O que é um separador de gás de entrada: finalidade, tamanho e diretrizes de projeto

Respondendo à questão central:O que é um separador de gás de entrada?Um separador de gás de entrada é o primeiro recipiente em que um fluxo de gás entra numa instalação de processamento, numa estação de compressão, numa unidade de desidratação ou num deslizamento de medição, e a sua função é proteger:remove os líquidos e sólidos livres que de outra forma danificariamA carga líquida na entrada de uma planta é desconhecida pela natureza e pode chegar como uma lesma de 5 a 100 m3,Os separadores de entrada são dimensionados de forma mais conservadora do que qualquer outro separador na planta.O fator K de projecto na equação de Souders-Brown é tipicamente de 0,08-0,20 m/s, contra 0,10-0,35 m/s para embarcações a jusante,e retenção de líquido é generoso em 3-10 minutos em vez dos 1-3 minutos usados para um limpador simplesO objectivo de desempenho é geralmente expresso como transferência de líquido inferior a 0,1 litros por milhão de pés cúbicos padrão,e a embarcação é o seguro mais barato da fábrica contra as falhas mais caras a jusante.

1. Por que o separador de entrada é conservador

Quatro características de um fluxo de entrada justificam a margem extra, e cada uma tem um modo de falha ligado:

• Carga líquida desconhecida e transitória:Ao contrário de um separador a jusante, onde a composição da alimentação é definida pela unidade anterior e é estável, um separador de entrada enfrenta o que o gasoduto ou os poços fornecem.A carga de líquido varia com as condições do poçoUma tubulação tubulada depois de meses de funcionamento pode produzir uma babosa muito maior do que qualquer coisa prevista no projeto de estado estacionário,e lesmas de terreno em um sistema de recolha montanhoso podem chegar sem aviso prévioÉ por isso que o recipiente é especificado com uma retenção de líquido generosa e com um sistema de controlo de nível que responde em segundos em vez de minutos,e por que a viagem de alto nível está definida para fechar a saída de gás antes que o líquido atinja o eliminador de neblina.
• Proteção dos equipamentos a jusante:O valor de um separador de entrada é medido pelo que ele protege. Um contactor de desidratação de glicol irá espumar severamente e perder glicol se o hidrocarboneto líquido entrar nele,e uma peneira molecular será permanentemente danificada por água líquida ou hidrocarbonetosUm compressor centrífugo sofrerá erosão do impulsionador e, em caso grave, danos catastróficos na lâmina e na vedação.sofrer corrosão por secção quente e falha da lâmina por líquidos e sal ingeridosEm cada caso, o custo do separador de entrada, tipicamente de um a três por cento do custo da planta, pode ser reduzido para cerca de um milhão de euros.É trivial em relação ao custo da falha que impede, que é a razão para projetá-lo generosamente em vez do mínimo que os cálculos de estado estacionário exigem.
• Manuseio da lesma e tempo de resposta ao nível:Uma lesma que chegue ao separador de entrada deve ser absorvida sem levar líquido para a saída de gás.O volume de líquido que pode ser acumulado antes das ações de viagem de alto nívelSe uma babosa de 50 m3 chegar em cinco minutos e o separador tiver 20 m3 de volume de trabalho acima do nível normal,O controlo de nível e a válvula de descarga devem remover o líquido a 10 m3 por minuto e absorver o excessoAs respostas de projeto incluem um recipiente maior, uma válvula de descarga dimensionada para a taxa de barragem em vez da taxa média,um captador de lesmas separado a montante do separador para tubulações com lesmas graves, e uma filosofia de controlo que permite à planta reduzir o rendimento ou reciclar em vez de começar imediatamente se isso for mais seguro para as unidades a jusante.
• Sólidos, areia e cera:Os fluxos de entrada transportam areia, escamas, produtos de corrosão, resíduos de fluidos de perfuração em um novo campo, e às vezes cera que precipita à medida que o gás esfria.corroer a moldura da válvula de descargaO separador de entrada é, por conseguinte, concebido com uma zona de recolha de sólidos, ligações de jato de areia e um arranjo de descarga,e a queda periódica para um ciclone de areia ou um esgotamento fechadoA frequência de jets, registada ao longo do tempo, torna-se um diagnóstico útil do controlo da areia a montante.O recipiente deve ser concebido para a captação de detritos e ter aquecimento ou um ponto de injecção de solvente., uma vez que o acúmulo de cera no eliminador de neblina é uma causa comum de perda gradual de desempenho que é facilmente diagnosticada erroneamente como um problema de velocidade.

2Configurações e orientações de conceção

São utilizadas quatro configurações e a escolha decorre da carga de líquido, do espaço da parcela e do equipamento a proteger:

• Limpador de entrada vertical:A escolha padrão onde a taxa de gás é elevada em relação à taxa de líquido, onde o espaço da parcela é limitado e onde o líquido é principalmente névoa em vez de a granel.Um recipiente vertical dá o menor diâmetro para uma dada capacidade de gás, é auto-drenagem, e lida com o controle de nível bem porque a área da superfície do líquido é pequena e o nível responde rapidamente ao fluxo.É a configuração padrão para um compressor de sucção scrubber, onde o volume do líquido é pequeno, mas qualquer transferência é prejudicial, com uma demora de apenas 1-3 minutos.e é geralmente emparelhado com um separador a montante maior ou com um tambor de saída e uma válvula de entrada de fechamento rápido que isola o compressor em alto nível.
• Separador de entrada horizontal:Usado quando a taxa de líquido é substancial, quando os volumes de babosa devem ser absorvidos ou quando é necessária a separação trifásica de gás, condensado e água.O longo caminho horizontal dá boa queda de gotas, a grande área de superfície quebra a espuma e libera gás dissolvido, e o recipiente fornece 3-10 minutos de retenção de líquido em um diâmetro gerenciável.Para serviço trifásico, um controlador de nível de interface e uma barragem ou uma bota separam o condensado da água produzida, e o dimensionamento deve verificar tanto a capacidade de gás por Souders-Brown quanto o tempo de residência do líquido necessário para que as gotas de água se assentem no condensado, geralmente 5-10 minutos.Os trade-offs são uma grande pegada da parcela, o controlo do nível mais difícil sob movimento offshore, e a necessidade de distribuição de gás ao longo do comprimento para evitar a canalização para a saída.
• Separadores de entrada de ciclones e multicíclones:Quando o espaço e o peso são importantes, como no mar ou em uma plataforma de poço, um separador de entrada ciclónico usa aceleração centrífuga em vez de gravidade,obtenção de separação num recipiente uma fração do tamanhoO gás entra tangencialmente ou através de uma vela giratória e é girado a alta velocidade, lançando líquido para a parede onde drena para uma zona de coleta,enquanto o núcleo seco é retirado através de um localizador de vórtice centralOs arranjos multiciclônicos utilizam dezenas de pequenos tubos em paralelo para conseguir um corte fino numa casca compacta.As limitações são uma queda de pressão maior, tipicamente 100-350 mm H2O, uma perda acentuada de eficiência no deslocamento abaixo de cerca de 40-50% do caudal de projeto e vulnerabilidade à erosão e bloqueio por areia,É por isso que são geralmente protegidos por um ciclone de areia a montante ou um filtro..
• Instrumentação, controlo e códigos:A instrumentação é o que faz a diferença entre um separador que protege e um que simplesmente existe.e uma viagem de alto nível que fecha a saída de gás ou desliga o equipamento protegido são padrãoUm indicador de pressão diferencial através do eliminador de neblina detecta inundações e incrustações precocemente.Um indicador de pressão e um indicador de temperatura permitem ao operador verificar o ponto de funcionamento em relação à curva de hidratosOs materiais seguem a divisão 1 da ASME VIII com a conformidade NACE MR0175 / ISO 15156 no serviço ácido, incluindo limites de dureza e tratamento térmico pós-soldas.,e o recipiente deve estar equipado com um dispositivo de alívio de acordo com a API 520 para a saída de líquido bloqueada e casos de incêndio, mais uma ligação de ventilação a uma chama ou a um esgoto fechado.

Configurações dos separadores de gás de entrada Matriz de comparação

Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Qual é a diferença entre um separador de entrada e um captador de lesmas?

R: Um separador de entrada é um recipiente dimensionado para um débito constante de gás com retenção de líquido modesta, tipicamente de 3 a 10 minutos, e é projetado para remover as gotículas e o nevoeiro arrastados.Um captador de lesmas é essencialmente um grande volume de tubo, configurado como um arranjo de dedo ou harpa, com um volume de armazenamento de 100-3,000 m3 cuja única finalidade é absorver as grandes lesmas líquidas que se acumulam numa longa tubulação e são empurradas para fora por pigging ou por uma alteração do caudalSão complementares e não alternativas: uma longa linha de recolha no terreno montanhoso descarrega primeiro numa catadora de lesmas que absorve o volume em massa lentamente ao longo de horas.e o gás do captador de lesmas passa então para um separador convencional que remove a névoa remanescente antes de o gás entrar na planta de processamentoProjetar um separador para fazer o trabalho de apanha-barras produziria um recipiente de tamanho impraticável.

P: Por que o fator K é menor para um separador de entrada do que para um separador a jusante?

R: Porque o fluxo de entrada é o menos bem caracterizado na instalação.Assim, a distribuição do tamanho das gotículas e a carga do líquido são conhecidas e estáveisOs fluxos de entrada não têm: o líquido chega de poços ou tubulações em quantidades e tamanhos de gotículas que variam com o tempo,com terrenoA redução do fator K é, portanto, mais importante do que a redução da eficiência.Normalmente 0.08-0,20 m/s, é, portanto, uma margem deliberada contra a incerteza, e é geralmente combinada com um eliminador de neblina mais robusto, como um palete de pás em vez de uma almofada de malha,que tolera cargas líquidas mais elevadas e variáveis sem inundação.

P: O que acontece se um separador de entrada falhar?

R: As consequências propagam-se a jusante e são quase sempre mais caras do que o separador.transferência de glicol e perda da capacidade de desidrataçãoA solução consiste em desligar, limpar o sistema e substituir o glicol degradado.uma vez que o peneirador é irreversivelmente contaminado por hidrocarbonetos líquidos e por água líquida que faz com que as contas se decompõemO líquido que atinge um compressor centrífugo provoca erosão do impulsor, desequilíbrio e, em caso de barulho grave, falha imediata e catastrófica da lâmina e da vedação.O líquido que chega a uma turbina de gás causa instabilidade da chamaO fluido que atinge um contador fiscal provoca uma medição incorreta com consequências financeiras e contratuais directas.Esta assimetria é a razão pela qual os separadores de entrada são super-projetados em vez de otimizados.

P: Com que frequência deve ser inspeccionado e mantido um separador de entrada?

R: O regime de inspecção decorre do risco. Os instrumentos de nível devem ser testados funcionalmente a cada desligamento e tipicamente a cada 3-6 meses durante o funcionamento,Uma vez que é o elemento cuja falha causa directamente a transferênciaO eliminador de neblina é inspeccionado internamente em cada grande mudança, geralmente a cada 3 a 5 anos, procurando por impurezas, corrosão, deslocamento e danos,e é substituído se apresentar uma degradação superior a moderadaA pressão diferencial em todo o recipiente e em todos os elementos de filtro deve ser continuamente variada, com uma tendência crescente a desencadear uma investigação em vez de uma resposta programada.A acumulação de areia é gerida por jetting em uma frequência determinada pela observação, de uma vez por hora num poço de areia a uma vez por mês num poço limpo, e o fundo do recipiente e o bico de saída são inspeccionados para detectar erosão e afinamento na interface areia-água.O recipiente é examinado para verificar a sua afinidade de parede, fossas, erosão no dispositivo de entrada e rachaduras nas juntas de solda, com o intervalo fixado por um programa de inspecção baseado no risco, nos termos da API 580 ou da norma local equivalente,e com um intervalo mais curto de serviço ácido ou erosivo.