Qué es un separador de gases de entrada: propósito, tamaño y pautas de diseño

Respondiendo a la pregunta central:¿Qué es un separador de gas de entrada?Un separador de gas de entrada es el primer recipiente en el que entra una corriente de gas en una planta de procesamiento, una estación de compresión, una unidad de deshidratación o un deslizamiento de medición, y su función es proteger:elimina los líquidos y sólidos libres que de otro modo dañaríanDebido a que la carga de líquido en una entrada de planta es desconocida por la naturaleza y puede llegar como una babosa de 5-100 m3,Los separadores de entrada tienen un tamaño más conservador que cualquier otro separador de la planta.El factor K de diseño en la ecuación de Souders-Brown es típicamente de 0,08-0,20 m/s, frente a 0,10-0,35 m/s para los buques aguas abajo,y la retención de líquido es generosa en 3-10 minutos en lugar de los 1-3 minutos utilizados para un simple depuradorEl objetivo de rendimiento se expresa generalmente como transferencia de líquido por debajo de 0,1 galones estadounidenses por millón de pies cúbicos estándar.y el buque es el seguro más barato en la planta contra las fallas más costosas aguas abajo..

1. Por qué el separador de entrada tiene un tamaño conservador

Cuatro características de un flujo de entrada justifican el margen adicional, y cada uno tiene un modo de falla:

• Carga líquida desconocida y transitoria:A diferencia de un separador aguas abajo, donde la composición de la alimentación es fijada por la unidad anterior y es estable, un separador de entrada se enfrenta a lo que la tubería o los pozos entregan.La carga de líquido varía según las condiciones del pozoUna tubería que se va a vaciar después de meses de operación puede producir una babosa mucho más grande que cualquier cosa prevista en el diseño de estado estacionario.y las babosas de terreno en un sistema de recolección montañoso pueden llegar sin previo avisoEs por eso que el recipiente se especifica con una retención de líquido generosa y con un sistema de control de nivel que responde en segundos en lugar de minutos,y por qué el viaje de alto nivel está configurado para cerrar la salida de gas antes de que el líquido llegue al eliminador de niebla.
• Protección de los equipos aguas abajo:El valor de un separador de entrada se mide por lo que protege. Un contactor de deshidratación de glicol se espuma severamente y pierde glicol si entra hidrocarburos líquidos,y un tamiz molecular se dañará permanentemente por agua líquida o hidrocarburosUn compresor centrífugo sufrirá erosión del impulsor y, en un caso grave, daños catastróficos en la hoja y el sello.sufren corrosión por sección caliente y falla de la hoja por líquidos y sal ingeridosEn cada caso, el coste del separador de entrada, típicamente del uno al tres por ciento del coste de la planta, se calcula como el coste total de la instalación.es trivial en comparación con el costo de la falla que evita, que es la razón de su diseño generoso en lugar del mínimo que requieren los cálculos de estado estacionario.
• Manejo de babosas y tiempo de respuesta a nivel:Una babosa que llegue al separador de entrada debe ser absorbida sin llevar líquido a la salida de gas.el volumen de líquido que puede acumularse antes de las acciones de viaje de alto nivelSi una babosa de 50 m3 llega en cinco minutos y el separador tiene un volumen de trabajo de 20 m3 por encima del nivel normal,el control de nivel y la válvula de descarga deben eliminar el líquido a 10 m3 por minuto y absorber el excesoLas respuestas de diseño incluyen un recipiente más grande, una válvula de descarga dimensionada para la tasa de babosa en lugar de la tasa promedio,un captador de babosas separado aguas arriba del separador para tuberías con gran babosas, y una filosofía de control que permite a la planta reducir el rendimiento o reciclar en lugar de comenzar inmediatamente si eso es más seguro para las unidades aguas abajo.
• Sólidos, arena y cera:Las corrientes de entrada transportan arena, escamas, productos de corrosión, residuos de fluidos de perforación en un nuevo campo, y a veces cera que se precipita a medida que el gas se enfría.corroer el acabado de la válvula de descargaPor lo tanto, el separador de entrada está diseñado con una zona de recogida de sólidos, conexiones de chorro de arena y una disposición de lavado,y el derrame periódico a un ciclón de arena o un desagüe cerradoLa frecuencia de los chorros, registrada con el tiempo, se convierte en un diagnóstico útil del control de la arena aguas arriba.el recipiente debe estar diseñado para la captación de desechos y con calefacción o con un punto de inyección de disolvente, ya que la acumulación de cera en el eliminador de niebla es una causa común de pérdida gradual de rendimiento que se diagnostica fácilmente como un problema de velocidad.

2Configuraciones y directrices de diseño

Se utilizan cuatro configuraciones, y la elección se deriva de la carga de líquido, el espacio de la parcela y el equipo que se protege:

• Lavadora de entrada vertical:La opción estándar cuando la velocidad del gas es alta en relación con la velocidad del líquido, cuando el espacio de la parcela es limitado y donde el líquido es mayormente niebla en lugar de volumen.Un recipiente vertical da el diámetro más pequeño para una capacidad de gas dada, es auto drenaje, y maneja bien el control de nivel porque la superficie del líquido es pequeña y el nivel responde rápidamente a la entrada.Es la configuración estándar para una aspiradora de compresor, donde el volumen de líquido es pequeño, pero cualquier traslado es dañino, con un retraso de sólo 1-3 minutos.y se empareja comúnmente con un separador ascendente más grande o con un tambor de salida y una válvula de entrada de cierre rápido que aísla el compresor en alto nivel.
• Separador de entrada horizontal:Se utiliza cuando la velocidad del líquido es sustancial, cuando se deben absorber volúmenes de babosas o cuando se requiere una separación en tres fases de gas, condensado y agua.La larga trayectoria horizontal da una buena colocación de gotas, la gran superficie rompe la espuma y libera gas disuelto, y el recipiente proporciona 3-10 minutos de retención de líquido en un diámetro manejable.Para el servicio de tres fases un controlador de nivel de interfaz y un dique o una bota separan el condensado del agua producida, y el dimensionamiento debe comprobar tanto la capacidad del gas por Souders-Brown como el tiempo de residencia del líquido necesario para que las gotas de agua se asienten fuera del condensado, generalmente de 5 a 10 minutos.Las compensaciones son una gran huella de la parcela, el control del nivel es más difícil bajo movimiento en alta mar, y la necesidad de distribución de gas a lo largo de la longitud para evitar la canalización hacia la salida.
• Separadores de entrada ciclónicos y multicíclicos:Cuando el espacio y el peso son primarios, como en alta mar o en una plataforma de cabeza de pozo, un separador de entrada ciclónico utiliza la aceleración centrífuga en lugar de la gravedad,obtención de una separación en un recipiente de una fracción del tamañoEl gas entra tangencialmente o a través de una vela giratoria y gira a alta velocidad, arrojando líquido a la pared donde drena a una zona de recolección,mientras que el núcleo seco se extrae a través de un buscador de vórtices central. Los arreglos multiciclones utilizan docenas de pequeños tubos en paralelo para lograr un corte fino en una cáscara compacta. Las ventajas son la compacidad y la insensibilidad al movimiento;las limitaciones son una mayor caída de presión, típicamente 100-350 mm H2O, una fuerte pérdida de eficiencia en el momento del descenso por debajo del 40-50% del caudal de diseño y vulnerabilidad a la erosión y el tapado por arena,por lo que por lo general están protegidos por un ciclón de arena aguas arriba o un filtro.
• Instrumentación, control y códigos:La instrumentación es lo que hace la diferencia entre un separador que protege y uno que simplemente existe.y un viaje de alto nivel que cierra la salida de gas o apaga el equipo protegido son estándarUn indicador de presión diferencial a través del eliminador de niebla detecta las inundaciones y la contaminación temprano.Un indicador de presión y un indicador de temperatura permiten al operador comprobar el punto de funcionamiento con respecto a la curva de hidratosLos materiales se ajustan a la División 1 de la norma ASME VIII y se ajustan a la norma NACE MR0175/ISO 15156 en el servicio en acido, incluidos los límites de dureza y el tratamiento térmico posterior a la soldadura.,y el recipiente deberá estar provisto de un dispositivo de alivio de acuerdo con la API 520 de tamaño para la salida de líquido bloqueada y los casos de incendio, además de una conexión de soplado a una llamarada o alcantarillado cerrado.

Configuración del separador de gases de entrada Matriz de comparación

Preguntas frecuentes (FAQ)

P: ¿Cuál es la diferencia entre un separador de entrada y un captador de babosas?

R: Un separador de entrada es un recipiente diseñado para un caudal de gas constante con una retención de líquido modesta, generalmente de 3 a 10 minutos, y está diseñado para eliminar las gotas y la niebla atrapadas.Un atrapador de babosas es esencialmente un gran volumen de tubo, configurado como un arreglo de dedos o arpas, con un volumen de almacenamiento de 100-3,000 m3 cuya única finalidad es absorber las grandes babosas líquidas que se acumulan en una larga tubería y que son expulsadas por el enrolamiento o por un cambio de caudalSon complementarias más que alternativas: una larga línea de recogida en terreno montañoso se descarga primero en un captador de babosas que absorbe el volumen a granel lentamente durante horas,y el gas del captador de babosas pasa luego a un separador convencional que elimina la niebla restante antes de que el gas entre en la planta de procesamientoDiseñar un separador para hacer el trabajo del atrapador de babosas produciría un recipiente de tamaño poco práctico.

P: ¿Por qué el factor K es más bajo para un separador de entrada que para uno aguas abajo?

R: Debido a que la corriente de entrada es la menos bien caracterizada en la planta, los suministros del separador aguas abajo han pasado por al menos una etapa de separación,por lo que la distribución del tamaño de las gotas y la carga de líquido son conocidos y establesLos flujos de entrada no lo tienen: el líquido llega desde pozos o tuberías en cantidades y tamaños de gotas que varían con el tiempo,con terrenoLa reducción del factor K, que es el factor de rendimiento más bajo, se debe a que el factor K es inferior al factor de rendimiento de la planta.por lo general 0.08-0.20 m/s, es por lo tanto un margen deliberado contra la incertidumbre, y por lo general se combina con un eliminador de niebla más robusto, como una paleta de paletas en lugar de una almohadilla de malla,que tolera cargas de líquido más altas y variables sin inundación.

P: ¿Qué sucede si un separador de entrada falla?

R: Las consecuencias se propagan río abajo y casi siempre son más caras que el separador.transferencia de glucol y pérdida de la capacidad de deshidrataciónEl líquido que llega a un tamiz molecular daña permanentemente el adsorbente.ya que el tamiz está irreversiblemente contaminado por hidrocarburos líquidos y por agua líquida que hace que las cuentas se descomponanEl líquido que llega a un compresor centrífugo provoca erosión del impulsor, desequilibrio y, en caso de una bala severa, falla inmediata y catastrófica de la hoja y el sello.El líquido que llega a una turbina de gas causa inestabilidad de la llamaEl líquido que llega a un medidor fiscal provoca una medición incorrecta con consecuencias financieras y contractuales directas.Esta asimetría es la razón por la que los separadores de entrada están sobre-diseñados en lugar de optimizados.

P: ¿Con qué frecuencia debe inspeccionarse y mantenerse un separador de entrada?

R: El régimen de inspección se deriva del riesgo. La instrumentación de nivel debe ser probada funcionalmente en cada apagado y, por lo general, cada 3-6 meses durante el funcionamiento.ya que es el elemento cuya falla causa directamente el trasladoEl eliminador de niebla se inspecciona internamente en cada cambio importante, por lo general cada 3-5 años, buscando contaminación, corrosión, desplazamiento y daños,y se sustituye si muestra una degradación más que modestaLa presión diferencial a través del recipiente y a través de cualquier elemento de filtro debe ser tendencia continua, con una tendencia creciente que desencadena una investigación en lugar de una respuesta programada.La acumulación de arena se maneja mediante el chorro en una frecuencia determinada por la observaciónEn el caso de los recipientes de agua potable, se inspecciona el fondo del recipiente y la boquilla de salida para detectar la erosión y el adelgazamiento en la interfaz entre la arena y el agua.se examina el recipiente para detectar el adelgazamiento de la pared, agujeros, erosión en el dispositivo de entrada y grietas en las juntas de soldadura, con el intervalo establecido por un programa de inspección basado en el riesgo según API 580 o una norma local equivalente,y con un intervalo más corto de servicio ácido o erosivo.