63- Discusión sobre el diseño de una nueva estructura tipo cámara con weir compuesto para separadores trifásicos y la modificación de estructuras tradicionales
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Este mensaje fue modificado por última vez por luoli519 el 4 de enero de 2020, a las 11:53. Los separadores de tres fases, que funcionan con aceite, fase gaseosa y agua, se utilizan ampliamente en industrias como la petroquímica, la química del carbón, la extracción y procesamiento de petróleo y gas, la purificación de gases industriales y la protección del medio ambiente. Sin embargo, las empresas siguen utilizando separadores de tres fases con estructuras tradicionales. En situaciones en las que hay cambios en el caudal de alimentación, en la proporción entre gas, aceite y agua, o en la velocidad de flujo del producto líquido, resulta difícil controlar de manera estable el proceso de separación, lo que provoca una drástica disminución en su eficiencia. El nuevo separador trifásico de tipo cámara con compuerta compuesta se ha convertido en una opción de mejora tecnológica frente a los separadores trifásicos tradicionales, tanto en términos de eficiencia de separación y estabilidad operativa, como en cuanto a relación calidad-precio y costos de mantenimiento. Por favor, discutamos juntos las diferencias entre el diseño estructural del separador de tres fases tradicional y el diseño estructural del nuevo separador de tres fases de tipo cámara con weir compuesto, así como las diferencias en rendimiento que derivan de dichas estructuras.
Como todos saben, Sinopec y CNPC tienen empresas en Henan encargadas del diseño y fabricación de separadores de tres fases. Sin embargo, los separadores de tres fases que se diseñan y fabrican pertenecen en su mayoría a una estructura tradicional. Durante el funcionamiento real surgen problemas como una inestabilidad en el control del funcionamiento y grandes fluctuaciones en la eficiencia de separación. Muchas empresas también están buscando oportunidades para mejorar.
Este mensaje fue editado por última vez por luoli519 el 13-12-2016 a las 13:07. Una empresa productora tuvo problemas para que los separadores trifásicos tradicionales que utilizaba funcionaran de manera estable durante su operación, por lo que recurrió a un fabricante de filtros en Xinxiang. El fabricante del filtro, en colaboración con el propietario, propuso una nueva solución: se sustituyó el componente interno de separación líquido-líquido de tipo malla por uno basado en la coagulación dinámica. En la imagen de abajo se muestra un diagrama simplificado de la estructura del fabricante de este filtro:
Sin embargo, en cuanto a la configuración del diseño para la separación dinámica de los componentes internos, tanto el fabricante del filtro como el propietario no tenían idea de cómo proceder, por lo que recurrieron a la empresa NOVEL para que elaborara un nuevo diseño.
Según las imágenes proporcionadas, existen los siguientes problemas: primero, en cuanto a la entrada de alimentación, se utilizan dos tubos porosos como conjunto de distribución de entrada. Pero la distancia entre los dos tubos porosos es demasiado pequeña, lo que hace que las dos corrientes de alimentación interfieran entre sí, lo cual no favorece la separación de líquidos.
En segundo lugar, antes del tubo de salida de la fase gaseosa en el interior del separador, no se ha instalado ningún componente interno para la separación de espuma gas-líquido. En condiciones de fluctuaciones en la velocidad del aire y a velocidades más altas, las gotas y espumas líquidas transportadas por el flujo de aire dificultan que se logre una separación óptima únicamente mediante la gravedad. El flujo de gas puede llevar consigo una cantidad considerable de fase líquida, la cual escapa del separador y provoca la acumulación de líquido en las tuberías siguientes. Esto puede afectar gravemente el funcionamiento de los equipos clave, lo que a su vez incrementa los costos relacionados con el tratamiento posterior del gas.
En tercer lugar, hay que considerar los componentes de separación dinámica que se encuentran dispuestos en la sección transversal radial del recipiente horizontal. Esto hace que los flujos de gas que contienen gotas líquidas tengan que pasar a través de estos componentes, al igual que los flujos de mezcla entre líquidos. De esta manera, se intenta lograr tanto la separación gas-líquido como la separación líquido-líquido mediante el uso de estos componentes de separación dinámica, con la esperanza de resolver todo de una sola vez En realidad, los componentes de separación dinámica gas-líquido y los componentes de separación dinámica líquido-líquido no solo difieren en su estructura, sino que también sus principios de separación dinámica son muy distintos.
Este mensaje fue modificado por última vez por luoli519 el 26 de septiembre de 2023, a las 14:57. Se trata de componentes de separación en dinámica de fluidos líquidos y gaseosos; por ejemplo, los componentes de separación tipo G50. Cuando el fluido fluye a través de sus canales de flujo primario y secundario, se logra una separación eficiente y cuantitativa mediante procesos como la transformación del momento lineal de las partículas de fluido, su rotación a alta velocidad, su aglomeración, la separación vectorial y la captura de la energía libre en la superficie de las gotas； Pero la velocidad y el momento lineal de las micropartículas fluidas no pueden ser demasiado bajos; de lo contrario, resultará difícil lograr una transformación eficiente del momento lineal y, por ende, una separación eficiente ； La velocidad y el momento lineal de las micropartículas de fluido tampoco deben ser excesivos; de lo contrario, el flujo de aire volverá a arrastrar el líquido que ya se ha separado, dispersándolo y reduciendo así la eficiencia de la separación.
En cuanto a los componentes de separación basados en la dinámica de fluidos líquidos, como los componentes con aletas en forma de dedo del tipo G56, las condiciones de flujo necesarias para que se produzca una separación eficiente son que el fluido se encuentre en estado laminar. La separación eficaz se logra mediante métodos como la coalescencia en forma de dedo y la separación en tanques poco profundos. Se exige que la velocidad de flujo axial del fluido sea inferior a 0,02 m/s, o incluso menor.
En cuarto lugar, la interfaz entre las fases líquidas se coloca cerca de la línea central del tanque horizontal; además, la altura de la separadora también coincide con la línea central. Esto es claramente un diseño empírico, y no el resultado de una optimización mediante diseño dinámico. Debido a las diferentes proporciones entre las tres fases (gaseosa, líquida y líquido-líquido), es necesario calcular la posición de las interfaces gas-líquido e líquido-líquido. Esto se hace con el fin de permitir que las gotas líquidas en la fase gaseosa lleguen eficientemente a la interfaz líquido-gaseosa, que las gotas de aceite dispersas en la fase líquida lleguen rápidamente a la interfaz líquido-líquido, y que las gotas de agua dispersas en la fase líquida lleguen rápidamente a la interfaz agua-líquido. Para ello, es preciso lograr un equilibrio integral. En los separadores de tres fases de estructura tradicional, debido a las fluctuaciones en las condiciones operativas —como cambios en la proporción entre aceite y agua, variaciones en el caudal o cambios en la velocidad de descarga del producto en la fase acuosa—, se produce un cambio en la posición de la interfaz líquido-líquido. Esto a su vez provoca cambios significativos en la eficiencia de separación. Esto hace que el control en funcionamiento real sea difícil de estabilizar y hacer fiable.
Por último, hay que colocar un dispositivo antivortex antes de la salida de la fase oleosa en el interior del separador; no se debe utilizar un dispositivo para romper las burbujas. Cabe señalar que los antivórtices y los desespumadores son diferentes tanto en su estructura como en su función, por lo que no pueden sustituirse mutuamente. El desespumador tiene dificultades para lograr la eficacia de un desvortificador.