Recolección y Manejo de La Producción de Hidrocarburos - Manejo de Vapores
Recolección y Manejo de La Producción de Hidrocarburos - Manejo de Vapores
Recolección y Manejo de La Producción de Hidrocarburos - Manejo de Vapores
VAPORES
Sistemas de protección operativa
Manejo y cálculo, ejemplo práctico.
Inyección de gas para evitar vacío en el tanque.
Recuperación de vapores
Todos los líquidos en reposo producen vapor. Cada
molécula de líquido al recibir un incremento de
temperatura adquiere una gran velocidad que vence
a la tensión superficial y le permite desprenderse de
la superficie. Si el fluido se mantiene en un recipiente
cerrado, los millones de partículas provocan una
compresión sobre las paredes del recipiente,
denominada presión de vapor verdadera.
En las instalaciones superficiales de producción los hidrocarburos producidos se almacenan en tanques
atmosféricos, donde el espacio formado por la superficie del líquido, las paredes y la cúpula será llenado por
moléculas, producto de la evaporación. Si los vapores no son liberados ejercen una presión en el interior del
depósito que podría dañarlo.
Los tanques atmosféricos en las baterías de
separación deberán ser protegidos para evitar la
presión interna superior a la atmosférica, asimismo,
prevenir posibles incendios en el exterior o interior
de los depósitos. También se debe diseñar un
sistema para la recuperación de vapores por su alto
contenido de licuables que tienen gran valor
comercial, esto ultimo siempre y cuando el volumen
a recuperar sea económicamente rentable.
Los barriles son depósitos de 200 lts de capacidad
que almacenan 159 lts de hidrocarburos. El espacio
vacío, será ocupado por los vapores que se
producen. Estos vapores son producto de presión de
separación.
SISTEMAS DE PROTECCIÓN
OPERATIVA
ALIVIAR LA PRESIÓN INTERNA
TAPA DE VENTEO
Permite mantener una presión constante en el
interior del tanque. Se calibra para operar por debajo
Solo abre cuando se alcanza la presión de
del rango máximo de calibración. Su función es
calibración de abertura, desfogando el exceso hacia
permitir la salida de excedentes y puede volver a su
la atmósfera. En caso de que se abra por
posición inicial después de desfogar la presión
emergencia, algunos permanecen de esta forma
interna.
hasta que se cierran manualmente.
VÁLVULA PRESIÓN-
VACÍO
PREVENIR INCENDIOS POR LAS
EMANACIONES
ARRESTAFLAMA
QUEMADORES DE VAPORES
SOLUCIÓN:
Volumen de vapores = 60 000 ft3/h
Producción total de vapores
VOLUMEN ADICIONAL PARA LOS VAPORES PRODUCIDOS
2. EN CASOS DE EMERGENCIA(POSIBLE FALLA DE
SEPARADORES)
Para estos casos se debe sumar al vapor producido un volumen adicional de gas, haciéndose las siguientes
consideraciones:
-- 5% del volumen del gas de un separador por día
-- El total del volumen de un separador por 10 minutos (tiempo para corregir la falla)
SOLUCIÓN:
Volumen adicional de vapores producidos; 61 166 ft3/h
Producción total de vapores; 121 166 ft3/h
3. PRESIÓN MÁXIMA DE CALIBRACIÓN (PRESIÓN INTERNA
DEL TANQUE)
Para el caso del ejemplo (tanque de 55 000 bls), con base a la table 7 es 1.47 in de columna de agua. Este
valor se puede calcula de la siguiente manera:
Pmc = Presión máxima de calibración = peso de la cúpula / área de la cúpula.
SOLUCIÓN:
Presión Máxima de calibración = 1.47
4. DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD Y NUMERO DE
VÁLVULAS DE PRESIÓN – VACÍO
Conocida la información sobre el vapor producido mas el gas adicional en previsión de fallas, se utiliza la gráfica 7:
En este momento se conoce la capacidad de la válvula de presión-vacío, sin embargo esta opera mediante una
tapa o plato que deberá estar calibrada con la presión de operación para que pueda abrir (la presión de vapor
levanta la presión de calibración), por lo tanto se calcula el peso correspondiente.
Presión de entrada
CAPACIDAD DE LOS
ARRESTAFLAMA
NECESARIOS
Considerar
Arrestaflama de:
través de ella
Capacidad: 30 millares de f3
SOLUCIÓN:
Dos arrestaflama
Un arrestaflama de 12 in de diámetro y un
arrestaflama de 6in de diámetro
Volúmenes de vapor a desalojar a través del arrestaflama 22
De acuerdo a la grafica 8, para que el gasto referido sea desalojado se tendrá una:
Perdida de presión de 0.4 0z/in2
Este valor de presión será la energía que transporte el volumen de vapor producido mas el gas adicional, desde la
válvula de presión-vacío hasta el quemador de vapores.
Se pueden hacer varias combinaciones o arreglos en el numero y capacidad de los arrestaflama para disminuir la
perdida de presión, logrando mover los vapores a través de ellas. Ya en la practica, esta cantidad y las
dimensiones de los dispositivos conviene instalarlos en la base del tanque y no en la cúpula, por su peso y
mantenimiento.
6. CALCULAR LA CAPACIDAD (DIÁMETRO) DEL COLECTOR
DE VAPORES
Para determinar las dimensiones de un colector de vapores es necesario con antelación definir la capacidad de los
dispositivos de seguridad que intervienen para calcular la presión P1 disponible.
Además, con la formula a utilizar se señala un diámetro muy similar al Qtv obtenido anteriormente que será
trasportado, por lo tanto, el proceso requiere un sistema iterativo de ensayo y error hasta lograr la igualdad de los
dos valores.
CONSIDERACIONES
El volumen total a transportar será el vapor producido mas el gas adicional por emergencias.
Se toma P1 como el valor inicial de la presión de calibración menos la perdida en el arrestaflama, porque el
resultado será la energía inicial con que se transporte la mezcla.
P2 es la presión al final del colector y puede ser la atmosférica si se toma en el quemador, o bien, en la
succión de la unida recuperadora de vapores (URV) que succiona al vacío. Siempre se deberá tomar el valor
que mas dificultad presente al flujo, además de considerarse la posibilidad que la URV se encuentre fuera de
operación por múltiples causas.
En cuanto a la longitud se tomará la de mayor distancia mas una longitud equivalente por las perdidas de
presión motivadas a causa de las conexiones instaladas a lo largo del colector
Siempre se tomará en consideración que las instalaciones superficiales de producción deberán diseñarse para
las condiciones criticas y extremas.
SOLUCIÓN:
Dado que el sistema es iterativo, lo conveniente es hacer una
nueva corrida con otro diámetro mayor supuesto.
INYECCIÓN DE GAS PARA
EVITAR VACÍO EN
EL TANQUE
27
RECUPERACIÓN DE VAPORES
Los vapores son ricos en licuables, ligeros o condensados con alto valor económico en el mercado, por lo cual se
debe tratar de aprovecharlos, sin embargo, es necesario tomar en consideración varios factores, como son:
-- Volumen a recuperar
-- Tipo de crudo almacenado
-- Densidad del crudo (crudos ligeros emiten mas vapores que los pesados)
-- Capacidad de los tanques de almacenamiento y si cargan por ciclos
-- Temperatura del lugar de la instalación (región geográfica)
-- Poder calorífico
-- Precio de los licuables
-- Costo del sistema de recuperación, etc.
Antes de adquirir la unidad recuperadora de vapores (URV) se deberá efectuar un estudio costo – beneficio.
MANEJO DEL GAS NATURAL
Centrales de recolección
Deshidratación del gas
Los pozos petroleros pueden ser productores de
crudo y gas asociado o exclusivamente de gas. Los
gases pueden ser: dulce, es decir, sin contenido de
sulfhídrico, unos con poca humedad y otros
húmedos. También existen los pozos productores de
gas amargo, cuyas instalaciones son especiales.
CENTRALES DE
RECOLECCIÓN
Los pozos productores de gas normalmente son de alta
presión, aunque con el tiempo ésta disminuye. Las tuberías de
descarga van de la cabeza de los pozos hasta las centrales de
recolección.
Los rectificadores o scrubbers separan los líquidos de los gases, en su interior constan de una malla similar a los
extractores de neblina que ocupa casi la mitad de la vasija ya que la otra mitad es el deposito de líquidos.
En relación con las torres de estabilización, la mas
usual en campo es la que opera a base de un
absorbedor de humedad que puede ser el glicol,
dietilenglicol o trietilenglicol,como puede observarse,
el gas húmedo penetra a la torre por la parte inferior,
al subir hacia el domo entra en contacto con el glicol
que fluye en contracorriente hasta debajo de la mitad
de la vasija y sale con los líquidos absorbidos.