O que é um Separador de Água e Óleo: Princípios de Funcionamento, Tipos e Aplicações

Respondendo à questão central:O que é um separador de óleo e água e como funciona?Um separador de óleo-água é um recipiente ou canal que remove óleo livre e disperso das águas residuais industriais, explorando a diferença de densidade entre as duas fases immiscíveis.A separação segue a lei de Stokes, onde a velocidade de elevação de uma gota de óleo é v = g x d2 x (rho_water - rho_oil) / (18 x mu), de modo que uma gota de 150 micrômetros de 850 kg/m3 de óleo na água sobe a aproximadamente 3-4 mm/s. Para capturá-la,O separador deve retardar o fluido a granel suficientemente para que a gota chegue à superfície antes de a água sair.Um separador de gravidade convencional API 421 limita, portanto, a velocidade horizontal a 0,9 m/min, mantendo o número de Reynolds abaixo de 2,000, e usa uma relação profundidade/largura de 0,3-0.5As unidades de tamanho adequado reduzem o óleo de entrada de 100-1000 mg/L para 10-50 mg/L, enquanto os estágios de polir atingem os limites de descarga de 10-15 ppm estabelecidos pelos reguladores e pela OMI MEPC.107 ((49) para águas de cala a bordo.

Quatro princípios físicos determinam se um separador cumpre as suas especificações de saída:

• Diferença de densidade e lei de Stokes:Tudo começa com a diferença de densidade entre as fases de óleo e água.18 g/cm3O petróleo bruto pesado, o betume e alguns óleos sintéticos atingem 950-1.010 kg/m3 e se separam muito lentamente ou não se separam.Reduzindo pela metade o tamanho das gotículas, reduzindo em quatro partes a taxa de aumento.: uma gota de 300 micrómetros sobe cerca de 12 mm/s, enquanto uma de 75 micrómetros só consegue subir 1 mm/s. É precisamente por isso que os separadores são especificados pelo seu tamanho de corte,e por que qualquer dispositivo a montante que corte gotículas menores, como uma bomba centrífuga ou uma válvula de estrangulamento, destrói silenciosamente o desempenho do separador a jusante.
• Tempo de residência e fluxo silencioso:Um separador é um dispositivo para comprar tempo. O líquido deve permanecer no recipiente o tempo suficiente para a gota de projeto viajar do fundo do caminho de fluxo para a superfície,que num separador API significa do invertido à superfície da água, tipicamente 1,5-3 m. Com uma velocidade de elevação de 3 mm/s que requer 500-1000 segundos de retenção, ou 8-17 minutos,e o comprimento do recipiente resulta da divisão da retenção necessária pela velocidade horizontal admissívelA turbulência destrói este cálculo, por isso são obrigatórios distribuidores de entrada, defletores perfurados e uma zona de estabilização longa,e os designers verificam o desempenho verificando que o número de Reynolds permanece abaixo de 2, 000 e idealmente abaixo de 500 na zona de separação.
• Coalescência e crescimento de gotículas:A gravidade sozinha não pode remover gotículas abaixo de cerca de 50-60 micrômetros em uma bacia de tamanho razoável, de modo que a maioria dos separadores modernos adiciona um meio de coalescência.Em um interceptor de placas onduladas a água flui através de uma pilha de placas espaçadas 20-40 mm separadas, definidas a 45-60 grausAs gotículas sobem apenas a curta distância da parte inferior da placa acima, se fundem em um filme e o filme drena-se então para cima ao longo da placa até o canal de coleta.Porque a distância de fixação efetiva cai de metros para centímetros, um IPC obtém a mesma separação em 20-50% da pegada de uma bacia aberta de API.que deve ser drenado regularmente, caso contrário, a pilha se enlame e perde inteiramente a sua vantagem..
• Floração e assistência química:Quando o óleo é emulsionado ou as gotas são estabilizadas por surfactantes, a separação gravitacional falha e a planta passa à flutuação.A flutuação de ar dissolvido satura um fluxo de reciclagem com ar a 300-600 kPa e liberta-o através de uma válvula de agulha ou de um educador a pressão atmosférica, produzindo uma nuvem de bolhas de 10-100 micrômetros que se ligam às gotas de óleo e as transportam para a superfície, onde um skimmer remove o flutuante.um polieletrólito catiónico ou aniónico quebra a emulsão, e um coagulante de sal ferrico ou de alumínio desestabiliza a carga.Mas a sobredosagem restabiliza a emulsão e torna o efluente pior do que nenhum tratamento..

A selecção depende da concentração de óleo de entrada, da distribuição do tamanho das gotículas, do espaço disponível da parcela e do limite de descarga a respeitar:

• Separador de gravidade API:Projeto de referência para águas oleosas de refinaria e petroquímica, normalizado na API 421 e utilizado há muito tempo como primeira fase de tratamento.É uma longa bacia de concreto retangular com um skimmer de voo movido por cadeia varrendo o óleo flutuante para um tubo em ranhuras na extremidade a jusanteA sua força é a simplicidade, a tolerância a cargas de lesma e sólidos e uma remoção previsível de 60 a 99% de óleo livre.A sua fraqueza é a pegada.O tratamento de 1000 m3/h a uma cortagem de 150 micrómetros requer uma bacia de cerca de 40 a 60 m de comprimento, que só trata óleo livre e nada faz com óleo emulsionado ou dissolvido.
• Interceptores de placas onduladas e de placas inclinadas:Um CPI ou TPI embala o mesmo princípio de separação num tanque de aço de uma fração do tamanho, utilizando a pilha de placas paralela descrita acima.A distância entre as placas de 20-40 mm e uma inclinação de 45-60 graus permitem que os sólidos migrem para baixo enquanto as películas de óleo migram para cimaEstas unidades são fabricadas em fábrica, montadas em deslizamento, e normalmente tratam 5-500 m3/h, o que as torna a escolha padrão para plataformas offshore, terminais,e renovações de instalações em que não seja possível derramar uma nova bacia de betãoSão mais propensos a obstruir-se por sólidos e gorduras pesadas do que uma bacia aberta, pelo que a triagem a montante e a limpeza regular das placas não são negociáveis.
• Floração por ar dissolvido e Floração por gás induzido:As unidades de flotação tratam o que a gravidade não consegue: óleo emulsionado e gotículas finamente dispersas na faixa de 5 a 50 micrómetros.A DAF utiliza o fluxo de reciclagem pressurizado descrito anteriormente e é comum na refinação e no tratamento de efluentes petroquímicos como uma etapa secundária após o separador APIO IGF, em vez disso, dispersa o gás mecanicamente com um educador induzido por uma hélice ou um rotor espalhado, evitando o vaso saturador e a bomba e tolerando sólidos mais elevados.ambos produzem um fluxo de desnatamento flutuante de 1-5% de óleo que deve ser reencaminhado para recuperação ou eliminação, e ambos são sensíveis a ondas de fluxo, de modo que a equalização a montante é um requisito de projeto e não uma opção.
• Hidrociclones, Coalescores e Polido de Membrana:Onde o espaço é um prémio, como em plataformas offshore,hidrociclones líquido-líquido girar o fluxo em alta velocidade para que a água mais pesada é jogada para a parede e o núcleo de óleo mais leve é retirado através do detector de vórticeSão compactos e não têm partes móveis, mas necessitam de uma queda de pressão de 200-500 kPa, são intolerantes a sólidos e gases,e o seu desempenho cai drasticamente quando a redução é inferior a 40-50% do fluxo de projetoPara polir a níveis muito baixos, um filtro de cartucho de coalescência ou uma unidade de ultrafiltração ou membrana cerâmica podem reduzir o óleo para menos de 5-10 ppm,ao custo da substituição regular dos meios e de um fluxo de concentrado que deve ser manuseado.

P: Qual é a diferença entre um separador de óleo e água e um separador de API?

A: Um separador de óleo e água é a categoria geral que abrange qualquer dispositivo que separe óleo e água,enquanto um separador API é um projeto de gravidade específica padronizado pelo American Petroleum Institute na API 421Um separador API é uma longa bacia retangular com um skimmer de voo e um raspador de lama dimensionado para remover gotículas acima de 150 micrômetros, normalmente mantendo a velocidade horizontal a 0.9 m/min e o número de Reynolds inferior a 2,000Como é uma bacia aberta, ela tolera bem cargas de lesma e sólidos, mas precisa de uma grande área de terreno.Os hidrociclones e os coalescores são os estágios secundários ou de polimento que o seguem..

P: Que concentração de óleo pode ser alcançada por um separador de óleo e água?

R: Depende da tecnologia e da distribuição do tamanho das gotículas da entrada. Um separador de gravidade API bem administrado normalmente fornece 50-150 mg/L a partir de uma entrada de várias centenas a alguns milhares de mg/L,uma vez que remove apenas óleo livreUm interceptor de placas corrugadas melhora esta situação para 20-60 mg/L. A adição de DAF assistido quimicamente coloca o efluente na faixa de 10-30 mg/L,e uma fase de polimento por coalescer ou membrana pode atingir menos de 5-10 mg/LPara as águas de bainha a bordo, o limite regulamentar é de 15 ppm nos termos da MEPC.107 ((49 da OMI),que é alimentado por um separador de água oleosa dedicado utilizando um estágio de coalescência e filtragem seguido por um monitor de teor de óleo e uma válvula automática de bordo.

P: Por que um separador de óleo e água de repente deixa de funcionar?

R: Quatro causas são responsáveis pela maioria das falhas.uma válvula de controlo de estrangulamento ou uma restrição parcialmente fechada emulsiona o óleo em gotas abaixo do tamanho de corte de projectoA acumulação de sólidos: lodo, escamas e lodo preenchem a bacia ou ponte que atravessa a embalagem de placas, reduzindo o volume efectivo e o fluxo de curto-circuito.Caída de temperatura: a viscosidade da água aumenta acentuadamente à medida que esfria, e como a velocidade de aumento é inversamente proporcional à viscosidade, uma unidade que funciona no verão pode falhar no inverno.um novo tensioactivo, agente de limpeza ou inibidor da corrosão no fluxo de resíduos estabiliza a emulsão e elimina completamente a separação por gravidade.

P: Qual o tamanho de um separador de óleo e água?

R: Começar pelo tamanho de corte de gotículas de projeto, geralmente 150 micrómetros para função API,e calcular a velocidade de subida com a lei de Stokes usando as densidades reais de óleo e água na temperatura de funcionamento em vez de ambiente- definir a velocidade horizontal para não mais de 0,9 m/min e a relação profundidade/largura entre 0,3 e 0,5, então verifique se o número de Reynolds é inferior a 2,000O comprimento do vaso resulta da velocidade horizontal multiplicada pelo tempo de retenção necessário, que é a profundidade de separação dividida pela velocidade de subida das gotas.5-2..0 para a turbulência na entrada, confirmar o comportamento de desaceleração até 30-40% do caudal de projeto e adicionar um alarme de nível de óleo e controlo automático do desgaste para evitar a transferência de óleo durante as cargas da babosa.