Columna coalescedora

Traducción PETSOC-07-05-04-P

Separación de Fluidos Producida usando una Columna Coalescente

G. Renouf, L. Kurucz, D. SoveranSaskatchewan Research Counc

 Resumen

    Una Columna Coalescente es una tecnología simple, barata y ecológica donde es quitada satisfactoriamente el agua producida de las emulsiones de petróleo pesado. El estudio de laboratorio probó el uso de la columna y los efectos de la longitud de la columna, tamaño de relleno de la columna, la temperatura, tasa de flujo, la concentración des-emulsionante y adición de agua fluir. El uso de la columna mejoró los valores de sedimentos básicos  y agua (BS & W) después de 4 horas de tiempo de establecimiento en un promedio del 38%. Las emulsiones que fluyen a través de la columna a temperaturas más bajas y concentraciones mucho más bajas des emulsionante coinciden con los resultados del tratamiento convencional. Los resultados indicaron que la incorporación de una columna de coalescencia en una instalación de tratamiento permitió la reducción de la concentración demulsificador de 250 ppm a 70 ppm, que se traduce en un ahorro anual de costos de $ 320,000 a $ 1,100,000 por batería. La columna también promovió el tratamiento más rápido. Las gotas de agua crecieron tanto como el 34%, lo que sugiere que el tratamiento de tiempo podría ser acelerado en un promedio del 21% y hasta el 80%.

Introducción

      Los productores de petróleo pesado han informado de que los costos de químicos representan la más alta fracción de sus gastos de operación. Un pequeño estudio de los operadores de la batería mostró que las concentraciones des emulsionante en baterías de petróleo pesado oscilaron desde 200 hasta 333 ppm (1 L / 5 m3 a 1 L / 3 m3) en 2001 (1). Estos operadores también informaron que las dosis demulsificador estaban aumentando; dentro de los últimos cinco años, la concentración de demulsificador utilizado para tratar un aceite pesado típico ha aumentado entre un 25 y un 50% por muchas razones. Una batería en la región de petróleo pesado puede pasar fácilmente más de 100.000 dólares al año en productos químicos desenmulsionantes. Se estimaron las dos baterías que tratan a los que suministran muestras de emulsión para este conjunto de experimentos para gastar entre $ 400.000 y $ 1.100.000 cada año en dichos costos. Los costes de calefacción también son considerables. Algunas baterías de petróleo pesado calientan sus buques que tratan a presión a 130˚C. Además del coste de la calefacción, los productores son cada vez más conscientes de la importancia de reducir la producción de gas de efecto invernadero. Un suplente, de bajo costo y ambientalmente tecnología amigable para ayudar a separar el aceite y el agua sería muy deseable.

    Un método de separación prometedor es del tipo mecánico pasivo: una columna de coalescencia. En los últimos 18 años, el Consejo de Investigación de Saskatchewan (SRC) y la Universidad de Regina han aplicado esta técnica para romper emulsiones de agua en aceite (2-8). Mientras que nuestro anterior trabajo se centró en la resolución de los aceites de decantación, este estudio aplica la columna de la coalescencia para el tratamiento de emulsiones en boca de pozo.

     Un estudio de la literatura sobre el tema de coalescencia y la resolución de las emulsiones de crudo es engañoso. Un número de investigadores usó la palabra de coalescencia, pero aplicarlo a la placa separadores o tuberías sin embalaje. Nuestro uso del término se restringe a un tubo lleno de algun tipo de material de empaque poroso que ayuda en la coalescencia de las gotitas dispersas de una emulsión. En su revisión de la literatura sobre los medios de coalescencia, Stocker et al. el a enumerado los muchos tipos de materiales de empaques que han sido probados (9). Estos se dividen en las categorías de medios fijos, empaque granular y empaquetadura de fibra. Los materiales van desde la alta tecnología fibras plásticas oleófilos a los materiales de empaque exóticos tales como cáscaras de nuez negro granulado. Algunos de los materiales de empaques más comunes analizados figuran el vidrio, fibra de vidrio, turba, carbón, arena y fibras de polietileno (9-15).

    De los cientos de artículos publicados en el área de la utilización de medios porosos  para coalescencia de gotas dispersas de emulsiones de aceite en agua, muy pocos se aplican a problemas del mundo real. Una gran proporción trató con emulsiones de aceite-en-agua, y típicamente con concentraciones de aceite diluidas. Muchos estudios sobre emulsiones de agua-en-aceite emplean emulsiones sintéticas, y a menudo usan aceites simples, tales como aceites de queroseno, diesel o minerales en lugar de aceites crudos. Los pocos estudios que han examinado la resolución de emulsiones petróleos y derivados incluyen estudios muy tempranos sobre luz emulsiones de crudo (de 1940) y el estudio Svrcek Ingeniería en 1988 (11, 16-17). Además, la encuesta Svrcek de estudios previos mencionó una patente por Meredith y Winters en 1921, que utilizó una cama fibrosa para tratar emulsiones de campos petroleros, pero no fueron capaces de obtener una copia. Estos no incluyen métodos de tratamiento de aguas residuales aceitosas. El estudio Svrcek intentó separar materias primas similares a los utilizados en esta investigación: emulsiones de agua en aceite de aceites pesados ​​de crudo (12˚API) (11). Sus ensayos sobre cinco tipos de envases coalescencia (malla y basada en fibra) no tuvieron éxito.

    El trabajo de SRC 1992-1996 se centró en los materiales de embalaje apropiados. La naturaleza de la capacidad de humectación de los materiales de embalaje es una cuestión de un cierto desacuerdo en la literatura. Madia et al. Concluyó que el embalaje oleófilo une mejor gotitas de aceite (18). Otros estudios han demostrado que los envases de humectabilidad neutras producen un éxito mas alto (19). Y otros afirman que envases compuestos por "técnicas mixtas" materiales –olefilicos  e hidrófilas en la misma cama que tener un éxito simbióticamente mejorado (9, 20, 21). Nuestros estudios más de siete años mostraron que el empaque debe tener la misma capacidad de humectación como la fase dispersa. De los materiales que probamos-roca roja  de tres lugares diferentes, fibra de vidrio, polipropileno, carbón, arena, roca de lava, gránulos de carbono, Zorball (un mineral absorbente de aceite comercial) y era una cierta roca roja trituradora de polvo-el más eficaz que puede mantener su carácter humedecida con agua.

Experimental

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     Un diagrama de flujo de la columna y el equipo se muestra en la Figura 1. La bomba usada fue una Moyno (cavidad progresiva) bomba de alimentación 3-etapa accionado por una velocidad variable ¾ hp Motor de corriente continua. La columna era una longitud de acero llena de roca roja  (véase la Figura 2). Se añadió una salida lateral de manera que la emulsión se podría pasar a través de la bomba y no la columna. Esto nos permitió realizar carreras en blanco que eran idénticos a la prueba que se ejecuta excepto por el efecto de la columna.

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