Separadores Liquido Líquido
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PDVSA MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES PDVSA N° MDP–03–S–04 0 FEB.96 REV. FECHA APROB. E1994 TITULO SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO 37 DESCRIPCION FECHA PAG. REV. APROB. APROB. APROB. FECHA ESPECIALISTAS MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–04 REVISION FECHA 0 FEB.96 Página 1 Indice norma Indice 1 OBJETIVO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 ALCANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 REFERENCIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 CONSIDERACIONES DE DISEÑO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 Consideraciones generales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Velocidades de flotación y decantación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tamaño de gota de líquido a separar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Coalescencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Niveles/tiempos de residencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Botas decantadoras y “sombreros” de separación de livianos . . . . . . . . . Evaluación de la capacidad de separación líquido–líquido . . . . . . . . . . . . Boquillas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Internos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Consideraciones adicionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Información complementaria en otros documentos técnicos de PDVSA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 6 7 8 12 13 17 17 19 5 METODOLOGIA DE DISEÑO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 5.1 5.2 5.3 19 Procedimiento de diseño para tambores horizontales con bota decantadora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Procedimiento de diseño para tambores horizontales con “sombrero” separador de líquido liviano (PENDIENTE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Procedimiento de diseño para tambores horizontales con los dos fluidos en el cuerpo cilíndrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 6 NOMENCLATURA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 7 APENDICE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Figura 1 Figura 2 Figura 3 Figura 4 Tambores separadores líquido líquido con bota decantadora . . . . Tambores separadores líquido líquido con sombrero separador de líquido liviano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tambores separadores líquido líquido con dos fases en el cuerpo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Deflector en la boquilla de salida de líquido liviano . . . . . . . . . . . . . 33 34 35 36 MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO .Menú Principal 1 Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–04 REVISION FECHA 0 FEB.96 Página 2 Indice norma OBJETIVO Entregar suficiente información para el diseño de procesos completo de Tambores Separadores liquido–líquido cilíndricos (decantadores) horizontales. El tema “Tambores separadores”, dentro del area de “Separación Física”, en el Manual de Diseño de Procesos (MDP), está cubierto por los siguientes documentos: PDVSA–MDP– Descripción de Documento 03–S–00 Tambores separadores: indice general 03–S–01 03–S–03 Tambores separadores: principios básicos Tambores separadores, procedimientos de diseño: separadores líquido–vapor 03–S–04 Tambores separadores, procedimientos de diseño: separadores líquido–líquido (Este documento) 03–S–05 Tambores separadores, procedimientos de diseño: separadores líquido–líquido–vapor Este documento, junto con los demás que cubren el tema de “Tambores Separadores”, dentro del Manual de Diseño de Procesos (MDP) de PDVSA, son una actualización de la Práctica de Diseño “TAMBORES”, presentada en la versión de Junio de 1986 del MDP (Sección 5). 2 ALCANCE Se cubrirá el cálculo de proceso de tambores separadores líquido–líquido horizontales (decantadores), principalmente para operaciones de Refinación en la IPPCN, incluyendo el diseño/especificación de boquillas de proceso e internos necesarios para una operación confiable del equipo con respecto a la instalación donde está presente. Esto considera que las dos fases líquidas son, para todos los efectos prácticos, inmiscibles. Para separadores que incluyan una fase vapor adicional, consultar PDVSA–MDP–03–S–05. 3 REFERENCIAS Manual de Diseño de Proceso (versión 1986) S Vol II, Sección 5 “Tambores” S Vol VII y VIII, Sección 12 “Instrumentación” S Vol VIII y IX, Sección 15 “Seguridad en el diseño de plantas” MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO .Menú Principal Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–04 REVISION FECHA 0 FEB.96 Página 3 Indice norma Manual de Ingeniería de Diseño S PDVSA–MID–10603.2.308 “Plancha típica rompe–vórtice” S PDVSA–MID–10603.2.309 “Rompe vórtice–tipo rejilla” Otras Referencias S Abernathy, MW., “Design Horizontal Gravity Settlers”, Hydrocarbon Processing, Sep. 1977 pp 199 – 202. S Arnold, K., y Stewart M., Surface Production Operations (Vol 1.): Design of Oil–Handling Systems and Facilities, 1st Edition, Gulf Publishing Co., 1991. 4 CONSIDERACIONES DE DISEÑO La discusión estará centrada en tambores separadores líquido–líquido, que operan, generalmente, “empacados en líquido” (“liquid full” o “liquid packed”), es decir, con suficiente presión para suprimir cualquier vaporización. Sin embargo, se incluyen en los procedimientos de diseño, tambores separadores líquido–líquido, con un pequeño espacio vacío para venteo de gases y/o atmósferas inertes. 4.1 Consideraciones generales Dos tipos principales de separadores líquido–líquido serán estudiados en estos procedimientos de diseño: 4.1.1 Tambores horizontales con bota decantadora (Ver Figura 1) Se usan cuando la cantidad de fase líquida pesada a contener por el separador es bastante pequeña (muy poco tiempo de residencia y/o muy bajos flujos de fase líquida pesada). En este tipo de separadores, el criterio primordial de diseño es que la fase líquida liviana esté libre de gotas de líquido pesado. Cuando se inicia el diseño de un separador líquido–líquido, son los primeros a tratar de diseñar, ya que ahorran costos al no poner en el cilindro principal el volumen del líquido pesado, ahorrando diámetro (y longitud también), en el cuerpo principal del recipiente, teniendo un costo extra por tener la bota decantadora, pero este costo es menor que si se tuviera la fase líquida pesada dentro del cuerpo principal del separador. En estos equipos, existe un control de nivel de interfase líquido–líquido en la bota decantadora. El volumen de operación y de emergencia para la fase líquida liviana está contenido en el cuerpo principal del separador. El volumen de operación (en estos casos, casi nunca se tiene volumen de emergencia), para el líquido pesado, lo contiene la bota decantadora. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–04 REVISION FECHA 0 FEB.96 Página 4 Indice norma Tambores horizontales con “sombrero” separador de líquido liviano (Ver Figura 2) Se consideran del mismo tipo que los tambores con bota, pero la “bota” está arriba del recipiente, como un “sombrero”. Se usan cuando la cantidad de fase líquida liviana a contener por el separador es bastante pequeña (muy poco tiempo de residencia y/o muy bajos flujos de fase líquida liviana). En este tipo de separadores, el criterio primordial de diseño es que la fase líquida pesada esté libre de gotas de líquido liviano. Cuando se inicia el diseño de un separador líquido–líquido, son los primeros a tratar de diseñar, ya que ahorran costos al no poner en el cilindro principal el volumen del líquido liviano, ahorrando diámetro (y longitud también), en el cuerpo principal del recipiente, teniendo un costo extra por tener el “sombrero” separador, pero este costo es menor que si se tuviera la fase líquida liviana dentro del cuerpo principal del separador. En estos equipos, existe un control de nivel de interfase líquido–líquido en el “sombrero” separador. El volumen de operación y de emergencia para la fase líquida pesada está contenido en el cuerpo principal del separador. El volumen de operación (en estos casos, casi nunca se tiene volumen de emergencia), para el líquido liviano, lo contiene el “sombrero” separador. 4.1.2 Tambores horizontales con las dos fases líquidas dentro del cuerpo cilíndrico (Ver Figura 3) Cuando la cantidad de fase líquida pesada (o liviana, según sea el caso), a retener es tal que no puede tenerse en una bota decantadora, ya que ésta sería más grande que lo que las buenas prácticas de construcción mecánica permitirían, la siguiente alternativa a escoger es un separador con las dos fases líquidas dentro del cuerpo cilíndrico. Esta alternativa es más costosa que la anterior, ya que el tener la fase líquida pesada (o liviana, según sea el caso), también dentro del cuerpo, aumenta el diámetro del recipiente, haciéndolo más pesado y más costoso. En este tipo de separadores, se busca que la fase líquida liviana esté limpia de gotas de líquido pesado, pero también que la fase pesada esté relativamente limpia del líquido liviano: esto implica que los volúmenes de líquido liviano por encima de NNI (o de NAI, o de NAAI, según sea el caso), y de líquido pesado por debajo de NNI (o de NBI, o de NBBI, según sea el caso), son los que están disponibles para separación de las fases dispersas respectivas. En estos equipos, se tiene control de interfase líquido–líquido, dentro del mismo cuerpo cilíndrico. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal PDVSA MDP–03–S–04 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO Indice manual REVISION FECHA 0 FEB.96 Indice volumen Página 5 Indice norma Obviamente, el volumen de operación para las fases líquidas liviana y pesada está contenido en el cuerpo principal del separador. 4.2 Velocidades de flotación y decantación 4.2.1 Velocidad de decantación y de flotación De acuerdo a la literatura, el proceso de decantación (o de flotación, según sea el caso), de gotas líquidas dispersas en una fase líquida continua, puede describirse por tres mecanismos diferentes, de acuerdo al rango de número de Reynolds de gota en el cual se esté operando: ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ Rango del No. de Reynolds <2 2, 500 > 500 Ley o mecanismo de decantación Stokes Intermedia Newton Sin embargo, para efectos de diseño, se ha impuesto un límite superior a la velocidad de decantación (flotación) que se pueda usar para diseñar un equipo que tenga alguna forma de decantación (flotación) líquido–líquido: dicha velocidad máxima es de 4.2 mm/s o 10 pulg/min (4.2 x 10–3 m/s o 1.39 x 10–2 pie/s): esta restricción tomaría en cuenta la compensación de variables no involucradas en el cálculo, como la velocidad de coalescencia y el grado de turbulencia, en el diseño de la sección de decantación del separador. Puede probarse que, de acuerdo a este límite superior, todos los casos prácticos de decantación pueden describirse apropiadamente, para diseño, usando la ley de Stokes [Ec. (1)]: V t F 1 g D2p ρ P – ρ L Ec. (1) 18 m donde: ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ En unidades SI m/s En unidades inglesas pie/s m 1000 pie 1 9.807 m/s2 kg/m3 32.174 pie/s2 lb/pie 3 Vt’ = Dp F1 = = g = = Velocidad terminal de decantación (flotación). Diámetro de la gota. Factor cuyo valor depende de las unidades usadas. Aceleración de la gravedad. Densidad de la fase pesada. = Densidad de la fase liviana. kg/m3 lb/pie 3 = Viscosidad de la fase continua. mPa.s lb/pie/s ρP ρL m’ MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal PDVSA MDP–03–S–04 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO Indice manual Indice volumen REVISION FECHA 0 FEB.96 Página 6 Indice norma Llevando la ecuación de la ley de Stokes a una forma más amigable, se tiene (Ecs. (2), (3)): V t F 12 x d2 x ρ P – ρ L m Re Ec. (2) F 15 x d Vt ρ c m Ec. (3) donde: ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ En unidades SI m/s En unidades inglesas pie/s Vt = d Re = = = Velocidad terminal de decantación (flotación). Diámetro de la gota. Número de Reynolds de gota. Densidad de la fase continua. = Densidad de la fase pesada. kg/m3 lb/pie 3 = Densidad de la fase liviana. kg/m3 lb/pie 3 m F12 = = mPa.s 0.545 x 10–3 cP 18.4663 F15 = Viscosidad de la fase continua. Factor cuyo valor depende de las unidades usadas. Factor cuyo valor depende de las unidades usadas. 1 123.871 ρc ρP ρL mm pulg Adimensional kg/m3 lb/pie 3 Para efectos de este manual, la ley de Stokes será empleada siempre para el cálculo de las velocidades de flotación y decantación de gotas de fases líquidas. 4.3 Tamaño de gota de líquido a separar Normalmente, la separación líquido líquido considera, para efectos de diseño, un tamaño de gota de líquido de 127 µm o 127 mm (0.005 pulg). Sin embargo, como la mayoría de las operaciones de separación líquido–líquido en la IPPCN, tienen que ver con separación hidrocarburos–agua a medida que la densidad de los hidrocarburos se acerca a la del agua, más difícil es la separación y se necesita separar gotas más pequeñas. Tomando en cuenta lo anterior y, para efectos de guía en la escogencia del tamaño de gota de líquido a emplear en el diseño, usar la siguiente tabla: MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–04 REVISION FECHA 0 FEB.96 Página 7 Indice norma ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ Coalescencia Tamaño de gotas para separación líquido–líquido Fase Líquida Liviana Fase Líquida Tamaño de la Gota, Pesada (ambas fases) Hidrocarburos ° API < 35 Agua o soda cáustica Hidrocarburos ° API > 35 Agua o soda cáustica Agua Furfural Metil–Etil–Cetona Agua Sec–butil–alcohol Agua Metil–isobutil–Cetona Agua Otros casos 4.4 0.127 0.089 0.089 0.089 0.089 0.089 0.127 0.005 0.0035 0.0035 0.0035 0.0035 0.0035 0.005 El proceso de coalescencia en los procesos de separación líquido–líquido que se ven en la IPPCN son dependientes del tiempo. En dispersiones de dos líquidos inmiscibles, casi siempre ocurre coalescencia inmediata cuando chocan dos gotas. Si el mismo par de gotas se expone a fluctuaciones turbulentas de presión, y la energía cinética de estas oscilaciones inducidas en el par de gotas es mayor que la energía de adhesión entre ellas, se romperá el contacto entre gotas antes que la coalescencia se complete. Experimentos con decantadores por gravedad con capas profundas de decantación, permiten obtener, luego de varias simplificaciones, una ecuación que permite estimar el tiempo necesario para que una gota alcance un cierto tamaño, como consecuencia de la coalescencia de gotas más pequeñas: t = Fx d4 / ( * Ks ) ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ donde: t = d = = Ks = Fx = Tiempo en el cual una gota “crece” por coalescencia a un diámetro d Diámetro al cual la gota “crece” Fracción volumétrica de la fase que coalesce o fase dispersa Constante empírica que depende del sistema en particular Constante que depende de las unidades usadas En unidades En unidades SI inglesas Unidades consistentes Unidades consistentes Unidades consistentes Unidades consistentes Unidades consistentes De acuerdo a lo anterior, se puede decir que: 1. Si el tiempo de residencia en el decantador se duplica, el aumento correspondiente del tamaño de la gota es de apenas un 19 %. Esto implica que aumentar mucho el tiempo de residencia no necesariamente aumenta mucho la separación líquido–líquido. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO .Menú Principal 2. 4.5 Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–04 REVISION FECHA 0 FEB.96 Página 8 Indice norma Mientras más diluida está la fase dispersa, más tiempo se necesita para lograr que las gotas “crezcan” hasta un tamaño dado; es decir, la coalescencia ocurre más rápidamente en dispersiones concentradas. Esta es la razón por la cual el petróleo “se lava con agua” al entrar por debajo de la interfase aceite agua en la mayoría de los tanques lavadores y otras vasijas de tratamiento en las instalaciones de superficie de producción de petróleo. Niveles/tiempos de residencia A continuación se presentarán definiciones y comentarios sobre niveles de líquido, tiempos de residencia y temas relacionados, con el objetivo de justificar criterios y procedimientos de diseño que se mostrarán posteriormente. 4.5.1 Identificación de los niveles en un recipiente De acuerdo a lo normalmente empleado en la IPPCN para hablar de niveles en un recipiente separador líquido–líquido, tenemos la siguiente tabla (ver Figs. 1, 2 y 3) ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ Siglas típicas en español NAAI NAI NNI NBI NBBI Descripción típica Nivel alto–alto de interfase Nivel alto de interfase Nivel normal de interfase Nivel bajo de interfase Nivel bajo–bajo de interfase Siglas típicas en inglés HHIL HIL NIL LIL LLIL Para efectos de consistencia en la discusión en el MDP de tambores, se usarán las siglas típicas en español para identificar los diferentes niveles. 4.5.2 Comentarios sobre niveles en tambores separadores vapor líquido líquido, líquido–líquido, con y sin bota decantadora En un separador trifásico, existen dos interfases: la interfase gas líquido, y la interfase líq. liviano y líq. pesado. La presencia de estas dos interfases permite que los volúmenes de operación y de emergencia de las fases líquidas liviana y pesada se definan en forma independiente uno del otro: Al entregar los tiempos de residencia de la fase líquida liviana, se fijan NAAL y NBBL; cuando se entregan los tiempos de residencia de la fase líquida pesada, se fijan NAAI y NBBI. Por lo tanto, se fijan en forma independiente dichos volúmenes también. Para el caso de recipientes con bota o “sombrero”, existe una sola interfase, la que corresponde a la interfase líq. liviano y líq. pesado, pero debido a que está localizada fuera del cuerpo cilíndrico principal, se usaría el volumen principal del recipiente para contener el volumen de operación y emergencia de la fase continua liviana en el caso de la bota (para el caso del “sombrero”, sería la fase líquida pesada), y el volumen de la bota para contener el volumen de operación y emergencia de la fase continua pesada (para el caso del “sombrero”, sería la fase líquida liviana). MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–04 REVISION FECHA 0 FEB.96 Página 9 Indice norma En el caso de un tambor decantador líquido–líquido con las dos fases líquidas en el cuerpo cilíndrico, existe una interfase, la que corresponde a la interfase líq. liviano y líq. pesado. pero debido a que está localizada dentro del cuerpo cilíndrico principal, los volúmenes de operación y emergencia de ambas fases están unidos en el mismo cuerpo cilíndrico. 4.5.3 Volumen de operación de las fases liviana y pesada Es el volumen de líquido liviano y pesado combinado existente entre NAI y NBI. Este volumen, también conocido como volumen retenido de líquido, y en inglés como “liquid surge volume” o “liquid holdup”, se fija de acuerdo a los requerimientos del proceso, para asegurar un control adecuado, continuidad de las operaciones durante perturbaciones operacionales, y para proveer suficiente volumen de líquido para una parada ordenada y segura cuando se suceden perturbaciones mayores de operación. 4.5.4 Tiempo de residencia de operación de las fases liviana y pesada Es el tiempo correspondiente en el cual el flujo de líquido puede llenar el volumen de operación de las fase liviana y pesada en el recipiente bajo estudio. La mayoría de las veces, cuando se quiere especificar el volumen de operación de las fases líquidas, lo que realmente se indica es cuanto tiempo se quiere que esté el líquido liviano, por un lado, y el líquido pesado, por el otro (los cuales pueden ser valores diferentes para cada fase), en el recipiente para operación. También es conocido en inglés como “liquid surge time”. 4.5.5 Tiempo de respuesta o de intervención del operador Es el tiempo que tarda el operador (o grupo de operadores), en responder cuando suena una alarma de nivel en el panel y resolver la perturbación operativa que originó la alarma, antes que otros sistemas automatizados (interruptores o “switches” de nivel), originen paradas seguras de equipos aguas abajo y/o de la planta completa. Si de un tambor separador estamos alimentando a una bomba, sería muy engorroso que la bomba empezara a recibir un líquido que no es el requerido para la operación, es decir, que normalmente bombea agua, y de pronto está enviando hidrocarburo a un sistema que no está preparado para dicho fluido, pudiéndose generar hasta una situación de peligro para la seguridad de los operadores y la instalación en sí. Por esa razón, el tambor alimentador de la bomba se equipa con alarmas de nivel de NAI y NBI, y con interruptores y/o alarmas de NAAI y NBBI: al sonar la alarma de NBI, los operadores investigarían y resolverían, en menos del llamado “tiempo de respuesta del operador”, el problema que originó la reducción de nivel; en el caso que no pudieran resolver el problema en el tiempo indicado, el interruptor de NBBI activaría una parada segura de la bomba y, seguramente, una parada segura de toda la planta. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–04 REVISION FECHA 0 FEB.96 Página 10 Indice norma Debido a las diferentes tradiciones operativas que existen en la IPPCN, es difícil establecer un criterio uniforme acerca de cuál es el “tiempo promedio de respuesta del operador”; sin embargo, se usará, como criterio general, que el tiempo de respuesta de un operador es de cinco minutos: esto significa que el tiempo de retención de líquido entre NAI y NAAI (o entre NBI y NBBI), será de cinco minutos. 4.5.6 Volumen de emergencia Es el volumen adicional que corresponde al flujo total de líquidos que debe satisfacer el llamado “tiempo de respuesta ó de intervención del operador”: de acuerdo a lo expresado en 4.5.5, cuando se tengan interruptores y/o alarmas de NAAI o NBBI, se tendrán cinco minutos adicionales de tiempo de residencia de los líquidos por interruptor/alarma, lo que indica que, cuando se tiene NAAI y NBBI, se añaden 10 minutos de tiempo de residencia, a lo cual corresponde un volumen de líquidos de emergencia de 10 minutos del máximo flujo de líquido. 4.5.7 Nivel bajo bajo de interfase (o nivel bajo cuando aplique) La distancia mínima desde el nivel bajo bajo de interfase, hasta el fondo del recipiente, ya esté en una bota decantadora, o en un tambor con líquido pesado en el cuerpo cilíndrico, es 230 mm mínimo (9 pulg). Sin embargo, este valor puede cambiar debido a requerimientos de tiempo de residencia del líquido pesado, para lograr separación exitosa del líquido liviano en tambores con las dos fases líquidas en el cuerpo, como se verá posteriormente en los procedimientos de diseño. 4.5.8 Nivel alto alto de interfase (o nivel alto cuando aplique) La distancia mínima desde el nivel alto alto de interfase, hasta el tope del recipiente, en un tambor con las dos fases líquidas en el cuerpo cilíndrico, sin espacio vacío en el tope, es 230 mm mínimo (9 pulg). Cuando se tiene espacio vacío en el tope, se le suman 230 mm mínimo más (9 pulg más), correspondientes a la altura de dicho espacio vacío. Sin embargo, este valor puede cambiar debido a requerimientos de tiempo de residencia del líquido liviano, para lograr separación exitosa del líquido pesado en tambores con las dos fases líquidas en el cuerpo, como se verá posteriormente en los procedimientos de diseño. Para el caso de tener el tambor una bota decantadora (o “sombrero”), el nivel alto está al ras con el fondo del cuerpo cilíndrico del recipiente principal. 4.5.9 Criterios para fijar el volumen de operación/tiempo de residencia La tabla anexa presenta criterios para fijar el volumen de operación o volumen de operación de líquido, para ciertos servicios específicos: MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO Indice manual REVISION FECHA 0 FEB.96 Página 11 Indice volumen Indice norma ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ Descripción (para una fase líquida) Tambores de Alimentación a unidades Alimentación desde otra unidad (diferente cuarto de control) Alimentación desde otra unidad (mismo cuarto de control) Alimentación desde tanquería lejos del area de operación Otros Tambores Alimentación a una columna (diferente cuarto de control) Alimentación a una columna (mismo cuarto de control) Producto a tanquería lejos del área operativa o a otro tambor de alimentación, directo, sin bomba Producto a tanquería lejos del área operativa ó a otro tambor de alimentación, directo, con bomba Producto a tanquería lejos del área operativa o a otro tambor de alimentación, con bomba, que pasa a través de un sistema de intercambio calórico Unica carga a un horno de fuego directo 4.5.10 PDVSA MDP–03–S–04 Tiempo de Residencia de Operación, min 20 15 15–20 7 5 2 5 3–5 10 Tiempos de residencia de las fases líquidas pesada y liviana, calidad de separación de las fases y efectos sobre el diseño del separador La mayoría de las aplicaciones de la IPPCN para tambores separadores vapor líquido líquido, incluyen, como fase líquida pesada, una relativamente pequeña cantidad de agua, y como fase líquida liviana, una relativamente grande cantidad de hidrocarburos líquidos. Además, casi siempre el procesamiento aguas abajo de los hidrocarburos líquidos es de capital importancia, por lo que se le fijan relativamente altos tiempos de residencia de operación en el separador, con el objetivo de garantizar una operación confiable para los equipos aguas abajo, y “ayudar” a que la separación líquido–líquido sea óptima. Mientras tanto, casi siempre el procesamiento posterior del agua separada, es de menor cuantía y no afecta partes críticas del proceso, por lo cual, regularmente, se le asignan tiempos de residencia de operación relativamente bajos. Sin embargo, los tambores separadores líquido líquido normalmente no incluyen, como objetivo, garantizar una operación confiable para los equipos aguas abajo, MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO .Menú Principal Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–04 REVISION FECHA 0 FEB.96 Página 12 Indice norma debido a que se hace sumamente costoso tener tambores horizontales muy grandes totalmente llenos de líquidos, debido al gran peso, tamaño, espesor de pared, fundaciones, etc. Por lo tanto, se recomienda evaluar si se requieren “grandes tiempos de residencia” o no y, en el caso que no se requieran, se recomienda usar un mínimo de dos minutos de tiempo de residencia de operación por fase líquida, siempre y cuando esto no vaya en contra de lo expresado en el aparte 4.3.13. 4.5.11 Longitud efectiva de operación (Leff) Es la longitud de tambor requerida para que se suceda la separación líquido–líquido, y se puedan tener los volúmenes requeridos de líquido, tanto de operación como de emergencia. Esta es la longitud que normalmente se obtiene por puros cálculos de proceso. Sin embargo, para obtener la longitud tangente–tangente del tambor horizontal, es necesario sumar los tamaños de las boquillas antes mencionadas, las tolerancias de construcción necesarias para soldar dichas boquillas, soldar los cabezales o extremos del tambor y cualquier otra cosa que obligue a aumentar la longitud del tambor. A criterio del diseñador de procesos, éste puede aproximar la longitud efectiva a la longitud tangente–tangente, y esperar que la especialidad mecánica complete el diseño del tambor, para luego verificar si se cumple la separación. 4.5.12 Diferencia mínima de nivel entre NAAI y NBBI Se fija como diferencia mínima de nivel de interfase entre NAAI y NBBI, 360 mm o 14 pulg, lo cual supone el uso de instrumentos de nivel que puedan trabajar en este rango. Si esto no fuera posible, como sería el caso de instrumentos de nivel con desplazadores externos, deberá ajustarse este valor mínimo apropiadamente. 4.6 Botas decantadoras y “sombreros” de separación de livianos Cuando existe una cantidad relativamente pequeña de la fase líquida pesada (por ejemplo, agua), ésta, a veces, se retira a través de una bota localizada en el fondo del tambor. La bota permite una reducción en el tamaño del tambor eliminando la capa de la fase pesada en el fondo del mismo. Para satisfacer las consideraciones mecánicas y económicas, los diámetros de las botas no deberían exceder los siguientes valores: ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ Dtamb mm 1000 >1000, <1500 1500 Dbota (máx.) pulg. 40 >40, <60 60 0.5 x Dtamb 500 mm (20 pulg.) 1/3 x Dtamb MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO .Menú Principal Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–04 REVISION FECHA 0 FEB.96 Página 13 Indice norma Los criterios para el diseño de botas son los siguientes 1. Las botas se dimensionan para que la velocidad de la fase líquida pesada sea menor que la velocidad de ascenso de las gotas de la fase líquida liviana. La velocidad de ascenso o de flotación de las gotas se estima usando la ecuación (2). El criterio de velocidad de la fase líquida pesada a usar en este documento, será del 85% de la velocidad de flotación de la fase líquida liviana. 2. La distancia entre el NBI y el NAI se basa en el volumen de operación requerido para control (usualmente dos minutos), o en las dimensiones del instrumento de nivel (las distancias entre las tomas de instrumento es, por lo menos, de 360 mm (14 pulg)). Para los instrumentos de nivel con desplazador externo, la distancia mínima entre la toma superior y la pared del tambor debería ser de 510 mm (20 pulg). Un criterio semejante podría aplicarse cuando se quiere separar una pequeña cantidad de líquido liviano, pero en este caso, la bota estaría localizada en la parte de arriba del tambor, es decir, sería un “sombrero” de separación de líquido liviano por flotación. Todos los criterios de dimensiones máximas de bota, y cálculo de la misma, aplican para el “sombrero” de separación y para el líquido liviano. 4.7 4.7.1 Evaluación de la capacidad de separación líquido–líquido Generalidades De acuerdo a lo ya discutido en los apartes 4.2, 4.3 y 4.4, se tienen ciertas limitaciones para usar los separadores líquido–líquido por gravedad. Tales limitaciones son: 1. Debe existir una diferencia “apreciable” entre las densidades del líquido liviano y del líquido pesado: para efectos de diseño en este documento, la diferencia de las densidades deberá ser mayor o igual al 10% de la densidad del líquido pesado. Si esta condición no se cumple, no se garantiza que el diseño sea confiable y/o se obtendrán equipos realmente grandes y muy costosos, cuando otro tipo de diseño pueda dar mejores resultados y ser más económicos. 2. Debe haber una cantidad “apreciable” de la fase con menos flujo: para efectos de diseño en este documento, esto se traduce que menos de un 2% en volumen de una de las fases en el total del flujo de líquidos al tambor puede que no garantice una buena separación, ya que las gotas de la fase dispersa de menor flujo pueden requerir extremados tiempos de residencia para poder coalescer a un tamaño razonable para separar por gravedad. Aún cuando esto no es totalmente contabilizable en las ecuaciones empleadas para diseño, este es un criterio obtenido por experiencias de compañías reconocidas de ingeniería en diseño de este tipo de equipos. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal 4.7.2 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–04 REVISION FECHA 0 FEB.96 Página 14 Indice norma Estimación de la capacidad de decantación en tambores con bota decantadora (Ver Figura 1) En este caso, no existe fase líquida pesada en el cuerpo principal del equipo, sólo en la bota decantadora. El punto de partida es un tambor lleno de líquido el cual acumula el volumen de operación y de emergencia del líquido liviano, más los mínimos valores de 230 mm (9 pulg) en el tope del tambor, cuando no se tiene espacio libre de venteo (cuando hay espacio para venteo, se añade otra vez dicha distancia mínima), y en el fondo del tambor. Con el separador diseñado como se dijo anteriormente, debe verificarse si se decanta la fase pesada, desde el tope del tambor (o del nivel de líquido si hay espacio para venteo), hasta el fondo del mismo. Si las gotas de la fase líquida pesada llegan a la bota decantadora antes de llegar al extremo horizontal más alejado de la bota, entonces dicha fase pesada se separará e irá a la bota de decantación. El separador se revisa para saber si decanta la fase pesada de la siguiente manera: 1. Del diseño ya obtenido, se calcula el área transversal de flujo de líquido liviano, y se calcula la correspondiente velocidad de flujo de líquido liviano dentro del recipiente ( VfL ). 2. Se calcula la velocidad de decantación de la fase líquida pesada ( VtP ), usando la ecuación (2) del aparte 4.2.1. 3. Se calcula la longitud horizontal que las gotas de líquido pesado tienen que recorrer (Xhpes), mediante la siguiente ecuación (Ec. (5)): Xhpes = VfL x hpes / VtP 4. donde hpes es la altura a la cual se está evaluando la operación, es decir desde el tope del tambor para recipientes sin espacio para venteo, o desde el nivel de líquido para recipientes con espacio para venteo. 5. Si Xhpes es menor que la distancia horizontal existente entre la boquilla de entrada de la alimentación y el extremo horizontal más alejado de la bota, habrá separación de la fase pesada, y el diseño del tambor es satisfactorio para la decantación de la fase pesada. 6. Si Xhpes es mayor que la distancia horizontal existente entre la boquilla de entrada de la alimentación y el extremo horizontal más alejado de la bota, no habrá separación completa de la fase pesada, y el diseño del tambor no es satisfactorio para la decantación de la fase pesada. Por lo tanto habrá que aumentar las dimensiones del mismo y, al hacer cálculos, se mantendrá constantes el volumen de operación y de emergencia del líquido liviano. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal 4.7.3 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–04 REVISION FECHA 0 FEB.96 Página 15 Indice norma Estimación de la capacidad de decantación en tambores con sombrero separador de livianos (Ver Figura 2) En este caso, no existe fase líquida liviana en el cuerpo principal del equipo, sólo en el sombrero separador de livianos. El razonamiento es semejante al presentado en el aparte 4.7.3, pero donde se habla de bota, debe entenderse “sombrero”, donde se menciona la fase pesada, debe entenderse fase liviana, y donde se habla de fase liviana, debe entenderse fase pesada. 4.7.4 Estimación de la capacidad de decantación en tambores con las dos fases líquidas en el cuerpo (Ver figura 3) En este caso, existen ambas fases líquidas en el cuerpo principal del equipo. El punto de partida es un tambor lleno de líquido el cual acumula el volumen de operación y de emergencia de ambos líquidos liviano y pesado, más los mínimos valores de 230 mm (9 pulg) en el tope del tambor hasta NAAI, cuando no se tiene espacio libre de venteo (cuando hay espacio para venteo, se añade otra vez dicha distancia mínima), y en el fondo del tambor hasta NBBI. Con el separador antes mencionado, y conocidos los niveles NAAI/NBBI, debe verificarse primero si se decanta la fase pesada, independientemente de donde esté la interfase operativa, NAAI o NBBI. Si las gotas de la fase líquida pesada llegan a la interfase líquido líquido antes de llegar a la boquilla de salida del líquido liviano, entonces dicha fase pesada se separará. El separador se revisa para saber si decanta la fase pesada de la siguiente manera: 1. Del diseño ya obtenido, se calculan las áreas transversales de flujo de líquido liviano, para tope/NAAI y tope/NBBI, cuando no hay espacio para venteo (cuando hay espacio para venteo, sería NAAL/NAAI y NAAL/NBBI), y se calculan las correspondientes velocidades de flujo de líquido liviano dentro del recipiente ( VfL ). 2. Se calcula la velocidad de decantación de la fase líquida pesada ( VtP ), usando la ecuación (2) del aparte 4.2.1. 3. Se calcula la longitud horizontal que las gotas de líquido pesado tienen que recorrer( Xhpes ), mediante la siguiente ecuación (Ec. (5)): Xhpes = VfL x hpes / VtP 4. donde hpes es la distancia vertical, medida hacia abajo, que recorren las gotas de líquido pesado, es decir, tope/NAAI y tope/NBBI (cuando hay espacio para venteo, sería NAAL/NAAI y NAAL/NBBI). 5. Si Xhpes (en cualquiera de los casos antes mencionados), es menor que la distancia horizontal existente entre la boquilla de entrada de la alimentación MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–04 REVISION FECHA 0 FEB.96 Página 16 Indice norma y la boquilla de salida del líquido liviano, habrá separación de la fase pesada, y el diseño del tambor es satisfactorio para la decantación de la fase pesada. Habrá que evaluar si es satisfactorio para separar la fase dispersa liviana de la fase continua pesada. 6. Si Xhpes (en cualquiera de los casos antes mencionados), es mayor que la distancia horizontal existente entre la boquilla de entrada de la alimentación y la boquilla de salida del líquido liviano, no habrá separación completa de la fase pesada, y el diseño del tambor no es satisfactorio para la decantación de la fase pesada. Por lo tanto habrá que aumentar las dimensiones del mismo y, al hacer cálculos, se mantendrán constantes el volumen de operación y emergencia de ambas fases líquidas (desde el NAAI hasta el NBBI), lo cual también aumentaría la distancia desde el fondo hasta NBBI, cumpliendo siempre con lo indicado en el aparte 4.3.13. Con el separador obtenido anteriormente, y conocidos los niveles NAAI/NBBI, debe verificarse después si se separa la fase liviana, independientemente de donde esté la interfase operativa, NAAI o NBBI. Si las gotas de la fase líquida liviana llegan a la interfase líquido líquido antes de llegar a la boquilla de salida del líquido pesado, entonces dicha fase liviana se separará. El separador se revisa para saber si separa la fase liviana de la siguiente manera: 1. Del diseño ya obtenido, se calculan las áreas transversales de flujo de líquido pesado, para fondo/NAAI y fondo/NBBI, y se calculan las correspondientes velocidades de flujo de líquido pesado dentro del recipiente ( VfP ). 2. Se calcula la velocidad de flotación de la fase líquida liviana ( VtL ), usando la ecuación (2) del aparte 4.2.1. 3. Se calcula la longitud horizontal que las gotas de líquido liviano tienen que recorrer( Xhliv ), mediante la siguiente ecuación (Ec. (6)): Xhliv = VfP x hliv / VtL donde hliv es la distancia vertical, medida hacia arriba, que recorren las gotas de líquido liviano, es decir, fondo/NAAI y fondo/NBBI. 4. Si Xhliv (en cualquiera de los casos antes mencionados), es menor que la distancia horizontal existente entre la boquilla de entrada de la alimentación y la boquilla de salida del líquido pesado, habrá separación de la fase liviana, y el diseño del tambor es satisfactorio para la separación de la fase liviana. 5. Si Xhpes (en cualquiera de los casos antes mencionados ), es mayor que la distancia horizontal existente entre la boquilla de entrada de la alimentación y la boquilla de salida del líquido pesado, no habrá separación completa de la fase liviana, y el diseño del tambor no es satisfactorio para la separación de la fase liviana. Por lo tanto, habrá que aumentar las dimensiones del MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal PDVSA MDP–03–S–04 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO Indice manual Indice volumen REVISION FECHA 0 FEB.96 Página 17 Indice norma mismo y, al hacer cálculos, se mantendrán constantes el volumen de operación y emergencia de ambas fases líquidas (desde el NAAI hasta el NBBI), lo cual también aumentaría la distancia desde el tope hasta NAAI, cumpliendo siempre con lo indicado en el aparte 4.3.13. 4.8 Boquillas Son muchos los casos donde la información de las tuberías de interconexión no está disponible al momento de preparar la especificación de procesos del tambor, por lo que es necesario presentar un tamaño preliminar de boquillas para que sea considerado en la cotización del fabricante del tambor. Para todos los efectos, se presenta una tabla con recomendaciones para diseñar las boquillas de proceso: ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ 4.9 4.9.1 Descripción del Caso En unidades SI En unidades inglesas Alimentación líquida: Velocidad menor o igual que: Salida de líquido: Seguir los criterios indicados en PDVSA–MDP (Pendiente) (Consultar antiguo MDP, secciones 10D – Cabezal Neto de Succión Positiva –, y 14B – Flujo en fase líquida), para succión de bombas, drenajes por gravedad, etc. 3.0 m/s 10 pie/s (Pendiente). En el caso que la información no esté disponible, usar un valor menor ó igual a 1.2 m/s (Pendiente). En el caso que la información no esté disponible, usar un valor menor o igual a 4 pie/s Internos Distribuidor de entrada (ver Figura 9 del documento PDVSA–MDP–03–S–03) La boquilla de entrada debe terminar en un distribuidor en “T”, colocado a la mitad del diámetro del tambor líquido líquido. Para el cálculo del distribuidor, se usará lo presentado en el aparte 4.7.2 del documento PDVSA–MDP–03–S–03, y apuntarán al cabezal más cercano del tambor. Se usará como ancho de ranura (SRAN), 150 mm (6”). Se tendrá un número suficiente de ranuras tal que la velocidad de salida del flujo total de líquidos(VE en la ecuación 15 del documento antes mencionado), no exceda 0.300 m/s (1 pie/s), usando como QM, el flujo total de líquidos. 4.9.2 Elementos o medios coalescedores Se usan muchos tipos de elementos que promuevan la coalescencia de gotas de algunas de las fases líquidas. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO .Menú Principal Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–04 REVISION FECHA 0 FEB.96 Página 18 Indice norma Uno de los medios más antiguos de promotores de coalescencia son lechos o secciones transversales de aserrín fuertemente empacado (conocido como “excelsior”): debido a que presentan obstrucción al flujo de las gotas pequeñas y promueven así choques al azar de dichas gotas, promoviendo así coalescencia a gotas más grandes, y favoreciendo así la separación. El “excelsior” ya no se usa tanto por su gran tendencia al taponamiento con el tiempo, y su dificultad para limpiar y desmontar. En la actualidad venden mallas semejantes a los “demisters”, pero con una función parecida al “excelsior”, pero los problemas de taponamiento siguen sucediéndose, por lo tanto deben usarse en servicios limpios, y bajo consulta con proveedores reconocidos de ese tipo de aditamentos, los cuales puedan entregar garantías de funcionamiento del mencionado aparato. También se usan mucho placas o láminas coalescedoras, las cuales funcionan como reductoras de la distancia vertical que las gotas de la fase dispersa deben recorrer para separarse. Este concepto se usa mucho en tratamiento de aguas aceitosas, con diseños especiales de separadores rectangulares a presión atmosférica (PPI o Parallel Plate Interceptor, CPI o Corrugated Plate Interceptor). La aplicación de estos aparatos no está cubierta por este documento, y debe hacerse bajo consulta con proveedores reconocidos de ese tipo de aditamentos, los cuales puedan entregar garantías de funcionamiento del mencionado aparato. También existen ciertas modificaciones al concepto de láminas coalescedoras, donde se usa el concepto de “flujo cruzado”, y estos aparatos se usan en recipientes cilíndricos a presión, cuando se espera recolección de sedimentos/arena y/o bolsas de gas que produzcan aumentos súbitos de presión. Estos aparatos son muy costosos, el montaje y desmontaje es bastante difícil. La aplicación de estos aparatos no está cubierta por este documento, y debe hacerse bajo consulta con proveedores reconocidos de ese tipo de aditamentos, los cuales puedan entregar garantías de funcionamiento del mencionado aparato. 4.9.3 Deflector para la boquilla de salida de líquido liviano (ver Figura 4) El deflector para la boquilla de salida de líquido liviano se hará siguiendo las indicaciones de la Figura 4b. 4.9.4 Rompe–vórtices Los estándares PDVSA a seguir para la inclusión de rompe–vórtices en los recipientes, son los siguientes: PDVSA–MID–10603.2.308 PLANCHA TÍPICA ROMPE–VORTICE PDVSA–MID–10603.2.309 ROMPE–VORTICES TIPO REJILLA Para más detalles, consultar PDVSA–MDP–03–S–03, aparte 4.7.3. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO .Menú Principal 4.10 Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–04 REVISION FECHA 0 FEB.96 Página 19 Indice norma Consideraciones adicionales 4.10.1 Boquilla para venteo Aún cuando se ha hecho hincapié en separadores que tienen espacio para venteo y en separadores que no lo tienen, siempre se tendrá una boquilla para ventear incondensables que puedan acumularse en la parte superior del tambor. Para los tambores con espacio vacío para venteo, normalmente esa boquilla estará conectada a un sistema de válvulas de control de presión en rango compartido, y se tendrá una boquilla adicional para una válvula (o válvulas) de alivio dimensionada para alivio de líquido, pero que pueda manejar alivios de eventuales bolsas de gas que vengan con los líquidos, y que no sean controlables por el sistema de control de presión. En el caso que no se tenga espacio libre para venteo, la boquilla de venteo estará conectada a una válvula (o válvulas) de alivio dimensionada para alivio de líquido, pero que pueda manejar alivios de eventuales bolsas de gas que vengan con los líquidos. 4.10.2 Conexión de instrumentos de nivel de interfase De acuerdo al tipo de medición que se hará para la interfase líquido líquido, se tendrá un arreglo de boquillas diferente. En el caso de los tambores con dos fases en el cuerpo, e independientemente del tipo de medición, la ubicación de los instrumentos de nivel de interfase deberá ser lo más cerca posible del cabezal cercano a la salida de las fases separadas, ya que aquí es cuando está lo más desarrollada posible dicha interfase. 4.11 Información complementaria en otros documentos técnicos de PDVSA Aún cuando el objetivo de los documentos que forman parte del MDP de tambores, es proveer la información necesaria para hacer diseño de procesos de tales equipos, normalmente esto no es suficiente para completar una especificación de procesos con miras al diseño mecánico y/o compra del equipo en cuestión. Es por eso que a continuación se presentará una lista de documentos técnicos de PDVSA, la cual ayudará a obtener información adicional para la completación de dicha especificación. ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ Información Adicional Presión y Temperatura de Diseño (Criterios a aplicar) Boquillas de conexión de Instrumentos a recipientes (Tamaños normalizados) Detalle de Rompe–vórtices Fuente PDVSA MDP–01–DP–01, MID–D–211–PRT MID–HF–201 MID–10603.2.308, MID–10603.2.309 MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO .Menú Principal Indice manual PDVSA MDP–03–S–04 REVISION FECHA 0 FEB.96 Indice volumen Página 20 Indice norma ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ 5 METODOLOGIA DE DISEÑO Selección de Materiales Aislamiento térmico (Pendiente), MID–D–211–PRT MID–L–212 Los procedimientos aquí presentados, están desarrollados con mucho más detalle en el programa MDP de tambores, sección “tambores separadores líquido–líquido”, incorporando los criterios presentados en este manual, además de tener una interfase con el usuario muy amigable. Remitimos al lector al manual de dicho programa para efectuar diseños de este tipo de equipos. Sólo en el caso de la no disponiblidad del programa, se usarán estos métodos manuales de cálculo. 5.1 Procedimiento de diseño para tambores horizontales con bota decantadora Ver Figura 1 para orientación y seguimiento de ciertas tolerancias de diseño, identificación de alturas y niveles. (Ver nomenclatura en Sección 6) 5.1.1 Con espacio para venteo Paso 1.– Información mínima requerida. Ubicar la información mínima requerida según la siguiente tabla. ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ Información Líquido liviano X X X Densidad Viscosidad Flujo (másico o volumétrico) Relación (Leff/D) Espacio para venteo? Presión de Operación Temperatura de Operación Arrastre de Sólidos? Líquido pesado X X X General X Si X X X Paso 2.– Definición de los criterios de diseño. Consultar detalladamente la información contenida en este documento, (configuración del tambor, tiempos de residencia, mínimos valores de tope/NAAL, NAAL/NAAI, fondo/NBBI, etc.). Verificar que ninguna de las limitaciones presentadas en el aparte 4.7.1 apliquen aquí: en caso que aplique alguna de tales limitaciones, buscar otro tipo de separadores que no sea por gravedad. Suponer un valor de la relación Leff/D, donde Leff es la longitud efectiva de operación, es decir, la requerida para que el proceso de separación líquido–líquido se cumpla, la cual varía según la presión de operación en los siguientes rangos: MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal PDVSA MDP–03–S–04 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO Indice manual Indice volumen REVISION FECHA 0 FEB.96 Página 21 Indice norma ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ P < 250 psig 250 psig < P< 500 psig P > 500 psig P < 1700 kPag 1700 kPag < P< 3400 kPag P > 3400 kPag 1.5 < Leff/D < 3.0 3.0 < Leff/D <4.0 4.0 < Leff/D < 6.0 Paso 3.– Estime un tamaño inicial de tambor. Seguir las indicaciones del aparte 4.7.2, primer párrafo. Se obtendrá como resultado un diámetro inicial de tambor y, usando la relación (Leff/D), obtener una longitud efectiva inicial. Paso 4.– Evalúe si con el diámetro inicial el tambor es apropiado para separar las fases. Seguir las indicaciones del aparte 4.7.2, siguientes párrafos con el diámetro inicial y la longitud efectiva inicial. Evaluar la separación de la fase dispersa pesada en la fase continua liviana: si se obtiene que no se separan, ir al paso 5. En el caso que se separen, ya se han obtenido las dimensiones del cuerpo principal del separador (diámetro y longitud), y se debe continuar con el cálculo de la bota decantadora. Paso 5.– Lazo de tanteo para separar la fase dispersa pesada de la fase continua liviana. Seguir las indicaciones del aparte 4.7.2, siguientes párrafos, aumentando el diámetro y la longitud efectiva, usando la relación (Leff/D). El diámetro calculado como diámetro inicial, es el diámetro más pequeño que el tambor puede tener: si no es apropiado para la separación, deberá aumentarse el diámetro y, por la relación (Leff/D), la longitud efectiva de separación, hasta lograr que las distancias horizontales recorridas por las gotas de líquido pesado, en el tiempo en que decantan, sean menores o iguales a la longitud efectiva del tambor, es decir: Xhpes Longitud efectiva de separación Estas distancias están medidas desde el nivel de líquido, ya que hay espacio para venteo, hasta hasta el fondo del tambor. Cuando se cumpla esta relación, hay que ir al paso 6: Cálculo de la bota decantadora. Paso 6.– Cálculo de la bota decantadora. Seguir las indicaciones del aparte 4.6, calculando también cuáles deberían ser las dimensiones máximas de la bota decantadora: En el caso que las dimensiones de la bota excedan las máximas permitidas según el aparte 4.6, se deberá detener este cálculo y seguir con un modelo de separador con dos fases en el cuerpo (Aparte 5.3.1). En caso contrario, ir al paso 7, ya que las dimensiones obtenidas, son las dimensiones requeridas de la bota decantadora. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PDVSA MDP–03–S–04 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO .Menú Principal Indice manual REVISION FECHA 0 FEB.96 Indice volumen Página 22 Indice norma Paso 7.– Cálculo de boquillas de proceso. Seguir las indicaciones del aparte 4.8, redondeando al tamaño estándar por arriba más cercano a lo calculado. Paso 8.– Cálculo del distribuidor de entrada. Seguir las indicaciones del aparte 4.9.1. Paso 9.– Cálculo del deflector para la boquilla de salida de líquido liviano. Seguir las indicaciones del aparte 4.9.3. Paso 10.– Especificación de rompe–vórtices Siguiendo las recomendaciones del aparte 4.7.3 del MDP–03–S–03, escoger el tipo de rompe–vórtice y anexar el estándar PDVSA aplicable. 5.1.2 Sin espacio para venteo Paso 1.– Información mínima requerida. Ubicar la información mínima requerida según la siguiente tabla. ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ Información Líquido liviano X X X Densidad Viscosidad Flujo (másico o volumétrico) Relación (Leff/D) Espacio para venteo? Presión de Operación Temperatura de Operación Arrastre de Sólidos? Líquido pesado X X X General No X X X X Paso 2.– Definición de los criterios de diseño. Consultar detalladamente la información contenida en este documento, (configuración del tambor, tiempos de residencia, mínimos valores de tope/ NAAI, fondo/NBBI, etc.). Verificar que ninguna de las limitaciones presentadas en el aparte 4.7.1 apliquen aquí: en caso que aplique alguna de tales limitaciones, buscar otro tipo de separadores que no sea por gravedad. Suponer un valor de la relación Leff/D, donde Leff es la longitud efectiva de operación, es decir, la requerida para que el proceso de separación líquido–líquido se cumpla, la cual varía según la presión de operación en los siguientes rangos: ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ P < 250 psig 250 psig < P< 500 psig P > 500 psig P < 1700 kPag 1700 kPag < P< 3400 kPag P > 3400 kPag 1.5 < Leff/D < 3.0 3.0 < Leff/D <4.0 4.0 < Leff/D < 6.0 MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–04 REVISION FECHA 0 FEB.96 Página 23 Indice norma Paso 3.– Estime un tamaño inicial de tambor. Seguir las indicaciones del aparte 4.7.2, primer párrafo. Se obtendrá como resultado un diámetro inicial de tambor y, usando la relación (Leff/D), obtener una longitud efectiva inicial. Paso 4.– Evalúe si con el diámetro inicial el tambor es apropiado para separar las fases. Seguir las indicaciones del aparte 4.7.2, siguientes párrafos con el diámetro inicial y la longitud efectiva inicial. Evaluar la separación de la fase dispersa pesada en la fase continua liviana: si se obtiene que no se separan, ir al paso 5. En el caso que se separen, ya se han obtenido las dimensiones del cuerpo principal del separador (diámetro y longitud), y se debe continuar con el cálculo de la bota decantadora. Paso 5.– Lazo de tanteo para separar la fase dispersa pesada de la fase continua liviana. Seguir las indicaciones del aparte 4.7.2, siguientes párrafos, aumentando el diámetro y la longitud efectiva, usando la relación (Leff/D). El diámetro calculado como diámetro inicial, es el diámetro más pequeño que el tambor puede tener: si no es apropiado para la separación, deberá aumentarse el diámetro y, por la relación (Leff/D), la longitud efectiva de separación, hasta lograr que las distancias horizontales recorridas por las gotas de líquido pesado, en el tiempo en que decantan, sean menores o iguales a la longitud efectiva del tambor, es decir: Xhpes Longitud efectiva de separación Estas distancias están medidas desde el tope del tambor, ya que no hay espacio para venteo, hasta hasta el fondo del tambor. Cuando se cumpla esta relación, hay que ir al paso 6: Cálculo de la bota decantadora. Paso 6.– Cálculo de la bota decantadora. Seguir las indicaciones del aparte 4.6, calculando también cuáles deberían ser las dimensiones máximas de la bota decantadora: En el caso que las dimensiones de la bota excedan las máximas permitidas según el aparte 4.6, se deberá detener este cálculo y seguir con un modelo de separador con dos fases en el cuerpo (Aparte 5.3.2). En caso contrario, ir al paso 7, ya que las dimensiones obtenidas, son las dimensiones requeridas de la bota decantadora. Paso 7.– Cálculo de boquillas de proceso. Seguir las indicaciones del aparte 4.8, redondeando al tamaño estándar por arriba más cercano a lo calculado. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO .Menú Principal Indice manual PDVSA MDP–03–S–04 REVISION FECHA 0 FEB.96 Indice volumen Página 24 Indice norma Paso 8.– Cálculo del distribuidor de entrada. Seguir las indicaciones del aparte 4.9.1. Paso 9.– Cálculo del deflector para la boquilla de salida de líquido liviano. Seguir las indicaciones del aparte 4.9.3. Paso 10.– Especificación de rompe–vórtices Siguiendo las recomendaciones del aparte 4.7.3 del MDP–03–S–03, escoger el tipo de rompe–vórtice y anexar el estándar PDVSA aplicable. 5.2 Procedimiento de diseño para tambores horizontales “sombrero” separador de líquido liviano (PENDIENTE) con 5.3 Procedimiento de diseño para tambores horizontales con los dos fluidos en el cuerpo cilíndrico Ver Figura 3 para orientación y seguimiento de ciertas tolerancias de diseño, identificación de alturas y niveles. (Ver nomenclatura en Sección 6) 5.3.1 Con espacio para venteo Paso 1.– Información mínima requerida. Ubicar la información mínima requerida según la siguiente tabla. ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ Información Líquido liviano X X X Densidad Viscosidad Flujo (másico o volumétrico) Relación (Leff/D) Espacio para venteo? Presión de Operación Temperatura de Operación Arrastre de Sólidos? Líquido pesado X X X General X Si X X X Paso 2.– Definición de los criterios de diseño. Consultar detalladamente la información contenida en este documento, (configuración del tambor, tiempos de residencia, mínimos valores de tope/NAAL, NAAL/NAAI, fondo/NBBI, etc.). Verificar que ninguna de las limitaciones presentadas en el aparte 4.7.1 apliquen aquí: en caso que aplique alguna de tales limitaciones, buscar otro tipo de separadores que no sea por gravedad. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal PDVSA MDP–03–S–04 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO Indice manual Indice volumen REVISION FECHA 0 FEB.96 Página 25 Indice norma Suponer un valor de la relación Leff/D, donde Leff es la longitud efectiva de operación, es decir, la requerida para que el proceso de separación líquido–líquido se cumpla, la cual varía según la presión de operación en los siguientes rangos: ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ P < 250 psig 250 psig < P< 500 psig P > 500 psig P < 1700 kPag 1700 kPag < P< 3400 kPag P > 3400 kPag 1.5 < Leff/D < 3.0 3.0 < Leff/D <4.0 4.0 < Leff/D < 6.0 Antes de probar con este arreglo, se recomienda primero evaluar la posibilidad de usar un arreglo de tambor con bota decantadora, el cual es el más económico, ya que el diámetro principal es menor que este arreglo. Paso 3.– Estime un tamaño inicial de tambor. Seguir las indicaciones del aparte 4.7.4, primer párrafo. Se obtendrá como resultado un diámetro inicial de tambor y, usando la relación (Leff/D), obtener una longitud efectiva inicial. Paso 4.– Evalúe si con el diámetro inicial el tambor es apropiado para separar las fases. Seguir las indicaciones del aparte 4.7.4, siguientes párrafos con el diámetro inicial y la longitud efectiva inicial. Evaluar la separación de la fase dispersa pesada en la fase continua liviana: si se obtiene que no se separan, ir al paso 5. En el caso que se separen, se debe evaluar si se separa la fase dispersa liviana en la fase continua liviana. Evaluar la separación de la fase dispersa liviana en la fase continua liviana: si se obtiene que no se separan, ir al paso 6. En el caso que se separen, ir al paso 7, ya que las dimensiones obtenidas, son las dimensiones requeridas del tambor. Paso 5.– Lazo de tanteo para separar la fase dispersa pesada de la fase continua liviana. Seguir las indicaciones del aparte 4.7.4, siguientes párrafos, aumentando el diámetro y la longitud efectiva, usando la relación (Leff/D). El diámetro calculado como diámetro inicial, es el diámetro más pequeño que el tambor puede tener: si no es apropiado para la separación, deberá aumentarse el diámetro y, por la relación (Leff/D), la longitud efectiva de separación, hasta lograr que las distancias horizontales recorridas por las gotas de líquido pesado, en el tiempo en que decantan, sean menores o iguales a la longitud efectiva del tambor, es decir: Xhpes_NAAI Longitud efectiva de separación MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–04 REVISION FECHA 0 FEB.96 Página 26 Indice norma Xhpes_NBBI Longitud efectiva de separación Estas distancias están medidas desde el nivel de líquido, ya que hay espacio para venteo, hasta la altura de la interfase líquido–líquido, la cual puede estar en NAAI o en NBBI. Cuando se cumpla esta relación, hay que verificar si el tamaño es apropiado para separar la fase dispersa liviana de la fase continua liviana: en el caso que no se separen, ir al paso 6. En el caso que se separen, ir al paso 7, ya que las dimensiones obtenidas, son las dimensiones requeridas del tambor. Paso 6.– Lazo de tanteo para separar la fase dispersa liviana de la fase continua pesada. Seguir las indicaciones del aparte 4.7.4, siguientes párrafos, aumentando el diámetro y la longitud efectiva, usando la relación (Leff/D). El diámetro calculado en el paso 5, si no es apropiado para la separación de la fase dispersa liviana de la fase continua pesada, deberá aumentarse el diámetro y, por la relación (Leff/D), la longitud efectiva de separación, hasta lograr que las distancias horizontales recorridas por las gotas de líquido liviano, en el tiempo en que se separan, sean menores o iguales a la longitud efectiva del tambor, es decir: Xhliv_NAAI Longitud efectiva de separación Xhliv_NBBI Longitud efectiva de separación Estas distancias están medidas desde el fondo del tambor, hasta la altura de la interfase líquido–líquido, la cual puede estar en NAAI o en NBBI. Cuando se cumpla esta relación, hay que verificar si el tamaño es apropiado para separar la fase dispersa liviana de la fase continua liviana: en el caso que no se separen, ir al paso 6. En el caso que se separen, ir al paso 7, ya que las dimensiones obtenidas, son las dimensiones requeridas del tambor. Paso 7.– Cálculo de boquillas de proceso. Seguir las indicaciones del aparte 4.8, redondeando al tamaño estándar por arriba más cercano a lo calculado. Paso 8.– Cálculo del distribuidor de entrada. Seguir las indicaciones del aparte 4.9.1. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PDVSA MDP–03–S–04 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO .Menú Principal Indice manual REVISION FECHA 0 FEB.96 Indice volumen Página 27 Indice norma Paso 9.– Cálculo del deflector para la boquilla de salida de líquido liviano. Seguir las indicaciones del aparte 4.9.3. Paso 10.– Especificación de rompe–vórtices Siguiendo las recomendaciones del aparte 4.7.3 del MDP–03–S–03, escoger el tipo de rompe–vórtice y anexar el estándar PDVSA aplicable. 5.3.2 Sin espacio para venteo Paso 1.– Información mínima requerida. Ubicar la información mínima requerida según la siguiente tabla. ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ Información Líquido liviano X X X Densidad Viscosidad Flujo (másico o volumétrico) Relación (Leff/D) Espacio para venteo? Presión de Operación Temperatura de Operación Arrastre de Sólidos? Líquido pesado X X X General No X X X X Paso 2.– Definición de los criterios de diseño. Consultar detalladamente la información contenida en este documento, (configuración del tambor, tiempos de residencia, mínimos valores de tope/ NAAI, fondo/NBBI, etc.). Verificar que ninguna de las limitaciones presentadas en el aparte 4.7.1 apliquen aquí: en caso que aplique alguna de tales limitaciones, buscar otro tipo de separadores que no sea por gravedad. Suponer un valor de la relación Leff/D, donde Leff es la longitud efectiva de operación, es decir, la requerida para que el proceso de separación líquido–líquido se cumpla, la cual varía según la presión de operación en los siguientes rangos: ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ P < 250 psig 250 psig < P< 500 psig P > 500 psig P < 1700 kPag 1700 kPag < P< 3400 kPag P > 3400 kPag 1.5 < Leff/D < 3.0 3.0 < Leff/D <4.0 4.0 < Leff/D < 6.0 Antes de probar con este arreglo, se recomienda primero evaluar la posibilidad de usar un arreglo de tambor con bota decantadora, el cual es el más económico, ya que el diámetro principal es menor que este arreglo. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–04 REVISION FECHA 0 FEB.96 Página 28 Indice norma Paso 3.– Estime un tamaño inicial de tambor. Seguir las indicaciones del aparte 4.7.4, primer párrafo. Se obtendrá como resultado un diámetro inicial de tambor y, usando la relación (Leff/D), obtener una longitud efectiva inicial. Paso 4.– Evalúe si con el diámetro inicial el tambor es apropiado para separar las fases. Seguir las indicaciones del aparte 4.7.4, siguientes párrafos con el diámetro inicial y la longitud efectiva inicial. Evaluar la separación de la fase dispersa pesada en la fase continua liviana: si se obtiene que no se separan, ir al paso 5. En el caso que se separen, se debe evaluar si se separa la fase dispersa liviana en la fase continua liviana. Evaluar la separación de la fase dispersa liviana en la fase continua liviana: si se obtiene que no se separan, ir al paso 6. En el caso que se separen, ir al paso 7, ya que las dimensiones obtenidas, son las dimensiones requeridas del tambor. Paso 5.– Lazo de tanteo para separar la fase dispersa pesada de la fase continua liviana. Seguir las indicaciones del aparte 4.7.4, siguientes párrafos, aumentando el diámetro y la longitud efectiva, usando la relación (Leff/D). El diámetro calculado como diámetro inicial, es el diámetro más pequeño que el tambor puede tener: si no es apropiado para la separación, deberá aumentarse el diámetro y, por la relación (Leff/D), la longitud efectiva de separación, hasta lograr que las distancias horizontales recorridas por las gotas de líquido pesado, en el tiempo en que decantan, sean menores o iguales a la longitud efectiva del tambor, es decir: Xhpes_NAAI Longitud efectiva de separación Xhpes_NBBI Longitud efectiva de separación Estas distancias están medidas desde el tope del tambor, ya que no hay espacio para venteo, hasta la altura de la interfase líquido–líquido, la cual puede estar en NAAI o en NBBI. Cuando se cumpla esta relación, hay que verificar si el tamaño es apropiado para separar la fase dispersa liviana de la fase continua liviana: en el caso que no se separen, ir al paso 6. En el caso que se separen, ir al paso 7, ya que las dimensiones obtenidas, son las dimensiones requeridas del tambor. Paso 6.– Lazo de tanteo para separar la fase dispersa liviana de la fase continua pesada. Seguir las indicaciones del aparte 4.7.4, siguientes párrafos, aumentando el diámetro y la longitud efectiva, usando la relación (Leff/D). MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–04 REVISION FECHA 0 FEB.96 Página 29 Indice norma El diámetro calculado en el paso 5, si no es apropiado para la separación de la fase dispersa liviana de la fase continua pesada, deberá aumentarse el diámetro y, por la relación (Leff/D), la longitud efectiva de separación, hasta lograr que las distancias horizontales recorridas por las gotas de líquido liviano, en el tiempo en que se separan, sean menores o iguales a la longitud efectiva del tambor, es decir: Xhliv_NAAI Longitud efectiva de separación Xhliv_NBBI Longitud efectiva de separación Estas distancias están medidas desde el fondo del tambor, hasta la altura de la interfase líquido–líquido, la cual puede estar en NAAI o en NBBI. Cuando se cumpla esta relación, hay que verificar si el tamaño es apropiado para separar la fase dispersa liviana de la fase continua liviana: en el caso que no se separen, ir al paso 6. En el caso que se separen, ir al paso 7, ya que las dimensiones obtenidas, son las dimensiones requeridas del tambor. Paso 7.– Cálculo de boquillas de proceso. Seguir las indicaciones del aparte 4.8, redondeando al tamaño estándar por arriba más cercano a lo calculado. Paso 8.– Cálculo del distribuidor de entrada. Seguir las indicaciones del aparte 4.9.1. Paso 9.– Cálculo del deflector para la boquilla de salida de líquido liviano. Seguir las indicaciones del aparte 4.9.3. Paso 10.– Especificación de rompe–vórtices Siguiendo las recomendaciones del aparte 4.7.3 del MDP–03–S–03, escoger el tipo de rompe–vórtice y anexar el estándar PDVSA aplicable. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO .Menú Principal 6 PDVSA MDP–03–S–04 Indice manual Indice volumen REVISION FECHA 0 FEB.96 Página 30 Indice norma ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ NOMENCLATURA D Dp d hliv_NAAI = = = = hliv_NBBI = hpes_NAAI = hpes_NBBI = NBI = NNI = SRAN = Vt = Vt’ = Diámetro del tambor. Diámetro de la gota. Diámetro de la gota. Altura que debe ascender una gota de líquido liviano disperso en la fase líquida pesada continua, desde el fondo del tambor, hasta el nivel alto alto de la interfase (NAAI) Altura que debe ascender una gota de líquido liviano disperso en la fase líquida pesada continua, desde el fondo del tambor hasta el nivel bajo bajo de la interfase (NBBI) Altura que debe descender una gota de líquido pesado disperso en la fase líquida liviana continua, desde el tope del tambor cuando no hay espacio para venteo, o desde el nivel de líquido cuando hay espacio para venteo, hasta el nivel alto alto de la interfase (NAAI) Altura que debe descender una gota de líquido pesado disperso en la fase líquida liviana continua, desde el tope del tambor cuando no hay espacio para venteo, o desde el nivel de líquido cuando hay espacio para venteo, hasta el nivel bajo bajo de la interfase (NBBI) Nivel bajo de interfase líquido–líquido Nivel normal de interfase líquido–líquido Ancho de las ranuras del distribuidor de entrada Velocidad terminal de decantación (flotación) Velocidad terminal de decantación (flotación) En unidades SI En unidades inglesas mm m mm mm pulg pie pulg pulg mm pulg mm pulg mm pulg mm pulg m/s pie/s m/s pie/s MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PDVSA MDP–03–S–04 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO .Menú Principal Indice manual Indice volumen REVISION FECHA 0 FEB.96 Página 31 Indice norma ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ Xhliv_NAAI = Xhliv_NBBI = Xhpes_NAAI = Xhpes_NBBI = ρP ρL µ’ = = Distancia horizontal recorrida por una gota de líquido liviano disperso en la fase líquida pesada continua, durante el mismo tiempo que asciende la altura hliv_NAAI Distancia horizontal recorrida por una gota de líquido liviano disperso en la fase líquida pesada continua, durante el mismo tiempo que asciende la altura hliv_NBBI Distancia horizontal recorrida por una gota de líquido pesado disperso en la fase líquida liviana continua, durante el mismo tiempo que desciende la altura hpes_NAAI Distancia horizontal recorrida por una gota de líquido pesado disperso en la fase líquida liviana continua, durante el mismo tiempo que desciende la altura hpes_NBBI Densidad de la fase pesada. Densidad de la fase liviana. = Viscosidad de la fase continua. mm pulg mm pulg mm pulg mm pulg kg/m3 kg/m3 lb/pie 3 lb/pie 3 mPa.s lb/pie/s Factores que dependen de las unidades usadas En En unidades unidades SI inglesas F1 F12 = = Sub Sección 4., Ec. (1) Sub Sección 4., Ec.(2) 1000 0.545 x 10–3 1 18.4663 MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal 7 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–04 REVISION FECHA 0 FEB.96 Página 32 Indice norma APENDICE Figura 1 Figura 2 Figura 3 Figura 4 Tambores separadores líquido líquido con bota decantadora. Tambores separadores líquido líquido con sombrero separador de líquido liviano. Tambores separadores líquido líquido con dos fases en el cuerpo. Deflector en la boquilla de salida de líquido liviano. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PDVSA MDP–03–S–04 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO .Menú Principal Indice manual REVISION FECHA 0 FEB.96 Página 33 Indice volumen Indice norma Fig 1. TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO CON BOTA DECANTADORA SALIDA DE LIQUIDO LIVIANO ENTRADA DE LIQUIDO LONGITUD EFECTIVA DE SEPARACION VENTEO DL DL 1/2 DIAMETRO DIAMETRO 2DL NAAI NBBI 230mm (9”) ROMPE VORTICE SALIDA DE LIQUIDO PESADO MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PDVSA MDP–03–S–04 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO .Menú Principal Indice manual Indice volumen REVISION FECHA 0 FEB.96 Página 34 Indice norma Fig 2. TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO CON SOMBRERO SEPARADOR DE LIQUIDO LIVIANO SALIDA DE LIQUIDO LIVIANO NAAI 230mm(9”) ENTRADA DE LIQUIDO 1/2 DIAMETRO DIAMETRO NBBI ROMPE VORTICE SALIDA DE LIQUIDO PESADO LONGITUD EFECTIVA DE SEPARACION MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PDVSA MDP–03–S–04 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO .Menú Principal Indice manual Indice volumen REVISION FECHA 0 FEB.96 Página 35 Indice norma Fig 3. TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO CON DOS FASES EN EL CUERPO SALIDA DE LIQUIDO LIVIANO ENTRADA DE LIQUIDO LONGITUD EFECTIVA DE SEPARACION (TAMBORES SIN ESPACIO PARA VENTEO) VENTEO hVENT hpes_NAAI hpes_NAAI NNI DIAMETRO DIAMETRO NAAI hpes_NBBI hliv_NAAI NBBI hliv_NBBI ROMPE VORTICE TAMBORES SIN ESPACIO PARA VENTEO SALIDA DE LIQUIDO PESADO NAAI hpes_NBBI hliv_NAAI NBBI hliv_NBBI PARA TAMBORES CON ESPACIO PARA VENTEO MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PDVSA MDP–03–S–04 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO .Menú Principal Indice manual REVISION FECHA 0 FEB.96 Página 36 Indice volumen Indice norma Fig 4. DEFLECTOR EN LA BOQUILLA DE SALIDA DE LIQUIDO LIVIANO 2DL SALIDA LIVIANO DL/2 DL DL 2DL 2DL DL/2 ARREGLO PARA TAMBORES SIN ESPACIO PARA VENTEO DIMENSIONES DEL REFLECTOR SALIDA LIVIANO DL: DIAMETRO DE LA BOQUILLA DE SALIDA DE LIQUIDO LIVIANO hVENT 100mm (4”) DL 2DL ARREGLO PARA TAMBORES CON ESPACIO PARA VENTEO
