Qué es un separador de aire acondicionado de gas: diseño, funciones y especificación de tuberías

Respondiendo a la pregunta central:¿Qué es un separador de aire acondicionado de gas?Un separador de acondicionamiento de gas es el recipiente situado a la cabeza de un tren de tratamiento de gas que elimina los líquidos libres, la niebla y los sólidos de un flujo de gas producido.y controla su presión y temperaturaEl sistema tiene cinco funciones: separación de líquidos a granel por gravedad, eliminación de niebla fina a través de un eliminador de niebla, eliminación de sólidos y de arena.,La reducción de la presión a través de un estrangulamiento y la gestión de la temperatura para evitar la formación de hidratos.un punto de rocío de hidrocarburos típicamente inferior a -5 a 0 °C a presión de entrega, un punto de rocío del agua inferior a unos -10°C, sulfuro de hidrógeno inferior a 4 ppm, dióxido de carbono inferior al 2-3% y un valor de calentamiento en el rango de 35-42 MJ por metro cúbico normal.El tamaño de la sección de separación sigue la ecuación de Souders-Brown con un factor K de 0.10-0.35 m/s según la orientación y el tipo de eliminador de niebla.

1. Funciones de un separador de aire acondicionado

Se combinan cinco funciones en un recipiente o en un deslizamiento, y cada una aborda un requisito específico de transporte o transformación:

• Separación de líquidos a granel:El gas que llega desde un pozo, una línea de captación o una instalación aguas arriba transporta líquidos libres en forma de babosas, en forma de película a lo largo de la pared del tubo y en forma de gotas arrastradas.porque el líquido libre en una tubería de gas causa problemas de pigging, la corrosión, la medición inexacta y, en el peor de los casos, la sobrepresión de un sistema de baja presión aguas abajo debido a un fallo del control de nivel.La separación por gravedad en el recipiente maneja gotas por encima de aproximadamente 100-500 micrómetrosEl diámetro del recipiente está determinado por el límite de velocidad de vapor de Souders-Brown.por un cazador de babosas dedicado, que en las instalaciones terrestres pueden ser varios cientos de metros de tubo de gran diámetro configurado como una disposición de tipo dedo o tipo arpa.
• Eliminación de niebla fina:La gravedad no puede eliminar las gotas finas, por lo que un eliminador de niebla las maneja.Eficiencia del 9% con una caída de presión de sólo 25-75 mm H2O, y es la opción estándar para el gas limpio. Cuando el gas transporta sólidos, cera o aceite lubricante de compresor que enchufaría una almohadilla de malla, se utiliza una paleta de paletas o chevron,manejar gotas de 10-40 micrómetros y tolerar una carga mucho mayor de líquidos y sólidosCuando la especificación es más estrecha, como aguas arriba de un contactor de glicol o un tamiz molecular, se instala un separador de filtros o un filtro de coalescencia, eliminando gotas hasta 0,3-1 micrómetro a 99.Eficiencia del 98% con elementos reemplazables y un monitor de presión diferencial para programar el cambio.
• Los sólidos y la eliminación de arena:Los pozos de producción transportan arena, escamas, productos de corrosión y, en algunos campos, finas de formación, y éstas son destructivas: erosionan los adornos de estrangulamiento, las válvulas de control y las palas del compresor,se acumulan en el recipiente y reducen su volumen de trabajo.El separador los elimina por gravedad en una zona de recolección de arena dedicada, generalmente en el fondo del buque o en una capa de arena separada,y los sólidos acumulados se eliminan mediante chorros periódicos de arena, en el que un chorro de agua de alta presión o de agua producida fluidifica el lecho y se sopla hasta un ciclón de arena o una olla de recolección.La frecuencia de chorros varía de una vez por hora en un pozo de arena a una vez por semana en uno limpio, y es uno de los primeros indicadores más confiables de un fallo de control de arena en el pozo.
• Reducción de presión y control de temperatura:El gas llega normalmente a una presión en la cabeza del pozo, a menudo de 30 a 150 bares, y debe reducirse a la presión de transporte o de procesamiento.y enfría el gas por el efecto Joule-ThomsonEste enfriamiento puede ser útil, ya que condensa los hidrocarburos más pesados y ayuda a alcanzar el punto de rocío de los hidrocarburos.pero también crea un riesgo de hidratación: a 70 bar, el gas metano con agua libre forma hidratos por debajo de unos 20-25°C, y un enchufe de hidratos es una de las causas más comunes de una interrupción de la producción.Por lo tanto, el sistema de acondicionamiento calienta el gas, utilizando un calentador de línea indirecto con un tubo de fuego o un baño de agua, o inyecta un inhibidor termodinámico, típicamente monoetileno glicol a 0,5-3 L por kilogramo de agua producida,o metanol cuando la recuperación no sea económica.
• Servicio de protección de mediciones y gas de combustible:Los mismos principios se aplican a los pavimentos de acondicionamiento más pequeños utilizados para el gas de combustible y para el gas de los instrumentos.porque las gotas de líquido en una turbina de gas causan inestabilidad de la llama, la corrosión en secciones calientes y, con el tiempo, el daño de la cuchilla; por lo tanto, el deslizamiento de acondicionamiento incluye un separador, un filtro de unión, un regulador de presión,y, a menudo, un supercalentador que eleva el gas 10-20 ° C por encima de su punto de rocío de hidrocarburos para garantizar que no se produzca condensación aguas abajoEl gas del instrumento se acondiciona, se seca a un punto de rocío, normalmente 20°C por debajo de la temperatura ambiente más baja, y se filtra para eliminar el aceite y las partículas.porque un suministro de aire o gas de los instrumentos que se congela o se cierra causa el fallo de la válvula de control en toda la instalación.

2Diseño y funcionamiento de un separador de aire acondicionado de gas

Tres decisiones de diseño determinan si el separador cumple las especificaciones durante la vida útil del campo:

• Tamaño para todo el perfil de producción:Un separador de gas debe dimensionarse no para las tasas actuales sino para todo el perfil de producción, lo que en un campo de gas significa el comportamiento opuesto en cada extremo.Al principio de la vida en el campo las tasas son altas y los líquidos pueden ser bajos, por lo que el recipiente tiene una capacidad de gas limitada y el criterio de Souders-Brown rige.en particular el agua de un acuífero en avance o del agotamiento de la presión, se elevan bruscamente, por lo que el recipiente se convierte en líquido de retención limitada y, críticamente,la velocidad del gas puede bajar tanto que el separador funcione en un régimen en el que el eliminador de niebla ya no funcione de manera eficiente.Los diseñadores experimentados comprueban por lo menos tres casos: las tasas iniciales, las tasas máximas y las tasas de vida tardía, y confirman que el separador funciona tanto en el momento de la instalación como en el diseño.Las normas de dimensionamiento como API 12J proporcionan el marco, pero el pronóstico de producción es el input real.
• Control de nivel y manipulación de líquidos:El control de nivel en un separador de gas es el elemento más importante y más propenso a fallas.en el peor de los casos, enviando una babosa de líquido a un compresor; si cae demasiado bajo, el gas sopla a través de la salida de líquido, lo que sobre-presiona el sistema de líquido aguas abajo y puede romper un recipiente no diseñado para el gas.La práctica estándar es dos transmisores de nivel independientes con una alarma, un viaje de alto nivel que cierra el separador o cierra la toma,y una válvula de descarga en lugar de una válvula de control para el líquido, ya que los líquidos producidos son a menudo arenosos y erosivos. El líquido debe ir a algún lugar: a un sistema de tratamiento de agua producido, a un estabilizador de condensado o de nuevo a la línea de exportación,y la ruta de eliminación es a menudo la restricción más que el separador en sí.
• Materiales, códigos e integridad:Los separadores de acondicionamiento de gas se construyen según la división 1 de la norma ASME VIII con sello en U, o según la norma PED 2014/68/UE con marcado CE para el servicio europeo.pero cuando el gas contiene sulfuro de hidrógeno, se aplica la NACE MR0175 / ISO 15156: la dureza del material está limitada, normalmente a 22 HRC, y el tratamiento térmico post-sold es obligatorio para evitar el agrietamiento por tensión de sulfuro,de acero resistente a las HIC especificado para el servicio en humedad ácidaCuando el dióxido de carbono está presente con agua, se añade una tolerancia de corrosión de 3-6 mm e inyecta un inhibidor de la corrosión aguas arriba.Las piezas internas deben ser extraíbles a través de una vía de conducción para su inspección y reemplazo., y el recipiente debe estar provisto de un dispositivo de socorro de tamaño API 520 para el incendio y las salidas bloqueadas,y con un sistema de presión para presionizarlo de forma segura a una llamarada o a un desagüe cerrado.

Funciones de aire acondicionado de gas y matriz de comparación de equipos

Preguntas frecuentes (FAQ)

P: ¿Cuál es la diferencia entre el acondicionamiento de gas y el procesamiento de gas?

R: El acondicionamiento del gas prepara el gas para su transporte o para su uso como combustible, sin alterar su composición en masa de manera fundamental: elimina líquidos y sólidos libres,controla la presión y la temperaturaEl procesamiento por gas cambia la composición para cumplir con una especificación de venta: elimina el sulfuro de hidrógeno y el dióxido de carbono en una unidad de aminas,elimina el agua en un deshidratador de glicol o un tamiz molecular, recupera los líquidos de gas natural mediante refrigeración o expansión criogénica, y elimina el nitrógeno o el helio cuando sea necesario.En la práctica, el separador de acondicionamiento es el primer recipiente del tren de procesamiento., y existe para proteger el equipo de procesamiento: un contactor de glicol se espuma y pierde eficiencia si entra hidrocarburos líquidos,y una unidad de aminas se espuma y sufre pérdida de aminas si el gas de entrada transporta líquidos o sólidos, por lo que la separación de las entradas aguas arriba de estas unidades se considera una tarea crítica y no una formalidad.

P: ¿Cómo evitar hidratos en un separador de aire acondicionado de gas?

R: Cuatro métodos, utilizados por separado o en combinación: calefacción del gas aguas arriba o dentro del separador mediante un calentador de línea indirecto,de modo que incluso después de Joule-Thomson enfriamiento a través del estrangulamiento el gas se mantiene por encima de su temperatura de formación de hidrato, normalmente con un margen de 5-10°C. Inyección de un inhibidor termodinámico, generalmente monoetilenglicol a 0,5-3 L por kilogramo de agua libre, que desplaza la curva de equilibrio de hidratos hacia abajo,o metanol cuando la recuperación no esté justificadaEl inhibidor viaja con la fase de agua y se regenera y recircula en un paquete de regeneración de glicol.de modo que no hay agua libre para formar hidratos en absolutoY controlando la reducción de presión para que el enfriamiento Joule-Thomson, a 0,4-0,7 °C por bar, no lleve el gas por debajo de su temperatura de hidrato,a veces dividiendo la caída de presión en dos etapas con calentamiento entre ellas.

P: ¿Qué es un separador de filtros y cuándo se necesita en lugar de un depurador?

R: Un separador de filtros combina las dos etapas en un recipiente: una sección aguas arriba de elementos de filtro que se fusionan para capturar gotas finas de líquido y fusionarlas en gotas más grandes,y una sección de eliminación de niebla aguas abajo, generalmente una paleta de paletas, que elimina las gotas agrandadas del gas.por lo que se especifica siempre que el equipo aguas abajo sea sensible a cualquier líquidoLas tres aplicaciones clásicas se encuentran aguas arriba de una unidad de deshidratación de tamiz molecular, donde el hidrocarburo líquido desactiva rápidamente el tamiz y puede hacer que se desintegre.con un contenido de nitrógeno en peso superior o igual a 20%, pero no superior o igual a 50%, donde los hidrocarburos líquidos causan una espuma y pérdida de glicol graves; y aguas arriba de un compresor centrífugo o una turbina de gas, donde las gotas finas causan erosión y incrustación.La compensación es los elementos reemplazables, que requieren el control de la presión diferencial y un régimen de cambio, y que se encienden rápidamente si los sólidos no se eliminan aguas arriba.

P: ¿Cómo se controla el rendimiento de un separador de acondicionamiento de gas?

R: Cuatro indicadores son seguidos continuamente.ya que una tendencia al alza indica incrustación o inundación mucho antes de que se haga visible el traslado- transferencia de líquido aguas abajo, medida mediante un método de muestreo directo o indirectamente mediante el seguimiento del rendimiento de la unidad aguas abajo,como un aumento de las pérdidas de glucol en un contactor de deshidratación o un aumento de la espumación de aminas• Control de nivel, en el que las frecuentes alarmas de alto nivel o una válvula de descarga oscilante indican un problema de nivel, una salida de líquido de bajo tamaño o una emulsión en la interfaz.Y las presiones y temperaturas de la cabeza del pozo y del separador en comparación con la curva de formación de hidratos, ya que una deriva constante hacia la región del hidrato, o una brecha creciente entre la temperatura del gas y la temperatura del hidrato, es la advertencia más temprana de un problema de dosificación del inhibidor o de un fallo del calentador..Muchos operadores también tienden a producir arena registrando la frecuencia de chorro, lo que da una indicación barata y continua del rendimiento del control de arena en el pozo.