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Princípios de engenharia, critérios e cálculos
Projeto do separador de óleo e água
,Engenharia de separadores de petróleo e gás
,Calculos de projeto do separador de água
Projeto de um sistema industrialseparador de óleo e águarequer um equilíbrio cuidadoso entre a dinâmica dos fluidos, a química física e a engenharia mecânica.ou sistemas de drenagem de oficina, um sistema OWS deve ser estruturado para explorar as diferenças de densidade entre hidrocarbonetos do petróleo e água.
Compreensãocomo é projetado um separador de óleo e águaAjuda os engenheiros e os gestores de projetos a garantir a conformidade com a regulamentação, o dimensionamento ideal e a eficiência de separação a longo prazo.
A concepção mecânica de um separador de óleo e água baseia-se fundamentalmente em diretrizes internacionais estabelecidas e em leis físicas:
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Normas internacionais de projeto:A maioria das configurações de separadores segue estruturas globalmente reconhecidas, tais como aInstituto Americano do Petróleo (API-421)normas para bacias de água baseadas na gravidade ouPadrão britânico BS EN 858para unidades fabricadas.
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Aplicação da Lei de Stokes:A equação de dimensionamento do núcleo baseia-se na lei de Stokes, que calcula a velocidade de ascensão de uma gota de óleo com base na sua gravidade específica, diâmetro da gota, temperatura da água,e viscosidade absoluta do fluido.
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Manutenção do fluxo laminar:Os designers devem projetar geometrias internas para manter o fluxo laminar (normalmente mantendo as velocidades horizontais abaixo de 0.05 pés por segundo) para evitar que a turbulência suspenda novamente as gotas de óleo separadas.
Um separador padrão de óleo e água é segmentado em câmaras internas especializadas, cada uma servindo um propósito de engenharia distinto:
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Buffer de entrada e abertura:As águas residuais cruas entram em uma câmara de difusão de entrada projetada para dissipar o momento do fluido, capturar sedimentos pesados e evitar a mistura turbulenta.
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Zona de separação da gravidade primária:Uma câmara principal espaçosa forneceTempo de retenção hidráulica (HRT), permitindo que as gotas de óleo flutuantes subam à superfície naturalmente.
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Secção de Mídia Coalescing:Os projetos avançados incorporam pacotes de interceptor de placas onduladas (CPI). Estas placas paralelas, bem espaçadas, reduzem a distância de elevação das gotículas microscópicas, forçando-as a colidirem.Fusão (coalesce), e flutuar rapidamente.
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Para o fabrico de máquinas de secagem de óleoAs barragens regulaveis e os defletores verticais retêm a camada de óleo superficial acumulada, impedindo que ela escape pela saída de água tratada.
| Parâmetro de projeto | Considerações de Engenharia | Valor padrão / valor recomendado | Impacto primário no desempenho |
|---|---|---|---|
| Ângulo da placa (CPI) | Inclinação das placas de coalescência em relação à horizontal | 45° para sólidos baixos; 60° para sólidos altos (> 500 mg/l) | Equilibra a rápida liberação de óleo com a autolimpeza eficaz dos sólidos depositados |
| Espaçamento das placas | Distância perpendicular entre placas paralelas | 10 mm a 20 mm | Determina a disponibilidade da superfície e a resistência à impureza |
| Velocidade horizontal | Velocidade de movimento do fluido através da zona de separação | Máximo de 0,05 pés por segundo | Impede que a turbulência hidráulica interrompa a subida das gotas de óleo |
| Relação comprimento/largura | Perfil de dimensão da geometria global da bacia | Relação mínima de 5:1 para bacias de trincheiras convencionais | Garantir condições de fluxo de ligação e tempo de retenção adequado |
Ao calcular as dimensões físicas de um separador, os engenheiros devem avaliar dados específicos do local:
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Taxa de fluxo de tratamento (TFR):Calculado combinando os fluxos de pico dos processos industriais com as projeções locais máximas de escoamento de águas pluviais (muitas vezes utilizando gráficos de intensidade para eventos de tempestade de 1 ano ou 10 anos).
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Gravidade e viscosidade específicas do óleo:Os óleos mais leves (baixa gravidade específica) sobem muito mais rapidamente, enquanto os hidrocarbonetos mais pesados exigem maiores volumes de recipientes.
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Correções de temperatura:Os projetos padrão estabelecem uma temperatura de água de base de 20 °C. Temperaturas de água mais baixas no inverno aumentam a viscosidade do fluido, exigindo maiores capacidades de separador para alcançar uma eficiência de separação idêntica.
P: Qual é o padrão primário utilizado para a concepção de um separador de óleo e água?
A:As normas de engenharia mais amplamente adotadas são a API-421 (estabelecida pelo American Petroleum Institute) para separadores por gravidade e a BS EN 858 para separadores industriais e de águas pluviais fabricados.
P: Como a Lei de Stokes influencia o projeto do separador de óleo e água?
R: A Lei de Stokes dita a relação matemática que rege a velocidade de ascensão das gotículas de óleo.Os projetistas o usam para calcular a área de superfície necessária e o tempo de retenção necessário para capturar tamanhos específicos de gotículas (normalmente até 60 mícrons ou menores).
P: Por que as placas de coalescência estão incluídas nos projetos modernos de separadores?
R: As placas de coagulação proporcionam uma enorme área de superfície numa pegada compacta.aumentar drasticamente a eficiência da separação sem exigir volumes de tanques maciços.
P: O que acontece se um separador de óleo e água for mal concebido ou de tamanho insuficiente?
R: Um separador de tamanho insuficiente sofre de alta velocidade de fluxo interno e tempo de retenção insuficiente,causando turbulências que mantêm as gotas de óleo em suspensão e resultam em descargas de efluentes não conformes que excedem os limites regulamentares de óleo e gordura.
