRUDO

#e puede definir la ')*+'/+ como el proceso mediante el cual se separa el agua presente en el crudo

*asta niveles inferiores al +. El ')'$ consiste en la remoci$n de pe!ue"as cantidades de sales

inorg'nicas !ue generalmente !uedan disueltas en el agua, despu-s de !ue el crudo *a sido des*idratado.

Es conveniente ')*+' el crudo desde el punto m's cercano a donde se produce ya !ue con esto se

reducen los re!uerimientos de e!uipo y tubería para su manejo *asta los puntos de entrega. or otra parte,

el ')'$ del crudo se re!uiere para evitar los problemas !ue ocasionan las sales.

DESHIDRATACION Y DESALADO DE CRUDO

DESHIDRATACION

CRUDO 3 AGUA

SEPARADOR

AGUA

CRUDO ( 1% AGUA !

DESALADO

SEPARADOR

AGUA

CRUDO ( 1% AGUA ! CRUDO ( 1% AGUA, 20-&0 PTB SAL!

AGUA FRESCA

PRINCIPIOS BASICOS





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El papel !ue juegan los desemulsificantes comerciales es el de desplaar dic*a película o emulsificante de

la interfase. a propiedad !ue se busca en la formulaci$n de este tipo de aditivos es la de ser m's activo !ue

los surfactantes naturales pero no formar películas !ue impidan la coalescencia de la gotas.

a separaci$n de fases crudo&agua ocurre debido a la diferencia de densidad entre ellas y la velocidad con

!ue esto sucede se calcula por la E/4/+ ' S$5) :

/s0 (ρ1&ρ+) g d2

2 +3µ

donde:

/s : velocidad de sedimentaci$n

ρ1 : densidad del agua

ρ+ : densidad del crudo

µ : viscosidad del crudo

g : aceleraci$n de gravedad

d : di'metro de las gotas de agua

Es evidente !ue la modificaci$n de las variables de la ecuaci$n incidir' directamente en la velocidad de la

separaci$n de las dos fases lí!uidas.

4ísicamente, estas modificaciones pueden lograrse de diversas formas como se muestra en la 5abla No. +).

PRINCIPIOS BASICOS





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MECANISMO DE SEPARACION DE

LAS GOTAS DE AGUA DISPERSAS

FACTORES #UE AFECTAN LA

ESTABILIDAD DE LA EMULSION

AGUA EN ACEITE

SISTEMA DE TRATAMIENTO

5E789U7;8

5E7E<5U<# =E

5<5<7EN58: +>> & +6> ?4

;U=8# E#<=8# @>> ?4

458# << =E#A=<5<;8N

B =E#<<=8 =E ;U=8 (ENUEC<#)

<;<;8N =E 4UED<;EN54U< 8 7E=8 =E UN<

EN5<=< 5<NEN;<

<;<;8N =E UN <58

/85<E EE;5;8

=4EEN;< =E =EN#=<=E#=E <U< B =E <;E5E

<=;8N =E UN <EN5E

=E#E7U#4;<N5E

N;E7EN58 EN <

5E7E<5U<

A=8;;8NE#

( <;<;8N E;EN5E )

EE;58#5<5;8

TABLA N$.1

PRINCIPIOS DE OPERACION DE LOS

SISTEMAS DE DESHIDRATACION (Y DESALADO!.

=E#<;5/< E <EN5E =E#E7U#4;<N5E

<U7EN5< < 4E;UEN;< =E ;8#8N

#E 487<N 85<# 7<B8E# E75EN=8 #U <#EN5<7EN58

(;8<E#;EN;<)

E=U;E < /#;8#=<= =E < 4<#E ;8N5NU<

&&

&&

&&

&&

&&

#E87E< E;U< =EE7U#4;<N5E8 E;<7C8 EN<

5EN#8N #UE4;< 9UE 8N< E =E#E7U#4;<N5E

&&

E# E 7E;<N#78 4N< =E 58=8# 8# 58# =E 5<5<7EN58

/t 0+.F3 % +>

1(

#..) (dm)&6

G

/t 0 /E8;=<= =E <#EN5<7EN58 =E <U< (ft2seg)

dm0 =<7. =E <5;U< =E <U< (7;<#)

G0 /#;8#=<= =N<7;< =E <;E5E (;)

#..0=4EEN;< EN </E=<= E#E;. (<U<&<;E5E)

E# < 4UED< 785D =E < #E<<;8N 8 <#EN5<7EN58&&

4 0 Hs E (dm)61

# I

40 4UED< =E <5<;;8NJ E0 <=EN5E EE;5;8J

dm0 =<7E58 =E <5;U<#J #0 =#5<N;< EN5E <5;U<#

E ;<78 EE;5;8 5EN=E < =#58#8N< B < =EC5< <

E;U< =E =E#E7U#4;<N5E

<# <5;U<# #8N <5<=<# < UN EE;58=8 =EC=8 < UN<

;<< N=U;=<, 487<N=8 85<# 7<B8E# 9UE #E <#EN5<N

8 </E=<=

<# <5;U<# =E 9U=8 ;8N=U;58 #E 8<D<N B

5EN=EN < <NE<#E B < <5<E#E

&&

&&

&&

< 4UED< ;EN54U< <;5U< #8CE E <U< 9UE E# < 4<#E

7<# =EN#< B < <ND< ;8N5< < <E= =E ;;8N =8N=E <

/E5N8#<7EN5E, E#58 =E#<D< E <;E5E A<;< E ;EN58=8N=E 487< UN NU;E8 =E C<< E#8N.

&&

45<;8N 8 7E=8 =E UN 7<5E< <5<7EN5E A=84;8&&

PRINCIPIOS BASICOS





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GERENCIA DE SISTEMAS DE PRODUCCION DESHIDRATACION Y DESALADO

58# =E =E#A=<5<=8E#

=E#A=<5<;8N

5<N9UE# =E <#EN5<7EN58

=E#A=<5<=8E#

EE;58#5<5;8#

7E7C<N<#

;8<E#;E=8<#

5<5<=8E#

;<EN5<=8E#

A=8;;8NE#

;EN54U8

7E;<N;8





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FIG.N$. 6A. TAN#UES DE ASENTAMIENTO

TAN#UES DE ASENTAMIENTO.

Este proceso se lleva a cabo por medio del principio b'sico de

separaci$n de dos lí!uidos por su diferencia de densidades, durante

un tiempo de residencia re!uerido (elevado) en tan!ues de

almacenamiento.

El agua (o salmuera) cuya gravedad específica es mayor !ue la del

aceite, tender' a asentarse en el fondo del tan!ue !ue los contiene.#e emplean los llamados KUN C<EK (tan!ues de lavado) o los

tan!ues de asentamiento simples (ver figuras L< y LC).

5e$ricamente todas las dispersiones podrían separarse en dos fases

*omog-neas de aceite y agua si se dispusiera de un tiempo limitado,

y si se tratara de agua libre.

#in embargo las partículas de agua en emulsi$n se encuentranrodeadas por películas de sustancias suficientemente fuertes y

estables !ue resisten la ruptura y evitan la coalescencia de las gotas

de agua dentro de un lapso de tiempo raonable. =e a*í !ue se

re!uiera de la intervenci$n de otros factores como la aplicaci$n de

calor, agentes !uímicos, dispositivos mec'nicos o de la combinaci$n

de varios de -stos para acelerar el proceso de separaci$n.

N/E =E <;E5E

N/E =E <U<

/</U<

#48N

<7EN5<=8

5UCE< <NU<=< B

;8NEM8NE#

K5EEK =E I /<#

#48N

<;H =E

=#5CU;8N






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FIG.N$. 6B. GUN BARREL

El proceso podría cumplir *asta cierto límite para la =es*idrataci$n de crudos ligeros, previa adici$n deagentes !uímicos (desemulsificantes), pero como se ver' m's adelante e%isten ya otras tecnologías

m's avanadas y eficientes !ue eliminan la conveniencia de los tan!ues de asentamiento.






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FIG. N$.10. TRATADOR CALENTADOR HORIZONTAL.

TRATADORES CALENTADORES

El principio de operaci$n consiste en adicionar calor a

la corriente agua&aceite. a aplicaci$n de calor, es un

proceso au%iliar para acelerar la separaci$n agua&

aceite ya !ue se reduce la viscosidad de la fase

continua causando una r'pida coalescencia de las

gotas de agua. Aay una gran variedad de tipos y

estilos de estos e!uipos.5ipos de calentadores:

;alentadores directos

;alentadores indirectos

os calentadores directos son usados en campo. En

este tipo de calentador la emulsi$n est' en contacto

directo con el elemento de calentamiento, y como regla

general es utiliado para calentar emulsiones no

corrosivas y de baja presi$n. a figura No. +> muestra

un calentador *oriontal.

El e!uipo comercial se dise"a normalmente para

crudos ligeros mayores de @>?<.

os tratadores calentadores pueden manejarcorrientes con porcentajes altos de agua, pero si

es agua libre, es recomendable instalar un

separador de agua libre para reducir el tama"o

del e!uipo tratador y reducir así la cantidad de

calor y el consumo de gas combustible.

#<(:=< =E( )<#

EM56<;586 =E N:EC(<EN56<=< E7U(#:8N

#<(:=< =E( <;E:5E

#<(:=< =E <)U<

=:#56:CU:=86

5UC8 =E ;<(EN5<7:EN58

#<(:=< =E

<)U< (:C6E

=E4(E;586 =E(

5UC8 =E ;<(EN5<7:EN58

;8(E;586

<;E:5E

<)U<

<;E:5E B

E7U(#:8N






DIVISION DE PROCESO




<7EN5<;8N

<;E5E

7E7C<N<

;8<E#;E=8<

8E84;<

7E7C<N<;8<E#;E=8<

A=84;<

#8=8#

<U<

FIG.N$.11. MEMBRANAS COALESCEDORAS

MEMBRANAS COALESCEDORAS.

El fluido (emulsi$n agua en aceite) se bombea a un

separador !ue contiene un medio interno coalescedor

(ver figura No. ++). El medio esta formado por dos

secciones diferentes, una de tipo oleofílico y otra

oleof$bico. Esto *ace !ue las gotas de aceite y de

agua se separen y despu-s ocurra una coalescencia

de las gotas de cada fase. a coalescencia consiste

en la acumulaci$n de gotas pe!ue"as para formaruna mayor. El fen$meno de la coalescencia continua,

form'ndose una clara separaci$n entre el agua y el

aceite lo cual conduce a la separaci$n total de las

fases. o anterior aplica tanto al tratamiento de agua

aceitosa, como a la des*idrataci$n de crudo, y la

Onica diferencia en el sistema es la localiaci$n de las

v'lvulas de control.

<ctualmente este proceso presenta una e%celenteeficiencia para la separaci$n de aceite en agua en las

instalaciones de roducci$n.

En lo !ue respecta a su aplicaci$n como

des*idratador, durante las fases de estudio se *aencontrado !ue el m-todo no es recomendable

para aceites pesadosJ para aceites ligeros el

comportamiento es satisfactorio.






DIVISION DE PROCESO




;EE;5;8

C<< /E8;=<= CEE;5;8

DESHIDRATACION ELECTROSTATICA.

;onsiste en la coalescencia de las gotas de agua dispersas en el crudo por la

aplicaci$n de un /78$ 9/+/$ a la emulsi$n agua&aceite. El /78$ 9/+/$

aplicado vence la resistencia de la película estable (emulsificante) !ue rodea a las

gotas de agua, ya !ue origina un dipolo el-ctrico en las mol-culas de agua con lo !ue

se genera atracci$n entre ellas provocando la ruptura de la película !ue las rodea y su

posterior coalescencia. =espu-s de la coalescencia, la separaci$n de las fases se

realia por efecto de la gravedad.

=6EN

=6EN

<6< (<

:N5E64<#E

EN56<=<

=E

E7U(#:8N

#<(:=<

=E(

<)U<

;8N568(

=E (<

:N5E64<#E

#<(:=<

=E(

<;E:5E

56<N#4867<=86

;8N568(<=86

56<N#4867<=86






DIVISION DE PROCESO




HIDROCICLONES.

#u funcionamiento se basa en principios de mec'nica

de fluidos y en un dise"o geom-trico interno Onico

(ver figura). Uno de los elementos claves en el dise"o

del *idrocicl$n es el punto de entrada en forma de

espiral. a corriente de alimentaci$n entra en forma

tangencial en un separador y comiena a girar

generando fueras cicl$nicas, las cuales producen

casi instant'neamente la separaci$n de aceite y agua

dentro del cicl$n.

osteriormente, a trav-s de una reducci$n del

di'metro se aumenta la fuera centrífuga (a m's de

+>>> g), acelerando la separaci$n del aceite *acia el

centro o vortice del *idrocicl$n. Un regulador de

contrapresi$n crea en la columna, un flujo a%ial

invertido, forando al aceite a salir a trav-s de un

pe!ue"o orificio ubicado cerca de la entrada, mientras!ue el agua limpia es conducida directamente al punto

de descarga del separador.

eneralmente *an sido utiliados en las nstalaciones

de roducci$n as&<ceite, para remover aceite del

agua (tratamiento de agua aceitosa).

FIG.N$.12. HIDROCICLON

os *idrociclones pueden manejar corrientes

con alto porcentaje de agua, adem's de ciertas

cantidades de vapores, así como de s$lidos. El

crudo !ue sale del *idrocicl$n contiene menos

de + de sedimentos y agua.

EN56<=< =E E7U(#:8N

=E <)U< B ;6U=8

#<(:=< =E

;6U=8

+, /8(. <)U<

NU;(E8 ;EN56<(

=E ;6U=8

#<(:=< =E

<)U<

(<# )85<# =E ;6U=8

7:)6<N A<;:< E(

NU;(E8

#E;;:8N

EN/8(/EN5E






DIVISION DE PROCESO




CENTRIFUGO MECANICO.

Emplea como principio de separaci$n el aumento de la

fuera aparente de la gravedad por medio de rotaci$n a

gran velocidad (varios miles de r.p.m.) (/er figura +@).

=ebido a !ue el aumento de dic*a fuera es de una

magnitud bastante considerable (alrededor de P,>>> g.

fuera), se logra !ue los fluidos tengan una facilidad de

separaci$n muy r'pida (en segundos), lo !ue en

cual!uier otra tecnología re!ueriría de manera normal

minutos e incluso *oras para la misma.

a mecla aceite&agua se alimenta al recipiente

separador del e!uipo donde se distribuye entre los

discos del mismo. El agua y los s$lidos !ue contiene la

alimentaci$n, tienden a irse *acia la pared del recipiente

mientras !ue el aceite se concentra en el centro de

rotaci$n. =esde estos puntos el aceite y el agua se

descargan continuamente, los s$lidos se colectan en laperiferia del separador donde, a intervalos, se descargan

autom'ticamente.

FIG.N$.1&. CENTRIFUGO MECANICO.

ara obtener una mayor eficiencia se re!uiere

tener una diferencia de densidades arriba de P.

Este proceso cumple para cual!uier tipo de

crudo sin re!uerir calentamiento y puede

manejar corrientes *asta con @> volumen de

agua libre o emulsionada

#<=< =E <;E5E

#<=< =E <U<

#<=< =E #8=8#

EN5<=< =E < E7U#8N

<;E5E

<;E5E

<U<

<U<






DIVISION DE PROCESO




FIG. N$.1:. TERMINAL MARITIMA DOS BOCAS " CRUDO LIGERO MARINO

NOTAS" 0 Qg2cm man.

5 0 ?;9 0 77C5U2*

//0 resi$n de vapor real

R @3?;, psia

1

ppm A1# I>> 1+L.@

< @1.61 @+.3

// P+.> +I.F

C= (;U=8) L3,>>> L6,3I3

C= (<U<) 1,>>> I3F

+ 1

MEZCLA

GAS-ACEITE

ESTABILIZADOR

TAN#UE

DESHIDRATADOR

CRUDODESHIDRATADO Y

NO ESTABILIZADO

PT @3.>

+.LI 77;#=

L3,3L3 C=

//0+6.L psia

PT

>.+I

@F.1

+>>,>>> C= (E9.)

1 /8. <U<

>.+P 77;#=

+

1

<U< < 5<5<7EN58=E E4UEN5E#

@.P

//0+I.F psia






DIVISION DE PROCESO




FIG. N$.1. PLANTA DESHIDRATADORA DE CACALILAO

5 FI&3>

@.>

4

>.> C= <U<

3 /ol.

<guaSEPARADOR DEAGUA LIBRE

;U=8 =E#A=<5<=8

< E4NE< 7<=E8;U=8 E#<=8 :

;<;<<8E#5<;8N I+

#<N 7<NUE <NU;8&7EN=ED

F,>>> C= A;.1+,>>> C= A18

3 /ol. <gua

C87C<

5<#E8

SSS /ol. A18

SSS C #al27C

S- I, S-II

N85<# : , Hg2cmT man. 5, ?;

N87EN;<5U<

5 & + 5an!ue de Calance de 5rasiego5 & 1 5an!ue de Calance de Combeo

5 & @ 5an!ue =es*idratador en ;aliente5 & I 5an!ue =es*idratador en 4río4 egistro de 4lujo

Τ 5iempo de esidencia

;alentadores #ecundarios

5 & +5 & I

C= A18

5 & @;<EN5<=8E#

7<8#

C= A18

5 & 1

/ol. <gua

1P /ol. A;.FP /ol. A18

=E#E7U#4;<N5EAU7E;5<N5E

I.>

30.0

T

I.>

30.0

T


deshidratacion de hidrocarburo

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