PDVSA MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES PDVSA N° MDP–03–S–01 0 JUN.95 REV. FECHA APROB. E PDVSA, 1983 TITULO PRINCIPIOS BASICOS 29 DESCRIPCION FECHA PAG. REV. APROB. APROB. APROB. FECHA ESPECIALISTAS MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES PRINCIPIOS BASICOS Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–01 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 1 Indice norma Indice 1 OBJETIVO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 ALCANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 REFERENCIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 CONSIDERACIONES BASICAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 Separadores físicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Principios de la separación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Proceso de separación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Consideraciones iniciales en el diseño de un separador vapor–líquido . Definiciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Clasificación y descripción de los separadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Descripción de los internos de un separador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Problemas operacionales típicos a tomar en cuenta en el diseño . . . . . . 3 3 5 6 6 8 11 15 5 GUÍA GENERAL PARA EL DISEÑO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 5.1 5.2 5.3 Separadores de producción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Consideraciones iniciales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Guía a Seguir para todo tipo de tambores separadores . . . . . . . . . . . . . . 16 16 17 6 NOMENCLATURA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 7 APENDICE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura Figura 1 Separadores gas–liquido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Separador vertical . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Separador horizontal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Separador centrifugo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Separador filtro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Tipos de deflectores y distribuidores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Tipos de eliminadores de niebla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Otros internos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 23 24 25 26 27 28 29 MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal 1 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES PRINCIPIOS BASICOS Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–01 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 2 Indice norma OBJETIVO El objetivo de esta sección es proporcionar los fundamentos teóricos que permitan una óptima comprensión de la terminología relacionada con el área de las separaciones físicas de fluídos, haciendo énfasis en la separación vapor–líquido. El tema “Tambores Separadores”, dentro del área de “Separación Física”, en el Manual de Diseño de Procesos (MDP), está cubierto por los siguientes documentos: PDVSA–MDP– Descripción de Documento 03–S–01 Tambores Separadores: Principios Básicos (Este documento) 03–S–03 Tambores Separadores, Procedimientos de Diseño: Separadores Líquido–Vapor 03–S–04 Tambores Separadores, Procedimientos de Diseño: Separadores Líquido–Líquido 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 Este documento presenta los conceptos requeridos en el diseño de tambores separadores de mezclas de vapor–líquido, líquido–líquido y líquido–líquido–vapor; tales como: principios básicos de la separación de mezclas, descripción de los diferentes tipos de separadores e internos que lo conforman, y los fundamentos teóricos que rigen el diseño de los mismos. 3 REFERENCIAS 1. PDVSA, MANUAL DE DISEÑO DE PROCESOS, PRACTICAS DE DISEÑO, Vol 2, Sección 5: “TAMBORES”, Junio 1986. 2. Garcia, S. y Madriz J., “Evaluación de técnicas de separación Gas–Petróleo. INT–EPPR–00019,94 Septiembre 1994. Los Teques. 3. Gas Processor Suppliers Association (GPSA) Engineering Data Book, Vol 1, Section 7 “Separators and Filter”. Tenth Edition, 1987. 4. International Human Resources Development Corporation, “Two–phase Separators”. 1984. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES PRINCIPIOS BASICOS .Menú Principal 4 Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–01 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 3 Indice norma CONSIDERACIONES BASICAS 4.1 Separadores físicos Prácticamente cada proceso en la IPPCN requiere de algún tipo de separación de fases. El término separador es aplicado a una gran variedad de equipos usados para separar mezclas de dos o más fases. Estas mezclas pueden estar formadas por: una fase vapor y una líquida; una fase vapor y una sólida; dos fases líquidas inmiscibles (aceite/agua); una fase vapor y dos líquidas o alguna otra combinación de las anteriores. El diseño apropiado de los separadores es de suma importancia, debido a que estos tipos de recipientes son normalmente los equipos iniciales en muchos procesos. Un diseño inadecuado puede crear un cuello de botella que reduzca la capacidad de producción de la instalación completa. 4.2 Principios de la separación En el diseño de separadores es necesario tomar en cuenta los diferentes estados en que pueden encontrarse los fluídos y el efecto que sobre éstos puedan tener las diferentes fuerzas o principios físicos. Los principios fundamentalmente considerados para realizar la separación física de vapor, líquidos o sólidos son: el momentum ó cantidad de movimiento, la fuerza de gravedad y la coalescencia. Toda separación puede emplear uno o más de estos principios, pero siempre las fases de los fluídos deben ser inmiscibles y de diferentes densidades para que ocurra la separación. 4.2.1 Momentum (Cantidad de Movimiento) Fluídos con diferentes densidades tienen diferentes momentum. Si una corriente de dos fases se cambia bruscamente de dirección, el fuerte momentum o la gran velocidad adquirida por las fases, no permiten que la partículas de la fase pesada se muevan tan rápidamente como las de la fase liviana, este fenómeno provoca la separación. 4.2.2 Fuerza de gravedad Las gotas de líquido se separan de la fase gaseosa, cuando la fuerza gravitacional que actúa sobre las gotas de líquido es mayor que la fuerza de arrastre del fluído de gas sobre la gota. Estas fuerzas definen la velocidad terminal, la cual matemáticamente se presenta usando la ecuación siguiente: [Ec. (1)] V t= Ǹ 4g d p ǒρ l–ρ gǓ 3ρ gCȀ Ec. (1) MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES PRINCIPIOS BASICOS .Menú Principal Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–01 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 4 Indice norma ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ donde: Vt g dp ρg ρl C’ = = = = = = Velocidad terminal de la gota de líquido Aceleración de la gravedad Diámetro de la gota Densidad del gas Densidad del líquido Coeficiente de arrastre que depende del Número de Reynolds En unidades En unidades SI inglesas m/s pie/s 2 9.807 m/s 32.174 pie/s2 m pie 3 kg/m lb/pie 3 kg/m3 lb/pie 3 adimensional Para el caso de decantación de una fase pesada líquida discontinua en una fase liviana líquida continua, aplica la ley de Stokes [Ec. (2)]: V t= F 1 g d p 2 ǒρ P _ ρ LǓ 18 m Ec. (2) 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 ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ donde: Vt dp F1 = = = g ρP ρL m = = = = Velocidad terminal de decantación 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. Viscosidad de la fase continua. En unidades SI m/s m 1000 En unidades inglesas pie/s pie 1 9.807 m/s2 kg/m3 kg/m3 mPa.s 32.174 pie/s2 lb/pie 3 lb/pie 3 lb/pie/s Esta relación aplica para números de Reynolds de gota menores de 2, y puede demostrarse que la mayoría de los casos de decantación caen en el rango de la ley de Stokes. Básicamente, la ley de Stokes puede usarse para la “flotación” de una fase liviana líquida discontinua en una fase pesada líquida continua, teniendo en cuenta que la viscosidad es de la fase continua, en este caso, la fase pesada. 4.2.3 Coalescencia Las gotas muy pequeñas no pueden ser separadas por gravedad. Estas gotas se unen, por medio del fenómeno de coalescencia, para formar gotas mayores, las cuales se acercan lo suficientemente como para superar las tensiones superficiales individuales y poder de esta forma separarse por gravedad. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES PRINCIPIOS BASICOS .Menú Principal 4.3 Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–01 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 5 Indice norma Proceso de separación En el caso de mezclas vapor–líquido, la mezcla de fases entra al separador y, si existe, choca contra un aditamento interno ubicado en la entrada, lo cual hace que cambie el momentum de la mezcla, provocando así una separación gruesa de las fases. Seguidamente, en la sección de decantación (espacio libre) del separador, actúa la fuerza de gravedad sobre el fluído permitiendo que el líquido abandone la fase vapor y caiga hacia el fondo del separador (sección de acumulación de líquido). Esta sección provee del tiempo de retención suficiente para que los equipos aguas abajo pueden operar satisfactoriamente y, si se ha tomado la previsión correspondiente, liberar el líquido de las burbujas de gas atrapadas. En el caso de separaciones que incluyan dos fases líquidas, se necesita tener un tiempo de residencia adicional, dentro del tambor, lo suficientemente alto para la decantación de una fase líquida pesada, y la “flotación” de una fase líquida liviana Normalmente, pueden identificarse cuatro zonas principales en los separadores (Fig. 1.): Separación primaria El cambio en la cantidad de movimiento de las fases a la entrada del separador genera la separación gruesa de las fases. Esta zona incluye las boquillas de entrada y los aditamentos de entrada, tales como deflectores ó distribuidores. Separación secundaria Durante la separación secundaria se observan zonas de fase continua con gotas dispersas (fase discontinua), sobre la cual actúa la fuerza de gravedad. Esta fuerza se encarga de decantar hasta cierto tamaño de gotas de la fase pesada discontinua en la fase liviana continua. También produce la flotación de hasta un cierto tamaño de gotas de la fase líquida liviana (fase discontinua), en la fase pesada continua. En esta parte del recipiente la fase liviana se mueve a una velocidad relativamente baja y con muy poca turbulencia. Separación por coalescencia En ciertas situaciones, no es aceptable que gotas muy finas de la fase pesada discontinua sean arrastradas en la fase liviana: por ello es necesario que, por coalescencia, tales gotas finas alcancen un tamaño lo suficientemente grande para separarse por gravedad: para lograrlo se hace necesario tener elementos como los eliminadores de niebla ó Mallas para el caso de separadores líquido–vapor, o las esponjas o platos coalescedores, en el caso de la separación líquido–líquido (No está dentro del alcance de esta versión del MDP). MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal PDVSA MDP–03–S–01 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES PRINCIPIOS BASICOS Indice manual REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 6 Indice volumen Indice norma Recolección de las fases líquidas Las fases líquidas ya separadas requieren de un volumen de control y emergencia para una operación confiable y segura de los equipos aguas abajo. 4.4 Consideraciones iniciales vapor–líquido en el diseño de un separador Para el diseño adecuado de un separador vapor–líquido, es necesario tomar en cuenta los puntos siguientes: 4.5 4.5.1 a. La energía que posee el fluído al entrar al recipiente debe ser controlada. b. Los flujos de las fases líquida y gaseosa deben estar comprendidos dentro de los límites adecuados que permitan su separación a través de las fuerzas gravitacionales que actúan sobre esos fluídos y que establezcan el equilibrio entre las fases líquido–vapor. c. La turbulencia que ocurre en la sección ocupada principalmente por el vapor debe ser minimizada d. La acumulación de espuma y partículas contaminantes deben ser controladas. e. Las fases líquidas y vapor no deben ponerse en contacto una vez separadas. f. Las regiones del separador donde se puedan acumular sólidos deben, en lo posible, estar provistos de facilidades adecuadas para su remoción. g. El equipo será provisto de la instrumentación adecuada para su funcionamiento adecuado y seguro en el marco de la unidad/planta a la que pertenece Definiciones Fases (en operaciones de Producción y Refinación de Petróleo) En operaciones de separación de fases en Producción y/ó Refinación de Petróleo, normalmente se hablará de las siguientes: Vapor–Líquido: El vapor ó gas es la fase liviana continua, y el líquido es la fase pesada discontinua. HC líq–Agua: El hidrocarburo líquido (HC líq) es la fase liviana continua y el agua es la fase pesada discontinua (Decantación de Agua en aceite) Agua–HC líq.: El agua es la fase pesada continua y el hidrocarburo ó aceite es la fase liviana discontinua (Flotación de Aceite en agua). 4.5.2 Velocidad crítica La velocidad crítica es una velocidad de vapor calculada empíricamente que se utiliza para asegurar que la velocidad superficial de vapor, a través del tambor MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES PRINCIPIOS BASICOS Indice manual PDVSA MDP–03–S–01 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 7 Indice volumen Indice norma separador, sea lo suficientemente baja para prevenir un arrastre excesivo de líquido. Tal velocidad no está relacionada con la velocidad sónica. La velocidad crítica viene definida por la Ec. (3). Vc + F 2 Ǹρ ρ–ρ l g Ec. (3) g ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ donde: 4.5.3 Vc ρl = = ρg = F2 = Velocidad crítica Densidad del líquido a condiciones de operación Densidad del vapor a condiciones de operación Factor cuyo valor depende de las unidades usadas En unidades SI En unidades inglesas m/s kg/m3 pie/s lb/pie 3 kg/m3 lb/pie 3 0.048 0.157 Flujo normal de vapor El flujo normal de vapor (o gas), es la cantidad máxima de vapor alimentada a un tambor separador a condiciones típicas de operación (es decir, en ausencia de perturbaciones tales como las que aparecen a consecuencia de inestabilidades del proceso o a pérdidas de la capacidad de condensación aguas arriba del mismo). Los tambores separadores son altamente efectivos para flujos de vapor del orden de 150% del flujo normal y, por lo tanto, no es necesario considerar un sobrediseño en el dimensionamiento de tales tambores. Si se predicen flujos mayores al 150%, el diseño del tambor debe considerar dicho aumento. 4.5.4 Eficiencia de la separación La eficiencia de separación del líquido se define según la Ec.(4). E + 100 (F–C) F Ec. (4) MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES PRINCIPIOS BASICOS Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–01 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 8 Indice norma ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ donde: E F C = = = 4.5.5 Eficiencia de separación, % Flujo del líquido alimentado al tambor líquido arrastrado hacia la cabecera del tambor En unidades SI En unidades inglesas kg/s kg/s lb/h lb/h Internos Para ayudar al proceso de separación y/ó impedir problemas de operación aguas abajo del equipo separador, dentro del tambor se incluyen ciertos aparatos, los cuales serán conocidos genéricamente como “Internos”. Entre los internos más usados se tienen: – Deflectores / Distribuidores / Ciclones de entrada: Estos aditamentos internos adosados a la(s) boquilla(s) de entrada, se emplean para producir un cambio de cantidad de movimiento o de dirección de flujo de la corriente de entrada, y así producir la primera separación mecánica de las fases, además de generar (en el caso de los distribuidores), un patrón de flujo dentro del recipiente que facilite la separación final de las fases, reduciendo posiblemente el tamaño de la boquilla de entrada y, en cierta medida, las dimensiones del equipo mismo. – Eliminadores de Niebla: Los eliminadores de niebla son aditamentos para eliminar pequeñas gotas de líquido que no pueden ser separadas por la simple acción de la gravedad en separadores vapor–líquido. Entre los diferentes tipos existentes, destacan las mallas de alambre ó plástico, conocidos popularmente como “demisters” ó “Mallas” – Rompe vórtices: Están adosados internamente a las boquillas de líquido, y su función es evitar el arrastre de burbujas de vapor/gas en la corriente líquida que deja el tambor. 4.6 Clasificación y descripción de los separadores Los separadores pueden clasificarse, según su forma en: – Separadores cilíndricos – Separadores esféricos – Separadores de dos barriles También los separadores cilíndricos pueden clasificarse según su orientación en: – Separadores verticales – Separadores horizontales MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES PRINCIPIOS BASICOS Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–01 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 9 Indice norma Otra clasificación sería de acuerdo a la manera de inducir físicamente la separación: – Separadores por gravedad (típico separador vertical gas–líquido) – Separadores por impacto (separadores de filtro) – Separadores por fuerza centrífuga (separadores centrífugos) A continuación se hace una breve descripción de algunos de estos tipos de separadores y, en el caso de los separadores más usados (verticales y horizontales), se presentan algunas ventajas y desventajas. 4.6.1 Separadores verticales (Fig. 2.) En estos equipos, la fase pesada decanta en dirección opuesta al flujo vertical de la fase liviana. Por consiguiente, si la velocidad de flujo de la fase liviana excede levemente la velocidad de decantación de la fase pesada, no se producirá la separación de fases, a menos que esta fase pesada coalesca en una gota más grande. Entre las ventajas y desventajas del separador vertical están: Ventajas – Normalmente empleados cuando la relación gas o vapor–líquido es alta y/o cuando se esperan grandes variaciones en el flujo de vapor/gas. – Mayor facilidad, que un tambor horizontal, para el control del nivel del líquido, y para la instalación física de la instrumentación de control, alarmas e interruptores. – Ocupa poco espacio horizontal – La capacidad de separación de la fase liviana no se afecta por variaciones en el nivel de la fase pesada. – Facilidad en remoción de sólidos acumulados. Desventajas – El manejo de grandes cantidades de líquido, fuertes variaciones en la entrada de líquido, ó separación líquido–líquido, obliga a tener excesivos tamaños de recipientes, cuando se selecciona esta configuración. – Requieren mayor diámetro, que un tambor horizontal, para una capacidad dada de gas. – Requieren de mucho espacio vertical para su instalación – Fundaciones más costosas cuando se comparan con tambores horizontales equivalentes. – Cuando hay formación de espuma, o quiere desgasificarse líquido ya recolectado, se requieren grandes volúmenes de líquido y, por lo tanto, tamaños grandes de tambores verticales. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES PRINCIPIOS BASICOS Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–01 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 10 Indice norma Como ejemplos de separadores verticales, tenemos: – Tambor KO de succión de compresor: Se requiere una separación líquido–vapor muy eficiente, especialmente para tambores asociados a compresores reciprocantes. Estos tambores KO se diseñan para incluir malla separadora de gotas y, algunas veces, se incluye calentamiento por trazas de la salida vapor para evitar condensación en la línea – Tambor KO de la alimentación al Absorbedor de Gas Acido: Se requiere una separación líquido–vapor muy eficiente, para evitar la formación de espuma en el absorbedor. 4.6.2 Separador horizontal (Fig. 3.) En estos equipos, la fase pesada decanta perpendicularmente a la dirección horizontal de flujo de la fase liviana, permitiendo que la fase liviana continua pueda viajar a una velocidad superior a la velocidad de decantación de la fase pesada discontinua (hasta un cierto límite). Entre las ventajas y desventajas de este tipo de separadores están: Ventajas – – – – – Normalmente empleados cuando la relación gas ó vapor–líquido es baja. Requieren de poco espacio vertical para su instalación. Fundaciones más económicas que las de un tambor vertical equivalente. Por lo general, son más económicos. Requieren menor diámetro, que un tambor vertical, para una capacidad dada de gas. – Manejan grandes cantidades de líquido, fuertes variaciones en la entrada de líquido, ó separación líquido–líquido, optimizando el volumen de operación requerido. – Los volúmenes de retención facilitan la desgasificación de líquido y el manejo de espuma, si se forma. Desventajas – Variaciones de nivel de la fase pesada afectan la separación de la fase liviana. – Ocupan mucho espacio horizontal. – Difícil remoción de sólidos acumulados (Necesidad de inclinar el recipiente ó añadir internos como tuberías de lavado) Como ejemplo de separadores horizontales, tenemos: – Separadores de producción: (también conocidos como Tambores “Free Water Knock Out” (FWKO)); se requiere de un separación vapor–líquido eficiente, especialmente cuando el gas fluye hacia un compresor. Además MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES PRINCIPIOS BASICOS Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–01 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 11 Indice norma la separación del aceite o petróleo de la fase acuosa (Separador líquido–líquido–vapor), debe ser razonablemente buena para evitar sobrecargar los equipos aguas abajo de tratamiento de agua. Muy a menudo, se requiere de inyección de químicos desemulsificantes y rompedores de espuma. – Tambores de alivio: .Se requiere de una separación vapor–líquido razonablemente buena, para así evitar arrastre de gotas de material hidrocarburo que arderían en el mechurrio asociado, ya que dichas gotas producirían una excesiva radiación en el mechurrio, además que podrían caer gotas de material ardiendo desde el mechurrio, generando posibles emergencias. 4.6.3 Separador centrífugo (Fig. 4.) Ofrecen un espacio eficiente, pero son muy sensibles a la tasa de flujo y requieren una mayor caída de presión que la configuración estándar de un separador. Este tipo de separadores no será cubierto por el MDP de Tambores. 4.6.4 Separador de filtro (Fig. 5.) Los separadores de filtro usan el principio de aglomeramiento de goticas de líquido en un medio filtrante seguido por un elemento eliminador de niebla. Este tipo de separadores no será cubierto por el MDP de Tambores. El aglomeramiento más común y eficiente está compuesto de un medio filtrante tubular de fibra de vidrio, el cual es capaz de retener partículas de líquido hasta tamaños de submicrones. El gas fluye dentro de la parte superior del empaque del filtro, pasa a través de los elementos y luego viaja hacia afuera por medio de los tubos. Las partículas pequeñas secas (si las hay, por arrastres de sólidos ó productos de corrosión), son retenidas en los elementos filtrantes y el líquido se aglutina para formar gotas más grandes. La eficiencia de un separador de filtro depende mayormente del diseño apropiado del empaque del filtro y que este produzca una caída de presión mínima, mientras retiene una eficiencia de extracción. Los separadores filtro son utilizados en aplicaciones de alto flujo de gas / bajo flujo de líquido y pueden tener ambas configuraciones horizontal o vertical. Son utilizados comúnmente a la entrada de los compresores en las estaciones compresoras, como un despojador final aguas arriba de la torre contractora de glicol y en aplicaciones de gas de instrumentación / combustible. 4.7 Descripción de los internos de un separador Los internos de un separador prestan una gran variedad de funciones, todas con el objetivo de mejorar la separación de las fases y/o garantizar una operación confiable y segura de los equipos aguas abajo. Entre tales funciones están: MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES PRINCIPIOS BASICOS Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–01 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 12 Indice norma – Separación primaria de las fases: Reducción del momentum de las fases o cambio en la dirección del flujo de las mismas (deflectores, distribuidores de entrada). – Reducción en oleaje o salpicaduras: evita o reduce el “re–arrastre” de gotas de líquido por la corriente de vapor o reduce la turbulencia en separaciones líquido–líquido (planchas rompe olas). – Coalescencia de gotas muy pequeñas: Para separaciones vapor–líquido, los eliminadores de niebla (mallas de alambre, laberinto de aletas, etc). Para separación líquido–líquido, los platos o esponjas coalescedoras (no cubiertos por el MDP de tambores). – Reducción del arrastre de burbujas de vapor/gas en la salida de líquido: rompe vórtices. – Reducción mecánica de formación de espuma: placas rompe espuma. – Limpieza interna de recipientes: Cuando se espera una deposición continua de sólidos que no pueden ser fácilmente removibles (tuberías internas: No cubierto por el MDP de tambores). – Reducción del tiempo de decantación: en el caso de separaciones líquido–líquido, se busca reducir el tiempo en que una gota de la fase pesada discontinua alcance la interfase pesada–liviana (placas de decantación). A continuación se presenta una breve descripción de algunos ejemplos de internos: 4.7.1 Deflectores (Fig 6.) Los deflectores tienen una gran variedad de formas; pueden ser de placa, ángulo, cono, codo de 90°, o semiesfera. El diseño y forma del deflector depende principalmente del soporte requerido para resistir la carga de impacto a la cual es sometido. Estas fuerzas de impacto pueden llegar a desprender el elemento y ocasionar serios problemas de arrastre. Para efectos de lo cubierto en el MDP de tambores, el tipo de deflector a usar (cuando no se empleen distribuidores) es el codo de 90°. 4.7.2 Distribuidores de entrada (Fig 6.) Los distribuidores son aditamentos de tubería internamente colocados perpendicularmente a la boquilla de entrada, los cuales tienen ranuras ú orificios, por los cuales salen las dos fases a una baja velocidad. Estos aparatos, además, ayudan a una distribución pareja de las fases en el área disponible de flujo, que favorece la separación de la mismas. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES PRINCIPIOS BASICOS Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–01 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 13 Indice norma 4.7.3 Ciclones (Fig 6.) Los ciclones funcionan de forma que la separación mecánica se efectúa por la fuerza centrífuga que actúa sobre las partículas al provocar el movimiento giratorio sobre la corriente de alimentación. Para lograr este efecto se coloca una chimenea ciclónica cerca de la boquilla de alimentación. Esta chimenea produce una alta velocidad y una gran caída de presión. 4.7.4 Eliminador de niebla tipo malla (“Mallas”) (Fig 7.) Descrito en general como “demister” ó “Malla de Alambre”, consiste en un filtro trenzado de alambre, normalmente de acero inoxidable empacado en forma de esponja cilíndrica, con un espesor entre 3 y 7 pulgadas y densidad entre 10 y 12 lb/pie3. Este elemento retiene las partículas líquidas hasta que adquieren un tamaño suficientemente grande como para que el peso supere tanto la tensión superficial como la acción de arrastre producida por el gas. Posee una de las más altas eficiencias de remoción y es preferido debido a su bajo costo de instalación. Para efectos de los MDP de tambores, se usará el genérico “Mallas” para describir este tipo de eliminador de niebla. Estos eliminadores tienen la ventaja de que producen una baja caída de presión, y son altamente efectivos si la velocidad del vapor puede mantenerse dentro de un rango apropiado. La desventaja principal respecto a los otros tipos de eliminadores radica en el hecho que el gas es forzado a pasar a través de éstos por los mismos canales por los que el líquido es drenado bajo la influencia de la gravedad, es decir, en el área libre del eliminador existe flujo en dos sentidos. Si no son especificados apropiadamente, puede suceder que: – El líquido no pueda abandonar el elemento y se acumule en éste. – El flujo de gas sea restringido como consecuencia de esta acumulación. – La caída de presión llegue a tal valor que el líquido sea expulsado aguas abajo del separador, ocasionando arrastre. La desventaja con respecto a otros eliminadores de niebla, es que si hay sólidos pegajosos en la corriente de gas ó es un servicio sucio, el sistema es más propenso a obstruirse. 4.7.5 Eliminador de niebla tipo aleta (Fig 7.) Los eliminadores tipo aleta consisten en un laberinto formado por láminas de metal colocadas paralelamente, con una series de bolsillos recolectores de líquido. El gas es conducido entre las placas, sometido a sucesivos cambios de dirección, mientras que las partículas líquidas tienden a seguir en línea recta y son atrapadas en los bolsillos del eliminador. Una vez allí, coalescen y son conducidas en dirección perpendicular al flujo de gas hasta el fondo del recipiente. Una característica de este elemento es que el líquido recolectado no es drenado en contracorriente al flujo de gas; en consecuencia la eficiencia de separación con respecto al eliminador tipo malla aumenta considerablemente. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES PRINCIPIOS BASICOS Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–01 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 14 Indice norma Las ventajas de este eliminador son su alta eficiencia y durabilidad. Adicionalmente, debido a que se construyen en forma compacta no son propensos a desarmarse. Las desventajas son su susceptibilidad a taponarse cuando manejan crudos parafinosos o asfalténicos, además su alto costo en relación a los otros tipos de eliminadores. Este tipo de eliminadores de niebla no está dentro del alcance de esta versión del MDP de Tambores. 4.7.6 Eliminador de niebla tipo ciclón (Fig 7.) Estos dispositivos producen la separación debido a un cambio en la cantidad angular de movimiento de la corriente bifásica. Estos elementos tienen forma de ciclón, es decir, un cilindro hueco con aberturas que permiten la entrada de la corriente en forma tangencial. El gas gira en torno al eje del cilindro y abandona la parte superior, mientras que las partículas líquidas por efecto de la diferencia de densidades salen desprendidas de la corriente la fuerza centrífuga aplicada sobre ellas debido a la rotación, golpeando las paredes del elemento y goteando por la parte inferior. Su principal uso se limita a corrientes formadas básicamente por gas o cuando la diferencia de densidad relativa entre las fases es pequeña. Un aspecto importante respecto a estos eliminadores es que la eficiencia de separación depende mucho de la velocidad del gas y por lo tanto del caudal manejado. Cuando este cae por debajo de los valores recomendados por el fabricante, la eficiencia de separación disminuye drasticaménte, por esta razón no son recomendados cuando el flujo de alimentación es variable, como por ejemplo en los separadores de estaciones de flujo. Por otra parte, cuando la velocidad es muy alta se produce abrasión y desgaste excesivo, obligando al cambio frecuente del mismo y generando caídas de presión de hasta 140 pulg de agua. Este tipo de eliminadores de niebla no está dentro del alcance de esta versión del MDP de Tambores. 4.7.7 Rompe – vórtices (Fig. 8.) Cuando un liquido es drenado de un recipiente, se pueden producir condiciones que originen la formación de un remolino. Este efecto en separadores ocasiona el escape de la fase de vapor por la boquilla de desalojo de líquido, lo cual es indeseable sobre todo desde el punto de vista de seguridad. Para solventar este problema es usual dotar a los recipientes de elementos que obstruyan o dificulten la formación de remolinos. 4.7.8 Placas rompe – espumas (Fig. 8.) Consiste en una serie de placas paralelas longitudinales direccionadoras del flujo, colocadas en la zona de retención de líquidos de los separadores horizontales. Estas placas evitan que las burbujas de gas que ascienden a través del líquido colapsen y produzcan la agitación necesaria para formar la espuma. La MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES PRINCIPIOS BASICOS Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–01 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 15 Indice norma especificación de este tipo de placas no está dentro del alcance de esta versión del MDP de Tambores. 4.7.9 Rompe – olas (Fig. 8.) Cuando se tienen separadores horizontales muy largos, se debe evitar la propagación de las ondulaciones y los cambios de nivel en dirección longitudinal que son producidos por la entrada súbita de tapones de líquido dentro del separador. Para eliminar dichas ondulaciones es usual colocar placas en sentido transversal al separador, conocidas como rompe–olas. Dichas placas son de gran utilidad para las labores de control de nivel, evitando medidas erróneas producto del oleaje interno. La especificación de este tipo de placas no está dentro del alcance de esta versión del MDP de Tambores. 4.7.10 Tuberías internas (Fig. 8.) Cuando se manejan crudos y productos sucios, es recomendable adecuar tanto el separador horizontal como el vertical, con un sistema interno de tuberías que permitan la inyección de agua, vapor o solventes para eliminar las impurezas que se depositan en el equipo durante su operación o para desplazar a los hidrocarburos antes de proceder a la apertura del recipiente, por lo cual estos equipos son muy útiles cuando se efectúan paradas por manteamiento. 4.8 Problemas operacionales típicos a tomar en cuenta en el diseño 4.8.1 Formación de espuma La tendencia a formar espuma de una mezcla vapor–líquido o vapor–líquido–líquido afectará severamente el desempeño del separador. Generalmente, si se sabe que la espuma es un problema antes de instalar el recipiente, pueden incorporarse deflectores de espuma como el método más económico de eliminar el problema. Sin embargo en algunos casos puede ser necesario resolver un problema en particular, usando soluciones más efectivas como agregar longitud extra al recipiente o usar aditivos químicos. Cualquier información que pueda obtenerse sobre la dispersión de espuma por análisis de laboratorio, antes del diseño del separador es de mucha ayuda. Un caso específico de esta situación son los separadores de Producción (gas–petróleo o gas–petróleo–agua). 4.8.2 Flujo de avance Algunas lineas de flujo bifásico muestran la tendencia a un tipo de flujo inestable, de oleaje, que se denomina flujo de avance. Obviamente la presencia del flujo avance requiere incluir placas rompe olas en el separador. 4.8.3 Materiales pegajosos Alimentaciones con materiales pegajosos, como es el caso de crudos parafinosos, pueden presentar problemas operativos, debido al ensuciamiento o incrustación de los elementos internos. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal 4.8.4 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES PRINCIPIOS BASICOS Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–01 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 16 Indice norma Presencia y acumulación de sólidos Cuando se conoce que un servicio tendrá arrastre de sólidos, deberán tomarse las prensiones correspondientes: tuberías de lavado (si aplica), boquillas de limpieza por inyección de líquidos, boquillas de remoción de sólidos, inclinación de recipientes horizontales, etc. Para separadores de producción, considerables cantidades de arena pueden ser producidas con el crudo. En los separadores en servicio de petróleo arenoso deben proveerse aberturas para la limpieza. 5 GUÍA GENERAL PARA EL DISEÑO 5.1 Separadores de producción Los criterios de diseño que aplican a este tipo de separadores están incluidos en el documento PDVSA MDP–03–S–03 “Separadores Líquido–Vapor. 5.2 Consideraciones iniciales De acuerdo a lo mencionado en el aparte 4.6, hay aspectos que favorecerían la utilización de un tipo de separador con respecto a otro, especialmente hablando de separadores verticales y horizontales, los cuales son los de mayor uso en la IPPCN, y los que serán cubiertos con mayor detalle en los documentos siguientes. Sin embargo, de acuerdo a cada situación, puede que la selección “obvia” del tipo de separador no aplique, ya que pueden existir otros factores, que normalmente son de menor importancia, pero que en una aplicación específica son privativos en la selección de un tipo de separador. A continuación presentamos algunos ejemplos: – Normalmente, un tambor de alivio que maneje un volumen importante de descargas líquidas, será un tambor horizontal con flujo dividido, lo cual reduce el diámetro del recipiente pero alarga su longitud. Sin embargo, si está ubicado en una plataforma de producción costa afuera, donde el espacio es extremadamente costoso, la selección podría ser un tambor horizontal sin flujo dividido o, si la situación es extrema, un tambor vertical. – En la remodelación de una unidad a la cual se le aumenta la capacidad, la selección obvia para un tambor separador de gotas o Tambor KO, es un tambor vertical, pero si el tambor está ubicado en el piso intermedio de una estructura de tres pisos, la cual no se le pueden abrir perforaciones por tener ubicados equipos encima del tambor KO en cuestión, se impone tener un tambor horizontal. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal 5.3 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES PRINCIPIOS BASICOS Indice manual PDVSA MDP–03–S–01 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 17 Indice volumen Indice norma Guía a seguir para todo tipo de tambores separadores La siguiente metodología es con la finalidad de ser utilizada como una guía general para el diseño de separadores. Paso 1.– Obtención de la información de proceso (propiedades de las corrientes) y de la función que se espera realizar. De acuerdo a los procedimientos que se presentarán en los documentos siguientes, se requiere obtener la siguiente información: ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ Información Vapor/gas Líquido(s) Densidad Viscosidad Tensión Superficial Flujo (másico ó volumétrico) X X X X X X X Presión de Operación Temperatura de Operación Material pegajoso? Arrastre de Sólidos? Variaciones fuertes en el flujo de vapor/gas? Variaciones fuertes en el flujo de líquido(s)? Paso 2.– General X X X X X X Definición del tipo de separador y de servicio. Los siguientes documentos, los cuales forman parte del MDP de tambores deberán ser consultados, para efectos de identificación del servicio específico a realizar: PDVSA–MDP– Descripción de Documento 03–S–03 Tambores Separadores, Procedimientos de Diseño: Separadores Líquido–Vapor 03–S–04 Tambores Separadores, Procedimientos de Diseño: Separadores Líquido–Líquido 03–S–05 Tambores Separadores, Procedimientos de Diseño: Separadores Líquido–Líquido–Vapor Estos documentos, que presentan procedimientos detallados de diseño, también incluyen descripción del tipo de separador a emplear para aplicaciones específicas de Refinación de Petróleo En el caso que no se halle un servicio específico que identifique el caso bajo estudio, usar la tabla siguiente para una identificación genérica del tipo se separador a usar MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES PRINCIPIOS BASICOS .Menú Principal Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–01 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 18 Indice norma ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ Situación Alta relación vapor/líquido Alto “turndown” de flujo de gas Baja relación vapor/líquido Alto “turndown” de flujo de líquido Presencia de sólidos / materiales pegajosos Separación líquido–líquido solamente Recomendación de Tipo de Separador Vertical sin Vertical con Horizontal sin Malla Malla Malla Muy recomendable Muy recomendable Moderado Muy recomendable Muy recomendable Moderado Moderado Moderado Recomendable Moderado: Considerar internos especiales No recomendable No recomendable Separación líquido – líquido–vapor Moderado Moderado Horizontal con Malla Moderado Moderado Moderado Moderado Muy recomendable Muy recomendable Moderado: Considerar internos especiales / Inclinación Muy recomendable Muy recomendable Moderado: Considerar internos especiales / Inclinación Recomendable No aplica Muy recomendable Muy recomendable Limitaciones en Recomendable Recomendable No recomendable No recomendable área de Planta Limitaciones en No recomendable No recomendable Recomendable Recomendable espacio vertical ó altura Paso 3.– Localización de los criterios de diseño típicos para el servicio en cuestión, criterios y consideraciones adicionales y la configuración del tambor: Tales criterios estarán en los documentos PDVSA–MDP antes mencionados, de acuerdo a la selección hecha de tipo de separador. Paso 4.– Dimensionamiento del tambor a través del calculo de: – Velocidad crítica del vapor – Area de flujo de vapor requerida disponible – Relación L/D – Volumen de retención de líquido en el tambor – Niveles bajo–bajo, bajo, alto, alto–alto del líquido, cuando se trate de separadores vapor líquido. Para separación vapor–líquido–líquido, añadir nivel bajo y nivel alto de interfase. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal Paso 5.– Paso 6.– Paso 7.– Paso 8.– SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES PRINCIPIOS BASICOS Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–01 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 19 Indice norma – Diseño/especificación de Internos que afecten el diseño de Proceso del recipiente – Volumen del tambor Definición y dimensionamiento de las boquillas de entrada y de salida Especificación de los internos faltantes del separador (parte de esta información se localizaría en el MID) Cálculo de la caída de presión del equipo: como la suma de la caída de presión de la boquilla de entrada, de salida de gas y de los internos (cuando aplique) Búsqueda de información adicional, en el Manual de Ingeniería de Diseño y otros documentos técnicos, para completar la Especificación de Proceso del Tambor Separador bajo estudio. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal 6 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES PRINCIPIOS BASICOS Indice manual PDVSA MDP–03–S–01 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 20 Indice volumen Indice norma NOMENCLATURA ÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁ Á ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁ Á ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ Á ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁ Á ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ Á ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁ Á ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁ Á ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ Á ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ C = C’ = Dp E F F1 = = = = F2 = g Vc Vt = = m ρg ρl ρP ρL = = = = = = líquido arrastrado hacia la cabecera del tambor Coeficiente de arrastre que depende de el Número de Reynolds Diámetro de la gota Eficiencia de separación, % Flujo del líquido alimentado al tambor Factor cuyo valor depende de las unidades usadas (Ec. (2)) Factor cuyo valor depende de las unidades usadas (Ec. (3)) Aceleración debido a la gravedad Velocidad crítica Velocidad terminal de la gota de líquido. Velocidad terminal de decantación Viscosidad de la fase continua. Densidad del gas Densidad del líquido Densidad de la fase pesada. Densidad de la fase liviana En unidades SI kg/s En unidades inglesas lb/h adimensional m pie kg/s 1000 lb/h 1 0.048 0.157 9.807 m/s2 m/s 32.174 pie/s2 pie/s m/s pie/s mPa.s kg/m3 kg/m3 kg/m3 kg/m3 lb/pie.s lb/pie 3 lb/pie 3 lb/pie 3 lb/pie 3 MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal 7 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES PRINCIPIOS BASICOS Indice manual Indice volumen APENDICE Figura 1 Separadores gas–liquido Figura 2 Separador vertical Figura 3 Separador horizontal Figura 4 Separador centrifugo Figura 5 Separador filtro Figura 6 Tipos de deflectores y distribuidores Figura 7 Tipos de eliminadores de niebla Figura 8 Otros internos PDVSA MDP–03–S–01 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 21 Indice norma MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES PRINCIPIOS BASICOS .Menú Principal Indice manual PDVSA MDP–03–S–01 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 22 Indice volumen Indice norma Fig 1. SEPARADORES GAS–LIQUIDO SALIDA DE GAS SEPARADOR HORIZONTAL SEPARACION PRIMARIA SEPARACION POR COALESCENCIA SEPARACION SECUNDARIA RECOLECCION DE LAS FASES LIQUIDAS SALIDA DE VAPOR SALIDA DE LIQUIDO SEPARACION POR COALESCENCIA SEPARACION SECUNDARIA ALIMENTACION SEPARACION PRIMARIA RECOLECCION DE LAS FASES LIQUIDAS SEPARADOR VERTICAL SALIDA DE LIQUIDO MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES PRINCIPIOS BASICOS .Menú Principal Indice manual Indice volumen Fig 2. SEPARADOR VERTICAL SALIDA DE VAPOR MALLA SEPARADORA DE GOTAS ALIMENTACION NAAL DEFLECTOR NAL NBL NBBL SALIDA DE LIQUIDO NAAL : NIVEL ALTO–ALTO DE LIQUIDO NAL : NIVEL ALTO DE LIQUIDO NBL : NIVEL BAJO DE LIQUIDO NBBL : NIVEL BAJO–BAJO DE LIQUIDO PDVSA MDP–03–S–01 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 23 Indice norma MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES PRINCIPIOS BASICOS .Menú Principal Indice manual PDVSA MDP–03–S–01 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 24 Indice volumen Indice norma Fig 3. SEPARADOR HORIZONTAL ALIMENTACION DISTRIBUIDOR EN T” NAAL NAL NBL NBBL SALIDA DE LIQUIDO NAAL : NIVEL ALTO–ALTO DE LIQUIDO NAL : NIVEL ALTO DE LIQUIDO NBL : NIVEL BAJO DE LIQUIDO NBBL : NIVEL BAJO–BAJO DE LIQUIDO SALIDA DE GAS MALLA SEPARADORA DE GOTAS MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES PRINCIPIOS BASICOS Indice manual Fig 4. SEPARADOR CENTRIFUGO ALIMENTACION A SALIDA DE GAS SALIDA DE LIQUIDO CORTE A–A REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 25 Indice volumen A PDVSA MDP–03–S–01 Indice norma MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES PRINCIPIOS BASICOS .Menú Principal Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–01 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 26 Indice norma Fig 5. SEPARADOR FILTRO CAMARA DE SEPARACION DE ENTRADA ENTRADA DE GAS ELIMINADOR DE NIEBLA FINAL TUBOS FILTROS SALIDA DE GAS TAPA DE ABERTURA RAPIDA RESERVORIO DE LIQUIDO MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PDVSA MDP–03–S–01 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES PRINCIPIOS BASICOS .Menú Principal Indice manual REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 27 Indice volumen Indice norma Fig 6. TIPOS DE DEFLECTORES Y DISTRIBUIDORES DEFLECTOR COMPUESTO POR MEDIA SECCION DE TUBERIA BOQUILLA DE ENTRADA BOQUILLA DE ENTRADA PARED DEL RECIPIENTE DEFLECTOR DE ENTRADA (PDVSA–MID–10603.2.303) BOQUILLA DE ENTRADA BOQUILLA DE ENTRADA DEFLECTOR PARED DEL RECIPIENTE PARED DEL RECIPIENTE CODO DE 90° PLANCHA DEFLECTORA 1700mm (67 pulg.) D.E.=610mm(24 pulg.) 545mm (21.5 pulg.) 545mm (21.5 pulg.) D.E.=610mm (24 pulg.) 25mm 25mm (1 pulg.) 25mm (1 pulg.) (1 pulg.) 15mm (.6 pulg.) EJEMPLO DE DISTRIBUIDOR EN “T” MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES PRINCIPIOS BASICOS .Menú Principal Indice manual Indice volumen Fig 7. TIPOS DE ELIMINADORES DE NIEBLA TIPO MALLA DE ALAMBRE BOLSILLOS DIRECCION DE LAS PARTICULAS LIQUIDAS RETENIDAS GAS TIPO ALETA SALIDA DE GAS SALIDA DE LIQUIDO ENTRADA DE FLUJO TIPO CICLON PDVSA MDP–03–S–01 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 28 Indice norma MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES PRINCIPIOS BASICOS .Menú Principal Indice manual PDVSA MDP–03–S–01 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 29 Indice volumen Indice norma Fig 8. OTROS INTERNOS BOQUILLA (DESCARGA UNICA) O CIRCULO ENVOLVENTE (DESCARGA MULTIPLE) PARED DEL RECIPIENTE CIRCUNFERENCIA DEL RECIPIENTE 5 D (250 mm.) D DIAMETRO DE BOQUILLA DE SALIDA DE LIQUIDO (PDVSA–MID–10603.2.308) TIPO PLACA REJILLA SOLDADA DE 3 CAPAS, FORMADA POR BARRAS PLANAS DE 25 x 6, SEPARADAS 25 mm ENTRE EJES E INTERCONECTADAS POR BARRAS TRANSVERSALES A CADA 5O mm. (PDVSA–MID–10603.2.309) TIPO REJILLA ROMPE–VORTICES PLACAS ROMPE–ESPUMA PLACAS ROMPE–OLAS TUBERIAS INTERNAS PDVSA MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES PDVSA N° MDP–03–S–03 0 JUN.95 REV. FECHA APROB. PDVSA, 1983 TITULO SEPARADORES LIQUIDO–VAPOR 71 DESCRIPCION FECHA PAG. REV. APROB. APROB. APROB. FECHA ESPECIALISTAS MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 1 Indice norma Indice 1 OBJETIVO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 ALCANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 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 Servicio a prestar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Area de flujo de vapor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Niveles/tiempos de residencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Arrastre en la superficie del líquido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Boquillas de proceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Consideraciones para el diseño y uso de mallas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Otros internos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Consideraciones de diseño para algunos servicios típicos . . . . . . . . . . . . Información complementaria en otros documentos técnicos de PDVSA 3 4 5 8 13 15 18 21 26 5 METODOLOGIA DE DISEÑO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 5.1 5.2 Procedimiento de diseño para tambores separadores horizontales . . . . Procedimiento de diseño para tambores separadores verticales . . . . . . . 26 33 6 NOMENCLATURA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 7 APENDICE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Tabla 1. Criterios de diseño tipicos para algunos servicios especificos . . . . . . . Tabla 2. Datos de recipientes cilindricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tabla 3. Tipos de internos de entrada recomendados para algunos servicios específicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tabla 4. Dimensiones de codos estandar de 90° para soldar en funcion del tamaño nominal de la tubería . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tabla 5. Longitudes de cuerdas y areas de las secciones circulares vs. alturas de la cuerda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 1. Capacidades de tambores cilíndricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 2. Dimensiones tipicas de tambores verticales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 3. Dimensiones tipicas de tambores horizontales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 4. Dimensiones de tambores horizontales con Malla vertical y horizontal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 5. Tambor separador de la alimentacion del Depurador de MEA . . . . . . . . Figura 6. Disipacion de la velocidad en chorros incidentes . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 7. Tambores separadores verticales con entrada tangencial horizontal Figura 8. Recolector de gases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 9. Distribuidores de entrada en “T” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 10. Tipos y características de los rompe–vórtices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 11. Identificación de los niveles en un tambor separador bifásico . . . . . 44 48 50 51 52 53 54 56 58 60 62 63 65 66 68 70 MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal 1 Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 2 Indice norma OBJETIVO Entregar suficiente información para el Diseño de Procesos completo de Tambores Separadores Líquido–Vapor cilíndricos, ya sean verticales u horizontales. El tema “Tambores separadores”, dentro del área de “Separación Física”, en el Manual de Diseño de Procesos (MDP), está cubierto por los siguientes documentos: PDVSA–MDP– Descripción de Documento 03–S–01 Tambores Separadores: Principios Básicos 03–S–03 Tambores Separadores, Procedimientos de Diseño: Separadores Líquido–Vapor (Este documento) 03–S–04 Tambores Separadores, Procedimientos de Diseño: Separadores Líquido–Líquido 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 vapor líquido horizontales y verticales, principalmente para operaciones de Refinación y manejo de Gas 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. Además, para ciertos servicios específicos, se presentarán lineamientos precisos para fijar el tiempo de residencia y/o volumen de operación por requerimientos de proceso, y tiempos de retención recesarios para el funcionamiento de alarmas y/o interruptores de nivel para proteger equipos y/o instalaciones aguas abajo del separador. 3 REFERENCIAS Manual de Diseño de Proceso MDP Versión 1986, Sección 3 MDP Versión 1986, Sección 14 MDP Versión 1986, Sección 12 MDP Versión 1986, Sección 11 Torres de Fraccionamiento Flujo de Fluidos Instrumentación Compresores MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual MDP Versión 1986, Sección 6 MDP Versión 1986, Sección 5 MDP Versión 1986, Sección 15D Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 3 Indice norma Craqueo Catalítico en Lecho Fluidizado Tambores Separadores: Principios Básicos Sistemas de Manejo de Desechos Manual de Ingeniería de Diseño PDVSA–MID–10603.2.302 PDVSA–MID–10603.2.306 PDVSA–MID–10603.2.308 PDVSA–MID–10603.2.309 Deflector de Entrada y Salida de Vapor Separador de Malla Metálica y Soporte Plancha típica rompe–vórtice Rompe vórtice–tipo rejilla Otras Referencias 1. PDVSA, MANUAL DE DISEÑO DE PROCESOS, PRACTICAS DE DISEÑO, Vol 2, Sección 5: “TAMBORES”, Junio 1986. 2. García, S. y Madriz, J., “Evaluación de técnicas de separación Gas–petróleo, INT–EPPR–00019,94, Sep. 1994. 3. Svrcek. W.Y, Monmery, W.D., “Design two phase separators within the right limits”, Chemical Engineering Progress, Octubre 1993, pp 53 – 60 4 CONSIDERACIONES DE DISEÑO 4.1 Servicio a prestar La necesidad de un tambor separador aparece para cumplir una etapa dentro de un proceso de refinación de petróleo, o de producción, etc. Para facilitar el uso de este procedimiento, se han identificado ciertos servicios normalmente requeridos en plantas de refinerías, que representan la mayoría de operaciones de separación vapor–líquido en la IPPCN. Tales servicios son: – – – – – – – – – Tambores de abastecimiento de líquido y tambores de destilado. Tambores separadores para la succión e interetapas de compresores. Separadores de aceite lubricantes para la descarga de compresores. Tambores separadores de gas combustible localizados aguas arriba de hornos. Tambores de recolección central de gases combustibles. Tambores de vapor para servicios de calderas. Tambores de separación de agua. Tambores de descarga. Tambores separadores de alimentación para depuradores de MEA. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 4 Indice norma – Separadores de alta presión. – Tambores alimentados solamente de descargas de válvulas de alivio. Si el caso bajo estudio cae dentro de alguna de las descripciones ya presentadas, este documento ofrece un resumen de los criterios de diseño a aplicar en la Tabla 1 (Criterios de Diseño típicos para algunos servicios específicos), tales como: orientación del tambor, tiempo de residencia de operación, velocidad de diseño de la zona del vapor/gas, etc. Sin embargo, puede que el caso bajo estudio no esté dentro de los servicios específicos: a lo largo de este documento, se presentarán criterios, recomendaciones, figuras ilustrativas, etc., que permitirán el desarrollo de los criterios de diseño para el caso particular bajo escrutinio. 4.2 Area de flujo de vapor De acuerdo a lo presentado en el aparte 4.5.2, del documento PDVSA–MDP–03–S–01 (Tambores Separadores: Principios Básicos), la velocidad crítica es una velocidad de vapor calculada empíricamente que se utiliza para asegurar que la velocidad superficial de vapor, a través del tambor separador, sea lo suficientemente baja para prevenir un arrastre excesivo de líquido. Tal velocidad no está relacionada con la velocidad sónica. La velocidad crítica viene definida por la Ec. (11). V c + F 21 Ǹò ρ– ò l g Ec. (11) g ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ donde: En unidades En unidades SI inglesas Vc ρL = = ρG = F21 = Velocidad crítica Densidad del líquido a condiciones de operación Densidad del vapor a condiciones de operación Factor cuyo valor depende de las unidades usadas m/s kg/m3 pie/s lb/pie 3 kg/m3 lb/pie 3 0.048 0.157 La velocidad de vapor permisible en el recipiente (VV), será un porcentaje de la velocidad crítica de acuerdo a lo indicado en la Tabla 1 en combinación con lo dicho en el aparte 4.6, para los servicios allí cubiertos. Si el caso bajo estudio no está cubierto en dicha tabla, consultar directamente el aparte 4.6. El área de flujo de vapor será calculada por la expresión (12): A V + Q VńǒVVǓ Ec. (12) MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 5 Indice norma ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ donde: 4.3 AV = QV VV = = En unidades SI En unidades inglesas m2 pie2 m3/s m/s pie3/s pie/s Area de sección transversal para el flujo de vapor, Flujo de descarga de vapor Velocidad de vapor permisible en el recipiente 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 de diseño que posteriormente serán presentados. 4.3.1 Identificación de los niveles en un recipiente De acuerdo a lo normalmente empleado en la IPPCN para hablar de niveles en un recipiente líquido–vapor, tenemos la siguiente tabla (Ver Fig. 11.) 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 NAAL NAL NNL NBL NBBL Descripción típica Nivel alto–alto de líquido Nivel alto de líquido Nivel normal de líquido Nivel bajo de líquido Nivel bajo–bajo de líquido Siglas típicas en inglés HHLL HLL NLL LLL LLLL Para efectos de consistencia en la discusión en el MDP de tambores, se usarán las siglas típicas en español para identificar los diferentes niveles. 4.3.2 Volumen de operación Es el volumen de líquido existente entre NAL y NBL. Este volumen, también conocido como volumen retenido de líquido, y en inglés como “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. 4.3.3 Tiempo de residencia de operación Es el tiempo correspondiente en el cual el flujo de líquido puede llenar el volumen de operación en el recipiente bajo estudio. La mayoría de las veces, cuando se quiere especificar el volumen de operación, lo que realmente se indica es cuantos minutos deben transcurrir entre NAL y NBL. También es conocido en inglés como “surge time”. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal 4.3.4 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 6 Indice norma 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 se quedara “seca”, es decir, que no tuviera líquido que bombear, ya que eso podría dañar al equipo; y si, a su vez, la bomba alimenta a un horno, se podría generar una emergencia mayor en la planta por rotura de un tubo del horno, ya que éste, a su vez, ha quedado “seco”. Por esa razón, el tambor alimentador de la bomba se equipa con alarmas de nivel de NAL y NBL, y con interruptores y/o alarmas de NAAL y NBBL: al sonar la alarma de NBL, 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 NBBL activaría una parada segura de la bomba y, seguramente, una parada segura del horno y de toda la planta. Debido a las diferentes tradiciones operativas que existen en la IPPCN, es díficil 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 NAL y NAAL (o entre NBL y NBBL), será de cinco minutos. 4.3.5 Volumen de emergencia Es el volumen adicional que corresponde al líquido que debe satisfacer el llamado “tiempo de respuesta o de intervención del operador”: de acuerdo a lo expresado en 4.3.4, cuando se tengan interruptores y/o alarmas de NAAL o NBBL, se tendrán cinco minutos adicionales de tiempo de residencia de líquido por interruptor/alarma, lo que indica que, cuando se tiene NAAL y NBBL, se añaden 10 minutos de tiempo de residencia, a lo cual corresponde un volumen de líquido de emergencia de 10 minutos del máximo flujo de líquido. 4.3.6 Nivel bajo–bajo de líquido (o bajo, cuando aplique) La distancia mínima desde el nivel bajo–bajo de líquido, si se tiene un Interruptor y/o alarma de nivel bajo–bajo de líquido, (o nivel bajo, si no se tiene un interruptor y/o alarma de nivel bajo–bajo), hasta la boquilla de salida del líquido es 230 mm mínimo (9 pulg). Este criterio aplicará tanto para tambores verticales como horizontales. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal 4.3.7 PDVSA MDP–03–S–03 Indice manual REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 7 Indice volumen Indice norma Criterios para fijar el volumen de operación/tiempo de residencia La Tabla 1 (anexa), presenta criterios para fijar el volumen de operación o volumen retenido de líquido, para ciertos servicios específicos plenamente identificados. Si el servicio escogido no coincide con lo presentado en la Tabla 1, usar como guía lo presentado en la lista anexa: ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ Descripción Tiempo de Residencia de Operación, min 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 área de operación 20 15 15–20 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 o 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 4.3.8 7 5 2 5 3–5 10 Longitud efectiva de operación (Leff) Es la longitud (altura), de tambor requerida para que se suceda la separación vapor/gas–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. En el caso de tambores horizontales de una sola boquilla de alimentación, corresponde a la distancia entre la boquilla de entrada y la de salida de gas, la cuale MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 8 Indice norma es la distancia horizontal que viaja una gota de líquido desde la boquilla de entrada, hasta que se decanta totalmente y se une al líquido retenido en el recipiente, sin ser arrastrada por la fase vapor que sale por la boquilla de salida de gas. 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. Comentarios semejantes aplican para tambores verticales, excepto que los volúmenes a retener influyen sobre la altura (longitud) tangente–tangente de dichos equipos. 4.4 Arrastre en la superficie del líquido En muchas operaciones, especialmente a altas presiones y temperaturas, el líquido puede ser arrastrado de la superficie líquida y llevado hacia arriba. La proporción de arrastre depende de la velocidad del gas en la tubería de entrada, del tipo de boquilla de entrada, de la distancia entre la boquilla de entrada y el nivel de líquido o la superficie de choque, de la tensión superficial del líquido y de las densidades y viscosidades del líquido y del gas. A continuación se presentan los criterios para estimar la velocidad máxima de mezclas a la salida de la boquilla de entrada, de manera tal que no ocurra arrastre desde la superficie del líquido: 4.4.1 Tambores verticales a. Boquillas de Entrada simples (Flush Inlet Nozzles), Ec (2a) y (2b): F2 s VE + f mG G f Ec. (2a) L F3 s VE + b. ƪρρ ƫ para h v 2.5 d p 0.5 ƪ d m G h–0.5P d P ƫ 0.5 – ƪ ƫ ρG ρL 0.5 para h 2.5 u d p Boquilla de Entrada con codo de 90°, Ec (2c): Ec. (2b) MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual f mG FECHA 0 JUN.95 Página 9 Indice norma ƪρρ ƫ 0.5 Ec. (2c) G L Distribuidores con Ranuras, Ec (2d) y (2e): F2 s VE + mG ƪρρ ƫ para 0.5 G X v5 S ran Ec. (2d) L F4 s VE + mG d. Indice volumen REVISION F2 s VE + c. PDVSA MDP–03–S–03 ƪρρ ƫ ƪSX ƫ 0.5 G 0.5 para ran X u5 S ran Ec. (2e) L Distribuidor con Orificios Use la ecuación (2d) para X v 5 dh y F5 s VE + mG ƪρρ ƫ ƪdX ƫ 0.5 G h 0.5 para X u 5 dh Ec. (2f) L ÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ donde la nomenclatura para las ecuaciones de (2a) a (2f) es: VE = f = Velocidad máxima de la mezcla a la salida de la boquilla de entrada, tal que no ocurra arrastre en la superficie del líquido Factor de disipación de la velocidad del chorro (jet). Como se muestra en la Figura 6., f es una función de la distancia X (la cual es la distancia entre la boquilla de entrada y la superficie de choque), y del diámetro de la boquilla de entrada dp En unidades SI En unidades inglesas m/s pie/s Adimensional MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal PDVSA MDP–03–S–03 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 10 Indice norma ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ h = dp dh Sran = = = X = mG = ρG = ρL = s = F2 = F3 = F4 = F5 = 4.4.2 Distancia desde la parte inferior de la boquilla de entrada al nivel alto–alto de líquido (NAAL) diámetro de la boquilla de entrada diámetro del orificio Altura de la ranura. Usualmente, las ranuras son estrechas y largas. La altura de la ranura es la dimensión más estrecha Distancia desde la boquilla de entrada, hasta la superficie de choque (Ver Figura 6.). Para tambores verticales con boquillas de entrada simple, X es el diámetro del tambor. X es igual a h para tambores verticales con distribuidores ranurados (o con orificios), o codos de 90 °. Viscosidad del vapor a condiciones de operación Densidad del vapor a condiciones de operación Densidad del líquido a condiciones de operación Tensión superficial del líquido a condiciones de operación Factor que depende de las unidades usadas Factor que depende de las unidades usadas Factor que depende de las unidades usadas Factor que depende de las unidades usadas En unidades SI En unidades inglesas mm pulg mm mm mm pulg pulg pulg mm pulg mPa.s cP kg/m3 lb/pie 3 kg/m3 b/pie 3 mN/m mN/m 1.62x10 –4 5.3x10 –4 1.1x10 –4 3.6x10 –4 7.0x10 –5 2.3x10 –4 3.05x10 –5 1.0x10 –4 Tambores horizontales a. Boquilla de Entrada con Codo de 90° – Use la ecuación (2c). Sin embargo, para este caso, X (en la Figura 6.) es la distancia desde la boquilla hasta la tapa más cercana del tambor. Con una combinación de malla vertical y horizontal, la velocidad máxima permisible de la mezcla es cinco veces el valor calculado usando la ecuación (2c). Sin malla vertical (con o sin malla horizontal), la velocidad de la mezcla máxima permisible es dos veces el valor calculado usando la ecuación (3c). MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual b. Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 11 Indice norma Distribuidores con ranuras u orificios – Use la ecuación que aplica entre las (2d), (2e) o (2f). Sin embargo, en este caso, X es la distancia desde el distribuidor hasta la tapa más cercana del tambor. Con una combinación de malla vertical y horizontal, la velocidad de la mezcla máxima permisible es cinco veces el valor calculado usando la ecuación apropiada. Sin malla vertical (con o sin malla horizontal), la velocidad de la mezcla máxima permisible es dos veces el valor calculado usando la ecuación apropiada. 4.4.3 Tambores separadores verticales con entradas tangenciales horizontales Para estos tambores se debería usar los siguientes criterios de diseño: a. Area de la sección transversal – El área de la sección transversal se debería dimensionar para 170% de la velocidad crítica, al flujo máximo de gas. b. Tamaño de la entrada – Para prevenir el arrastre de la película de líquido que se acumula en la pared del separador, la velocidad de la mezcla en la tubería de entrada no debería exceder el valor dado por la ecuación (3): VS + ƪ ƫ F6 rG 0.5 Ec. (3) ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ donde: Vs = ρG = F6 = Velocidad superficial de la mezcla en la tubería de entrada, Densidad del vapor a condiciones de operación Factor que depende de las unidades usadas En unidades SI En unidades inglesas m/s pie/s kg/m3 lb/pie 3 3720 2500 c. Otras características – El resto de los factores de diseño se muestra en la Figura 7. La placa deflectora localizada encima del nivel de líquido limita la región de vórtices del gas y evita el arrastre en la superficie del líquido. La distancia mínima desde la parte inferior de la boquilla de entrada a la placa deflectora o parrilla debería estar entre 0.5 y 1.0 veces el diámetro del tambor, preferiblemente, una vez el diámetro. Las placas MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 12 Indice norma anti–vórtices localizadas encima de la boquilla de salida del líquido previenen el arrastre de gas en la corriente de líquido debido a la formación de vórtices y se deberían diseñar de acuerdo con los criterios dados en esta subsección. Debido a los efectos de los flujos secundarios de gas, el líquido acumulado en las paredes del separador puede deslizarse hacia arriba por las paredes y dirigirse a la boquilla de salida del gas y ser arrastrado con la corriente de salida. Esto puede prevenirse o minimizarse fijando una falda (Skirt) en la boquilla de salida de gas, como se muestra en la Figura 7. El tamaño de gota más pequeño que puede ser separado en un tambor con una boquilla de entrada tangencial horizontal se puede estimar usando la ecuación (4): 0.5 ȱ d 3ȳ m GƪF ƫ ȧ ȧ 8 ȧ ȧ F7 ȧ ρ L VS DH eȧ ȧ ȧ Ȳ ȴ p d + Ec. (4) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ donde: d D He = = = F7 = F8 = Diámetro de la gota Diámetro del tambor Altura efectiva del ciclón: Esta es la distancia desde la parte superior de la boquilla de entrada hasta la superficie del líquido Factor que depende de las unidades usadas Factor que depende de las unidades usadas En unidades SI En unidades inglesas mm mm mm pulg pie pie 3.009 0.936 1 12 Los otros términos ya han sido definidos con anterioridad. La caída de presión para un tambor separador vertical diseñado con una boquilla de entrada tangencial horizontal, se puede estimar usando la expresión dada en PDVSA–MDP (Pendiente) (Consultar MDP versión 1986, sección 6C), para los ciclones primarios con el término de aceleración igual a cero. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal 4.5 4.5.1 Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 13 Indice norma Boquillas de proceso Boquillas de entrada Se pueden presentar diferentes regímenes de flujo en las tuberías de entrada de los tambores separadores. Estos regímenes de flujo se definen en la Norma PDVSA–MDP (Pendiente) (Consultar MDP versión 1986, sección 14D) Los tambores separadores se diseñan normalmente con régimen de flujo anular/rocío o flujo tipo rocío en la tubería de entrada. Con este tipo de flujo, el arrastre de líquido aumenta al incrementar la velocidad del gas en la tubería de entrada. La presencia de flujo estratificado, flujo anular por debajo del comienzo inminente de arrastre de líquido, o de flujo ondulado en la tubería de entrada de los tambores separadores, incrementa la eficiencia de separación de líquido del tambor hasta 99.8%. Sin embargo, estos tipos de flujo no se encuentran usualmente en las operaciones de proceso, debido a que se requerirían diámetros de tubería relativamente grandes para lograrlos. A pesar de lo anterior, el diseño de la tubería de entrada para obtener estos regímenes de flujo se debe considerar para aquellos servicios especiales en los que es esencial minimizar el arrastre de líquido y el uso de malla u otros internos no se permite debido a que se trata de un servicio con ensuciamiento. Se debe evitar el flujo tipo tapón o el flujo tipo burbuja en la tubería de entrada de tambores separadores verticales. Estos regímenes de flujo resultan en arrastre excesivo de líquido y vibraciones. Si estos regímenes de flujo no se pueden evitar a la entrada del tambor, el arrastre de líquido se puede minimizar con un distribuidor con ranuras. En el caso que el flujo tipo tapón o el flujo tipo burbuja en la tubería de entrada, aparezca para tambores horizontales, se recomienda usar flujo dividido de alimentación, con dos boquillas de entrada en los extremos del tambor, y una boquilla central de salida de vapor/gas. Para prevenir la inundación de un tambor con corrientes líquidas, se deben evitar puntos bajos en la línea de entrada del tambor (drenaje libre hacia el tambor). 4.5.2 Boquillas de proceso en general 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: MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PDVSA MDP–03–S–03 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual Indice volumen REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 14 Indice norma ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ Descripción del Caso En unidades SI Alimentación líquida: Velocidad menor 3.0 m/s o igual que: Salida de líquido: Seguir los criterios (Pendiente) indicados en PDVSA–MDP (Pendiente) (Consultar MDP versión 1986, secciones 10D – Cabezal Neto de Succión Positiva –, y 14B – Flujo en fase líquida), para succión de bombas, drenajes por gravedad, etc Salida de vapor: Velocidad menor que: 73.2/( ρG)1/2, m/s Alimentación bifásica en tambores sin 54.9/( ρL)1/2, m/s malla: Velocidad de la mezcla menor o igual que: Alimentación bifásica en tambores con 73.2/( ρM)1/2, m/s malla: Velocidad de la mezcla menor o igual que: En unidades inglesas 10 pie/s (Pendiente) 60/(ρG)1/2, pie/s 45/(ρL)1/2, pie/s 60/(ρM)1/2, pie/s donde (Ec. (7)): l + Q LńǒQ L ) Q VǓ Ec. (7) ρ M + (1–l)ρ G ) lρ L Ec. (8) donde (Ec. (8)): ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ y donde: l = ρG = ρL = ρM = Fracción volumétrica de líquido alimentado al tambor Densidad del vapor a condiciones de operación Densidad del líquido a condiciones de operación Densidad de la mezcla a condiciones de operación, promediada en volumen En unidades SI En unidades inglesas kg/m3 lb/pie 3 kg/m3 lb/pie 3 kg/m3 lb/pie 3 A menos que se indique lo contrario, las recomendaciones presentadas en la tabla anterior se consideran firmes, excepto cuando: – Se tienen tambores verticales con entradas tangenciales horizontales: en este caso usar la ecuación (3) (aparte 4.4), para el cálculo de la boquilla de entrada. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 15 Indice norma – Se tienen los tamaños de las tubería de interconexión, y éstos son más grandes que los obtenidos por estas recomendaciones. – Debido a limitaciones en los internos que se puedan usar en el tambor, y debido al tipo de fluido alimentado, se requiera de tener flujo bifásico anular en la entrada. 4.6 Consideraciones para el diseño y uso de mallas De acuerdo a lo presentado en el documento PDVSA–MDP–03–S–01 (Tambores Separadores: Principios Básicos), párrafo 4.7.4, se usará el genérico “malla” para describir las mallas separadoras de gotas o “demisters”. 4.6.1 Tambores separadores verticales con y sin malla Para servicios en los cuales se permite un arrastre moderado de líquido de hasta 5 kg de líquido por 100 kg de gas (5 lb por cada 100 lb de gas), las mallas no son necesarias y el espacio de vapor en el tambor debería ser dimensionado para 100% de la velocidad crítica, a caudales normales de flujo de gas. Para servicios críticos en los que el arrastre de líquido se debe reducir a menos de 1 kg de líquido por 100 kg de gas (1 lb por cada 100 lb de gas), se recomienda una Malla de 80 kg/m3 (5 lb/pie3), con espesor de 150 mm (6 pulg). Los criterios de diseño para el uso de una malla de 80 kg/m3 (5 lb/pie3) son una función de la carga del líquido, según se muestra a continuación: 1. Para cargas líquidas (flujo de alimentación líquida dividido por el área de sección transversal del tambor) menores de 0.34 E–3 m3/s.m2 (30 gal/h.pie2) de área horizontal del tambor, el área de la sección transversal horizontal del tambor y de la malla se debería dimensionar para 150% de la velocidad crítica, al caudal normal de flujo de gas. 2. Para cargas líquidas comprendidas entre 0.34 y 0.68 E–3 m3/s.m2 (30 a 60 gal/h.pie2) de área horizontal del tambor, éste y la malla se deberían dimensionar para 120% de la velocidad crítica, al caudal normal de flujo de gas. 3. Para cargas líquidas mayores de 0.68 E–3 m3/s.m2 (60 gal/h.pie2) de área horizontal del tambor, éste y la malla se deberían dimensionar para 100% de velocidad crítica al caudal normal de flujo de gas. Para los casos en los que la relación de reducción de alimentación (Turndown ratio) esté entre tres y seis, se deberían usar dos mallas en serie. El área de sección transversal de la malla localizada en el fondo del tambor se debería basar en el porcentaje de la velocidad crítica especificada anteriormente y en el caudal normal de flujo de gas. El área de sección transversal de la malla localizada en el tope se debería basar en el porcentaje de la velocidad crítica especificada anteriormente y usando un tercio de la tasa de flujo normal de gas. La distancia crítica entre las dos malla debería ser de 600 mm (2 pie) aproximadamente. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 16 Indice norma Algunos criterios adicionales de diseño se presentan en la Figura 2. 4.6.2 Tambores separadores horizontales con y sin malla horizontal Para servicios en los que se permite una cantidad moderada de arrastre (es decir, hasta 5 kg de líquido por 100 kg de gas (5 lb por cada 100 lb de gas)), no se requieren malla y el espacio de vapor en el tambor debería ser dimensionado para 100% de velocidad crítica, al caudal normal de flujo de gas. La(s) boquilla(s) de entrada debería(n) terminar en un codo de 90° o en un distribuidor con ranuras, orientado direccionalmente hacia la tapa del cabezal más cercano del tambor. Para servicios limpios y críticos, se debería instalar en el espacio de vapor una malla horizontal de 150 mm de espesor (6 pulg), con 80 kg/m3 (5 lb/pie3) de densidad aparente, para reducir el arrastre líquido a menos de 1 kg de líquido por 100 kg de gas (1 lb por cada 100 lb de gas). Además, para los tambores de diámetros mayores de 900 mm (3 pie), se debería tener una boquilla de entrada en cada extremo y una sola boquilla de salida central. El área del tambor y de la malla para flujo de vapor se debería dimensionar usando el 100% de la velocidad crítica, a un caudal normal de flujo de gas. Algunos criterios de diseño adicionales se presentan en la Figura 3. 4.6.3 Tambores separadores horizontales con mallas verticales y horizontales Para servicios limpios en los que el arrastre de líquido debería ser reducido a menos de 1 kg de líquido por 100 kg de gas (1 lb por cada 100 lb de gas), la velocidad del vapor en el espacio de vapor del tambor se puede incrementar en 25% (hasta 125% de Vc), si se instalan dos malla verticales y uno horizontal en el espacio de vapor (Ver Figura 4.). El tambor debería tener una boquilla de entrada en cada extremo, terminando en un codo de 90° o un distribuidor ranurado, y una sola boquilla central de salida. Se debería colocar una malla vertical de 150 mm (6 pulg) de espesor y 80 kg/m3 (5 lb/pie3), en la mitad del espacio existente entre cada boquilla de entrada y la malla horizontal de 150 mm (6 pulg) de espesor y 80 kg/m3 (5 lb/pie3). La malla vertical debería cubrir el área para el flujo de vapor y se debería extender por lo menos 150 mm (6 pulg) por debajo del nivel de líquido bajo. El área del flujo de vapor (en el tambor y a través del malla) se debería dimensionar para el 125% de la velocidad crítica, a un caudal normal flujo de gas. Los tambores horizontales con mallas verticales y horizontales son más pequeños que los tambores horizontales con malla horizontales. Sin embargo, para tambores pequeños de baja presión, los ahorros logrados al usar un diámetro menor podrían ser compensados por el costo adicional de usar una malla vertical. 4.6.4 Distancia del tope de la malla a la boquilla de salida del gas/vapor Para tambores horizontales, la distancia del tope del malla a la boquilla de salida del gas debería ser adecuada para prevenir una mala distribución del flujo a través de la malla. La distancia mínima para este propósito se presenta en la ecuación (5a): MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual ho + Indice volumen F 8 DMalla – d o 2 PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 17 Indice norma Ec. (5a) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ donde: ho = DMalla = do F8 = = Distancia mínima del tope de la malla a la boquilla de salida del gas Lado más largo de una malla rectangular Diámetro de boquilla de salida Factor cuyo valor depende de las unidades usadas En unidades SI En unidades inglesas mm pulg mm pie mm 1 pulg 12 Si la distancia es impráctica, se debería usar un recolector de gas con ranuras. Con un recolector de gas con ranuras, se debería usar una malla rectangular (Figura 8.). Las ranuras se dimensionarán usando la ecuación de caída de presión presentada en PDVSA–MDP (Pendiente: usar antigua sección 14 del MDP), con un coeficiente de descarga de 0.6, con una caída de presión permisible de 1 a 7 plg de agua (3.4 a 23.7 kPa). La distancia vertical mínima permisible entre el tope de la malla y la abertura de la ranura más cercana a la malla viene dada por el valor mayor entre los dos calculados por las ecuaciones (5b) y (5c): ho + ho + ǒF 8 LMalla ńNSǓ– Sran Ec. (5b) 2 F 8 SMalla – (L ran N r) 2 Ec. (5c) MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 18 Indice norma ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ donde: En En unidades unidades SI inglesas ho = LMalla NS SMalla lran Sran Nr = = = = = = Distancia mínima desde el tope de la malla hasta el borde más cercano de a ranura en el recolector externo Lado más largo de la malla rectangular Número de ranuras por fila Lado más corto de la malla rectangular Lado más largo de la ranura rectangular Lado más corto de la ranura rectangular Número de filas de ranuras en el recolector de gas mm pulg mm pie mm mm mm pie pulg pulg Para tambores verticales, la distancia desde la parte superior de la malla, hasta la línea tangente superior, será el valor mayor entre 0.15 veces el diámetro del tambor y 400 mm (16”). 4.6.5 4.7 Detalles de Instalación de las Mallas Consultar el estándar de Ingeniería PDVSA–MID–10603.2.306: “SEPARADORES DE MALLA METÁLICA Y SOPORTES”. Otros internos 4.7.1 Codos de 90° como deflectores de entrada De acuerdo a las recomendaciones que se presentan a lo largo de este documento, pueden usarse codos de 90° como deflectores de entrada de la mezcla bifásica al tambor separador. La Tabla 1 presenta criterios de utilización de codos de 90° para ciertos servicios específicos. La Tabla 3 presenta criterios más generalizados, basados en la orientación del tambor (vertical u horizontal), y otras características del tambor bajo estudio. La información de medidas de los codos de 90°, se encuentra en la Tabla 4. En el aparte 4.4, ecuación (2c), se presenta el criterio de máxima velocidad permisible para que no exista arrastre en la superficie de líquido: si, al aplicar la ecuación, se tiene que la velocidad de flujo es mayor que la máxima velocidad permisible, se tendrá que usar un distribuidor en la boquilla de entrada. 4.7.2 Distribuidores en forma de “T” (Fig. 9.) De acuerdo a las recomendaciones que se presentan a lo largo de este documento, pueden usarse distribuidores de flujo, en forma de “T”, como deflectores de entrada de la mezcla bifásica al tambor separador. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 19 Indice norma La Tabla 1 presenta criterios de utilización de distribuidores de flujo para ciertos servicios específicos. La Tabla 3 presenta criterios más generalizados, basados en la orientación del tambor (vertical u horizontal), y otras características del tambor bajo estudio. Los distribuidores pueden ser de ranuras o de orificios; siempre serán más costosos que un codo de 90° en la boquilla de entrada, pero pueden soportar velocidades más altas sin que se suceda arrastre en la superficie de líquido. Para efectos de especificación de un distribuidor ranurado se tiene (Fig. 9.) (Ver nomenclatura en sección 6): – Se construirán del mismo diámetro que la boquilla de entrada. – El ancho de la ranura (Sran), será de 15 mm (0.6”). – La separación entre ranuras será de 25 mm mínimo (1” min). – Sólo se tendrá una fila de ranuras en el distribuidor. – Los lados de la “T” del distribuidor serán simétricos. De acuerdo al detalle señalado en la Fig. 9., la longitud o altura de la ranura corresponde a un tercio de la longitud de la circunferencia interna del tubo distribuidor, es decir (Ec. (13)): l ran + pd pń3 Ec. (13) donde dp es el diámetro interno de la boquilla de entrada. El área de una ranura es (Ec. (14)): a ran + l ran x Sran Ec. (14) El número de ranuras en el distribuidor se calculará por (Ec. (15)): N s + F 20 QMńǒa ran x V EǓ Ec. (15) (para cálculo de VE, referirse al aparte 4.4, ecuaciones (2d) y (2e)) La longitud requerida del distribuidor será (Ec. (16)): l dis + N s ƪSran ) F 23ƫ ) 2F 23 ) d p Ec. (16) Otros detalles se presentan en la Fig. 9. 4.7.3 Rompe–vórtices Los estándares PDVSA a seguir para la inclusión de rompe–vórtices en los recipientes, son los siguientes (Ver Fig. 10.): PDVSA–MID–10603.2.308 PLANCHA TÍPICA ROMPE–VÓRTICE MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual PDVSA–MID–10603.2.309 PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Indice volumen Página 20 Indice norma ROMPE–VóRTICES TIPO REJILLA Placa rompe vórtice Es una placa circular plana horizontal, que se instala sobre la boquilla de salida de líquido, segun lo mostrado en la Figura 10. Es el rompe vórtice más económico de los usados por PDVSA, y en la mayoría de los casos puede utilizarse. Deberá localizarse, al menos, medio diámetro de boquilla de salida por debajo del mínimo nivel de líquido (NBL o NBBL, cuando aplique), y la altura desde el fondo del recipiente deberá ser un tercio del diámetro de boquilla de salida. Cuando el diámetro de la boquilla de salida de líquido es más grande que un 15–20% del diámetro del recipiente, o cuando se tienen salidas múltiples de líquido, la placa rompe vórtice puede no ser práctica, y se recomienda usar el rompe–vórtice tipo rejilla. Rompe–vórtice tipo rejilla El rompe–vórtice tipo rejilla, consiste en tres láminas horizontales cuadradas de rejilla, del mismo tipo que se usa en plataformas de acceso en plantas, y es el más efectivo disponible: se recomienda cuando es difícil colocar una placa rompe–vórtice (boquilla muy grande de salida de líquido), o cuando se tienen salidas múltiples de líquido. Es más costoso que el rompe–vórtice tipo placa, y sus dimensiones típicas se presentan en la Fig. 10. 4.7.4 Recolectores de Gas (Fig. 8.) De acuerdo a lo mencionado en 4.5.4, los recolectores de gas pueden requerirse cuando el resultado de la Ec (5a) indica que la separación entre la malla y la boquilla de salida es impráctica. El brazo lateral del recolector deberá tener el mismo diámetro que el de la boquilla de salida, y se deberá extender sobre el lado más largo de la malla. Como se muestra en la Figura 8., las ranuras se deberán localizar en la sección de tope del tubo recolector, por lo menos a 30° por encima de la horizontal. Las ranuras se deberán dimensionar usando la ecuación de caída de presión en orificios, presentada en el documento PDVSA–MDP (Pendiente)(Consultar MDP versión 1986, sección 14C), con un coeficiente de descarga de 0.6. La caída normal de presión a través de las ranuras está en el rango de 3.4 a 23.7 kPa (1 a 7 pulg. de agua). En el mismo aparte 4.5.4, las Ecs. (5b) y (5c) presentan la distancia vertical mínima permisible entre el tope de la malla y la abertura de la ranura más cercana del recolector. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal 4.8 4.8.1 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 21 Indice norma Consideraciones de diseño para algunos servicios típicos Tambores de abastecimiento de líquido y tambores de destilado Los tambores separadores horizontales con malla se usan para servicios limpios; los filtro/separadores o los ciclones múltiples patentados son recomendados para servicios en los que están presentes sólidos o materiales que forman depósitos sólidos. 4.8.2 Tambores de succión de compresores y tambores separadores entre etapas de compresión Tambores separadores verticales con malla se usan para servicios limpios; los filtros/separadores o los ciclones múltiples patentados son recomendados para servicios en los que están presentes sólidos o materiales que forman depósitos sólidos. A veces es económico combinar el servicio del tambor de succión del compresor con otro servicio para el tambor, tal como sucede en el tambor de destilado del fraccionador primario de una unidad de craqueo catalítico. En estos casos, los requerimientos de abastecimiento de líquido de emergencia para el servicio de succión del compresor se suman a los requerimientos del otro servicio. Tambores horizontales con malla son comunes en este tipo de servicio combinado. 4.8.3 Separadores de aceite lubricante para la descarga de compresores Los aceites que lubrican los compresores reciprocantes y los compresores de alabes deslizantes pueden ser transportados en la corriente gaseosa de descarga del compresor, en la forma de gotas extremadamente pequeñas. Separadores de aceites lubricantes se deben especificar para aire de instrumentos y para procesos que no puedan tolerar la presencia de este aceite. 4.8.4 Tambores separadores de gas combustible localizados aguas arriba de hornos Se deberían colocar tambores separadores en el gas combustible antes de los hornos, a fin de recolectar las porciones condensadas durante las perturbaciones del proceso y para prevenir un arrastre excesivo de líquido en el gas combustible. Para servicio de gas combustible limpio, se debería usar un tambor separador vertical con malla y dimensionado para 100% de la velocidad crítica a un caudal normal de flujo de gas. Para servicios de gases combustibles agrios y corrosivos, se recomienda el uso de tambores separadores con ciclones múltiples patentados, como el depurador seco Peerless o los multiciclones U.O.P., con la finalidad de minimizar el ensuciamiento y el taponamiento de los quemadores. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal 4.8.5 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 22 Indice norma Tambores de recolección central de gases combustibles Un tambor central de recolección del sistema de gas combustible, se diseña para remover el líquido arrastrado. Para este servicio se recomienda un tambor separador vertical u horizontal sin malla. La velocidad permisible de vapor en el tambor es el 100% de la velocidad crítica a caudales normales de flujo de gas. Se estipula que el volumen retenido de líquido tarde 5 minutos en ser desalojado, al flujo máximo de líquido. 4.8.6 Tambores de vapor para servicios de calderas Cuando el vapor es alimentado a una turbina de vapor sobrecalentado, o a un reformador, los tambores de vapor se deberían diseñar como sigue: Calderas recuperadoras de calor de desecho (Waste Heat Boilers) 1. Para calderas recuperadoras de calor de desecho del tipo de rehervidor tubo y carcaza, o marmitas (Kettle Reboiler) con presión del vapor inferiores a 4800 kPa man. (700 psig), se deberían usar tambores separadores verticales u horizontales con malla. a. Para tambores separadores verticales, la malla y el espacio de vapor del tambor se dimensionan para 100% de la velocidad crítica a un caudal normal de flujo de vapor. La malla debería estar compuesta de dos capas de 150 mm (6 pulg) de espesor de un material de 160 kg/m3 (10 lb/pie3) en la capa superior y de 80 kg/m3 (5 lb/pie3) en la capa inferior. b. Para tambores horizontales, se prefiere una combinación de malla vertical y horizontal como se muestra en la Figura 4. Sin embargo, las áreas del espacio de vapor y de la malla se deberían basar en 100% de la velocidad crítica a flujo normal de vapor. La densidad de las mallas vertical y horizontal debería ser 80 kg/m3 (5 lb/pie3) y 160 kg/m3 (10 lb/pie3), respectivamente. Debido al potencial de formación de espuma del agua de la caldera, la distancia mínima permisible entre la parte inferior de la malla y el nivel de agua es 450 mm (18 pulg). Cuando estos criterios se satisfacen en la ausencia de espuma, el arrastre de líquido en el tope del tambor debería ser menor que 150–300 mg/kg (150–300 ppm en peso). c. Para ambos tambores separadores, el horizontal y el vertical, la velocidad máxima permisible en la tubería de entrada depende de la presión del vapor como se muestra a continuación: MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 23 Indice norma ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ Presión del vapor kPa man. 600 1200 2400 3600 Velocidad de mezcla en la tubería de entrada psig 87 174 348 522 m/s 10 6.5 5.0 2.3 pie/s 33 21 16 8 2. Los tambores de vapor para cualquier otro tipo de caldera, por ejemplo, calderas de llama, o para otras condiciones de operación, es decir, generación de vapor a presiones superiores a los 4800 kPa man. (700 psig), debería diseñarlos el suplidor de las calderas. 4.8.7 Tambores de separación de agua Los tambores separadores de agua se instalan para remover los hidrocarburos líquidos y los vapores contaminantes, de los efluentes acuosos de las plantas. Esto permite descargar estos efluentes acuosos al desagüe sin ningún problema de seguridad. Las bases de diseño para estos tambores separadores se describe en las normas PDVSA–MDP–08–SD–01 “Sistemas de Disposición”. El espacio de vapor del tambor se debería dimensionar para no exceder el 100% de la velocidad crítica, basada en la cantidad más grande de vapor resultante de una sola contingencia. 4.8.8 Tambores de descarga (Blowdown Drums) El propósito principal de un tambor de descarga es separar las corrientes de fluido provenientes de la abertura de válvulas de seguridad y de drenajes de descargas, y convertirlos en corrientes líquidas y vapor que puedan ser enviadas con seguridad a los almacenamientos apropiados y a los sistemas de mechurrios. Los criterios para la selección y el diseño de tambores de descarga se presentan en las normas PDVSA–MDP–08–SD–01 “Sistemas de Disposición”. 4.8.9 Tambores de descarga de no–condensables Para servicios de gases no–condensables se recomienda el uso de un tambor separador horizontal sin malla, ya que no se permiten internos en estos tambores porque podrían taponar el sistema. La velocidad en el espacio de vapor no debería exceder el 100% de la velocidad crítica basada en la mayor descarga que emitirían las válvulas de seguridad como resultado de una sola contingencia. Los criterios adicionales de diseño para estos casos se presentan en las normas PDVSA–MDP–08–SD–01 “Sistemas de Disposición”. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal 4.8.10 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 24 Indice norma Tambores de descarga de condensables Los tambores de descarga de gases condensables se utilizan como un método de prevención de condensación de hidrocarburos en los sistemas de mechurrios, con la finalidad de reducir los requerimientos de capacidad de los mechurrios, o para prevenir la descarga de hidrocarburos condensables a la atmósfera. Para este tipo de servicio se recomienda un tambor separador vertical sin malla. La velocidad del espacio de vapor no debería exceder 100% de la velocidad crítica basada en la mayor descarga de las válvulas de seguridad como resultado de una sola contingencia. Ver normas PDVSA–MDP–08–SD–01 “Sistemas de Disposición”. El cabezal de la válvula de seguridad que contiene los hidrocarburos condensables entra al tambor lateralmente por encima del nivel del agua y termina en un codo de 90° que descarga el fluido por debajo del nivel del agua. También se colocan ranuras verticales equidistantemente espaciadas y con un área total equivalente a aquélla correspondiente a la tubería de entrada. La parte superior de las ranuras deberían sumergirse dentro del líquido, de manera tal que el volumen de agua localizado entre el nivel del agua y la parte superior de las ranuras sea igual al volumen de 3 m (10 pies) de tubería de entrada. Cuando por razones de proceso los tambores que operan a presión atmosférica deben ser continuamente ventilados al tambor de descarga, se coloca una boquilla de entrada adicional para la línea de ventilación. Esta es una boquilla simple (flush nozzle) localizada lateralmente en el tambor vertical, entre el tope del nivel de agua y la placa anti–vórtice del fondo. La velocidad del agua más allá de la placa de rebose del líquido no debería exceder 0.1 m/s (0.33 pie/s). La sección de pantallas deflectoras tipo discos y anillos se diseña de acuerdo con los principios presentados en la norma PDVSA–MDP (Pendiente) (Consultar MDP versión 1986, sección 3F). 4.8.11 Tambores separadores de alimentación para depuradores de MEA El arrastre de hidrocarburos en la alimentación gaseosa a los depuradores de MEA puede causar espuma, con el subsiguiente arrastre excesivo hacia el tope de los depuradores. En las refinerías se usa un tambor separador integral en el fondo de los depuradores de MEA, para retirar gran parte del arrastre de líquido debido a condensación que ocurre en la línea. Un diagrama esquemático de este tambor se presenta en la Figura 5. Este separador debería contener una malla en su espacio de vapor y la velocidad del gas en el tambor y en la malla debería ser el 100% de la velocidad crítica a un flujo normal de gas. En las plantas químicas (craqueadores con vapor), se usa un sobrecalentador en lugar de un tambor separador para prevenir condensación en el depurador. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal 4.8.12 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 25 Indice norma Separadores de alta presión Los separadores de alta presión, como por ejemplo, los separadores calientes de alta presión en las unidades de hidrodesulfurización, se diseñan para minimizar, tanto el arrastre de gas en la corriente de líquido, como el volumen de líquido retenido. Esto se justifica por las pérdidas económicas que acarrea el arrastre de gas y por el alto costo del tambor, respectivamente. Un tambor separador horizontal con una malla horizontal o una combinación de dos malla verticales y uno horizontal debería ser usado para servicios limpios (Ver Figura 4.). Cuando se deba reducir el arrastre de líquido a un valor igual a, o menor que 1 kilogramo de líquido por 100 kilogramos de gas (1 lb por cada 100 de lb de gas), no se puede usar una malla debido a la posibilidad de taponamiento por coque. La velocidad de la mezcla en la tubería de entrada no debería exceder 6 m/s (20 pies/s) a fin de prevenir la formación de gotas demasiado pequeñas. Además, el espacio de vapor se debería dimensionar para 100% de la velocidad crítica a flujo normal de gas, se debería instalar un distribuidor con ranuras en cada extremo del tambor, y el tambor debería tener una sola boquilla de salida. Los criterios de diseño para prevenir arrastre de gas en el flujo de la corriente de fondo de estos tambores se presentan en la Tabla 1 en “Separadores de Alta Presión”. Los siguientes criterios, los cuales dan un margen de permisibilidad para la formación potencial de espuma en líquidos, se recomiendan para el diseño de tambores separadores de plantas de tratamiento de residuos: Se debería usar un tambor separador horizontal con dos boquillas de entrada y una boquilla de salida. El área de espacio de vapor se debería dimensionar para 100% de velocidad crítica, a flujo normal de gas. Se debería prevenir el arrastre en la superficie del líquido, utilizando las ecuaciones apropiadas dadas en la sección 4.4.2. La velocidad máxima de la mezcla en la tubería de entrada debería ser de 5 m/s (16.4 pies/s). El tiempo mínimo de residencia del líquido, por debajo del nivel bajo de líquido, debería ser de dos minutos y la altura vertical mínima, por debajo del nivel bajo de líquido, debería ser de 450 mm (18 pulg). Se deberían suministrar equipos para la inyección de agentes antiespumantes en las alimentaciones a los tambores separadores. Se debería instalar en el tambor un visor para la observación de la altura y el nivel de la espuma. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal 4.9 PDVSA MDP–03–S–03 Indice manual REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 26 Indice volumen Indice norma 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 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ 5 Información Adicional Fuente PDVSA Presión y Temperatura de Diseño (Criterios a aplicar) Detalle de Mallas Separadoras de Gotas (Pendiente) (Consultar MDP versión 1986, Sección 2), MID–D–211 MID–10603.2.306 Detalle de Rompe–vórtices MID–10603.2.308, Detalle de deflector a la entrada MID–10603.2.302 Selección de Materiales (Pendiente), MID–D–211 Aislamiento térmico MID–L–212 MID–10603.2.309 METODOLOGIA DE DISEÑO 5.1 Procedimiento de diseño para tambores separadores horizontales Para refrescar conocimientos básicos, consultar PDVSA–MDP–03–S–01 (Tambores separadores: Principios básicos), en especial, las subsecciones 4.6.1, 4.6.2 y 5. Ver Figuras 3. y/o 4., para orientación y seguimiento de ciertas tolerancias de diseño, Figura 11. para identificación de áreas, alturas y niveles. (Ver nomenclatura en Sección 6). Paso 1.– Información mínima requerida. Ubicar la información mínima requerida según la siguiente tabla. ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ Información Densidad Viscosidad Tensión Superficial Flujo (másico o volumétrico) Vapor/gas X X Líquido(s) X X X X X General MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 27 Indice norma ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ Presión de Operación Temperatura de Operación Material pegajoso? Arrastre de Sólidos? Variaciones fuertes en el flujo de vapor/gas? Variaciones fuertes en el flujo de líquido(s)? X X X X X X Paso 2.– Defina el tipo de servicio. De acuerdo a lo presentado en el aparte 4.1, identificar el tipo de servicio específico según lo presentado en la Tabla 1: si allí se localiza el equipo, se tienen todos los criterios necesarios para ejecutar el diseño. En caso que no sea así, consultar detalladamente la información contenida en este documento. Paso 3.– Definición de los criterios de diseño. Si el servicio se encuentra entre los listados en la Tabla 1, localice en la misma los criterios de diseño para el servicio en cuestión, los criterios adicionales de diseño, la configuración del tambor, el tiempo de residencia, el número de boquillas de entrada, la relación F24 L/D. En caso que no sea así, consultar detalladamente la información contenida en este documento y las secciones 4.6.1, 4.6.2 y 5 del PDVSA–MDP–03–S–01. Paso 4.– Obtenga la distancia mínima permisible entre NBBL y el fondo del tambor. Se supone que el tambor tendrá un interruptor y/o alarma de nivel bajo–bajo. Si no es el caso, estaríamos hablando de hNBL. Esta distancia, hNBBL, se obtiene con la información del aparte 4.3.6. Paso 5.– Calcule la velocidad permisible del flujo de vapor. Usar la Ec. (11) (Ver aparte 4.2). Paso 6.– Calcule el área vertical requerida (Av), para el flujo de vapor por encima de NAAL. El área vertical para el flujo de vapor Av, por encima del NAAL, requerida para satisfacer los criterios de velocidad permisible, se calcula con la Ec. (12) (Ver aparte 4.2). Debe tomarse en cuenta que, si se tiene flujo dividido de la alimentación, el flujo volumétrico de gas a usar será la mitad de lo alimentado. Paso 7.– Dimensionamiento del tambor separador horizontal. El estimado del tamaño óptimo del tambor es un procedimiento de tanteo para tambores horizontales. Primero, se supone un tamaño de tambor, luego se verifica si el tambor es adecuado para el servicio. Este procedimiento se debería repetir hasta que se optimice el tamaño del tambor, ya que el objetivo es diseñar el tambor más pequeño adecuado para el servicio MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual a. Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 28 Indice norma Calcular el volumen de retención entre el NAAL y el NBBL (Vr) a.1. El volumen de retención de operación de líquido, entre el NAL y el NBL, se obtiene multiplicando el flujo de alimentación líquida por el tiempo de retención (Ec (17)): V r1 + Q L x tr Ec. (17) a.2. El volumen de retención de líquido por tiempo de respuesta del operador al accionarse una alarma (sea de alta o sea de baja), entre el NAAL y el NAL (o entre NBBL y NBL), se obtiene multiplicando el flujo de alimentación líquida por el tiempo de respuesta supuesto, el cual es 5 min (300 s), desde NAL hasta NAAL, y 5 min más (300 s), desde NBL hasta NBBL (Ver Fig. 11.) (Ec (18)): V r2 + Q L x (600s) Ec. (18) En el caso que no se tengan Interruptores y/o alarmas de NBBL y NAAL, este volumen adicional es nulo. a.3. El volumen de retención máximo de líquido, (Vr), entre el NAAL y el NBBL, se obtiene sumando los dos volúmenes anteriores (Ec (19)): V r + V r1 x Vr2 Ec. (19) Primer Tanteo b. Asumir un valor inicial de la relación F24 Leff/D, donde Leff es la longitud efectiva de operación, es decir, la requerida para que el proceso de separación se cumpla, la cual varía según la presión de operación en los siguientes rangos. De acuerdo al criterio del diseñador, éste puede aproximar la longitud efectiva a la longitud tangente–tangente. ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ P < 250 psig 250 < P< 500 P > 500 1.5 < F24Leff/D < 3.0 3.0 < F24Leff/D <4.0 4.0 < F24Leff/D < 6.0 c. Asumir un diámetro y a partir de la relación F24 Leff/D calcular la longitud. d. Calcule el área vertical entre el NBBL y el NAAL (ANBBL–NAAL). d.1. El área vertical entre el NBBL y el NAAL se obtiene dividiendo el volumen de retención (Vr) entre la longitud (Leff) (Ec (20)). A NBBL–NAAL + V rńLeff Ec. (20) MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual e. Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 29 Indice norma Calcule el área fraccional (A1*) de la sección transversal localizada entre el fondo del tambor y el NBBL(Afon–NBBL), a la altura del NBBL (hNBBL). e.1. El término “área fraccional” se usará genéricamente como la razón de una área transversal sobre el área transversal total del tambor horizontal. e.2. Para calcular el área fraccional de la sección transversal (A1*), se utiliza la Tabla 5 en donde con el valor de R1*= hNBBL/D se lee el valor correspondiente a A1*. e.3. (Nota: La Tabla 5 se usará para todos los cálculos subsiguientes del diámetro de tambor y del área de la sección transversal). e.4. El término “altura fraccional” se usará genéricamente como la razón de una altura sobre el diámetro del tambor horizontal. f. Calcule el área vertical entre el NBBL y el fondo del tambor (Afon–NBBL). Esta área se calcula multiplicando el área fraccional de la sección transversal A1* por el área del tambor (Ecs (21), (22)): A TAMB + pń4 x ǒDńF 24Ǔ 2 A fon–NBBL + A *1 x ATAMB g. Ec. (21) Ec. (22) Calcule el área vertical disponible para el flujo de vapor. El área de sección transversal vertical disponible para este flujo, AVD, es (Ec (23)): A VD + A TAMB– ǒAfon–NBBL ) A NBBL–NAALǓ h. Ec. (23) Comparar el valor obtenido del área requerida (Av) con el área disponible para el flujo de vapor (AVD ). Si Av es igual a AVD, el diámetro asumido en el paso 7b es correcto. Si AVD es significantemente mayor que Av, el tamaño de tambor que se supuso es demasiado grande para el servicio, y si AVD es significativamente menor que Av, el tamaño de tambor que se supuso es demasiado pequeño. Siguientes Tanteos MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 30 Indice norma De acuerdo a lo expresado en el aparte h, se debe repetir el procedimiento desde 7b con un valor de diámetro mayor o menor según sea el caso, hasta encontrar el valor para el diámetro óptimo, cuando se obtenga tal diámetro, redondear al diámetro comercial, por arriba, más cercano. Al lograr esto, se obtendrá la longitud de operación o longitud efectiva del tambor (Leff). Paso 8.– Calcule el área vertical real de líquido entre NAAL y NBBL. El área vertical real se obtiene dividiendo el volumen de retención máximo (Vr) por la longitud efectiva del tambor (Leff) (Ec (24)): A NBBL–NAAL + V r ń Leff Ec. (24) Debe recordarse que Vr fue calculado en el paso 7. Paso 9.– Calcule el área vertical de líquido requerida entre el fondo del recipiente y NAAL (Afon–NAAL). Esta área se obtiene sumando el área vertical entre el NBBL y el fondo (Afon–NBBL) y el área vertical entre el NBBL y el NAAL (ANBBL–NAAL) (Ec (25)): A fon–NAAL + A fon–NBBL ) A NBBL–NAAL Ec. (25) además, se puede calcular el área fraccional correspondiente (A2*) (Ec (41)) A 2 * + A fon–NAAL ń A TAMB Ec. (41) Debe recordarse que Afon–NBBL fue calculado dentro de los tanteos realizados en el paso 7, y actualizado cuando se obtudo el diámetro correcto. Paso 10.– Calcule la distancia vertical entre el fondo del tambor y el NAAL (hfon – NAAL). La distancia vertical entre el fondo del tambor y el NAAL es (Ec (26)): h fon–NALL + R 2 * x D Ec. (26) Donde R2* se calcula a partir de la Tabla 5 con el valor de A2*, calculado en el paso 9. (Nota: si A2* es mayor que 0.5, la Tabla 5 deberá usarse de la siguiente manera: a. b. c. Ejemplo: Sea A’* = 1–A2* Leer en la Tabla 5, R’* como el valor correspondiente a A’* R2* = 1–R’* MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal d. e. f. g. SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 31 Indice norma A2* = 0.748 A’* = 1.–0.748 = 0.252 R’* = 0.3 R2* = 1–0.3 = 0.7) Paso 11.– Calcule otras áreas y distancias verticales dentro del tambor. El área vertical entre el NBBL y NBL(ANBBL–NBL), corresponde al volumen de líquido de cinco minutos (300 s), de tiempo de residencia del líquido, dividido por Leff (Ec (46)): A NBBL–NBL + Q L x (300) ń Leff Ec. (46) El área vertical entre el NAAL y NAL(ANAAL–NAL), es igual a ANBBL–NBL (Ec (47)): A NAAL–NAL + A NBBL–NBL Ec. (47) El área vertical entre el NAL y NBL(ANAL–NBL), corresponde al volumen de operación (Vr1) del líquido (calculado por la ecuación (17), en el paso 7), dividido por Leff (Ec (48)): A NAAL–NBL + V r1 ń Leff Ec. (48) El área vertical entre el fondo y NBL(Afon–NBL), se obtiene por (Ec (49)): A fon–NBL + A fon–NBBL ) A NBBL–NBL Ec. (49) El área vertical entre el fondo y NAL(Afon–NAL), se obtiene por (Ec (50)): A fon–NAL + A fon–NBL ) A NAL–NBL Ec. (50) La distancia vertical entre el fondo del tambor y el NBL es (Ec (51)): h fon–NBL + R 3 * x D Ec. (51) Donde R3* se calcula a partir de la Tabla 5 con el valor de A3*= Afon–NBL / ATAMB. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 32 Indice norma La distancia vertical entre el fondo del tambor y el NAL es (Ec (51)): h fon–NAL + R 4 * x D Ec. (51) Donde R4* se calcula a partir de la Tabla 5 con el valor de A4*= Afon–NAL / ATAMB. Paso 12.– Dimensionamiento de la boquilla de entrada. a. Estimación del diámetro de la boquilla (dp) Si no se tiene el diámetro de la tubería de entrada, y la aplicación exige tener flujo bifásico anular, de acuerdo a lo expresado en el aparte 4.5, seguir lo indicado en PDVSA–MDP–(Pendiente) (Consultar con MDP versión 1986, sección 14D), para obtener un diámetro que produzca flujo anular a la entrada del recipiente. En la especificación de proceso del recipiente, se deberá exigir que la tubería de entrada a este tambor tenga el diámetro aquí obtenido, en una distancia de al menos cinco diámetros de boquilla medidos desde la brida de la boquilla de entrada. Si no se tiene el diámetro de la tubería de entrada, y la aplicación no exige tener flujo bifásico anular, de acuerdo a lo expresado en el aparte 4.5, usar la tabla mostrada en dicho aparte para estimar el diámetro de la boquilla de entrada. b. Calcule la velocidad real de la mezcla a la entrada Vs (en el caso que aún no se conozca) (Ec (27)) Vs + c. F 20 4 QM p d2p Ec. (27) Chequee el criterio de máxima velocidad en la boquilla, de acuerdo a lo presentado en el aparte 4.4, ecuaciones (2a) hasta (2f). En caso que la boquilla seleccionada requiera de un distribuidor en “T” con ranuras, diseñe el distribuidor de acuerdo a lo presentado en el aparte 4.7.2 Paso 13.– Dimensionamiento de las boquillas de salida del gas y líquido. Usar las recomendaciones de la tabla presentada en el aparte 4.5 Paso 14.– Cálculo de la longitud tangente a tangente del tambor. Conociendo el tamaño de la(s) boquilla(s) de entrada y de salida de gas, se tiene que la longitud tangente a tangente del tambor (L) es la suma, en unidades consistentes, de Leff y todos los tamaños nominales de las boquillas de entrada y de salida de gas, más tolerancias mecánicas de construcción. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PDVSA MDP–03–S–03 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual Indice volumen REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 33 Indice norma Paso 15.– Diseño de la malla separadora de gotas. a. Cálculo del área de la malla. Si el caso bajo estudio pertenece a alguno de los servicios específicos presentados en la Tabla 1 (junto con las recomendaciones de los apartes 4.6.2 y 4.6.3), tomar de allí el valor de la velocidad permisible del vapor. Si este no es el caso, seguir las recomendaciones presentadas en los apartes 4.6.2 y 4.6.3. Conociendo el criterio a emplear, calcular la velocidad permisible de gas, VV,, como un porcentaje de la velocidad crítica. Luego, obtener el área requerida de malla con la Ec (28): A Malla + Q V ń VV b. c. Seleccione el espesor y densidad de la malla, según los criterios de diseño ya seleccionados. Cálculo del ancho de la malla cuadrada (aMalla) (Ec (29)): a Malla + F 25 ǒAMallaǓ d. e. Ec. (28) 1ń2 Ec. (29) Cálculo de la distancia mínima permisible ho entre el tope de la malla y la boquilla de salida del gas: usar la Ec.(5a), en el aparte 4.6.4 Calcule la distancia vertical disponible entre el fondo de la malla y NAAL (hMalla–NAAL) (Ec (30)): h Malla–NAAL + D – ǒh fon–NAALǓ–ho–e Malla Ec. (30) Nota: el hMalla–NAAL mínimo requerido en de 300 mm (12 pulg), para prevenir un salpiqueo excesivo en la malla. f. Verifique si el espacio de vapor es adecuado para montar una malla: Calcule la distancia de la cuerda disponible para instalar la malla, usando la Tabla 5 o directamente por medio de la siguiente ecuación (Ec (31)): ƪ ǒ Ǔ h + D x sen cos –1 1– 2 x ǒD–h Malla–NAAL – h fon–NAAL Ǔ D ƫ Ec. (31) Paso 16.– Especificación de rompe–vórtices. Siguiendo las recomendaciones del aparte 4.7.3, escoger el tipo de rompe–vórtice y anexar el estándar PDVSA aplicable. 5.2 Procedimiento de diseño para tambores separadores verticales Favor ver Figuras 2. y/o 7., para orientación y seguimiento de ciertas tolerancias de diseño, Figura 11. para identificación de áreas, alturas y niveles. (Ver nomenclatura en Sección 6). MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 34 Indice volumen Indice norma Paso 1.– Información mínima requerida. Ubicar la información mínima requerida según la siguiente tabla. ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ Á ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ Información Densidad Viscosidad Tensión Superficial Flujo (másico o volumétrico) Vapor/gas X X X Líquido(s) X X X X Presión de Operación Temperatura de Operación Material pegajoso? Arrastre de Sólidos? Variaciones fuertes en el flujo de vapor/gas? Variaciones fuertes en el flujo de líquido(s)? General X X X X X X Paso 2.– Defina el tipo de servicio. De acuerdo a lo presentado en el aparte 4.1, identificar el tipo de servicio específico según lo presentado en la Tabla 1: si allí se localiza el equipo, se tienen todos los criterios necesarios para ejecutar el diseño. En caso que no sea así, nconsultar detalladamente la información contenida en este documento. Paso 3.– Definición de los criterios de diseño. Si el servicio se encuentra entre los listados en la Tabla 1, localice en la misma los criterios de diseño para el servicio en cuestión, los criterios adicionales de diseño, la configuración del tambor, el tiempo de residencia, el número de boquillas de entrada, la relación L/D. En caso que no sea así, consultar detalladamente la información contenida en este documento y las secciones 4.6.1, 4.6.2 y 5. del PDVSA–MDP–03–S–01. Paso 4.– Calcule la altura mínima permisible entre NBBL y el fondo del tambor. Se supone que el tambor tendrá un interruptor y/o alarma de nivel bajo–bajo. si no es el caso, estaríamos hablando de hNBL. Esta distancia, hNBBL, se calcula con la información del aparte 4.3.6. Paso 5.– Calcule la velocidad permisible del flujo de vapor. Usar la Ec. (11) (Ver aparte 4.2). Paso 6.– Calcule el área transversal requerida (AV), para el flujo de vapor y el diámetro del recipiente. El área transversal para el flujo de vapor AV, requerida para satisfacer los criterios de velocidad permisible, se calcula con la Ec. (12) (Ver aparte 4.2). MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 35 Indice norma El diámetro se obtiene del valor de AV, (Ec (32)): DȀ + F 24 ǒ Ǔ 4 x AV p 1ń2 Ec. (32) y luego se redondea al diámetro comercial, por arriba, más cercano (D). En el caso que el tambor tenga una malla separadora de gotas, el diámetro (D’), aquí calculado, corresponde realmente al área libre para flujo de vapor/gas que tiene la malla. Como es bien sabido, la malla será soportada por un anillo que obstruye los bordes de la malla para efectos del flujo de vapor/gas. Por tanto, el diámetro del tambor con malla será el valor calculado más dos veces el ancho del anillo soporte, todo esto redondeado al tamaño comercial, por arriba, más cercano (D). Para información del ancho de dicho anillo de soporte, consultar PDVSA–MID–10603.2.306 (Separadores de malla metálica y soportes), p 4. Paso 7.– Calcule los volúmenes de operación y de emergencia. Si el caso analizado está descrito en la Tabla 1, seguir las indicaciones sobre el volumen de operación o tiempo de residencia; si no es el caso, seguir las recomendaciones del aparte 4.3.7. Si el tambor tiene NAAL y NBBL, usar 5 minutos de volumen de líquido entre NAL y NAAL, y 5 minutos más entre NBL y NBBL. El volumen de retención de operación de líquido, entre el NAL y el NBL, se obtiene multiplicando el flujo de alimentación líquida por el tiempo de retención (Ec (43)): V r1 + Q L x tr Ec. (43) El volumen de retención de líquido por tiempo de respuesta del operador al accionarse una alarma (sea de alta o sea de baja), entre el NAAL y el NBBL, se obtiene multiplicando el flujo de alimentación líquida por el tiempo de respuesta supuesto, el cual es 5 min (300 s), desde NAL hasta NAAL, y 5 min más (300 s), desde NBL hasta NBBL (Ver Fig.11.) (Ec (44)): V r2 + Q L x (600s) Ec. (43) En el caso que no se tengan interruptores y/o alarmas de NBBL y NAAL, este volumen adicional es nulo. El volumen de retención máximo de líquido, (Vr), entre el NAAL y el NBBL, se obtiene sumando los dos volúmenes anteriores (Ec (45)): V r + V r1 ) V r2 Ec. (45) MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 36 Indice norma Paso 8.– Calcule la altura de líquido entre NAAL y NBBL. Conocido Vr, la altura de líquido entre NAAL y NBBL (hNBBL – NAAL), es (Ec (33)): ǒ 2 h NBBL–NAAL + V r ń p ǒDńF25Ǔ ń4 Ǔ Ec. (33) Paso 9.– Calcule la altura desde el fondo del tambor y el NAAL (hfon – NAAL). La distancia vertical entre el fondo del tambor y el NAAL es (Ec (34)): h fon–NAAL + h NBBL–NAAL ) h NBBL Ec. (34) Paso 10.– Fije la altura desde NAAL hasta la boquilla de entrada (hNAAL – boq). En el caso de tambores verticales con entrada tangencial (Ver Fig. 7.) (Ec (35)): h NAAL–boq + D ) 150mm (6”) Ec. (35) En el caso de tambores verticales sin entrada tangencial (Ver Fig. 2.) (Ec (36)): h NAAL–boq + d p Ec. (36) Ver paso siguiente para cálculo de dp. Paso 11.– Calcule la boquilla de entrada (dp). Si es un tambor vertical con entrada tangencial, usar la ecuación (3), del aparte 4.4, subsección 3, para calcular Vs: de aquí se obtendría el tamaño de la boquilla de entrada. Lo siguiente aplica solamente a tambores verticales sin entrada tangencial. a. b. Si no se tiene el diámetro de la tubería de entrada, y la aplicación exige tener flujo bifásico anular, de acuerdo a lo expresado en el aparte 4.5, seguir lo indicado en PDVSA–MDP–(Pendiente) (Consutar MDP versión 1986, sección 14D), para obtener un diámetro que produzca flujo anular a la entrada del recipiente. En la especificación de proceso del recipiente, se deberá exigir que la tubería de entrada a este tambor deberá tener el diámetro aquí obtenido, en una distancia de al menos cinco diámetros de boquilla medidos desde la brida de la boquilla de entrada. Si no se tiene el diámetro de la tubería de entrada, y la aplicación no exige tener flujo bifásico anular, de acuerdo a lo expresado en el aparte 4.5, usar la tabla mostrada en dicho aparte para estimar el diámetro de la boquilla de entrada. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal c. SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 37 Indice norma Calcule la velocidad real de la mezcla a la entrada Vs, (en el caso que aún no se conozca) (Ec (42)) Vs + d. Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 F 20 4 QM p d2p Ec. (42) Chequee el criterio de máxima velocidad en la boquilla, de acuerdo a lo presentado en el aparte 4.4, ecuaciones (2a) hasta (2f). En caso que la boquilla seleccionada requiera de un distribuidor en T con ranuras, diseñe el distribuidor de acuerdo a lo presentado en el aparte 4.7.2 Paso 12.– Calcule las boquillas de salida del gas y líquido. Usar las recomendaciones de la tabla presentada en el aparte 4.5 Paso 13.– Fije la altura desde la boquilla de entrada y la Malla ó la línea tangente superior ( hboq–Malla o hboq–tan ). Para el caso de tambores verticales con entrada tangencial horizontal, usar un mínimo de 1200 mm (aprox. 4 pies), entre la boquilla de entrada y la línea tangente superior ( hboq–tan ). Para el caso de tambores verticales sin entrada tangencial horizontal y sin malla, usar un mínimo de 920 mm (aprox. 3.0 pies), o 0.5 veces el diámetro del tambor (lo que sea mayor), entre la boquilla de entrada y la línea tangente superior ( hboq–tan ). Para el caso de tambores verticales sin entrada tangencial horizontal y con malla, usar un mínimo de 610 mm (aprox. 2 pies), o 0.5 veces el diámetro del tambor (lo que sea mayor), entre la boquilla de entrada y el fondo de la malla ( hboq–Malla ). Paso 14.– Diseño de la malla separadora de gotas. Esta parte no aplica para tambores separadores con boquilla tangencial: a. Cálculo del área de la malla. En el paso 6 ya se calculó el área de flujo libre de la malla que, para todos los efectos, es el área de la malla b. Seleccione el espesor( eMalla ) y densidad de la malla, según los criterios de diseño ya seleccionados. c. Cálculo del diámetro de la malla redonda (DMalla): De acuerdo a lo mostrado en el paso 6(Ec (37)): D Malla + DȀ Ec. (37) MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 38 Indice norma Paso 15.– Cálculo de la distancia mínima permisible ho entre el tope de la malla y la línea tangente superior. Usar lo indicado en el aparte 4.6.4. Paso 16.– Cálculo de la altura efectiva de separación del tambor. Para el caso de tambores verticales sin entradas tangenciales horizontales y con malla, se tiene que la altura efectiva de separación del tambor (Leff) es (Ec (38)): L eff + ǒh fon–NAAL ) h NAAL–boq ) d p ) h Malla ) e Malla ) h oǓńF 24 Ec. (38) Para el caso de tambores verticales sin entradas tangenciales horizontales y sin malla, se tiene que la altura efectiva de separación del tambor (Leff) es (Ec (39)): L eff + ǒh fon–NAAL ) h NAAL–boq ) d p ) h boq–tanǓńF 24 Ec. (39) Para el caso de tambores verticales con entradas tangenciales horizontales, se tiene que la altura efectiva de separación del tambor (Leff) es (Ec (40)): L eff + ǒh fon–NAAL ) h NAAL–boq ) d p ) h boq–tanǓńF 24 Ec. (40) Debe recordarse que la altura real del recipiente sumará a esta altura efectiva, todas las tolerancias de construcción necesarias. Paso 17.– Especificación de rompe–vórtices. Siguiendo las recomendaciones del aparte 4.7.3, escoger el tipo de rompe–vórtice y anexar el estándar PDVSA aplicable. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal 6 PDVSA MDP–03–S–03 Indice manual Indice volumen REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 39 Indice norma ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ Á ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ Á ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ Á ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ Á ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ Á ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ NOMENCLATURA Afon–NBBL = AMALLA = ANAAL–NAL = ANAL–NBL = ANBBL–NAAL = ANBBL–NBL = ATAMB = AV = AVD = aran = D DMalla = d dh do dp = = = = eMalla = f = Area vertical entre el NBBL y el fondo del tambor, para tambores horizontales. Area requerida de malla separadora de gotas. Area vertical entre el NAAL y el NAL, para tambores horizontales. Area vertical entre el NAL y el NBL, para tambores horizontales. Area vertical entre el NBBL y el NAAL, para tambores horizontales. Area vertical entre el NBBL y NBL, para tambores horizontales. Area de sección transversal para tambores horizontales. Area de sección transversal para el flujo de vapor. Area Vertical Disponible para el Flujo de Vapor. Area de flujo de una ranura en el colector o distribuidor de gas. Diámetro del tambor. Diámetro de una malla circular, o lado más largo de una malla rectangular. Diámetro de la gota. Diámetro del orificio. Diámetro de la boquilla de salida. Diámetro de boquilla o tubo de entrada. Espesor de la malla separadora de gotas. Factor de disipación de la velocidad del chorro (jet). Como se muestra en la Figura 6., f es una función de la distancia X (la cual es la distancia entre la boquilla de entrada y la superficie de choque), y del diámetro de la boquilla de entrada dp. En unidades SI En unidades inglesas m2 pie2 m2 pie2 m2 pie2 m2 pie2 m2 pie2 m2 pie2 m2 pie2 m2 pie2 m2 pie2 mm2 pulg2 mm mm pie pie mm mm mm mm pulg pulg pulg pulg mm pulg Adimensional MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PDVSA MDP–03–S–03 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual Indice volumen REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 40 Indice norma ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ Á ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ Á ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ Á ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ Á ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ Á ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ Á ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ He = h = hboq–Malla = hboq–tan = hfon – NAL = hfon – NAAL = hfon – NBL = hMalla–NAAL = hNAAL – boq = hNBBL = hNBBL – NAAL ho = = L = Leff = LMalla = l = ldis = lran = Altura efectiva del ciclón. Esta es la distancia del tope de la boquilla de entrada a la superficie del líquido. Distancia del fondo entre la boquilla de entrada y el nivel alto alto del líquido (NAAL). Distancia entre la boquilla de entrada y el fondo de la malla. Distancia entre la boquilla de entrada y la línea tangente superior. Distancia vertical entre el fondo del tambor y el NAL. Distancia vertical entre el fondo del tambor y el NAAL. Distancia vertical entre el fondo del tambor y el NBL. Distancia vertical disponible entre el fondo de la malla y NAAL. Altura desde NAAL hasta la boquilla de entrada. Altura mínima desde el nivel bajo bajo de líquido hasta la boquilla de salida de líquido Altura de líquido entre NAAL y NBBL. Distancia mínima permisible entre tope de la malla y la boquilla de salida del gas (o al borde cercano de la ranura en los colectores de salida). Longitud tangente a tangente del tambor horizontal. longitud efectiva de operación, es decir, la requerida para que el proceso de separación se cumpla. Longitud del lado más largo de la malla rectangular. Cuerda disponible para instalar la malla a la salida de gas, en tambores horizontales. Longitud requerida del distribuidor en forma de “T” en la boquilla de entrada. Lado más largo de las ranuras rectangulares. En unidades SI En unidades inglesas mm pie mm pulg mm pulg mm pulg mm pulg mm pulg mm pulg mm pulg mm pulg mm pulg mm mm pulg pulg m pie m pie mm pie mm pulg mm pulg mm pulg MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PDVSA MDP–03–S–03 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual Indice volumen REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 41 Indice norma ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ Á ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ Á ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ Á ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ Á ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ Á ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ Nr = Ns = QL QM = = QV SMalla Sran = = = tr Vc VE = = = Vr = Vr1 = Vr2 = VS = VV = X = l = ρG = Número de filas de ranuras en el colector de gas. Número de ranuras por línea en el colector de gas o distribuidor. Flujo de descarga de líquido. Flujo de mezcla por boquilla de entrada. Flujo de descarga de vapor. Lado más corto de la malla rectangular. Lado más corto de la ranura rectangular. Tiempo de Retención de Operación Velocidad crítica. Velocidad máxima de mezcla a la salida de la boquilla de entrada, tal que no ocurra arrastre en la superficie del líquido. Volumen de retención máximo de líquido entre el NAAL y el NBBL. Volumen de retención de operación de líquido entre el NAL y el NBL. Volumen de retención de líquido por tiempo de respuesta del operador al accionarse una alarma. Velocidad superficial de la mezcla en la tubería de entrada. Velocidad de vapor permisible en el recipiente. Distancia desde la boquilla de entrada, hasta la superficie de choque (Ver Figura 6.). Para tambores verticales con boquillas de entrada simple, X es el diámetro del tambor. X es igual a h para tambores verticales con distribuidores ranurados (o con orificios), o codos de 90°. Fracción volumétrica de líquido alimentado al tambor. Densidad del vapor a condiciones de operación. En unidades SI En unidades inglesas m3/s m3/s pie3/s pie3/s m3/s mm mm pie3/s pie pulg s m/s m/s s pie/s pie/s m3 pie3 m3 pie3 m3 pie3 m/s pie/s m/s pie/s mm pulg Adimensional kg/m3 lb/pie 3 MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PDVSA MDP–03–S–03 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 42 Indice volumen Indice norma ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ Á ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ 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 ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ 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 ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ρL = ρM = s = m = Densidad del líquido a condiciones de operación. Densidad de la mezcla a condiciones de operación, promediada en volumen. Tensión superficial del líquido a condiciones de operación. Viscosidad del vapor a condiciones. En unidades SI En unidades inglesas kg/m3 lb/pie 3 kg/m3 lb/pie 3 mN/m dinas/cm mPa.s cP Factores que dependen de las unidades usadas En En unidades unidades SI inglesas F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 = = = = = = = F10 F11 F12 F13 F14 F15 F16 F17 F18 F20 = = = = = = = = = = F21 F23 F24 F25 = = = = Sub Sección 4.4.1, Ecs. (2a), (2c), (2d) Sub Sección 4.4.1, Ec.(2b) Sub Sección 4.4.1, Ec.(2e) Sub Sección 4.4.1, Ec.(2f) Sub Sección 4.4.1, Ec.(3) Sub Sección 4.4.1, Ec.(4) Sub Sección 4.4.1, Ec.(4), (5a), (5b), (5c) Sub Sección 4.4.1, Ec. (1) Sub Sección 4.4.1, Ec.(1) Sub Sección 4.4.1, Ec.(1a) Sub Sección 4.4.1, Ec.(1b) Sub Sección 4.4.1, Ec.(1c) Sub Sección 4.4.1, Ec.(2) Sub Sección 4.4.1, Ec.(3) Sub Sección 4.4.1, Ec.(6a) Sub Sección 4.4.1, Ec.(4) Sub sección 4.7.2, Ec.(15); Subsección 5.1, Ec (27); Subsección 5.2, Ec (42) Sub sección 4.2, Ec.(11) Sub sección 4.7.2, Ec.(16) Sub sección 5.1, 5.2 Sub sección 5.1, Ec.(29) 1.62x10 –4 1.1x10 –4 7.0x10 –5 3.05x10 –5 3720 3.009 1 5.3x10 –4 3.6x10 –4 2.3x10 –4 1.0x10 –4 2500 0.936 12 1.8x10 –4 655 0.545 5.62 172.3 0.001 100 100 1.77 106 5.9x10 –4 0.09 8.3x10 5 1.03x10 4 2.05x10 3 10.74 15 4 2.8 144 0.048 25 mm 1000 1000 0.157 1 plg 1 12 MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal 7 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 43 Indice norma APENDICE Tabla 1. Criterios de diseño tipicos para algunos servicios especificos Tabla 2. Datos de recipientes cilindricos Tabla 3. Tipos de boquillas de entrada recomendadas para algunos servicios especificos Tabla 4. Dimensiones de codos estandar de 90° para soldar en funcion del tamaño nominal de la tuberia Tabla 5. Longitudes de cuerdas y areas de las secciones circulares vs. alturas de la cuerda Figura 1. Capacidades de los tambores cilindricos Figura 2. Dimensiones tipicas de los tambores verticales Figura 3. Dimensiones tipicas de tambores horizontales Figura 4. Dimensiones de los tambores horizontales con Malla vertical y horizontal Figura 5. Tambor separador de la alimentacion del Depurador de MEA(1) Figura 6. Disipacion de la velocidad en chorros incidentes Figura 7. Tambores separadores verticales con entrada tangencial horizontal Figura 8. Recolector de gases Figura 9. Distribuidores de entrada en “T” Figura 10. Tipos y características de los rompe–vórtices Figura 11. Identificación de los niveles en un tambor separador bifásico MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PDVSA MDP–03–S–03 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 44 Indice volumen Indice norma TABLA 1. CRITERIOS DE DISEÑO TIPICOS PARA ALGUNOS SERVICIOS ESPECIFICOS ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ Parámetro de Diseño Tambores de Alimentación de Líquidos, Tambores de Destilado Tambores de Succión/Interetapas de Compresores Separadores de Gas Combustible Velocidad de vapor permisible % de Vc sin Malla % de Vc con Malla(1) Volumen de operación / Tiempo de Residencia – – 100–125(2) 100(2) El mayor valor de: 1. 2. 3. Posición normal del tambor – 100–125(2) Dimensiones mínimas de instrumento según PDVSA–MDP–(Pendiente) (Consultar MDP versión 1986, Sección 12–C, Medida y Control de Nivel; Requerimiento de retención para el control del proceso (normalmente, el volumen retenido de líquido en los niveles alto y bajo de líquido debería ser 2 minutos para productos que van a almacenamiento, 15 minutos para productos alimentando una torre subsiguiente o 5 minutos para productos a ser reciclados, tomando en todo caso el mayor valor). Diez minutos de salida de líquido proveniente de la unidad productora mas grande localizada antes del compresor.(3) Igual o mayor que el volumen equivalente a 15 m de flujo condensado en el cabezal adyacente de combustible.(3) Para tambores separadores de interetapas, se deberían suministrar 10 minutos entre NAAL y un punto localizado a una distancia de un Diámetro de tubería, por debajo de la boquilla de entrada, basados en un caudal de producción máxima de condensado entre las etapas. 5 minutos al caudal de circulación total de aceite pobre(3), si el tambor está después de un absorbedor. Cuando la succión proviene de los absorbedores, tome 5 minutos basados el caudal de circulación. Para sistemas de refrigeración, use 5 minutos basados en el caudal de flujo normal de refrigerante a la unidad de enfriamiento más grande del sistema.(3) Requerimientos de inventario para arranque, parada, reabastecimiento, etc. Horizontal Vertical Vertical Tipo de boquilla de entrada Codo de 90° o distribuidor en “T” con ranuras Distribuidor en “T” con ranuras. Distribuidor en “T” con ranuras. Salida vapor Boquilla simple Boquilla simple Boquilla simple Salida líquido Boquilla simple o extensión recta Boquilla simple Boquilla simple Consideraciones especiales Si hay requerimientos de decantación de agua, consultar PDVSA–MDP–03–S–05. Ver 4.8.2 Ver 4.8.4 y 4.8.5 También ver PDVSA–MDP–08–S–01 Si el sistema alimenta un compresor o un sistema de gas combustible, se deberían suministrar 10 minutos adicionales de retención basado en el flujo del condensado entre NAAL y un punto 150 mm (6 pulg) del borde más bajo de la boquilla de entrada. El espacio de vapor en este caso se debería dimensionar de acuerdo con los criterios correspondientes a los tambores separadores para compresores. Notas: ata (1) No se debería usar Malla en servicio sucio (2) Para cada tipo específico de tambor, refiérase a 4.6.1, 4.6.2, 4.6.3 y 4.8. (3) Medido entre la línea tangente del fondo del tambor y un punto localizado a una distancia equivalente a un Diámetro del tubo, por debajo de la boquilla de entrada. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PDVSA MDP–03–S–03 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 45 Indice volumen Indice norma TABLA 1 CRITERIOS DE DISEÑO TIPICOS PARA ALGUNOS SERVICIOS ESPECIFICOS (Continuación) ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ Á ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ Á ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ Parámetro de Diseño Tambores de Vapor Tambores de Separación de Agua Tambores de Descarga (Blowndown Drums) de no – Condensables Velocidad de vapor permisible % de Vc sin Malla % de Vc con Malla(1) Volumen de operación / Tiempo de Residencia – 100 100(2) – Un tercio del volumen del generador de vapor y su red de tuberías, ó 2 minutos basados en el caudal de alimentación de agua, tomando en todo caso el más grande de los dosvalores. Si existe el riesgo de algún daño debido a la pérdida del nivel de agua, estipule una retención mayor, dependiendo del proceso. En diseños recientes se han suministrado alrededor de 5 a 10 minutos de retención basado en el flujo de alimentación de agua. Posición normal del tambor La retención por debajo del nivel bajo de líquido se basa en un flujo ascendiente de 20 mm/s (50 pulg/min), para vapores de hidrocarburos ascendiendo a través del agua. El estimado del flujo ascendiente se basa en la ecuación de flujo de asentamiento / ascenso dada en PDVSA–MDP–03–S–01. Vertical u Horizontal 100 – Ver PDVSA–MDP–08–SD–01 Horizontal Horizontal Tipo de boquilla de entrada Un distribuidor en “T” con ranuras (tambor vertical). Dos distribuidores en “T” con ranuras o dos codos de 90° con flujo dividido (tambor horizontal) Codo de 90° Codo de 90° Salida vapor Boquilla simple Boquilla simple Boquilla simple Salida líquido Boquilla simple Boquilla simple Boquilla simple Consideraciones especiales Ver 4.8.6 Ver PDVSA–MDP–08–SD–01 Ver PDVSA–MDP–08–SD–01 Notas: (1) No se debería usar Malla en servicio sucio (2) Para cada tipo específico de tambor, refiérase a 4.6.1, 4.6.2, 4.6.3 y 4.8 MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 46 Indice norma TABLA 1 CRITERIOS DE DISEÑO TIPICOS PARA ALGUNOS SERVICIOS ESPECIFICOS (Continuación) ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ Parámetro de Diseño Tambores de Descarga (Blowdown Drums) de condensables Tambores Separadores para Alimentación a Depuradores de MEA Separadores de Alta Presión Velocidad de vapor permisible % de Vc sin Malla % de Vc con Malla(1) Volumen de operación / Tiempo de Residencia 100 – La retención de agua en el reservorio del fondo debería ser suficiente para absorber el calor de una descarga máxima de 2 minutos, sin exceder 90°C (200°F). – 100(2) Use el mayor valor de: 1. Igual o mayor que el volumen equivalente a 15 m (50 pie) del líquido en la tubería 2. 100 100–125(2) Adecuado para una separación completa de burbujas de 220 µm , basado en las ecuaciones de flujo de asentamiento (ascenso) dadas en PDVSA–MDP–03–S–01. Posición normal del tambor Vertical Una retención de diez minutos basados en la descarga combinada de líquidos provenientes de las unidades localizadas aguas arriba. Vertical Tipo de boquilla de entrada Codo de 90° Distribuidor en “T” con ranuras Distribuidor en “T” con ranuras (Flujo dividido) Salida vapor Boquilla simple Boquilla simple Boquilla simple Salida líquido Boquilla simple Boquilla simple Boquilla simple Consideraciones especiales Ver MDP de Transferencia de Calor por Contacto directo, y PDVSA–MDP–08–SD–01 Ver 4.8.11 Ver 4.8.12 Notas: (1) No se debería usar Malla en servicio sucio (2) Para cada tipo específico de tambor, refiérase a 4.6.1, 4.6.2, 4.6.3 y 4.8 Altura mínima a nivel bajo de líquido = 450 mm (18 pulg). Horizontal MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 47 Indice norma TABLA 1 CRITERIOS DE DISEÑO TIPICOS PARA ALGUNOS SERVICIOS ESPECIFICOS (Continuación) ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ Á ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ Parámetro de Diseño Tambores alimentados por válvulas de seguridad solamente Velocidad de vapor permisible % de Vc sin Malla % de Vc con Malla(1) Volumen de operación / Tiempo de Residencia Posición normal del tambor 170 – La retención de líquido es gobernada por el proceso aguas arriba y cada caso debe ser evaluado. Vertical Tipo de boquilla de entrada Horizontal tangencial Salida vapor Boquilla simple Salida líquido Boquilla simple Consideraciones especiales Notas: Ver 4.4.3 MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 48 Indice norma ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ TABLA 2. DATOS DE RECIPIENTES CILINDRICOS PARTE CILINDRICA DEL RECIPIENTE Area de Area de Volumen Superficie (2) Sección Transversal TAPA ELIPSOIDAL 2:1(1) Area de Volumen Superficie Diámetro del Tambor mm 300 400 500 600 m2 0,94 1,25 1,57 1,88 m2 0,071 0,126 0,196 0,283 m3 0,071 0,126 0,196 0,283 m2 0,098 0,173 0,271 0,390 m3 0,004 0,008 0,016 0,028 700 800 900 1000 2,19 2,51 2,827 3,14 0,385 0,503 0,636 0,785 0,385 0,503 0,636 0,785 0,531 0,694 0,878 1,08 0,045 0,067 0,095 0,131 1100 1200 1300 1400 1500 3,46 3,77 4,08 4,40 4,71 0,950 1,13 1,33 1,54 1,77 0,950 1,13 1,33 1,54 1,77 1,31 1,56 1,83 2,12 2,44 0,174 0,226 0,288 0,359 0,442 1600 1700 1800 1900 2000 5,03 5,34 5,65 5,97 6,28 2,01 2,27 2,54 2,84 3,14 2,01 2,27 2,54 2,84 3,14 2,78 3,13 3,51 3,91 4,33 0,536 0,643 0,763 0,898 1,05 2100 2200 2300 2400 2500 6,80 6,91 7,23 7,54 7,85 3,46 3,80 4,15 4,52 4,91 3,46 3,80 4,15 4,52 4,91 4,78 5,25 5,73 6,24 6,77 1,21 1,39 1,59 1,81 2,05 2600 2700 2800 2900 3000 8,17 8,48 8,80 9,11 9,42 5,31 5,73 6,16 6,61 7,07 5,31 5,73 6,16 6,61 7,07 7,33 7,90 8,50 9,12 9,76 2,30 2,58 2,87 3,19 3,53 MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 49 Indice norma ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ TABLA 2. DATOS DE RECIPIENTES CILINDRICOS (Continuación) PARTE CILINDRICA DEL RECIPIENTE Area de Area de Volumen Superficie (2) Sección Transversal Diámetro del Tambor mm TAPA ELIPSOIDAL 2:1(1) Area de Volumen Superficie m2 m2 m3 m2 m3 3200 3400 3600 3800 4000 10,05 10,68 11,31 11,94 12,56 8,04 9,08 10,18 11,34 12,56 8,04 9,08 10,18 11,34 12,56 11,10 12,53 14,05 15,65 17,34 4,29 5,14 6,11 7,18 8,38 4200 4400 4600 4800 5000 13,19 13,82 14,45 15,08 15,71 13,85 15,21 16,62 18,10 19,63 13,85 15,21 16,62 18,10 19,63 19,12 20,99 22,94 24,98 27,10 9,70 11,15 12,74 14,48 16,36 5200 5400 5600 5800 6000 16,34 16,96 17,59 18,22 18,85 21,24 22,90 24,63 26,42 28,27 21,24 22,90 24,63 26,42 28,27 29,31 31,61 34,00 36,47 39,02 18,41 20,61 22,99 25,54 28,27 6200 6400 6600 6800 7000 19,48 20,11 20,73 21,36 21,99 30,19 32,17 34,21 36,32 38,48 30,19 32,17 34,21 36,32 38,48 41,67 44,40 47,22 50,12 53,11 31,20 34,31 37,63 41,16 44,90 40,72 43,01 45,36 47,78 50,27 lado recto 40,72 43,01 45,36 47,78 50,27 56,19 59,36 62,61 65,95 89,38 48,86 53,04 57,46 62,12 67,02 7200 7400 7600 7800 8000 1. Cada tapa 22,62 23,25 23,88 24,50 25,13 2. Por metro de MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 50 Indice norma TABLA 3. TIPOS DE INTERNOS DE ENTRADA RECOMENDADOS PARA ALGUNOS SERVICIOS ESPECIFICOS ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ TIPO DE TAMBOR SEPARADOR Vertical APLICACION TIPO DE INTERNO DE ENTRADA Todos los tambores con Malla Distribuidor “T” con ranuras Tambores sin Malla, siempre Boquilla simple de entrada y cuando el régimen de flujo en la boquilla de entrada no sea flujo tapón ni de burbuja Cuando el régimen de flujo en Distribuidor “T” con ranuras la boquilla de entrada es flujo tapón o burbuja Para un tambor alimentado solamente durante el alivio de válvulas de seguridad Horizontal Boquillas horizontales tangenciales Tambores con Malla Un distribuidor “T” con ranuras o un codo de 90° a cada extremo del tambor. Estas entradas deberían apuntar hacia la tapa más cercana Tambores sin Malla Distribuidor (es) con ranuras o codo (s) de 90° apuntando hacia la tapa más cercana PRACTICAS DE DISEÑO PDVSA PDVSA PD–SEC.5A SEPARADORES LIQUIDO–VAPOR TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual Indice volumen REVISION FECHA 0 MAR.81 Página 51 Indice norma TABLA 4. DIMENSIONES DE CODOS ESTANDAR DE 90° PARA SOLDAR EN FUNCION DEL TAMAÑO NOMINAL DE LA DISTANCIA DEL CENTRO AL EXTREMO TUBERIA ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ Á ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ Á ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ Á ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ Á ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ Á ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ TAMAÑO NOMINAL DE LA TUBERIA DISTANCIA DEL CENTRO AL EXTREMO, mm CODOS DE RADIO LARGO mm pulg 38 1 1/2 57 2 1/4 76 3 95 3 3/4 114 4 1/2 CODOS DE RADIO CORTO mm pulg 25 1 38 1 1/2 51 2 64 2 1/2 76 3 mm 25 40 50 65 80 pulg 1 1 1/2 2 2 1/2 3 90 100 125 150 200 3 1/2 4 5 6 8 133 152 191 229 305 5 1/4 6 7 1/2 9 12 89 102 127 152 203 3 1/2 4 5 6 8 250 300 350 400 10 12 14 16 381 457 533 610 15 18 21 24 254 305 356 406 10 12 14 16 450 500 550 600 18 20 22 24 686 762 838 914 27 30 33 36 457 508 559 610 18 20 22 24 MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 52 Indice norma TABLA 5. LONGITUDES DE CUERDAS Y AREAS DE LAS SECCIONES CIRCULARES VS. ALTURAS DE LA CUERDA SEGMENTO ǒ Ǔ Long. de la cuerda R * + Altura de la cuerda + h L* + + l + Sen q + Sen Cos–1 1– 2 h 2 Diámetro D Diámetro D D 2 Asegmento r (q–Senq) A*+ + + q–Senq ; q + 2 Cos –1 1– 2 h , q en Radianes 2 p r2 2p ACirculo D ƪ ǒ Ǔƫ MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen Fig 1. CAPACIDADES DE TAMBORES CILINDRICOS PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 53 Indice norma MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 54 Indice norma Fig 2. DIMENSIONES TIPICAS DE TAMBORES VERTICALES do SIN MALLA CON MALLA 0.15 D ( h boq–tan 400 mm o 16 pulg. min. ) 150 mm(6 pulg.) (7) 0.5 D ( 610 mm o 24 pulg. min. ) dp dp NAAL (1) NAL VER TABLA 1 NBL (1) NBBL (5) D (2) MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 55 Indice norma NOTAS: 1. Si aplica: cinco minutos de flujo de líquido entre NAAL y NAL (igual para NBBL y NBL). Si no aplica, sólo hay NAL y NBL. 2. El % recomendado de Vc se presenta en la Tabla 1 y en 4.6.1. 3. El tipo de boquilla de entrada depende del servicio, ver Tablas 1 y 3. 4. La distancia mínima del fondo de la boquilla de entrada al NAAL debería ser adecuada para prevenir o minimizar el arrastre en la superficie del líquido (Ver 4.4.1 ). 5. La distancia mínima entre el nivel bajo bajo del líquido y la boquilla de salida del líquido se presenta en 4.3.6 6. La distancia mínima entre el tope de una boquilla de entrada y la línea tangente del tope del tambor debe ser de 900 mm (36 pulg.). 7. Ver 5.2, paso 13. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PDVSA MDP–03–S–03 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 56 Indice volumen Indice norma BOQUILLA DE ROMPE VORTICE (7) (2) VER TABLA 1 (2) D TIPO REJILLA (6”) (1) (8) (4) MIN. (5) BOQUILLA DE ENTRADA ≥ 150 mm (6) L SALIDA DEL LIQUIDO NBBL NBL NAL (12”) ≥ 300 mm MALLA BOQUILLA DE SALIDA DEL VAPOR NAAL (8) BOQUILLA DE ENTRADA Fig 3. DIMENSIONES TIPICAS DE TAMBORES HORIZONTALES MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 57 Indice norma NOTAS: 1. Los % recomendados de Vc se presentan en la Tabla 1, en 4.6.2, 4.6.3, y 4.8. El espacio de vapor mínimo debería ser dimensionado para 300 mm (12 pulg.) o el 20% del diámetro del tambor, escogiendo en todo caso el mayor de los dos. 2. Si aplica: cinco minutos de flujo de líquido entre NAAL y NAL (igual para NBBL y NBL). Si no aplica, sólo hay NAL y NBL. 3. Si existe drenaje de agua, consultar PDVSA–MDP–03–S–05. 4. Refiérase a la Tabla 3 y a 4.6.2, 4.6.3, y 4.8 para tambores separadores horizontales con y sin Malla horizontal; para la sección de la boquilla de entrada. Se pueden usar una o dos boquillas para los tambores sin Malla. Los criterios de diseño para las boquillas de entrada se presentan en 4.4.2 5. La distancia mínima entre la Malla y la boquilla de salida del gas se presenta en 4.6.4 6. La distancia mínima entre el nivel bajo bajo del líquido y la boquilla de salida del líquido se presenta en 4.3.6. 7. Se deberían instalar placas de choque, de frente a las boquillas de entrada, tipo codo de 90°, para proteger la pared del tambor. Las dimensiones recomendadas para tales placas son: ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ DIAMETRO DE LA BOQUILLA Hasta 100 mm (4 pulg.) 150 mm (6 pulg.) DIAMETRO DE LA PLACA El doble del diámetro de la boquilla 1.5 veces el diámetro de la boquilla MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PDVSA MDP–03–S–03 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual Indice volumen REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 58 Indice norma NBBL NAL NBL 150 mm (6”) min. (6”) ≥ 150 mm D (7) (2) (2) (8) (4) MIN. BOQUILLA DE ENTRADA TIPO REJILLA (1) ROMPE VORTICE (6) (1) L SALIDA DEL LIQUIDO BOQUILLA DE (12”) ≥ 300 mm MALLA BOQUILLA DE SALIDA DEL VAPOR (5) NAAL BOQUILLA DE ENTRADA (8) Fig 4. DIMENSIONES DE TAMBORES HORIZONTALES CON MALLA VERTICAL Y HORIZONTAL MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 59 Indice norma NOTAS: 1. Las áreas de las Mallas vertical y horizontal para el flujo de vapor se deberían dimensionar para 125% de la velocidad crítica al caudal de flujo de diseño. El espacio de vapor mínimo se debería dimensionar para 300 mm (12 pulg.) o el 20% del diámetro del tambor, escogiendose siempre el valor mayor. 2. Si aplica: cinco minutos de flujo de líquido entre NAAL y NAL (igual para NBBL y NBL). Si no aplica, sólo hay NAL y NBL.. 3. Si existe drenaje de agua, consultar PDVSA–MDP–03–S–05. 4. La distancia mínima considerando refuerzo y requerimientos de fabricación están dados en PDVSA–MID–10603.1.101 y 10603.2.002. 5. La boquilla de entrada debería consistir de un distribuidor con ranuras o de un codo de 90° en cada extremo del tambor. Los criterios de diseño de la boquilla de entrada se presentan en 4.4.2, 4.6.2 y 4.6.3 6. La distancia mínima entre la Malla y la boquilla de salida del gas se presenta en 4.6.4. 7. La distancia mínima entre el nivel bajo bajo del líquido y la boquilla de salida del líquido se presenta en 4.3.6. 8. Se debería instalar placas de choque frente a las boquillas de entrada, tipo codo de 90°, para proteger la pared del tambor. Las siguientes son las dimensiones recomendadas para tales placas ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ DIAMETRO DE LA BOQUILLA Hasta 100 mm (4 pulg.) 150 mm (6 pulg.) o más DIAMETRO DE LA PLACA El doble del diámetro de la boquilla 1.5 veces el diámetro de la boquilla MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PDVSA MDP–03–S–03 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual REVISION FECHA 0 JUN.95 Indice volumen Página 60 Indice norma Fig 5. TAMBOR SEPARADOR DE LA ALIMENTACION DEL DEPURADOR DE MEA(1) PLATO 1 DEPURADOR PLATO DE CHIMENEA SALIDA DE MEA ENRIQUECIDA ho TAMBOR SEPARADOR do 450 mm. (18”) ENTRADA DE GAS D MALLA MALLA DE 150 mm. (6”) NAL DISTRIBUIDOR CON RANURAS (3) NBL ROMPE VORTICE TIPO REJILLA HIDROCARBUROS MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 61 Indice norma NOTAS: 1. Los criterios de diseño restantes se presentan en la Tabla 1, en la Figura 2. y en 4.8.11. 2. Ver 4.6.4. 3. Ver Figura 9. para detalles del distribuidor; además, consultar 4.7.2. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 62 Indice norma Fig 6. DISIPACION DE LA VELOCIDAD EN CHORROS INCIDENTES MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 63 Indice norma Fig 7. TAMBORES SEPARADORES VERTICALES CON ENTRADA TANGENCIAL HORIZONTAL (1) 2 do do ANILLO ANULAR DE 50 mm (2”) BOQUILLA DE SALIDA DEL VAPOR FALDA PARA MINIMIZAR EL ARRASTRE CAUSADO POR DESLIZAMIENTO DE LIQUIDO EN LA PARED EXTERNA DEL TUBO 75 mm (3”) 1200 mm (4’) BOQUILLA TANGENCIAL DE ENTRADA PLACA DEFLECTORA SOLIDA CIRCULAR (LA MAS PREFERIDA) O PLACA DE PARRILLA SUMERGIDA (2) D D 50 mm (2”) NAAL 150 mm (6”) NBBL (3) ROMPE VORTICE TIPO REJILLA BOQUILLA DE SALIDA DEL LIQUIDO MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 64 Indice norma NOTAS: 1. Los criterios adicionales de diseño se presentan en 4.4.3. 2. Se recomienda una fila circular de placas de parrilla sumergida. El diámetro de la fila es igual al diámetro del tambor menos 100 mm (4 pulg.) el espaciado de la parrilla y el espesor de la fila se muestran en la Figura 10. 3. La colocación del NBBL se determina por la altura mínima requerida para prevenir arrastre de aire (Ver 4.3.6). Sin embargo, en ningún caso el NBBL debe estar debajo de la línea tangente del fondo. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PDVSA MDP–03–S–03 SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual REVISION FECHA 0 JUN.95 Indice volumen Página 65 Indice norma Fig 8. RECOLECTOR DE GASES BOQUILLA DE SALIDA DEL GAS TOPE DEL TAMBOR CADA RAMAL DEL COLECTOR DEBE TENER DOS FILAS DE RANURAS IGUALMENTE ESPACIADAS ≥ 50 mm (2”) MIN l ran EXTREMO CERRADO S ran MIN MIN PERFORAR UN ORIFICIO DE DRENAJE DE 15 mm. (1/2”) f EN CADA EXTREMO DEL COLECTOR ho MALLA L MALLA BOQUILLA DE SALIDA DEL GAS ≥ 25 mm (1”) 30° 30°min. PARED DEL TAMBOR ho 2 ORIFICIOS DE DRENAJE PLACA SOLIDA VERTICAL DE SOPORTE LOCALIZADA EN LOS 4 LADOS DE LA MALLA S MALLA ANGULO DE ROCIADO (ESPACIO OCUPADO POR RANURAS) 30 ° dp 25 mm (1”) 25 mm 15 mm (1”) (.6”) Indice volumen (1”) (1”) SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO 25 mm 25 mm (1”) dp 25 mm Indice manual 30 ° DISTRIBUIDOR DE ENTRADA EN ”T” EN SEPARADOR HORIZONTAL .Menú Principal (1) EN SEPARADOR VERTICAL PDVSA ANGULO DE ROCIADO BOQUILLA DE ENTRADA ANGULO DE ROCIADO BOQUILLA DE ENTRADA MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 66 Indice norma Fig 9. DISTRIBUIDORES DE ENTRADA EN “T” MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 67 Indice norma NOTAS: 1. El ángulo de rociado es el mismo, tanto para el distribuidor de un tambor vertical, como para un horizontal: lo que cambia es la dirección del chorro. 2. Se debería instalar placas de choque frente a los distribuidores en “T”, para proteger la pared del tambor. Las siguientes son las dimensiones recomendadas para tales placas: ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ DIAMETRO DE LA BOQUILLA Hasta 100 mm (4 pulg.) 150 mm (6 pulg.) o más DIAMETRO DE LA PLACA El doble del diámetro de la boquilla 1.5 veces el diámetro de la boquilla DIAM. ORIFICIO 130 mm. MIN. PLANCHA TIPICA ROMPE–VORTICE(1) DIAMETRO DE BOQUILLA ROMPE–VORTICE TIPO REJILLA(2) SECCION B–B dl 50 mm. PARED DEL RECIPIENTE (CABEZAL DE FONDO) Indice volumen E INFERIOR LAS REJILLAS SUPERIOR RESPECTO A LAS DE ROTADAS A 90 ° CON BARRAS DE SOPORTE REJILLA CENTRAL CON 50 mm. 50 mm. INTERCONECTADAS BARRAS TRANSVERSALES A CADA 50 mm. SEPARADAS 25 mm. ENTRE EJES E FORMADA POR BARRAS PLANAS DE 25 x 6, SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO SECCION A–A DIAMETRO DE BOQUILLA DE SALIDA DE LIQUIDO dl+50mm. ”A” CUADRADO (3) PLANTA REJILLA SOLDADA DE 3 CAPAS, Indice manual dl (230 mm.) MIN. dl+150 mm. 5 dl (250 mm. MIN.) B .Menú Principal PARED DEL RECIPIENTE (CABEZAL DE FONDO) B DEL RECIPIENTE CIRCUNFERENCIA PDVSA PLANTA A BOQUILLA (DESCARGA UNICA) O CIRCULO ENVOLVENTE (DESCARGA MULTIPLE) MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 68 Indice norma Fig 10. TIPOS Y CARACTERISTICAS DE LOS ROMPE–VORTICES MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 69 Indice norma NOTAS: 1. Ver PDVSA–MID–10603.2.308 para más detalles. 2. Ver PDVSA–MID–10603.2.309 para más detalles. 3. Para el caso de descarga única, A=3D; para el caso de descarga múltiple, A=D1+2D2, 4. D1: diámetro del círculo envolvente de todas las descargas. 5. D2: diámetro de la boquilla mayor. La rejilla se centrrá en el circulo envolvente. SEPARADOR VERTICAL (3) BOQUILLA SALIDA EN TAMBORES HORIZONTALES A: AREA DE SECCION TRANSVERSAL (1) (2) Indice volumen ROMPE VORTICE FONDO BOQUILLA NIVEL (INTERRUPTOR Y/O ALARMA) VOLUMEN DE EMERGENCIA (ALARMA) SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO SEPARADOR HORIZONTAL A FON–NBL NBBL (LLLL) NBL (LLL) (4) VOLUMEN DE OPERACION Indice manual A NBBL–NBL ANAL–NBL (ALARMA) (2) VOLUMEN DE EMERGENCIA (INTERRUPTOR Y/O ALARMA) .Menú Principal NAL (HLL) NAAL (HHLL) PDVSA A NAAL–NAL AV MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 70 Indice norma Fig 11. IDENTIFICACION DE LOS NIVELES EN UN TAMBOR SEPARADOR BIFASICO MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–03 REVISION FECHA 0 JUN.95 Página 71 Indice norma NOTAS: 1. Para el cálculo de esta distancia, ver 4.3.6 2. Si aplica: cinco minutos de flujo de líquido entre NAAL y NAL (igual para NBBL y NBL). Si no aplica, sólo hay NAL y NBL. 3. Ver 4.7.3 4. Ver 4.3.2, y 4.3.3 PDVSA MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES PDVSA N° MDP–03–S–04 0 FEB.96 REV. FECHA APROB. PDVSA, 1983 TITULO SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO 36 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–01 Tambores separadores: principios básicos 03–S–03 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) Vol II, Sección 5 “Tambores” Vol VII y VIII, Sección 12 “Instrumentación” Vol VIII y IX, Sección 15 “Seguridad en el diseño de plantas” Manual de Ingeniería de Diseño PDVSA–MID–10603.2.308 “Plancha típica rompe–vórtice” PDVSA–MID–10603.2.309 “Rompe vórtice–tipo rejilla” 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 3 Indice norma Otras Referencias Abernathy, MW., “Design Horizontal Gravity Settlers”, Hydrocarbon Processing, Sep. 1977 pp 199 – 202. 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. 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). 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 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. Obviamente, el volumen de operación para las fases líquidas liviana y pesada está contenido en el cuerpo principal del separador. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal 4.2 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 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 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 ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ 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 ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ donde: 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). 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 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 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. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal 5. 4.8 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 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 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. 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: 4.9 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ Internos 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 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. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO .Menú Principal 4.9.2 Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–04 REVISION FECHA 0 FEB.96 Página 18 Indice norma Elementos o medios coalescedores Se usan muchos tipos de elementos que promuevan la coalescencia de gotas de algunas de las fases líquidas. 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 PDVSA–MID–10603.2.309 PLANCHA TÍPICA ROMPE–VORTICE ROMPE–VORTICES TIPO REJILLA 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 19 Indice norma Para más detalles, consultar PDVSA–MDP–03–S–03, aparte 4.7.3. 4.10 4.10.1 Consideraciones adicionales 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. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO .Menú Principal Indice manual REVISION FECHA 0 FEB.96 Indice volumen Página 20 Indice norma ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ Información Adicional Presión y Temperatura de Diseño (Criterios a aplicar) Detalle de Rompe–vórtices Selección de Materiales Aislamiento térmico 5 PDVSA MDP–03–S–04 Fuente PDVSA MDP–01–DP–01, MID–D–211 MID–10603.2.308, MID–10603.2.309 (Pendiente), MID–D–211 MID–L–212 METODOLOGIA DE DISEÑO 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 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 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 21 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 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. 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 22 Indice norma 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. 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 ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ 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. 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 23 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 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 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. 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 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. 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. ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ Ubicar la información mínima requerida según la siguiente tabla. Información Densidad Viscosidad Flujo (másico o volumétrico) Líquido liviano X X X Líquido pesado X X X General 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 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ Relación (Leff/D) Espacio para venteo? Presión de Operación Temperatura de Operación Arrastre de Sólidos? 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: 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. 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 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 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. 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 27 Indice norma 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. 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 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 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. 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 28 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 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. 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 29 Indice norma 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). 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 = ρL = = 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. Xhliv_NBBI = Xhpes_NAAI = Xhpes_NBBI = ρP µ’ = 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 PDVSA MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO SEPARACION FISICA TAMBORES SEPARADORES PDVSA N° MDP–03–S–05 0 AGO.95 REV. FECHA APROB. PDVSA, 1983 TITULO TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO – LIQUIDO – VAPOR 64 DESCRIPCION FECHA PAG. REV. APROB. APROB. APROB. FECHA ESPECIALISTAS MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 1 Indice norma Indice 1 OBJETIVO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 ALCANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 REFERENCIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 CONSIDERACIONES DE DISEÑO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 Consideraciones generales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Decantación de las fases líquidas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Niveles/tiempos de residencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Botas decantadoras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Evaluación de la capacidad de separación líquido–líquido de acuerdo al separador a usar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Consideraciones de diseño para algunos servicios específicos . . . . . . . . Información complementaria en otros documentos técnicos de PDVSA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 METODOLOGIA DE DISEÑO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1 3 6 8 14 15 20 22 23 Procedimiento de diseño para tambores horizontales con bota decantadora, una sola entrada. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Procedimiento de diseño para tambores horizontales con bota decantadora, dos entradas. (PENDIENTE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Procedimiento de diseño para tambores horizontales con las dos fases líquidas dentro del cuerpo cilíndrico, una sola entrada . . . . . . Procedimiento de diseño para tambores horizontales con las dos fases líquidas dentro del cuerpo cilíndrico, dos entradas. . . . . . . . . . . . . . Procedimiento de diseño para tambores horizontales con compartimientos separados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 6 NOMENCLATURA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 7 APENDICE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 5.2 5.3 5.4 5.5 Figura 1. Figura 2. Figura 3. 23 33 44 44 Identificación de niveles y dimensiones en un tambor separador vapor–líquido–líquido con bota decantadora (una sola entrada) 59 Identificación de niveles y dimensiones en un tambor separador vapor–líquido–líquido con dos fases líquidas en el cuerpo principal (una sola entrada) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 Identificación de niveles y dimensiones en un tambor separador vapor–líquido–líquido con compartimientos separados . . . . . . . . . 63 MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal 1 SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 2 Indice norma OBJETIVO Entregar suficiente información para el Diseño de Procesos completo de Tambores Separadores Vapor–Líquido–Líquido horizontales. El tema “Tambores separadores”, dentro del área de “Separación Física”, en el Manual de Diseño de Procesos (MDP), está cubierto por los siguientes documentos: PDVSA–MDP– Descripción de Documento 03–S–01 Tambores Separadores: Principios Básicos 03–S–03 Tambores Separadores, Procedimientos de Diseño: Separadores Líquido–Vapor 03–S–04 Tambores Separadores, Procedimientos de Diseño: Separadores Líquido–Líquido 03–S–05 Tambores Separadores, Procedimientos de Diseño: Separadores Líquido–Líquido–Vapor (Este documento) 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 vapor–líquido– líquido horizontales, principalmente para operaciones de Refinación y manejo de Gas 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. El uso de separadores verticales no se considera, debido a los grandes volúmenes requeridos de líquido para la separación líquido–líquido. Los líquidos aquí considerados se suponen esencialmente inmiscibles, aproximación bastante buena para las operaciones que normalmente maneja la IPPCN, como es la separación gases–hidrocarburos líquidos–agua. Esencialmente, se cubrirá el diseño de tres tipos principales de tambores separadores vapor–líquido–líquido: 1. Tambores horizontales con bota decantadora (Ver Figura 1.). 2. Tambores horizontales con las dos fases líquidas dentro del cuerpo cilíndrico (Ver Figura 2.). 3. Tambores horizontales con compartimientos separados (Ver Figura 3.). MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal 3 Indice manual PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Indice volumen Página 3 Indice norma REFERENCIAS Manual de Diseño de Proceso PDVSA–MDP–04–CF–01 PDVSA–MDP–02–FF–01 PDVSA–MDP–02–K–01 PDVSA–MDP–03–S–01 PDVSA–MDP–08–SD–01 Torres de Fraccionamiento Flujo de Fluidos Compresores Tambores Separadores: Principios Básicos Sistemas de Disposición Manual de Ingeniería de Diseño PDVSA–MID–10603.2.302 PDVSA–MID–10603.2.306 PDVSA–MID–10603.2.308 PDVSA–MID–10603.2.309 Deflector de Entrada y Salida de Vapor Separador de Malla Metálica y Soporte Plancha típica rompe–vórtice Rompe vórtice–tipo rejilla Otras Referencias 1. PDVSA, MANUAL DE DISEÑO DE PROCESOS, PRACTICAS DE DISEÑO, Vol 2, Sección 5: ”TAMBORES”, Junio 1986. 4 CONSIDERACIONES DE DISEÑO 4.1 Consideraciones generales Tres tipos principales de separadores vapor–líquido–líquido serán estudiados en estos procedimientos de diseño: 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 vapor–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. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 4 Indice norma En estos equipos, existe un control de nivel gas–líquido en el cuerpo principal, y un control de nivel de interfase líquido–líquido en la bota decantadora. (Debe recordarse que el control de nivel de interfase es más difícil y, a veces, menos confiable que el control de nivel gas–líquido. 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. Tambores horizontales con las dos fases líquidas dentro del cuerpo cilíndrico (Ver Figura 2.) Cuando la cantidad de fase líquida pesada 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 también dentro del cuerpo, aumenta el diámetro del recipiente, haciéndolo más pesado y más costoso. En este tipo de separadores, el criterio primordial de diseño es que la fase líquida liviana esté libre de gotas de líquido pesado. En estos equipos, se tiene control de nivel gas–líquido y control de interfase líquido–líquido, dentro del mismo cuerpo cilíndrico, lo cual hace más complicada la operación del equipo y su relación con los procesos aguas abajo. Obviamente, el volumen de operación y de emergencia para la fase líquida liviana y el volumen de operación (en estos casos, casi nunca se tiene volumen de emergencia), para el líquido pesado está contenido en el cuerpo principal del separador. Tambores horizontales con compartimientos separados (Ver Figura 3.) En los casos cuando la fase líquida pesada es la más importante, es decir, la que controla el procesamiento aguas abajo, como serían los despojadores de aguas agrias o los de aminas, el tiempo de residencia de operación (y tiempo de respuesta de operador a emergencias en la operación), y el flujo del líquido pesado son mucho mayores que los correspondientes de la fase líquida pesada. En este tipo de separadores, el criterio primordial de diseño es que la fase líquida pesada esté libre de gotas de líquido liviano. Estos equipos, también llamados separadores de balde (“bucket”), y de vertedero (“weir”), tienen fijo el nivel de líquido con respecto a la fase vapor/gas, debido al rebosadero de fase liviana hacia el compartimiento de fase líquida liviana (balde o “bucket” de líquido liviano), el cual fija dicha altura. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 5 Indice norma En la zona del separador antes del balde de líquido liviano, es donde se produce la separación de las gotas de líquido liviano, de la fase pesada continua: aquí no se controla interfase líquido–líquido, ya que la posición de dicha interfase se fija (más o menos), por la diferencia de alturas entre el rebosadero de líquido liviano hacia el balde, y el vertedero de fase pesada hacia el compartimiento del tambor que contiene dicho líquido pesado. Es conveniente notar que las densidades de las fases líquidas involucradas, y el flujo de la fase pesada, afectan también la posición de dicha interfase y, si tales características varían, cambiará la posición de dicha interfase. Los requerimientos de volumen de operación y de emergencia para el líquido pesado, son satisfechos en el compartimiento de pesados que está limitado por el vertedero de pesados. Los requerimientos de volumen de operación y de emergencia para el líquido liviano, son satisfechos en el balde de líquido liviano del separador. De acuerdo a lo anterior, este es el diseño más costoso, ya que la longitud del separador es aumentada, con respecto a los otros tipos ya mencionados, por el balde y el compartimiento de líquido pesado limitado por el vertedero correspondiente. Debido a que no “importante”, la medición de interfase líquido–líquido, es más fácil de operar, ya que sólo tiene control de nivel vapor líquido en el balde de livianos, y sólo control de nivel vapor líquido en el compartimiento de pesados. Para todos los efectos de este documento, cuando se hable de separadores de compartimientos separados, se usará el término “balde”, como genérico del compartimiento del líquido liviano, y “vertedero”, como genérico del vertedero y el compartimiento de la fase líquida pesada. Consideraciones con respecto al área de flujo de vapor, arrastre en la superficie de líquido, diseño y uso de mallas, otros internos y cálculo de boquillas de proceso Con respecto al área de flujo de vapor, arrastre en la superficie de líquido, consideraciones para el diseño y uso de mallas, otros internos y cálculo de boquillas de proceso, se recomienda consultar el documento PDVSA–MDP–03–S–03: Tambores Separadores, Procedimientos de Diseño: Separadores Líquido–Vapor. Dicho documento cubre exhaustivamente tales temas. Como guía, se presenta la siguiente tabla: MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 6 Indice norma ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ Tema 4.2 Sección en MDP–03–S–03 Comentarios / Modificaciones Area de Flujo de vapor 4.1 Arrastre en la superficie de líquido Boquillas de Proceso 4.4 Consideraciones para el diseño y uso de mallas Otros internos 4.6 Si el líquido liviano es más del 5% en vol de la fase líquida total, usar su densidad para el cálculo de la velocidad crítica; en caso contrario, usar la densidad promedio de la fase líquida total Sólo se consideran tambores separadores horizontales Sólo se consideran tambores separadores horizontales Boquillas elevadas o con exten– siones rectas, para el retiro del líquido liviano Sólo se consideran tambores separadores horizontales Codos de 90º, distribuidores en forma de “T”, rompe vórtices, recolectores de gas 4.5 4.7 Decantación de las fases líquidas 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)]: MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual V t PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 7 Indice volumen Indice norma F 1 g D2p ρ P – ρ L Ec. (1) 18 m ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ donde: 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’ 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 ò c m Ec. (3) ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ 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 ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ donde: 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. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal 4.2.2 SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 8 Indice norma 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: ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ 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 4.3 mm 0.127 0.089 0.089 0.089 0.089 0.089 0.127 pulg 0.005 0.0035 0.0035 0.0035 0.0035 0.0035 0.005 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. 4.3.1 Identificación de los niveles en un recipiente De acuerdo a lo normalmente empleado en la IPPCN para hablar de niveles en un recipiente líquido–vapor, tenemos la siguiente tabla (Ver Figs. 1. y 2.) MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 9 Indice norma ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ Siglas típicas en español NAAL NAL NNL NBL NBBL NAI NBI Descripción típica Nivel alto–alto de líquido Nivel alto de líquido Nivel normal de líquido Nivel bajo de líquido Nivel bajo–bajo de líquido Nivel alto de interfase Nivel bajo de interfase Siglas típicas en inglés HHLL HLL NLL LLL LLLL HIL LIL Para efectos de consistencia en la discusión en el MDP de tambores, se usarán las siglas típicas en español para identificar los diferentes niveles. 4.3.2 Volumen de operación de la fase liviana Es el volumen de líquido liviano existente entre NAL y NBL. Este volumen, también conocido como volumen retenido de líquido liviano, y en inglés como “light liquid surge volume” o “light 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 liviano para una parada ordenada y segura cuando se suceden perturbaciones mayores de operación. 4.3.3 Tiempo de residencia de operación de la fase liviana Es el tiempo correspondiente en el cual el flujo de líquido liviano puede llenar el volumen de operación de la fase liviana en el recipiente bajo estudio. La mayoría de las veces, cuando se quiere especificar el volumen de operación de la fase liviana, lo que realmente se indica es cuantos minutos deben transcurrir entre NAL y NBL. También es conocido en inglés como “light liquid surge time”. 4.3.4 Volumen de operación de la fase pesada Es el volumen de líquido pesado existente entre NAI y NBI. Este volumen, también conocido como volumen retenido de líquido pesado, y en inglés como “heavy liquid surge volume” o “heavy 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 pesado para una parada ordenada y segura cuando se suceden perturbaciones mayores de operación. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal 4.3.5 SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 10 Indice norma Tiempo de residencia de operación de la fase pesada Es el tiempo correspondiente en el cual el flujo de líquido pesado puede llenar el volumen de operación de la fase pesada en el recipiente bajo estudio. La mayoría de las veces, cuando se quiere especificar el volumen de operación de la fase pesada, lo que realmente se indica es cuantos minutos deben transcurrir entre NAI y NBI. También es conocido en inglés como “heavy liquid surge time”. 4.3.6 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 se quedara “seca”, es decir, que no tuviera líquido que bombear, ya que eso podría dañar al equipo; y si, a su vez, la bomba alimenta a un horno, se podría generar una emergencia mayor en la planta por rotura de un tubo del horno, ya que éste, a su vez, ha quedado “seco”. Por esa razón, el tambor alimentador de la bomba se equipa con alarmas de nivel de NAL y NBL, y con interruptores y/o alarmas de NAAL y NBBL: al sonar la alarma de NBL, 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 NBBL activaría una parada segura de la bomba y, seguramente, una parada segura del horno y de toda la planta. Debido a las diferentes tradiciones operativas que existen en la IPPCN, es dífícil 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 NAL y NAAL (o entre NBL y NBBL), será de cinco minutos. 4.3.7 Volumen de emergencia Es el volumen adicional que corresponde al líquido que debe satisfacer el llamado “tiempo de respuesta o de intervención del operador”: de acuerdo a lo expresado en 4.3.6, cuando se tengan interruptores y/o alarmas de NAAL o NBBL, se tendrán cinco minutos adicionales de tiempo de residencia de líquido por interruptor/alarma, lo que indica que, cuando se tiene NAAL y NBBL, se añaden 10 minutos de tiempo de residencia, a lo cual corresponde un volumen de líquido de emergencia de 10 minutos del máximo flujo de líquido. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal 4.3.8 PDVSA MDP–03–S–05 SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 11 Indice volumen Indice norma Nivel bajo–bajo de líquido liviano (o bajo, cuando aplique) La distancia mínima desde el nivel bajo–bajo de líquido liviano, si se tiene un Interruptor y/o alarma de nivel bajo–bajo de líquido liviano, (o nivel bajo, si no se tiene un Interruptor y/o alarma de nivel bajo–bajo), hasta el Nivel alto de interfase (cuando se tengan dos fases líquidas en el tambor), o hasta el fondo del recipiente (cuando existe una bota decantadora), es 230 mm mínimo (9 pulg). Sin embargo, este valor puede cambiar debido a requerimientos de tiempo de residencia del líquido liviano, para lograr decantación exitosa del líquido pesado, como se verá posteriormente en los procedimientos de diseño. Para el caso del balde de líquido liviano, de separadores con compartimientos separados, medido desde el fondo del balde, este valor se conoce como hBBALDE–NBL. Para el caso del compartimiento de líquido pesado, de separadores con compartimientos separados, medido desde el fondo del tambor, este valor se conoce como hVNBBL. 4.3.9 Nivel bajo de interfase La distancia mínima desde el nivel 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). 4.3.10 Criterios para fijar el volumen de operación/tiempo de residencia La tabla siguiente, presenta criterios para fijar el volumen de operación o tiempo de residencia de líquido, para ciertos servicios específicos: ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ Descripción (para una fase líquida) Tiempo de Residencia de Operación, min 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 20 15 15–20 MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PDVSA MDP–03–S–05 SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 12 Indice volumen Indice norma ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ 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 o 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 4.3.11 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 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. En el caso que este último criterio no aplique, como es el caso de alimentación a despojadores de aguas agrias, los tiempos de residencia del agua aumentan dramáticamente. 4.3.12 Longitud efectiva de operación (Leff) Es la longitud de tambor requerida para que se suceda la separación vapor/gas–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. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 13 Indice norma En el caso de tambores horizontales de una sola boquilla de alimentación, corresponde a la distancia entre la boquilla de entrada y la de salida de gas, la cual es la distancia horizontal que viaja una gota de líquido desde la boquilla de entrada, hasta que se decanta totalmente y se une al líquido retenido en el recipiente, sin ser arrastrada por la fase vapor que sale por la boquilla de salida de gas. 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. 4.3.13 Diferencia mínima de nivel entre NAAL y NBBL Se fija como diferencia mínima de nivel entre NAAL y NBBL, 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. 4.3.14 Diferencia mínima de nivel entre NAI y NBI Se fija como diferencia mínima de nivel entre NAI y NBI, 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. 4.3.15 Interfase en separadores con compartimientos separados Como ya fue mencionado en 4.1, el nivel de interfase viene fijado por las propiedades de las fases líquidas, el flujo de la fase líquida pesada, y la diferencia de alturas entre el rebosadero del balde de fase líquida liviana, y el vertedero del líquido pesado Las alturas de dichas placas de rebose del líquido liviano y del líquido pesado, se ajustan para mantener, por lo menos, una capa de líquido liviano de 230 mm (9 pulg) de profundidad, en el compartimiento de decantación. La diferencia de dichas alturas es (Ec. (4)): ρQ h OB–h WB hOW 1– ρ W F 11 QW Lc Ec. (4) MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 14 Indice norma donde: ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ 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 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ hOB = hWB = hOW = QW LC = = rO = rW = F11 = Distancia vertical del fondo del tambor al tope del rebosadero del balde de líquido liviano Distancia vertical del fondo del tambor al tope del vertedero de líquido pesado Distancia vertical desde la interfase líquido liviano/líquido pesado hasta el tope del rebosadero del balde de líquido liviano (230 mm (9 pulg) mínimo) Flujo de líquido pesado Longitud de la cuerda en el tope del vertedero de líquido pesado Densidad (a condiciones de operación), de la corriente más pesada de líquido liviano alimentada al tambor. Si la densidad del líquido liviano es desconocida, use 900 kg/m3 (56 lb/pie3) Densidad líquido pesado a condiciones de operación Factor que depende de las unidades usadas En unidades SI m En unidades inglesas pulg mm pulg mm pulg m3/s mm pie3/s pie kg/m3 lb/pie 3 kg/m3 lb/pie 3 67025.7 5.384 La ecuación (4), la cual se basa en el flujo de un vertedero rectangular, toma en cuenta la presencia de las dos fases líquidas en el compartimiento de decantación y de un cabezal de líquido pesado por encima del tope del vertedero de líquido pesado. 4.4 Botas decantadoras 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: MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 15 Indice norma ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ 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 Los criterios para el diseño de botas son los siguientes: 4.5 4.5.1 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). Evaluación de la capacidad de separación líquido–líquido de acuerdo al separador a usar Filosofía de diseño y tipo de separador a usar De acuerdo a lo mencionado en 4.3.11, los esfuerzos de diseño se enfocan, principalmente, en la separación de las gotas de agua del hidrocarburo líquido, ya que este último deberá estar “libre” de agua (del agua que pueda separarse por pura gravedad), para procesamiento posterior: éste es el concepto base que se usa en los procedimientos de diseño que posteriormente se presentarán para separadores con dos fases líquidas en el cuerpo cilíndrico y para separadores con bota de decantación. Sin embargo, hay casos donde el esfuerzo de diseño está enfocado principalmente en la separación de las gotas de la fase líquida liviana de la fase líquida pesada: en estos casos, existe una cantidad relativamente grande de fase líquida pesada y una cantidad relativamente pequeña de líquido liviano: éste es el concepto base que se usa en los procedimientos de diseño que posteriormente se presentarán para separadores con compartimientos para retirar la fase liviana y la fase pesada. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal 4.5.2 SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 16 Indice norma Análisis de la decantación de la fase líquida pesada, cuando es el criterio determinante de diseño En un tambor separador horizontal, al estudiar la decantación de las gotas de fase líquida pesada (fase discontinua), en la fase líquida liviana (fase continua), se observa que la gota viaja en una dirección inclinada hacia abajo, con una velocidad que está compuesta por un componente vertical hacia abajo, que corresponde a la velocidad de decantación, y un componente horizontal, en el sentido del flujo de la corriente líquida liviana, que corresponde a la velocidad de flujo de dicha fase, la cual se calcula por la división del flujo volumétrico entre el área transversal que ocupa dicha fase. No importa los niveles que en un momento el tambor tenga, la separación de la fase pesada de la fase liviana debe garantizarse: por lo tanto el diseño del separador debe ser tal que, si se está a máximo nivel ó a minimo nivel (ó cualquier valor intermedio), la decantación de las gotas de fase líquida pesada (fase discontinua), en la fase líquida liviana (fase continua) debe sucederse exitosamente. La separación de la fase pesada de la fase liviana se sucederá cuando el tiempo de residencia de la gota a separar, sea mayor que el tiempo requerido para decantar en la fase continua. En términos de distancias en el separador, esto se traduce en que la distancia horizontal que la gota recorre, cuando ha decantado totalmente (es decir, cuando ha tocado el fondo del recipiente para el caso de tambores con bota decantadora; o cuando llega a la interfase, para el caso de dos fases líquidas en el cuerpo), es menor que la distancia horizontal entre la entrada de la alimentación y la boquilla elevada de salida del líquido liviano (para tambores con dos fases líquidas en el cuerpo cilíndrico), o el extremo horizontal más alejado de la bota (para tambores con bota decantadora), también conocida tal distancia como longitud efectiva de separación (Leff ). 4.5.3 Análisis de la flotación de la fase líquida liviana, cuando es el criterio determinante de diseño En un tambor separador horizontal, al estudiar la flotación de las gotas de fase líquida liviana (fase discontinua), en la fase líquida pesada (fase continua), se observa que la gota viaja en una dirección inclinada hacia abajo, con una velocidad que está compuesta por un componente vertical hacia arriba, que corresponde a la velocidad de flotación, y un componente horizontal, en el sentido del flujo de la corriente líquida pesada, que corresponde a la velocidad de flujo de dicha fase, la cual se calcula por la división del flujo volumétrico entre el área transversal que ocupa dicha fase. No importa los niveles que en un momento el tambor tenga, la separación de la fase liviana de la fase pesada debe garantizarse: por lo tanto el diseño del separador debe ser tal que, la flotación de las gotas de fase líquida liviana (fase discontinua), en la fase líquida pesada (fase continua) debe sucederse exitosamente. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 17 Indice norma La separación de la fase liviana de la fase pesada se sucederá cuando el tiempo de residencia de la gota a separar, sea mayor que el tiempo requerido para flotar en la fase continua. En términos de distancias en el separador, esto se traduce en que la distancia horizontal que la gota recorre, cuando se ha separado totalmente (es decir, cuando ha subido hasta la interfase líq. pesado/líq. liviano), es menor que la distancia horizontal entre la entrada de la alimentación y el rebosadero del balde del líquido liviano. 4.5.4 Evaluación 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 separador trifásico, con un diámetro y una longitud calculados para separación vapor líquido solamente, donde el volumen total de líquido está compuesto de dos volúmenes aditivos: 1. Volumen de operación más volumen de emergencia para la fase líquida liviana, es decir, el volumen entre NAAL y NBBL. 2. Volumen de líquido liviano necesario para la separación de la fase pesada, es decir el volumen entre NBBL y el fondo del recipiente. Con el separador diseñado como se dijo anteriormente, debe verificarse si se decanta la fase pesada, independientemente de donde esté el nivel operativo, NAAL o NBBL. 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 calculan las áreas transversales de flujo de líquido liviano, tanto para NAAL como para NBBL, 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 ( XH ), mediante la siguiente ecuación (Ec. (5)): X H V fL x h VtP 4. Ec. (5) donde h es el nivel al cual se está evaluando la operación, es decir NAAL o NBBL (medido desde el fondo del recipiente). MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal 4.5.5 SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 18 Indice norma 5. Si XH (evaluado tanto para NAAL, como para NBBL), 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 XH ( evaluado tanto para NAAL, como para NBBL ), 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 mantendrán constantes las áreas transversales de flujo de vapor y del líquido liviano (desde el NAAL hasta el NBBL), lo cual también aumentaría el tiempo de residencia de las diferentes fases. Evaluación de la capacidad de decantación en tambores con las dos fases líquidas dentro del cuerpo cilíndrico (Ver Figura 2.) Dado un separador trifásico, el cual tiene un diámetro y una longitud calculados para separación vapor líquido solamente, el volumen total de líquido está compuesto de dos volúmenes aditivos: 1. Volumen de operación más volumen de emergencia para la fase líquida liviana, es decir, el volumen entre NAAL y NBBL. 2. Volumen de líquido liviano necesario para la separación de la fase pesada, es decir el volumen entre NBBL y NAI. Con el separador diseñado para tener los volúmenes de líquido antes mencionados, y los correspondientes a NAI/NBI, debe verificarse si se decanta la fase pesada, independientemente de donde esté el nivel operativo, NAAL o NBBL. Si las gotas de la fase líquida pesada llegan a la interfase líquido pesado / líquido liviano antes de llegar a la boquilla elevada 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 NAAL/NAI, NAAL/NBI, NBBL/NAI y NBBL/NBI, 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 ( XH ), mediante la ecuación (5), del aparte 4.5.4: MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal PDVSA MDP–03–S–05 SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 19 Indice norma X H V fL x h VtP Ec. (5) donde h es la distancia vertical hacia abajo que recorren las gotas de líquido pesado, es decir desde NAAL hasta NAI, NAAL hasta NBI, NBBL hasta NBI y NBBL hasta NAI. 4.5.6 4. Si XH (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 liviano, habrá separación de la fase pesada, y el diseño del tambor es satisfactorio para la decantación de la fase pesada. 5. Si XH (en cualquiera de los casos 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 las áreas transversales de flujo de vapor y del líquido liviano (desde el NAAL hasta el NBBL), lo cual también aumentaría el tiempo de residencia de las diferentes fases. Evaluación de la capacidad de decantación compartimientos separados (Ver Figura 3.) en tambores con Este tipo de separadores son diseñados en forma algo diferente de los dos tipos cubiertos anteriormente, ya que el criterio controlante es la remoción de gotas de líquido liviano de la fase líquida pesada. Aquí el volumen total de líquido presente en la llamada zona o compartimiento de decantación, está compuesto de dos volúmenes aditivos: 1. Volumen de líquido pesado necesario para la separación de la fase liviana, es decir el volumen entre el fondo del recipiente y la interfase líquido líquido. 2. Volumen de la fase líquida liviana, producto del espesor de la capa de líquido liviano (valor fijado con anterioridad, de manera “arbitraria”), por la longitud efectiva de operación (Leff ), la cual, para este tipo de separadores, se mide horizontalmente desde la boquilla de entrada de alimentación, hasta el rebosadero del balde de líquido liviano. Con un diámetro fijo para el tambor, calcular cuál debe ser Leff para poder separar las gotas del líquido liviano de la fase continua pesada. Si las gotas de la fase líquida liviana llegan (flotando), a la interfase líquido liviano–líquido pesado antes de llegar, horizontalmente, a la pared del “balde” o compartimiento del líquido liviano, entonces dicha fase liviana se separará. El separador se calcula para saber si separa la fase liviana de la siguiente manera: 1. Del diámetro ya obtenido, se calculan el área transversal de flujo de líquido pesado, y se calcula la correspondiente velocidad de flujo de líquido pesado dentro del recipiente ( VfP ). MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 20 Indice norma 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( XH ), mediante la ecuación (6): X H V fP x hOB–h OW V tL Ec. (6) donde hOB–hOW es la distancia vertical que las gotas de líquido liviano tienen que recorrer, hacia arriba, para poder separarse de la fase pesada (medido desde el fondo del recipiente). 4.6 4.6.1 4. Si XH es menor que dos y medio veces el diámetro del tambor, el diámetro del tambor es satisfactorio y la longitud efectiva de operación será 115% de XH. 5. Si XH es mayor que dos y medio veces el diámetro del tambor, el diseño del tambor no es satisfactorio para la separación de la fase liviana. Por lo tanto, habrá que aumentar las dimensiones del mismo, hasta que se logre cumplir con lo dicho en el párrafo anterior. Consideraciones de diseño para algunos servicios específicos Tambores de destilado o de cabecera de columnas de destilación Estos equipos reciben agua producto de la condensación del vapor de agua usado para despojar en la columna, más los hidrocarburos destilados. El agua recogida normalmente no es de mayor importancia (puede enviarse a despojamiento de aguas agrias), mientras que el destilado, el cual debe estar relativamente “seco”, es, en parte, reflujado a la columna para control de temperatura, y el resto enviado a almacenamiento y/o procesamiento posterior. Esto indica que la fase líquida liviana es la controlante en el diseño (aparte de los gases/vapores no condensables). Con respecto al tipo de separador a emplear, se recomienda primero tratar con tambores que incluyen bota decantadora (Ver Fig. 1.): en el caso que la bota decantadora sea muy grande, probar con tambores que incluyan las dos fases líquidas dentro del cuerpo cilíndrico (Ver Fig. 2.). Con respecto al tiempo de residencia de operación de la fase líquida liviana (destilados), seguir las recomendaciones presentadas en la Tabla 1 del documento MDP–03–S–03, referido a tambores de destilado. Con respecto al tiempo de residencia de operación de la fase líquida pesada (aguas agrias), seguir las recomendaciones presentadas en 4.3.10, para ”Otros Tambores”. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal 4.6.2 SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 21 Indice norma Tambores separadores de alimentación para despojadores de aguas agrias Estos equipos recogen aguas agrias de muchas fuentes y, normalmente, no se conoce exactamente la cantidad de aceite que arrastran consigo. Como es para alimentar una columna de despojamiento de aguas agrias, se quiere la menor cantidad de aceite posible en el agua a despojar, para evitar problemas operativos y de seguridad en la instalación. Esto indica que la fase líquida pesada es la controlante en el diseño. El aceite normalmente recogido se envía a un tanque de desechos para reprocesamiento o al Separador API. Como no se conocen los datos del aceite arrastrado, seguir las siguientes recomendaciones: ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ Información Densidad Viscosidad Tensión Superficial Flujo másico Líquido liviano 700 kg/m3 ( 43.6 lb/pie3 ) 0.7 mPas ( 0.7 cP ) 30 N/m ( 30 dyn/cm ) 0.1% en peso del flujo de aguas agrias o aminas Con respecto al tipo de separador a emplear, usar tambores de compartimientos separados (Ver Fig. 3.). El área de flujo del vapor por arriba del balde del aceite se debería dimensionar para 100%, de la velocidad crítica a un caudal de flujo normal de gas. La altura mínima del espacio de vapor es el mayor valor entre 300 mm (12 pulg) o el 20% del diámetro del tambor Con respecto al tiempo de residencia de operación de la fase líquida pesada (aguas agrias), usar 15 min, para poder alimentar el despojador bajo control de flujo. Con respecto al tiempo de residencia de operación de la fase líquida liviana (aceite), seguir las recomendaciones presentadas en 4.3.10, para “Otros Tambores”. Muchas veces, como el gas que se separa en el tambor es bastante poca, no se tiene mallas separadora de gotas. 4.6.3 Tambores separadores de alimentación para regeneradores de aminas Normalmente, no se conoce exactamente la cantidad de aceite que arrastran consigo las aminas. Como es para alimentar una columna regenadora de aminas, se quiere la menor cantidad de aceite posible en la amina a despojar, para evitar problemas operativos y de seguridad en la instalación. Esto indica que la fase líquida pesada es la controlante en el diseño. El aceite normalmente recogido se envía a un tanque de desechos para reprocesamiento o al Separador API. Como no se conocen los datos del aceite arrastrado, seguir las siguientes recomendaciones: MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 22 Indice norma ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ Información Líquido liviano Densidad 700 kg/m3 ( 43.6 lb/pie3 ) Viscosidad 0.7 mPas ( 0.7 cP ) Tensión Superficial 30 N/m ( 30 dyn/cm ) Flujo másico 0.1% en peso del flujo de aguas agrias o aminas Con respecto al tipo de separador a emplear, usar tambores de compartimientos separados (Ver Fig. 3.). El área de flujo del vapor por arriba del balde del aceite se debería dimensionar para 100%, de la velocidad crítica a un caudal de flujo normal de gas. La altura mínima del espacio de vapor es el mayor valor entre 300 mm (12 pulg) o el 20% del diámetro del tambor Con respecto al tiempo de residencia de operación de la fase líquida pesada (aminas), usar 5 min. Con respecto al tiempo de residencia de operación de la fase líquida liviana (aceite), seguir las recomendaciones presentadas en 4.3.10, para “Otros Tambores”. 4.7 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 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ Información Adicional Presión y Temperatura de Diseño (Criterios a aplicar) Detalle de Mallas Separadoras de Gotas Detalle de Rompe–vórtices Detalle de deflector a la entrada Selección de Materiales Aislamiento térmico Fuente PDVSA (Pendiente) (Consultar MDP versión 1986, Sección 2), MID–D–211 MID–10603.2.306 MID–10603.2.308, MID–10603.2.309 MID–10603.2.302 (Pendiente), MID–D–211 MID–L–212 MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal 5 SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Indice volumen Página 23 Indice norma METODOLOGIA DE DISEÑO 5.1 Procedimiento de diseño para tambores horizontales con bota decantadora , una sola entrada Ver Figura 1. para orientación y seguimiento de ciertas tolerancias de diseño, identificación de alturas y niveles. (Ver nomenclatura en Sección 6). Paso 1.– Información mínima requerida. Ubicar la información mínima requerida según la siguiente tabla: ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ Información Vapor/gas Densidad Viscosidad Tensión Superficial Flujo (másico o volumétrico) X X X Líquido liviano X X X X Líquido pesado X X X X Presión de Operación Temperatura de Operación Material pegajoso? Arrastre de Sólidos? General X X X X Paso 2.– Definición de los criterios de diseño. Consultar detalladamente la información contenida en este documento y las secciones 4.2, 4.4, 4.5, 4.6 y 4.7 del PDVSA–MDP–03–S–03, para identificar los criterios de diseño para el servicio en cuestión, (configuración del tambor, tiempos de residencia, relación F24 L/D, velocidad permisible de vapor). Debido a que se va a dimensionar con bota decantadora , no se considera retención de líquido pesado dentro del cuerpo cilíndrico principal del recipiente. Paso 3.– Obtenga la distancia mínima permisible entre NBBL y el fondo del tambor. Para la definición de los niveles, consultar 4.3.1. Se supone que el tambor tendrá un Interruptor y/o alarma de nivel bajo–bajo. Si no es el caso, estaríamos hablando de hNBL. Esta distancia, hNBBL, se obtiene con la información del aparte 4.3.8. Paso 4.– Calcule la Velocidad permisible del flujo de vapor. Usar la Ec. (11) en el MDP–03–S–03, aparte 4.2, tomando en cuenta que, si el líquido liviano es más del 5% vol del total de las fases líquidas, usar su densidad como densidad de líquido; en caso contrario, usar el promedio volumétrico de las densidades líquidas como densidad de líquido. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 24 Indice norma Paso 5.– Calcule el área vertical requerida (Av), para el flujo de vapor por encima de NAAL. El área vertical para el flujo de vapor Av, por encima del NAAL, requerida para satisfacer los criterios de velocidad permisible, se calcula con la Ec. (12) del MDP–03–S–03, aparte 4.2. Paso 6.– Dimensionamiento del tambor separador horizontal. El estimado del tamaño óptimo del tambor es un procedimiento de tanteo para tambores horizontales. Primero, se supone un tamaño de tambor, luego se verifica si el tambor es adecuado para el servicio. Este procedimiento se debería repetir hasta que se optimice el tamaño del tambor, ya que el objetivo es diseñar el tambor más pequeño adecuado para el servicio. a. Calcular los volúmenes de líquido liviano de operación y de emergencia. a.1. El volumen de operación de líquido liviano, entre el NAL y el NBL, se obtiene multiplicando el flujo de alimentación líquida liviana por el tiempo de retención (Ec (7)): V r1 Q L1 x tr1 Ec. (7) Donde QL1 es el flujo volumétrico de líquido liviano, y tr1 es el tiempo de residencia de operación del líquido liviano. a.2. El volumen de líquido liviano por tiempo de respuesta del operador al accionarse una alarma (sea de alta o sea de baja), entre NAAL y NAL (o entre NBBL y NBL), se obtiene multiplicando el flujo de alimentación líquida liviana por el tiempo de respuesta supuesto, el cual es 5 min (300 s), desde NAL hasta NAAL, y 5 min más (300 s), desde NBL hasta NBBL (Ec (8)): V r2 Q L1 x (600s) Ec. (8) En el caso que no se tengan Interruptores y/o alarmas de NBBL y NAAL, este volumen adicional es nulo. Aún cuando se ha supuesto en este documento que el tiempo de respuesta del operador es de 5 minutos, puede sucederse que, por experiencias típicas de la instalación para la cual se está haciendo este diseño, los valores de tiempos de respuesta cambien: esto dependerá de cada caso en particular y, si no hay otra indicación se usará 5 minutos entre NAAL y NAL (o entre NBBL y NBL). MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 25 Indice norma Primer Tanteo b. Asumir un valor inicial de la relación F24 Leff/D, donde Leff es la longitud efectiva de operación, es decir, la requerida para que el proceso de separación vapor–líquido se cumpla, la cual varía según la presión de operación en los siguientes rangos: ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ P < 250 psig 250 < P< 500 P > 500 1.5 < F24Leff/D < 3.0 3.0 < F24Leff/D <4.0 4.0 < F24Leff/D < 6.0 c. Asumir un diámetro y a partir de la relación F24 Leff/D calcular la longitud (Leff). d. El área vertical entre el NBL y el NAL ( ANBL–NAL ), se obtiene dividiendo el volumen de operación de líquido liviano (Vr1), entre la longitud (Leff) (Ec (9)). A NBL–NAL V r1Leff e. Ec. (9) Calcule el área fraccional (A1*) de la sección transversal localizada entre el fondo del tambor y el NBBL (Afon–NBBL), a la altura del NBBL (hNBBL). e.1. El término “área fraccional” se usará genéricamente como la razón de una área transversal sobre el área transversal total del tambor horizontal e.2. Para calcular el área fraccional de la sección transversal (A1*), se utiliza la Tabla 5 del MDP–03–S–03, en donde con el valor de R1*= hNBBL/D se lee el valor correspondiente a A1*. e.3. (Nota: La Tabla 5 del MDP–03–S–03 se usará para todos los cálculos subsiguientes del diámetro de tambor y del área de la sección transversal). e.4. El término “altura fraccional” se usará genéricamente como la razón de una altura sobre el diámetro del tambor horizontal. f. Calcule el área vertical entre el NBBL y el fondo del tambor (Afon–NBBL) Esta área se calcula multiplicando el área fraccional de la sección transversal A1* por el área del tambor (Ecs (10), (11)): A TAMB p4 x DF 24 A fon–NBBL A 1 * x A TAMB 2 Ec. (10) Ec. (11) MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual g. REVISION FECHA 0 AGO.95 Indice volumen Página 26 Indice norma Obtenga el área transversal entre el fondo y el NAL ( Afon–NAL ), mediante la Ec (12): A fon–NAL A fon–NBBL h. PDVSA MDP–03–S–05 A NAL–NBL V r2 L eff 2 Ec. (12) Calcule el área vertical entre el NBBL y el NAAL (ANBBL–NAAL), y la altura de la sección transversal correspondiente( hNBBL–NAAL ): h.1. El área vertical entre el NBBL y el NAAL se obtiene mediante la Ec (13). A NBBL–NAAL A NBL–NAL V r2L eff Ec. (13) h.2. El área vertical entre el fondo y el NAAL se obtiene mediante la Ec (14). A fon–NAAL A NBBL–NAAL A fon–NBBL Ec. (14) h.3. Obtenga el área fraccional de la sección transversal (A5*), mediante la Ec (15): A 5 * A fon–NAAL A TAMB Ec. (15) h.4. Utilizando la Tabla 5 del MDP–03–S–03, con el valor de A5*, se lee el valor correspondiente a R5*. h.5. Obtenga la altura entre el fondo del tambor y el NAL (hfon–NAAL) (Ec (16)): A fon–NAAL R 5 * x D Ec. (16) h.6. Obtenga la altura entre el NAAL y el NBBL (hNBBL – NAAL) (Ec (17)): h NBBL–NAAL h fon–NAAL– hNBBL i. Calcule el área vertical disponible para el flujo de vapor El área de sección transversal vertical disponible para este flujo, AVD, es (Ec (19)): A VD A TAMB–Afon–NAAL j. Ec. (17) Ec. (19) Comparar el valor obtenido del área requerida (Av) con el área disponible para el flujo de vapor (AVD ). Si Av es igual a AVD, el diámetro asumido en el paso 6b es correcto. Si AVD es significativamente mayor que Av, el tamaño de tambor que se supuso es demasiado grande para el servicio, y si AVD es significativamente menor que Av, el tamaño de tambor que se supuso es demasiado pequeño. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 27 Indice norma Siguientes Tanteos De acuerdo a lo expresado en el aparte j, se debe repetir el procedimiento desde 6b con un valor de diámetro mayor o menor según sea el caso, hasta encontrar el valor para el diámetro óptimo; cuando se obtenga tal diámetro, redondear al diámetro comercial, por arriba, más cercano. Al lograr esto, se obtendrá un valor mínimo de longitud de operación o longitud efectiva del tambor (Leff). Esta longitud horizontal o longitud efectiva del tambor (Leff), se mide desde la boquilla de entrada de alimentación, hasta el extremo horizontal más alejado de la bota de decantación Como producto de este paso, se tendrá un diseño del tambor separador, el cual deberá verificarse para saber si es apropiado para la separación líquido–líquido: esto se hará en el paso siguiente. Paso 7.– Evaluación de la capacidad de separación líquido–líquido y estimación final de las dimensiones del recipiente. Seguir las instrucciones presentadas en el aparte 4.5.4, para evaluar si, con las dimensiones actuales, el tambor es capaz de separar la fase pesada de la liviana. En el caso que el tambor logre la separación, las dimensiones actuales, serán las dimensiones finales del equipo, y se procederá a continuar con otros cálculos asociados. En el caso que el tambor no logre la separación, es necesario ir aumentando las dimensiones del tambor hasta que se logre la separación de la fase pesada. Este tanteo tendrá fijo los valores de las áreas transversales de flujo de vapor y de flujo de la fase líquida liviana (área entre NAAL y NBBL). Esto se traduce en un aumento del área transversal por debajo de NBBL, lo cual significa que habrá un mayor tiempo de residencia para la separación del líquido pesado del líquido liviano y, cuando se obtenga el tamaño apropiado de tambor, tal tiempo de residencia será superior al tiempo necesario para decantar las gotas de la fase líquida pesada. El tanteo será como sigue: 1. Se aumenta el diámetro (D). Usando la relación F24 x Leff / D, obtener la longitud efectiva de separación ( Leff ). 2. Se calcula el área transversal del tambor (ATAMB). 3. Se calcula el área transversal desde el NAAL hasta el fondo (Afon–NAAL) (Ec.(20)): A fon–NAAL A TAMB – AV donde AV es el área transversal de flujo de vapor 4. Se calcula el área entre el fondo y el NBBL (Afon–NBBL) (Ec.(21)): Ec. (20) MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Indice volumen A fon–NBBL A fon–NAAL – ANBBL–NAAL 5. Página 28 Indice norma Ec. (21) Se calculan las áreas fraccionales A6*, A7* (Ecs.(22), (23)): A 6 * A fon–NBBL A TAMB Ec. (22) A 7 * A fon–NAAL A TAMB Ec. (23) 6. De la Tabla 5 del MDP–03–S–03, con los valores de A6*y A7*, se leen los valores correspondientes a R6* y R7*. 7. Se calcula el nivel bajo–bajo de líquido ( hNBBL ), y el nivel alto–alto de líquido( hfon–NAAL ) (Ecs.(24), (25)): h NBBL R 6 * x D Ec. (24) h fon–NAAL R 7 * x D Ec. (25) 8. Nótese que el valor fijo de hNBBL en 230 mm (9”), cambia aquí por necesidades de la decantación. 9. Se calcula la velocidad de decantación de la fase líquida pesada ( VtP ), usando la ecuación (2) del aparte 4.2.1. 10. Se calcula la velocidad de flujo de la fase líquida liviana ( VfL ), mediante las siguientes ecuaciones (Ecs. (26), (27)): 11. V fL Q L1 Afon–NAAL (para NAAL) Ec. (26) V fL Q L1 Afon–NBBL (para NBBL) Ec. (27) Se calcula la longitud horizontal que las gotas de líquido pesado tienen que recorrer( XH ), mediante la ecuación (5) del aparte 4.5.4: X H V fL x h VtP Ec. (5) 12. donde h es el nivel al cual se está evaluando la operación, es decir hfon–NAAL o hNBBL (medido desde el fondo del recipiente), y VtP es la velocidad de decantación de la fase líquida pesada. 13. Si XH ( evaluado tanto para NAAL, como para NBBL ), es menor que Leff, habrá separación de la fase pesada, y el diseño del tambor es satisfactorio para la decantación de la fase pesada. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Indice volumen Página 29 Indice norma 14. Si XH ( evaluado tanto para NAAL, como para NBBL ), es mayor que Leff, no habrá separación completa de la fase pesada, y el diseño del tambor no es satisfactorio para la decantación de la fase pesada: regresar al inicio del tanteo. Paso 8.– Calcule la bota decantadora. a. De acuerdo a lo indicado en la sección 4.2, calcule la velocidad de flotación de la fase dispersa liviana en la fase continua pesada, (VtL), usando la Ec (2). Si el valor calculado excede 4.2 mm/s (10 pulg/min), fijar dicha velocidad de flotación en 4.2 mm/s (10 pulg/min). b. Cálculo del diámetro de la bota (DB). b.1. El área transversal de la bota AB, es (Ec (28)): A B Q L2 0.85 x VfL Ec. (28) Donde QL2 es el flujo volumétrico de líquido pesado. b.2. El diámetro mínimo de la bota es (Ec (29)): D B 4 x A B p 12 x F 24 Ec. (29) b.3. Usando la tabla de diámetros de bota, que aparece en la sección 4.4, comparar el diámetro de bota obtenido con los valores de dicha tabla: si el valor obtenido excede el máximo allí indicado, significa que el volumen de líquido pesado es muy grande para ser manejado por una bota, y que se debe cambiar el tipo de separador, por uno que tenga volumen de líquido pesado dentro del cuerpo del tambor. Si el diámetro de la bota es menor que el máximo indicado en la Tabla 1, continuar con los cálculos de este tipo de separador. c. Cálculo de la longitud de la bota (LB): c.1. La altura del fondo hasta el NBI ( hNBI ), es 230 mm (9”), de acuerdo a lo indicado en el aparte 4.3.9. c.2. La altura entre NAI y NBI ( hNBI–NAI ), es (Ec (30)): h NBl–NAl Q L2 x tr3 x 60 A B Ec. (30) Donde QL2 es el flujo volumétrico de líquido pesado, y tr3 es el tiempo de residencia de operación del líquido pesado. Si hNBI–NAI es menor que 360 mm (14”), entonces (Ec (31)): h NBl–NAl 360mm (14”) Ec. (31) MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual c.3 Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 30 Indice norma La longitud de la bota (LB), es (Ec (32)): L B h NBl h NBl–NAl Ec. (32) Paso 9.– Calcule otras áreas y distancias verticales dentro del tambor. El área vertical entre el NBBL y NBL(ANBBL–NBL), corresponde al volumen de líquido de cinco minutos (300 s), de tiempo de residencia del líquido, dividido por Leff (Ec (33)): A NBBL–NBL Q L x (300) Leff Ec. (33) El área vertical entre el NAAL y NAL(ANAAL–NAL), es igual a ANBBL–NBL (Ec (34)): A NAAL–NAL A NBBL–NBL Ec. (34) El área vertical entre el fondo y NBL(Afon–NBL), se obtiene por (Ec (35)): A fon–NBL A fon–NBBL A NBBL–NBL Ec. (35) El área vertical entre el fondo y NAL(Afon–NAL), se obtiene por (Ec (36)): A fon–NAL A fon–NAAL– ANAAL–NAL Ec. (36) La distancia vertical entre el fondo del tambor y el NBL es (Ec (37)): A fon–NBL R 3 * x D Ec. (37) Donde R3* se calcula a partir de la Tabla 5 del MDP–03–S–03, con el valor de A3*= Afon–NBL / ATAMB. La distancia vertical entre el fondo del tambor y el NAL es (Ec (38)): h fon–NAL R 4 * x D Ec. (38) Donde R4* se calcula a partir de la Tabla 5 del MDP–03–S–03, con el valor de A4*= Afon–NAL / ATAMB. Paso 10.– Verifique que el tambor cumple con las limitaciones de distancias mínimas. a. Verifique que hNBBL – NAAL sea mayor o igual a 360 mm (14”): a.1. Obtenga la altura entre el NAAL y el NBBL (hNBBL – NAAL) (Ec (62)): h NBBL–NAAL h fon–NAAL – hfon–NBBL Ec. (62) MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 31 Indice norma a.2. Si hNBBL – NAAL es menor que 360 mm (14”), entonces (Ec (63)): h NBBL–NAAL 360 mm (14”) Ec. (63) a.3. Modificar (hfon–NAAL), manteniendo todas las demás alturas incrementales que ya se habían calculado (Ec (111)): h fon–NAAL h NBBL–NAAL – hfon–NBBL Ec. (111) a.4. Aumentar el diámetro en una cantidad igual a hNBBL – NAAL. Alterar la longitud efectiva de separación acorde a la relación F24 x Leff / D. b. Verifique que la altura de la zona de flujo de vapor sea mayor que el mayor de 300 mm (12”) y el 20% del diámetro del tambor. En caso que sea así, no alterar los cálculo realizados hasta ahora. En caso que no sea así, proceda a: b.1. Aumentar la altura de la zona de vapor hasta cumplir con la limitación antes mencionada b.2. Aumentar el diámetro en la misma cantidad que aumentó la altura de la zona de flujo de vapor b.3. No modificar las alturas que ya se habían calculado. Paso 11.– Dimensionamiento de la boquilla de entrada. a. Estimación del diámetro de la boquilla (dp) Si no se tiene el diámetro de la tubería de entrada, y la aplicación exige tener flujo bifásico anular, de acuerdo a lo expresado en el aparte 4.5 del MDP–03–S–03, seguir lo indicado en PDVSA–MDP–(Pendiente) (Consultar con MDP versión 1986, sección 14D), para obtener un diámetro que produzca flujo anular a la entrada del recipiente. En la especificación de proceso del recipiente, se deberá exigir que la tubería de entrada a este tambor tenga el diámetro aquí obtenido, en una distancia de al menos cinco diámetros de boquilla medidos desde la brida de la boquilla de entrada. Si no se tiene el diámetro de la tubería de entrada, y la aplicación no exige tener flujo bifásico anular, de acuerdo a lo expresado en el aparte 4.5 del MDP–03–S–03, usar la tabla mostrada en dicho aparte para estimar el diámetro de la boquilla de entrada. b. Calcule la velocidad real de la mezcla a la entrada Vs (en el caso que aún no se conozca) (Ec (39)) Vs F 20 x 4 x QM p dp2 Ec. (39) MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal c. SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 32 Indice norma Chequee el criterio de máxima velocidad en la boquilla, de acuerdo a lo presentado en el aparte 4.4.2 del MDP–03–S–03. En caso que la boquilla seleccionada requiera de un distribuidor en “T” con ranuras, diseñe el distribuidor de acuerdo a lo presentado en el aparte 4.7.2 del MDP–03–S–03. Paso 12.– Dimensionamiento de las boquillas de salida del gas y de líquidos pesado y liviano. Usar las recomendaciones de la tabla presentada en el aparte 4.5 del MDP–03–S–03 Paso 13.– Cálculo de la longitud tangente a tangente del tambor. Conociendo el tamaño de la(s) boquilla(s) de entrada y de salida de gas, se tiene que la longitud tangente a tangente del tambor (L) es la suma, en unidades consistentes, de Leff y todos los tamaños nominales de las boquillas de entrada y de salida de gas, más tolerancias mecánicas de construcción. Paso 14.– Diseño de la malla separadora de gotas. a. Cálculo del área de la malla. Seguir las recomendaciones presentadas en los apartes 4.6.2 y 4.6.3 del MDP–03–S–03. Conociendo el criterio a emplear, calcular la velocidad permisible de gas, VV,, como un porcentaje de la velocidad crítica. Luego, obtener el área requerida de malla con la Ec (40): A Malla Q V VV b. c. Seleccione el espesor y densidad de la malla, según los criterios de diseño ya seleccionados. Cálculo del ancho de la malla cuadrada (aMalla) (Ec (41)): a Malla F 25 AMalla d. e. Ec. (40) 12 Ec. (41) Cálculo de la distancia mínima permisible ho entre el tope de la malla y la boquilla de salida del gas: usar la Ec.(5a), en el aparte 4.6.4 del MDP–03–S–03. Calcule la distancia vertical disponible entre el fondo de la malla y NAAL (hMalla–NAAL) (Ec (42)): h Malla–NAAL D–h fon–NAAL–ho–e Malla Ec. (42) Nota: el hMalla–NAAL mínimo requerido en de 300 mm (12 pulg), para prevenir un salpiqueo excesivo en la malla. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal f. Indice manual PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Indice volumen Página 33 Indice norma Verifique si el espacio de vapor es adecuado para montar una malla: Calcule la distancia de la cuerda disponible para instalar la Malla, usando la Tabla 5 del MDP–03–S–03, o directamente por medio de la siguiente ecuación (Ec (43)): h D x sen cos –1 1– 2 x D–h Malla–NAAL – h fon–NAAL D Ec. (43) Paso 15.– 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 con bota decantadora, dos entradas (PENDIENTE) 5.3 Procedimiento de diseño para tambores horizontales con las dos fases líquidas dentro del cuerpo cilíndrico, una sola entrada Ver Figura 2. para orientación y seguimiento de ciertas tolerancias de diseño, identificación de alturas y niveles. (Ver nomenclatura en Sección 6) Paso 1.– Información mínima requerida. Ubicar la información mínima requerida según la siguiente tabla. ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ Información Vapor/gas Densidad Viscosidad Tensión Superficial Flujo (másico o volumétrico) X X X Líquido liviano X X X X Presión de Operación Temperatura de Operación Material pegajoso? Arrastre de Sólidos? Líquido pesado X X X X General X X X X Paso 2.– Definición de los criterios de diseño. Consultar detalladamente la información contenida en este documento y las secciones 4.2, 4.4, 4.5, 4.6 y 4.7 del PDVSA–MDP–03–S–03, para identificar los criterios de diseño para el servicio en cuestión, (configuración del tambor, tiempos de residencia, relación F24 L/D, velocidad permisible de vapor). MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 34 Indice norma 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.– Obtenga la distancia mínima permisible entre NBI y el fondo del tambor. Para la definición de los niveles, consultar 4.3.1. Esta distancia, hNBI, se obtiene con la información del aparte 4.3.9. Paso 4.– Obtenga la distancia mínima permisible entre NBBL y NAI. Para la definición de los niveles, consultar 4.3.1. Se supone que el tambor tendrá un interruptor y/o alarma de nivel bajo–bajo. Si no es el caso, estaríamos hablando de hNBL–NAI. Esta distancia, hNBBL–NAI, se obtiene con la información del aparte 4.3.9. Paso 5.– Calcule la velocidad permisible del flujo de vapor. Usar la Ec. (11) en el MDP–03–S–03, aparte 4.2, tomando en cuenta que, si el líquido liviano es más del 5% vol del total de las fases líquidas, usar su densidad como densidad de líquido; en caso contrario, usar el promedio volumétrico de las densidades líquidas como densidad de líquido. Paso 6.– Calcule el área vertical requerida (Av), para el flujo de vapor por encima de NAAL. El área vertical para el flujo de vapor Av, por encima del NAAL, requerida para satisfacer los criterios de velocidad permisible, se calcula con la Ec. (12) del MDP–03–S–03, aparte 4.2. Paso 7.– Dimensionamiento del tambor separador horizontal. El estimado del tamaño óptimo del tambor es un procedimiento de tanteo para tambores horizontales. Primero, se supone un tamaño de tambor, luego se verifica si el tambor es adecuado para el servicio. Este procedimiento se debería repetir hasta que se optimice el tamaño del tambor, ya que el objetivo es diseñar el tambor más pequeño adecuado para el servicio. a. Calcular los volúmenes de retención de líquido liviano y líquido pesado de operación y de emergencia. a.1. El volumen de retención de operación de líquido liviano, entre el NAL y el NBL, se obtiene multiplicando el flujo de alimentación líquida liviana por el tiempo de residencia correspondiente (Ec (44)): V r1 Q L1 x tr1 Ec. (44) MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 35 Indice norma Donde QL1 es el flujo volumétrico de líquido liviano, y tr1 es el tiempo de residencia de operación del líquido liviano. a.2. El volumen de retención de líquido liviano por tiempo de respuesta del operador al accionarse una alarma (sea de alta o sea de baja), entre NAAL y NAL (o entre NBBL y NBL), se obtiene multiplicando el flujo de alimentación líquida liviana por el tiempo de respuesta supuesto, el cual es 5 min (300 s), desde NAL hasta NAAL, y 5 min más (300 s), desde NBL hasta NBBL (Ec (45)): V r2 Q L1 x (600s) Ec. (45) En el caso que no se tengan interruptores y/o alarmas de NBBL y NAAL, este volumen adicional es nulo. Aún cuando se ha supuesto en este documento que el tiempo de respuesta del operador es de 5 minutos, puede sucederse que, por experiencias típicas de la instalación para la cual se está haciendo este diseño, los valores de tiempos de respuesta cambien: esto dependerá de cada caso en particular y, si no hay otra indicación se usará 5 minutos entre NAAL y NAL (o entre NBBL y NBL). a.3. El volumen de retención de operación de líquido pesado, entre el NAI y el NBI, se obtiene multiplicando el flujo de alimentación líquida pesada por el tiempo de residencia correspondiente (Ec (46)): V r3 Q L2 x tr3 Ec. (46) Donde QL2 es el flujo volumétrico de líquido pesado, y tr3 es el tiempo de residencia de operación del líquido pesado. Primer Tanteo b. Asumir un valor inicial de la relación F24 Leff/D, donde Leff es la longitud efectiva de operación, es decir, la requerida para que el proceso de separación vapor–líquido se cumpla, la cual varía según la presión de operación en los siguientes rangos: ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ P < 250 psig 250 < P< 500 P > 500 1.5 < F24Leff/D < 3.0 3.0 < F24Leff/D <4.0 4.0 < F24Leff/D < 6.0 c. Asumir un diámetro y a partir de la relación F24 Leff/D calcular la longitud (Leff). d. El área vertical entre el NBL y el NAL se obtiene dividiendo el volumen de retención de operación del líquido liviano (Vr1) entre la longitud (Leff) (Ec (47)). MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen A NBL–NAL V r1 Leff e. PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 36 Indice norma Ec. (47) El área vertical entre el NBI y el NAI se obtiene dividiendo el volumen de retención de operación del líquido pesado (Vr3) entre la longitud (Leff) (Ec (48)): A NBl–NAl V r3Leff Ec. (48) f. Calcule el área fraccional (A8*) de la sección transversal localizada entre el fondo del tambor y el NBI(Afon–NBI), a la altura del NBI (hNBI), utilizando la Tabla 5 del MDP–03–S–03, en donde con el valor de R8*= hNBI/D se lee el valor correspondiente a A8*. g. Calcule el área vertical entre el NBI y el fondo del tambor (Afon–NBI) Esta área se calcula multiplicando el área fraccional de la sección transversal A8* por el área del tambor (Ecs (49), (50)): A TAMB p4 x DF 24 2 A fon–NBl A 8 * x A TAMB h. Ec. (49) Ec. (50) Calcular el área vertical entre el fondo del tambor y el NAI (Afon–NAI), la altura entre el fondo y el NAI ( hfon – NAI ), y la altura entre el NAI y el NBI ( hNBI–NAI ) h.1. Se calcula el área vertical entre el fondo del tambor y el NAI (Afon–NAI) (Ec (51)): A fon–NAl A NBl–NAl A fon–NBl Ec. (51) h.2. La distancia vertical entre el fondo del tambor y el NAI es (Ec (52)): h fon–NAl R 9 * x D Ec. (52) Donde R9* se calcula a partir de la Tabla 5 con el valor de A9*= Afon–NAI / ATAMB. i. Calcule el área fraccional (A1*) de la sección transversal localizada entre el fondo del tambor y el NBBL(Afon–NBBL), a la altura del NBBL (hNBBL). i.1. La distancia vertical entre el fondo del tambor y el NBBL es (Ec (55)): h fon–NBBL h fon–NAl h NBBL–NAl Ec. (55) MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual i.2. Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 37 Indice norma Calcule el área fraccional (A1*) de la sección transversal localizada entre el fondo del tambor y el NBBL(Afon–NBBL), a la altura del NBBL (hfon–NBBL), utilizando la Tabla 5 del MDP–03–S–03, en donde con el valor de R10*= hfon–NBBL/D se lee el valor correspondiente a A1*. Calcule el área vertical entre el NBBL y el fondo del tambor (Afon–NBBL) j. Esta área se calcula multiplicando el área fraccional de la sección transversal A1* por el área del tambor (Ec (56)): A fon–NBBL A 1 * x A TAMB k. Ec. (56) Obtenga el área transversal entre el fondo y el NAL ( Afon–NAL ), mediante la Ec (57): A fon–NAL A fon–NBBL l. A NAL–NBL V r2 L eff 2 Ec. (57) Calcule el área vertical entre el NBBL y el NAAL (ANBBL–NAAL), y la altura de la sección transversal correspondiente ( hNBBL–NAAL ): l.1. El área vertical entre el NBBL y el NAAL se obtiene mediante la Ec (58). A NBBL–NAAL A NBL–NAL l.2. Ec. (58) El área vertical entre el fondo y el NAAL se obtiene mediante la Ec (59). A fon–NAAL A NBBL–NAAL l.3. V r2 L eff A fon–NBBL Ec. (59) Obtenga el área fraccional de la sección transversal (A5*), mediante la Ec (60): A 5 * A fon–NAAL A TAMB Ec. (60) l.4. Utilizando la Tabla 5 del MDP–03–S–03, con el valor de A5*, se lee el valor correspondiente a R5*. l.5. Obtenga la altura entre el fondo del tambor y el NAL (hfon–NAAL) (Ec (51)): h fon–NAAL R 5 * x D m. Ec. (51) Calcule el área vertical disponible para el flujo de vapor El área de sección transversal vertical disponible para este flujo, AVD, es (Ec (64)): MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual Indice volumen A VD A TAMB–Afon–NAAL n. PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 38 Indice norma Ec. (64) Comparar el valor obtenido del área requerida (Av) con el área disponible para el flujo de vapor (AVD). Si Av es igual a AVD, el diámetro asumido en el paso 7b es correcto. Si AVD es significativamente mayor que Av, el tamaño de tambor que se supuso es demasiado grande para el servicio, y si AVD es significativamente menor que Av, el tamaño de tambor que se supuso es demasiado pequeño. Siguientes Tanteos De acuerdo a lo expresado en el aparte m, se debe repetir el procedimiento desde 7b con un valor de diámetro mayor o menor según sea el caso, hasta encontrar el valor para el diámetro óptimo; cuando se obtenga tal diámetro, redondear al diámetro comercial, por arriba, más cercano. Al lograr esto, se obtendrá un valor mínimo de longitud de operación o longitud efectiva del tambor (Leff). Esta longitud horizontal o longitud efectiva del tambor (Leff), se mide desde la boquilla de entrada de alimentación, hasta la boquilla de salida del líquido liviano. Como producto de este paso, se tendrá un diseño del tambor separador, el cual deberá verificarse para saber si es apropiado para la separación líquido–líquido: esto se hará en el paso siguiente. Paso 8.– Evaluación de la capacidad de separación líquido–líquido y estimación final de las dimensiones del tambor separador. Seguir las instrucciones presentadas en el aparte 4.5.5, para evaluar si, con las dimensiones actuales, el tambor es capaz de separar la fase pesada de la liviana. En el caso que el tambor logre la separación, las dimensiones actuales, serán las dimensiones finales del equipo, y se procederá a continuar con otros cálculos asociados. En el caso que el tambor no logre la separación, es necesario ir aumentando las dimensiones del tambor hasta que se logre la separación de la fase pesada. Este tanteo tendrá fijo los valores de las áreas transversales de flujo de vapor, de flujo de la fase líquida liviana (área entre NAAL y NBBLo ANBBL–NAAL ), y de flujo de la fase líquida pesada (área entre NAI y NBI o ANBI–NAI ). Esto se traduce en un aumento del área transversal por debajo de NBBL y por encima de NAI, lo cual significa que habrá un mayor tiempo de residencia para la separación del líquido pesado del líquido liviano y, cuando se obtenga el tamaño apropiado de tambor, tal tiempo de residencia será superior al tiempo necesario para decantar las gotas de la fase líquida pesada. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Indice volumen Página 39 Indice norma El tanteo será como sigue: 1. Se aumenta el diámetro (D). Usando la relación F24 x Leff / D, obtener la longitud efectiva de separación ( Leff ). 2. Se calcula el área transversal del tambor (ATAMB). 3. Se calcula el área transversal desde el NAAL hasta el fondo (Afon–NAAL) (Ec.(65)): A fon–NAAL A TAMB–AV 4. donde AV es el área transversal de flujo de vapor 5. Se calcula el área entre el fondo y el NBBL (Afon–NBBL) (Ec.(66)): A fon–NBBL A fon–NAAL–ANBBL–NAAL 6. Ec. (65) Ec. (66) Se calculan las áreas fraccionales A6*, A7* (Ecs.(67), (68)): A 6 * A fon–NBBL A TAMB Ec. (67) A 7 * A fon–NAAL A TAMB Ec. (68) 7. De la Tabla 5 del MDP–03–S–03, con los valores de A6*y A7*, se leen los valores correspondientes a R6* y R7*. 8. Se calcula el Nivel bajo–bajo de líquido (hNBBL), y el nivel alto–alto de líquido ( hfon–NAAL ) (Ecs.(69), (70)): 9. h NBBL R 6 * x D Ec. (69) h fon–NAAL R 7 * x D Ec. (70) Se calcula el área entre el fondo y el NBI ( Afon–NBI ), usando R11* = hNBI / D y, de la Tabla 5 del MDP–03–S–03, con el valor de R11*, se lee el valor correspondiente a A11* ; y se calcula dicha área con (Ec.(71)): A fon–NBl A 11 * x A TAMB Ec. (71) 10. Se calcula el área entre el fondo y NAI ( Afon–NAI ) (Ec.(72)): A fon–NAl A fon–NBl A NBl–NAl Ec. (72) MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal 11. SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 40 Indice norma Se calcula la velocidad de decantación de la fase líquida pesada ( VtP ), usando la ecuación (2) del aparte 4.2.1. 12. Se calcula la velocidad de flujo de la fase líquida liviana ( VfL ), mediante las siguiente ecuaciones (Ecs. (73) (73’), (74) (74’): V fL Q L1 Afon–NAAL–A fon–NAl (para NAALNAI) Ec. (73) V fL Q L1 Afon–NAAL–A fon–NBl (para NAALNBI) Ec. (73’) V fL Q L1 Afon–NBBL–A fon–NAl (para NBBLNAI) Ec. (74) V fL Q L1 Afon–NBBL–A fon–NBl (para NBBLNBI) Ec. (74’) 13. Se calcula la longitud horizontal que las gotas de líquido pesado tienen que recorrer ( XH ), mediante la ecuación (5) del aparte 4.5.4: X H V fL x h VtP Ec. (5) donde h es la distancia vertical que recorren las gotas, es decir, NAAL / NAI, NAAL / NBI, NBBL / NAI y NBBL / NBI. 14. Si XH ( evaluado para los casos anteriormente mencionados ), es menor que Leff, habrá separación de la fase pesada, y el diseño del tambor es satisfactorio para la decantación de la fase pesada. 15. Si XH ( evaluado para los casos anteriormente mencionados ), es mayor que Leff, no habrá separación completa de la fase pesada, y el diseño del tambor no es satisfactorio para la decantación de la fase pesada: regresar al inicio del tanteo. Paso 9.– Calcule otras áreas y distancias verticales dentro del tambor. El área vertical entre el NBBL y NBL (ANBBL–NBL), corresponde al volumen de líquido de cinco minutos (300 s), de tiempo de residencia del líquido, dividido por Leff (Ec (75)): A NBBL–NBL Q L x (300) Leff Ec. (75) El área vertical entre el NAAL y NAL(ANAAL–NAL), es igual a ANBBL–NBL (Ec (76)): A NAAL–NAL A NBBL–NBL Ec. (76) MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 41 Indice norma El área vertical entre el fondo y NBL(Afon–NBL), se obtiene por (Ec (77)): A fon–NBL A fon–NBBL A NBBL–NBL Ec. (77) El área vertical entre el fondo y NAL(Afon–NAL), se obtiene por (Ec (78)): A fon–NAL A fon–NAAL A NAAL–NAL Ec. (78) La distancia vertical entre el fondo del tambor y el NBL es (Ec (79)): h fon–NBL R 3 * x D Ec. (79) Donde R3* se calcula a partir de la Tabla 5 del MDP–03–S–03, con el valor de A3*= Afon–NBL / ATAMB. La distancia vertical entre el fondo del tambor y el NAL es (Ec (80)): h fon–NAL R 4 * x D Ec. (80) Donde R4* se calcula a partir de la Tabla 5 del MDP–03–S–03, con el valor de A4*= Afon–NAL / ATAMB. Paso 10.– Verifique que el tambor cumple con las limitaciones de distancias mínimas. a. Verifique que hNBBL – NAAL sea mayor o igual a 360 mm (14”): a.1. Obtenga la altura entre el NAAL y el NBBL (hNBBL – NAAL) (Ec (62)): h NBBL–NAAL h fon–NAAL–hfon–NBBL Ec. (62) a.2. Si hNBBL – NAAL es menor que 360 mm (14”), entonces (Ec (63)): h NBBL–NAAL 360 mm (14”) Ec. (63) a.3. Modificar (hfon–NAAL), manteniendo todas las demás alturas incrementales que ya se habían calculado (Ec (111)): h fon–NALL h NBBL–NAAL–hfon–NBBL Ec. (111) a.4. Aumentar el diámetro en una cantidad igual a hNBBL – NAAL. Alterar la longitud efectiva de separación acorde a la relación F24 x Leff / D. b. Verifique que hNBI – NAI sea mayor o igual a 360 mm (14”): b.1. Obtenga la altura entre el NAI y el NBI (hNBI – NAI) (Ec (53)): MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 42 Indice norma h NBl–NAl h fon–NAl–hfon–NBL Ec. (53) b.2. Si hNBI – NAI es menor que 360 mm (14”), entonces (Ec (54)): hNBI – NAI = 360 mm (14”) b.3. Modificar (hfon–NAI), manteniendo todas las demás alturas incrementales que ya se habían calculado (Ec (112)): h fon–NAl h NBl–NAl–hfon–NBl Ec. (112) b.4. Aumentar el diámetro en una cantidad igual a hNBI – NAI. Alterar la longitud efectiva de separación acorde a la relación F24 x Leff/D. c. Verifique que la altura de la zona de flujo de vapor sea mayor que el mayor de 300 mm (12”) y el 20% del diámetro del tambor. En caso que sea así, no alterar los cálculo realizados hasta ahora. En caso que no sea así, proceda a: c.1. Aumentar la altura de la zona de vapor hasta cumplir con la limitación antes mencionada. c.2. Aumentar el diámetro en la misma cantidad que aumentó la altura de la zona de flujo de vapor. c.3. No modificar las alturas que ya se habían calculado. Paso 11.– Dimensionamiento de la boquilla de entrada. a. Estimación del diámetro de la boquilla (dp) Si no se tiene el diámetro de la tubería de entrada, y la aplicación exige tener flujo bifásico anular, de acuerdo a lo expresado en el aparte 4.5 del MDP–03–S–03, seguir lo indicado en PDVSA–MDP–(Pendiente) (Consultar con MDP versión 1986, sección 14D), para obtener un diámetro que produzca flujo anular a la entrada del recipiente. En la especificación de proceso del recipiente, se deberá exigir que la tubería de entrada a este tambor tenga el diámetro aquí obtenido, en una distancia de al menos cinco diámetros de boquilla medidos desde la brida de la boquilla de entrada. Si no se tiene el diámetro de la tubería de entrada, y la aplicación no exige tener flujo bifásico anular, de acuerdo a lo expresado en el aparte 4.5 del MDP–03–S–03, usar la tabla mostrada en dicho aparte para estimar el diámetro de la boquilla de entrada. b. Calcule la velocidad real de la mezcla a la entrada Vs (en el caso que aún no se conozca) (Ec (81)) Vs F 20 x 4 x QM p dp2 Ec. (81) MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal c. SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 43 Indice norma Chequee el criterio de máxima velocidad en la boquilla, de acuerdo a lo presentado en el aparte 4.4.2 del MDP–03–S–03. En caso que la boquilla seleccionada requiera de un distribuidor en “T” con ranuras, diseñe el distribuidor de acuerdo a lo presentado en el aparte 4.7.2 del MDP–03–S–03. Paso 12.– Dimensionamiento de las boquillas de salida del gas y de líquidos pesado y liviano. Usar las recomendaciones de la tabla presentada en el aparte 4.5 del MDP–03–S–03. Paso 13.– Cálculo de la longitud tangente a tangente del tambor. Conociendo el tamaño de la(s) boquilla(s) de entrada y de salida de gas, se tiene que la longitud tangente a tangente del tambor (L) es la suma, en unidades consistentes, de Leff y todos los tamaños nominales de las boquillas de entrada y de salida de gas, más tolerancias mecánicas de construcción. Paso 14.– Diseño de la malla separadora de gotas. a. Cálculo del área de la malla. Seguir las recomendaciones presentadas en los apartes 4.6.2 y 4.6.3 del MDP–03–S–03. Conociendo el criterio a emplear, calcular la velocidad permisible de gas, VV,, como un porcentaje de la velocidad crítica. Luego, obtener el área requerida de malla con la Ec (82): A Malla Q V VV b. c. Seleccione el espesor y densidad de la malla, según los criterios de diseño ya seleccionados. Cálculo del ancho de la malla cuadrada (aMalla) (Ec (83)): a Malla F 25 AMalla d. e. Ec. (82) 12 Ec. (83) Cálculo de la distancia mínima permisible ho entre el tope de la malla y la boquilla de salida del gas: usar la Ec.(5a), en el aparte 4.6.4 del MDP–03–S–03. Calcule la distancia vertical disponible entre el fondo de la malla y NAAL (hMalla–NAAL) (Ec (84)): h Malla–NAAL D– h fon–NAAL–ho–e Malla Ec. (84) Nota: el hMalla–NAAL mínimo requerido en de 300 mm (12 pulg), para prevenir un salpiqueo excesivo en la malla. f. Verifique si el espacio de vapor es adecuado para montar una malla: MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA PDVSA MDP–03–S–05 SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual Indice volumen REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 44 Indice norma Calcule la distancia de la cuerda disponible para instalar la malla, usando la Tabla 5 del MDP–03–S–03, o directamente por medio de la siguiente ecuación (Ec (85)): h D x sen cos –1 1– 2 x D–h Malla–NAAL – h fon–NAAL D Ec. (85) Paso 15.– 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. Paso 16.– Comentarios adicionales. Colocar la instrumentación de nivel (gas/líquido e interfase líquido–líquido), lo cerca de la zona donde salen los productos gaseosos y líquidos, ya que aquí están mejor desarrolladas las fases líquidas. 5.4 Procedimiento de diseño para tambores horizontales con las dos fases líquidas dentro del cuerpo cilíndrico, dos entradas Este procedimiento no ha sido desarrollado en su totalidad. Mientras tanto, el siguiente procedimiento temporal entrega resultados lo suficientemente confiables: 5.5 1. Ir al procedimiento presentado en 5.3. 2. Cumplir con el paso 1. 3. Dividir entre dos los flujos alimentados y la relación longitud/diámetro. 4. Continuar con el procedimiento presentado en 5.3, usando los nuevos valores de flujos y de relación longitud/diámetro. 5. Al obtener los resultados del procedimiento, multiplicar por dos la longitud obtenida del tambor, manteniendo todos los demás resultados de alturas o niveles, boquillas de entrada y diámetro como se obtuvieron: estas son las dimensiones finales del tambor. 6. Recalcular las boquillas de salida de gas/vapor, líquido liviano y líquido pesado, usando los flujos alimentados reales: así se tendrá los valores correctos de tales boquillas. Procedimiento de diseño compartimientos separados para tambores horizontales con Ver Figura 3. para orientación y seguimiento de ciertas tolerancias de diseño, identificación de alturas y niveles. (Ver nomenclatura en Sección 6). MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Indice volumen Página 45 Indice norma Paso 1.– Información mínima requerida. Ubicar la información mínima requerida según la siguiente tabla. ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ Información Vapor/gas Densidad Viscosidad Tensión Superficial Flujo (másico o volumétrico) X X X Líquido liviano X X X X Líquido pesado X X X X Presión de Operación Temperatura de Operación Material pegajoso? Arrastre de Sólidos? General X X X X Para tambores alimentando a despojadoras de aguas agrias o regeneradoras de aminas, (caso en el cual no se tenga información de la fase liviana o aceite arrastrado), hacer las siguiente suposiciones: Información Densidad Viscosidad Tensión Superficial Flujo másico Líquido liviano 700 kg/m3 ( 43.6 lb/pie3 ) 0.7 mPas ( 0.7 cP ) 30 N/m ( 30 dyn/cm ) 0.1% en peso del flujo de aguas agrias ó aminas Paso 2.– Definición de los criterios de diseño. Consultar detalladamente la información contenida en este documento (especialmente la Figura 3.), y las secciones 4.2, 4.4, 4.5, 4.6 y 4.7 del PDVSA–MDP–03–S–03, para identificar los criterios de diseño para el servicio en cuestión: 1. La velocidad permisible del vapor es 100% de la llamada velocidad crítica del gas. 2. La configuración del tambor, es la correspondiente a un tambor separador vapor líquido líquido de compartimientos separados. 3. Para los tiempos de residencia, usar las recomendaciones aquí presentadas para ciertos servicios específicos, o valores conocidos por requerimientos del proceso, o las recomendaciones presentadas en el aparte 4.3.7 del MDP–03–S–03 (Separadores vapor líquido). Paso 3.– Calcule la velocidad permisible del flujo de vapor. Usar la Ec. (11) en el MDP–03–S–03, aparte 4.2, tomando en cuenta que, si el líquido liviano es más del 5% vol del total de las fases líquidas, usar su densidad como densidad de líquido; en caso contrario, usar el promedio volumétrico de las densidades líquidas como densidad de líquido. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 46 Indice norma Paso 5.– Calcule el área vertical requerida (Av), para el flujo de vapor por encima del nivel de líquido en la zona de decantación. El área vertical para el flujo de vapor Av, por encima del nivel de líquido en la zona de decantación, requerida para satisfacer los criterios de velocidad permisible, se calcula con la Ec. (12) del MDP–03–S–03, aparte 4.2. Paso 6.– Fije el ancho de la capa de fase líquida liviana en el compartimiento de decantación ( hOW ). Este valor se fija arbitrariamente por preferencias del diseñador o por experiencia del personal de operaciones. En el caso que no exista requerimiento o preferencia, usar como valor mínimo 230 mm (9 pulg). Paso 7.– Dimensionamiento del tambor separador horizontal. El estimado del tamaño óptimo del tambor es un procedimiento de tanteo para tambores horizontales. Primero, se supone un tamaño de tambor, luego se verifica si el tambor es adecuado para el servicio. Este procedimiento se debería repetir hasta que se optimice el tamaño del tambor, ya que el objetivo es diseñar el tambor más pequeño adecuado para el servicio. a. Preparación para el tanteo: a1. Suponer que el tambor está 80% lleno. Esto considera que la altura disponible para el flujo de vapor es un 20% del diámetro del mismo. Por tanto (Ecs (86), (86’)): A TAMB A V 0.142 D F 24 x 4 x A TAMB p Ec. (86) 12 Ec. (86’) a1. Obtener la altura de vapor ( hV ), medida desde el tope del tambor, como 0.2 x D. Si tal altura es menor que 300 mm (12 pulg), aumentar tal altura hasta que cumpla con este criterio, y aumentar el diámetro D apropiadamente, si aplica. Este valor de D será el valor inicial para el tanteo de diseño Tanteo b. Obtener el área del tambor con el diámetro del tanteo ( ATAMB = π/4 x (D/F24)2 ). b1. Obtener la altura de líquido ( hL ), medida desde el fondo del tambor, como hL = D – hV b2 Obtener la altura de la interfase líquido pesado/líquido liviano ( hI ), medida desde el fondo del tambor, como hI = hL – hOW. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 47 Indice norma b.3 Calcule el área fraccional (A21*) de la sección transversal localizada entre el fondo del tambor y hI, utilizando la Tabla 5 del MDP–03–S–03, en donde con el valor de R21*= hI/D se lee el valor correspondiente a A21*. b.4 Obtener el área de flujo correspondiente al líquido pesado (AOBW), medida desde la altura de la interfase hasta el fondo del tambor (Ec (88)): A OBW A *21 x ATAMB Ec. (88) b.5 Calcular la velocidad de flujo del líquido pesado ( VfP ), como (Ec (89)): V fP Q L2 AOBW Ec. (89) c. Calcule la velocidad de flotación de la fase líquida liviana ( VtL ), usando la ecuación (2) del aparte 4.2.1. d. Calcule la longitud horizontal que las gotas de líquido liviano tienen que recorrer( XH ), mediante la siguiente ecuación (Ec. (90)): X H V fP x hOB–h OW V fL Ec. (90) donde hOB–hOW es la distancia vertical que las gotas de líquido liviano tienen que recorrer, hacia arriba, para poder separarse de la fase pesada (medido desde el fondo del recipiente). e. Si XH es menor que dos y medio veces el diámetro del tambor, entonces el diámetro actual es satisfactorio y la longitud efectiva de operación ( Leff ), será 1.15 veces XH, o 2 veces el diámetro, lo que sea mayor. Luego proceda al paso 8. f. Si XH es mayor que dos y medio veces el diámetro del tambor, el diámetro del tambor es muy pequeño para la separación de la fase liviana. Por lo tanto habrá que aumentar dicho diámetro, hasta que se logre cumplir con lo dicho en el párrafo anterior. Paso 8.– Calcule el area vertical de flujo de líquido pesado ( Afon–BALDE ), y la altura desde el fondo del recipiente hasta debajo del balde de líquido liviano( hfon–BALDE ). Sea Vmin = 0.15 m/s (0.5 pie/s). Calcule el área vertical de flujo de líquido pesado desde el fondo del recipiente hasta debajo del balde de líquido liviano (Afon–BALDE) (Ec. (91)): A fon–BALDE Q L2 Vmin Ec. (91) MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 48 Indice norma Calcule el área fraccional A22* = Afon–BALDE / ATAMB En la Tabla 5 del MDP–03–S–03, leer, para A22*, el valor correspondiente de R22* Calcule la altura desde el fondo del recipiente hasta debajo del balde de líquido liviano ( hfon–BALDE ) (Ec. (92)): h fon–BALDE R 22 * x D x F 8 Ec. (92) Si hfon–BALDE < F8 x D / 8, entonces hfon–BALDE = F8 x D / 8. Paso 9.– Calcule las dimensiones del balde de líquido liviano. Para la definición de los niveles, consultar 4.3.1. Se supone que el balde solo tendrá alarma de nivel bajo. La altura desde el fondo del balde hasta el nivel bajo del balde, hBBALDE–NBL, se obtiene con la información del aparte 4.3.8. La altura hBNBL, medida desde el fondo del recipiente hasta el rebosadero del balde, se obtiene como (Ec. (93)): hB NBL hB BALDE–NBL h fon–BALDE Ec. (93) Calcule la altura fraccional R23* = F8 x hBNBL / D En la Tabla 5 del MDP–03–S–03, leer, para R23*, el valor correspondiente de A23* Obtener el área transversal entre el fondo y hBNBL ( ABfon–NBL ) (Ec. (94)): AB fon–NBL A 23 * x A TAMB Ec. (94) En la Tabla 5 del MDP–03–S–03, leer, para R30* =( 1 – hL / D), el valor correspondiente de L30* (Valor de la cuerda fraccional correspondiente). Obtener la altura del rebosadero del balde ( hOB ) (Ec. (111)): h OB h L–F11 x Q L D x L 30 * 0.67 Ec. (111) En la Tabla 5 del MDP–03–S–03, leer, para R31* =( hOB / D), el valor correspondiente de A31*. Obtener el área transversal desde el fondo del recipiente hasta el rebosadero del balde (Afon–OB ) (Ec. (112)): A fon–OB A 31 * x A TAMB Ec. (112) El área activa para variación de nivel de líquido liviano en el balde (ABOB–NBL), es (Ec. (95)): AB OB–NBL A fon–OB–ABfon–NBL Ec. (95) MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Indice volumen Página 49 Indice norma El volumen de líquido liviano a ser contenido en el área activa (Vr1) es (Ec.(96)): V r1 Q L1 x tr1 x 60 Ec. (96) La longitud horizontal del balde de líquido liviano ( LBALDE ), es (Ec. (97)): L BALDE F 1 x Vr1 AB OB–NBL Ec. (97) Paso 10.– Calcule la altura del vertedero del compartimiento de líquido pesado ( hWB ) y el area transversal correspondiente ( Afon–WB ). De acuerdo a la ecuación (4), presentada en el aparte 4.3.15, hWB depende de la longitud de la cuerda del tope del vertedero ( Lc ), y ésta, a su vez depende de hWB, por tanto, es necesario un pequeño tanteo: Preparación Estimar por primera vez hWB, usando la Ec. (98): h WB h OB–hOW x 1–ò Lò P Ec. (98) Tanteo Sea R24* = 1 – F8 x hWB / D. En la Tabla 5 del MDP–03–S–03, leer, para R24*, el valor correspondiente de L24* Obtener Lc como (Ec. (99)): L c L 24 * x D Ec. (99) Calcule el nuevo hWB como (Ec. (4)): nuevo hWB = hOB – hOW x (1 – ρL/ρP ) – F11 x ( QL2 / Lc ) 0.67 Si el nuevo hWB está muy alejado de hWB, regresar al inicio del tanteo usando el nuevo hWB para todos los cálculos. Si el nuevo hWB está bastante cerca de hWB, el nuevo hWB será el valor final: Salir del tanteo. Sea R26* = F8 x hWB / D. En la Tabla 5 del MDP–03–S–03, leer, para R26*, el valor correspondiente de A26* Obtener el area transversal correspondiente a hWB (Afon–WB) como (Ec. (100)): A fon–WB A 26 * x A TAMB Ec. (100) MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 50 Indice norma Paso 11.– Calcule las dimensiones del compartimiento de líquido pesado. Para la definición de los niveles, consultar 4.3.1. La altura desde el fondo del tambor hasta el nivel bajo–bajo del compartimiento de líquido pesado, hVNBBL, se obtiene con la información del aparte 4.3.8. Se supone que el compartimiento de líquido pesado tendrá un Interruptor y/o alarma de nivel bajo–bajo. Si no es el caso, estaríamos hablando de hVNBL. Sea R25* = F8 x hVNBBL / D. En la Tabla 5 del MDP–03–S–03, leer, para R25*, el valor correspondiente de A25* Obtener el área transversal para hVNBBL en el compartimiento del líquido pesado ( AVNBBL ), como (Ec. (101)): AV NBBL A 25 * x A TAMB Ec. (101) El volumen de retención de operación de líquido pesado, entre el NAL y el NBL, se obtiene multiplicando el flujo de alimentación líquida pesada por el tiempo de residencia correspondiente (Ec (102)): V r3 Q L2 x tr3 Ec. (102) Donde QL2 es el flujo volumétrico de líquido pesado, y tr3 es el tiempo de residencia de operación del líquido pesado. El volumen de retención de líquido pesado por tiempo de respuesta del operador (en el compartimiento del vertedero), al accionarse una alarma (sea de alta o sea de baja), entre NAAL y NAL (o entre NBBL y NBL), se obtiene multiplicando el flujo de alimentación líquida pesada por el tiempo de respuesta supuesto, el cual es 5 min (300 s), desde NAL hasta NAAL, y 5 min más (300 s), desde NBL hasta NBBL (Ec (103)): V r4 Q L2 x (600s) Ec. (103) En el caso que no se tengan Interruptores y/o alarmas de NBBL y NAAL, este volumen adicional es nulo. Aún cuando se ha supuesto en este documento que el tiempo de respuesta del operador es de 5 minutos, puede sucederse que, por experiencias típicas de la instalación para la cual se está haciendo este diseño, los valores de tiempos de respuesta cambien: esto dependerá de cada caso en particular y, si no hay otra indicación se usará 5 minutos entre NAAL y NAL (o entre NBBL y NBL). El área activa del líquido pesado, desde NBBL hasta el tope del vertedero (AWB–NBBL ), es (Ec. (104)): A WB–NBBL A fon–WB–AVfon–NBBL Ec. (104) MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 51 Indice norma La longitud del compartimiento de líquido pesado ( LVER ), es (Ec. (105)): L VER V r3 V r4 A WB–NBBL Ec. (105) Paso 12.– Verificar que la zona de flujo del vapor cumpla con las alturas mínimas. De acuerdo a la Figura 3., la zona de flujo del vapor deberá tener una altura mínima de 300 mm (12”), o 20% del diámetro, lo que sea mayor. En el caso que no sea así: Aumentar la altura que ocupa el espacio de flujo de vapor, hasta que se cumpla con las limitaciones antes mencionadas. Aumentar el diámetro (D) en la cantidad en que se aumentó la zona de flujo de vapor. Paso 13.– Fije otras medidas horizontales del tambor. La distancia entre el balde y el vertedero ( LBAL–VER ), será igual a D / 8. Paso 14.– Dimensionamiento de la boquilla de entrada. a. Estimación del diámetro de la boquilla (dp) Si no se tiene el diámetro de la tubería de entrada, y la aplicación exige tener flujo bifásico anular, de acuerdo a lo expresado en el aparte 4.5 del MDP–03–S–03, seguir lo indicado en PDVSA–MDP–(Pendiente) (Consultar con MDP versión 1986, sección 14D), para obtener un diámetro que produzca flujo anular a la entrada del recipiente. En la especificación de proceso del recipiente, se deberá exigir que la tubería de entrada a este tambor tenga el diámetro aquí obtenido, en una distancia de al menos cinco diámetros de boquilla medidos desde la brida de la boquilla de entrada. Si no se tiene el diámetro de la tubería de entrada, y la aplicación no exige tener flujo bifásico anular, de acuerdo a lo expresado en el aparte 4.5 del MDP–03–S–03, usar la tabla mostrada en dicho aparte para estimar el diámetro de la boquilla de entrada. b. Calcule la velocidad real de la mezcla a la entrada Vs (en el caso que aún no se conozca) (Ec (106)) Vs c. F 20 x 4 x QM p dp2 Ec. (106) Chequee el criterio de máxima velocidad en la boquilla, de acuerdo a lo presentado en el aparte 4.4.2 del MDP–03–S–03. En caso que la boquilla seleccionada requiera de un distribuidor en “T” con ranuras, diseñe el distribuidor de acuerdo a lo presentado en el aparte 4.7.2 del MDP–03–S–03. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 52 Indice norma Paso 15.– Dimensionamiento de las boquillas de salida del gas y de líquidos pesado y liviano. Usar las recomendaciones de la tabla presentada en el aparte 4.5 del MDP–03–S–03. Paso 16.– Cálculo de la longitud tangente a tangente del tambor. Aún cuando no se conocen las tolerancias mecánicas de construcción, (valores mínimos de distancia entre las boquillas y las tangentes de los cabezales, anillo que tienen los cabezales para soldarse al cuerpo cilíndrico del tambor, espesor de las láminas que forman el balde y el vertedero ), la longitud mínima tangente a tangente del tambor ( L ) es: L = Leff + LBALDE + LVER + LBAL–VER A este valor habría que añadir las tolerancias mecánicas de construcción. Paso 17.– Diseño de la Malla separadora de gotas. La posición de la malla será tal que se ubique exactamente por encima del balde de líquido liviano, ya que la lámina más alejada del balde subirá por encima de la altura del rebosadero de dicho balde, y si la malla es ubicada más allá de la posición del balde, podría sucederse arrastre de líquido (Ver Fig 3.). a. Cálculo del área de la malla. Seguir las recomendaciones presentadas en los apartes 4.6.2 y 4.6.3 del MDP–03–S–03. Conociendo el criterio a emplear, calcular la velocidad permisible de gas, VV,, como un porcentaje de la velocidad crítica. Luego, obtener el área requerida de malla con la Ec (107): A Malla Q V VV b. c. Seleccione el espesor y densidad de la Malla, según los criterios de diseño ya seleccionados. Cálculo del ancho de la malla cuadrada (aMalla) (Ec (108)): a Malla F 25 AMalla d. e. Ec. (107) 12 Ec. (108) Cálculo de la distancia mínima permisible ho entre el tope de la malla y la boquilla de salida del gas: usar la Ec.(5a), en el aparte 4.6.4 del MDP–03–S–03. Calcule la distancia vertical disponible entre el fondo de la malla y NAAL (hMalla–NAAL) (Ec (109)): h Malla–NAAL D–h fon–NAAL–ho–e Malla Ec. (109) MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 53 Indice norma Nota: el hMalla–NAAL mínimo requerido en de 300 mm (12 pulg), para prevenir un salpiqueo excesivo en la Malla. f. Verifique si el espacio de vapor es adecuado para montar una malla: Calcule la distancia de la cuerda disponible para instalar la malla, usando la Tabla 5 del MDP–03–S–03, o directamente por medio de la siguiente ecuación (Ec (110)): h D x sen cos –1 1– 2 x D–h Malla–NAAL – h fon–NAAL D Ec. (110) Paso 18.– 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. Paso 19.– Consideraciones adicionales. Debido a que no se mide la interfase en el compartimiento de decantación, y para efectos de diagnóstico de funcionamiento del equipo cuando hay problemas operativos, sería recomendable instalar boquillas pequeñas con válvulas (“trycocks”), lo más cercanas al balde de líquido liviano, a diferentes alturas alrededor de la altura calculada de dicha interfase. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 54 Indice norma ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ 6 NOMENCLATURA En unidades SI A* AB = Afon–NAAL = Afon–NAL = Afon–NBL = Afon–NBBL = AMALLA = ANAL–NAAL = ANBI–NAI = ANBL–NAL = ANBBL–NAAL = ANBBL–NBL = ATAMB = AV AVD aran = = = D = Area fraccional o relación de un área transversal vs el área transversal total del tambor. Normalmente obtenida al conocerse una altura fraccional, y leída de la Tabla 5 del documento MDP–03–S–03 Area transversal de la bota decantadora. Area vertical entre el NAAL y el fondo del tambor, para tambores horizontales. Area vertical entre el NAI y el fondo del tambor, para tambores horizontales. Area vertical entre el NBI y el fondo del tambor, para tambores horizontales. Area vertical entre el NBBL y el fondo del tambor, para tambores horizontales. Area requerida de malla separadora de gotas. Area vertical entre el NAAL y el NAL, para tambores horizontales. Area vertical entre el NAI y el NBI, para tambores horizontales. Area vertical entre el NAL y el NBL, para tambores horizontales. Area vertical entre el NBBL y el NAAL, para tambores horizontales. Area vertical entre el NBBL y NBL, para tambores horizontales. Area de sección transversal para tambores horizontales. Area para el flujo de vapor. Area disponible para el flujo de vapor. Area de flujo de una ranura en el colector o distribuidor de gas. Diámetro del tambor. En unidades inglesas Adimensional m2 pie2 m2 pie2 m2 pie2 m2 pie2 m2 pie2 m2 pie2 m2 pie2 m2 pie2 m2 pie2 m2 pie2 m2 pie2 m2 pie2 m2 m2 mm2 pie2 pie2 pulg 2 mm pie MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 55 Indice norma ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ DB DMalla = Dp d hBNBBL = = = hboq–Malla = hboq–tan = hfon – NAAL = hfon – NAI = hfon – NAL = hfon – NBL = hfon – NBBL = hMalla–NAAL = hNAAL – boq = hNBBL = hNBBL – NAAL hNAI = = hNBI = hOB = Diámetro de la bota decantadora. Diámetro de una malla circular, o lado más largo de una malla rectangular. Diámetro de la gota. Diámetro de la gota. Altura mínima desde el nivel bajo bajo de líquido hasta el fondo del balde de líquido liviano, para tambores de compartimientos separados Distancia entre la boquilla de entrada y el fondo de la malla. Distancia entre la boquilla de entrada y la línea tangente superior. Distancia vertical entre el fondo del tambor y el NAAL. Distancia vertical entre el fondo del tambor y el NAI. Distancia vertical entre el fondo del tambor y el NAL. Distancia vertical entre el fondo del tambor y el NBL. Distancia vertical entre el fondo del tambor y el NBBL. Distancia vertical disponible entre el fondo de la malla y NAAL. Altura desde NAAL hasta la boquilla de entrada. Altura desde el nivel bajo bajo de líquido hasta el NAI ó el fondo del recipiente Altura de líquido entre NAAL y NBBL. Altura del nivel alto de la interfase, medida desde el fondo del recipiente, o desde el fondo de la bota decantadora Altura del nivel bajo de la interfase, medida desde el fondo del recipiente, o desde el fondo de la bota decantadora Distancia vertical del fondo del tambor al tope del rebosadero del balde de líquido liviano En unidades SI En unidades inglesas mm mm pie pie m mm mm pie pulg pulg mm pulg mm pulg mm pulg mm pulg mm pulg mm pulg mm pulg mm pulg mm pulg mm pulg mm mm pulg pulg mm pulg mm pulg MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 56 Indice norma ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ En unidades SI En unidades inglesas mm pulg mm pulg mm pulg m pie m m pie pie m pie mm pie m m pie pie m3/s pie3/s m3/s pie3/s QL2 Flujo volumétrico total de mezcla vapor/líquido por boquilla de entrada = Flujo de alimentación líquida liviana = Flujo de alimentación líquida pesada m3/s pie3/s QW Re = Flujo de líquido pesado = Número de Reynolds de gota m3/s pie3/s hOW = hVNBBL = hWB = L = LB LBALDE = = LBAL–VER = LC = Leff = LVER = NAAL = = = = = = = = NAL NNL NBL NBBL NAI NBI QM QL1 Distancia vertical desde la interfase líquido liviano/líquido pesado hasta el tope del rebosadero del balde de líquido liviano (230 mm (9 pulg) mínimo) Altura mínima desde el nivel bajo bajo de líquido hasta el fondo del recipiente, en el compartimiento de líquido pesado para separadores con compartimientos separados Distancia vertical del fondo del tambor al tope del vertedero de líquido pesado Longitud tangente a tangente del tambor horizontal. Longitud de la bota decantadora. Longitud del Balde de líquido liviano, en separadores con compartimientos separados Distancia entre el Balde de líquido liviano y el vertedero de líquido pesado, en separadores con compartimientos separados Longitud de la cuerda en el tope del vertedero de líquido pesado Longitud efectiva de operación Longitud vertedero de líquido pesado, en separadores con compartimientos separados Nivel alto–alto de líquido Nivel alto de líquido Nivel normal de líquido Nivel bajo de líquido Nivel bajo–bajo de líquido Nivel alto de interfase líquido–líquido Nivel bajo de interfase líquido–líquido Adimensional MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 57 Indice norma ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ tr3 = VfL = VfP = Vr1 = Vr2 = Vr3 = Vt = Vt’ = VtL = VtP = XH = ρO = ρP ρL ρW = = = µ’ = En unidades SI En unidades inglesas min min m/s pie/s m/s pie/s m3 pie3 m3 pie3 m3 pie3 m/s pie/s m/s pie/s m/s pie/s m/s pie/s mm pulg kg/m3 lb/pie 3 kg/m3 lb/pie 3 Densidad de la fase liviana. kg/m3 lb/pie 3 Densidad líquido pesado a condiciones de operación Viscosidad de la fase continua. kg/m3 lb/pie 3 mPa.s lb/pie/s Tiempo de residencia de operación del líquido pesado Velocidad de flujo de líquido liviano dentro del recipiente Velocidad de flujo de líquido pesado dentro del recipiente Volumen de operación de líquido liviano, entre el NAL y el NBL Volumen de líquido liviano por tiempo de respuesta del operador Volumen de operación de líquido pesado, entre el NAI y el NBI Velocidad terminal de decantación (flotación) Velocidad terminal de decantación (flotación) Velocidad de flotación de la fase líquida liviana Velocidad de decantación de la fase líquida pesada Longitud horizontal recorrida por las gotas de la fase líquida discontinua, al separarse en tambores con compartimiento separados Densidad (a condiciones de operación), de la corriente más pesada de líquido liviano alimentada al tambor separador con compartimientos separados. Densidad de la fase pesada. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO .Menú Principal Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 58 Indice norma ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ 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 ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁ ÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁ ÁÁÁÁÁÁ Factores que dependen de las unidades usadas En En unidades unidades SI inglesas F1 F8 F11 F12 F15 F24 F25 7 = = = = = = = Sub Sub Sub Sub Sub Sub Sub sección 4.2.1, Ec. (1) sección 5.1, 5.3, 5.5 Sección 4.3.15, Ec.(4) Sección 4.2.1, Ec.(2) Sección 4.4.1, Ec.(3) sección 5.1, 5.3, 5.5 sección 5.3, Ec (87) 1000 1 67025.7 0.545 x 10–3 1 1000 1 1 12 5.384 18.4663 123.871 1 12 APENDICE Figura 1. Identificación de niveles y dimensiones en un tambor separador vapor–líquido–líquido con bota decantadora (una sola entrada). Figura 2. Identificación de niveles y dimensiones en un tambor separador vapor–líquido–líquido con dos fases líquidas en el cuerpo principal (una sola entrada). Figura 3. Identificación de niveles y dimensiones en un tambor separador vapor–líquido–líquido con compartimientos separados. VOLUMEN DE EMERGENCIA O TIEMPO DE RESPUESTA DEL OPERADOR VOLUMEN DE OPERACION O TIEMPO DE RESIDENCIA DE OPERACION VOLUMEN DE EMERGENCIA O TIEMPO DE RESPUESTA DEL OPERADOR 230 mm. (9”) FONDO NBL BOTA (D ) B DIAMETRO NBI NAI 100mm (4”) MIN SALIDA DE LIQUIDO LIVIANO MIN Indice volumen LONGITUD DEL SEPARADOR (L) (9”) (14”min.) NAL NAAL SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO SALIDA DE LIQUIDO PESADO 230 mm. 360 mm. min NBBL (ALARMA) (INTERRUPTOR Y/O ALARMA) (14”) (ALARMA) (INTERRUPTOR Y/O ALARMA) (12”) (1) DIAMETRO O 300 mm. MIN 20% TOPE SALIDA DE VAPOR Indice manual VOLUMEN DE OPERACION O TIEMPO DE RESIDENCIA DE OPERACION 360 mm. min. ESPACIO PARA FLUJO DE VAPOR ENTRADA DE ALIMENTACION LONGITUD EFECTIVA DE SEPARACION ( LEFF) .Menú Principal DIAMETRO (D) PDVSA (ALARMA) MIN MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 59 Indice norma Fig 1. IDENTIFICACION DE NIVELES Y DIMENSIONES EN UN TAMBOR SEPARADOR VAPOR–LIQUIDO–LIQUIDO CON BOTA DECANTADORA (UNA SOLA ENTRADA) MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 60 Indice norma NOTAS: 1. Si se instala una malla separadora de gotas, la distancia mínima entre NAAL y el fondo de la malla deberá ser 300 mm (12”). 130 mm. DE RESIDENCIA DE OPERACION VOLUMEN DE OPERACION O TIEMPO UBICACAION DE LA BOQUILLA DE RETIRO DE LA FASE LIQUIDA LIVIANA 9” O 230 mm. ENTRE NBBL Y NAI VOLUMEN DE EMERGENCIA O TIEMPO DE RESPUESTA DEL OPERADOR VOLUMEN DE OPERACION O TIEMPO DE RESIDENCIA DE OPERACION (ALARMA) FONDO (ALARMA) (ALARMA) NAI NBBL NBL SALIDA DE LIQUIDO LIVIANO SALIDA DE LIQUIDO PESADO 9” NBI BOQUILLA (INTERRUPTOR Y/O ALARMA) LONGITUD DEL SEPARADOR (L) (9”) (14”) (4”) (5”) (14”) (ALARMA) (INTERRUPTOR Y/O ALARMA) NAL NAAL MIN MIN Indice manual 230 mm. 360 mm. min. 100 mm. 360 mm. min. (12”) (1) O 300 mm. DIAMETRO MIN 20% TOPE SALIDA DE VAPOR .Menú Principal VOLUMEN DE EMERGENCIA O TIEMPO DE RESPUESTA DEL OPERADOR ESPACIO PARA FLUJO DE VAPOR ENTRADA DE ALIMENTACION L LONGITUD EFECTIVA DE SEPARACION ( EFF) PDVSA DIAMETRO (D) MIN MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA MDP–03–S–05 SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice volumen REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 61 Indice norma Fig 2. IDENTIFICACION DE NIVELES Y DIMENSIONES EN UN TAMBOR SEPARADOR VAPOR–LIQUIDO–LIQUIDO CON DOS FASES LIQUIDAS EN EL CUERPO PRINCIPAL (UNA SOLA ENTRADA) MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 62 Indice norma NOTAS: 1. Si se instala una malla separadora de gotas, la distancia mínima entre NAAL y el fondo de la malla deberá ser 300 mm (12”). PLACA DE CHOQUE ( o300mm) (12”)min. h OW h OW 3D a 4D A D 2 D 12 150 mm (6”) D 12 (Min.) BOQUILLA DE SALIDA DEL LIQUIDO LIVIANO h WB BOQUILLA DE SALIDA DEL LIQUIDO PESADO Min. (4) COMPARTIMIENTO DE LIQUIDO PESADO (VERTEDERO) VERTEDERO ROMPE VORTICE TIPO REJILLA Indice volumen BOQUILLA DE SALIDA DEL LIQUIDO LIVIANO o D 3 D (min.) 8 a COMPARTIMIENTO DE LIQUIDO LIVIANO BALDE o REBOSADERO DEL BALDE Min. (4) SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO COMPARTIMIENTO PARA EL LIQUIDO LIVIANO SECCION A–A 1.5 a 2.5 D h OB (12”)min. 300 mm. o 20% D A Indice manual 20% D DRENAJE PLACA DIFUSORA CAPA DE LIQUIDO LIVIANO ESPACIO DE VAPOR (o 150mm (6”)min) COMPARTIMIENTO DE DECANTACION D 12 600 mm. (2 pie) .Menú Principal Min. (4) 100mm (4”) (6”)min. 150 mm Min. (4) SALIDA DE VAPOR PDVSA D BOQUILLA DE ENTRADA MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 63 Indice norma Fig 3. IDENTIFICACION DE NIVELES Y DIMENSIONES EN UN TAMBOR SEPARADOR VAPOR–LIQUIDO–LIQUIDO CON COMPARTIMIENTOS SEPARADOS MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO PDVSA .Menú Principal SEPARACION FISICA SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO–VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO Indice manual Indice volumen PDVSA MDP–03–S–05 REVISION FECHA 0 AGO.95 Página 64 Indice norma NOTAS: 1. Colocar una boca de inspección en cada extremo del tambor. Evaluar la necesidad de tener instrumentos de nivel en el compartimiento de decantación, ó ”trycocks” solamente. 2. Las placas deberán estar niveladas, y la tolerancia en las alturas de las placas no excederá los 3 mm (1/8 pulg.). 3. Ver PDVSA–MID–0603.1.101. 4. La distancia mínima, considerando refuerzos y requerimientos de fabricación, se presentan en PDVSA–MID–0603.1.101 y PDVSA–MID–10603.2.002. 5. La placa difusora debe extenderse de pared a pared. 6. Instale rompe vórtices directamente encima de la boquilla de salida del líquido liviano, adyacente a la pared del tambor. 7. Si se instala una malla separadora de gotas, la distancia mínima entre NAAL y el fondo de la malla deberá ser 300 mm (12”).
