Evaluación a escala banco de un prototipo de depurador axial ciclónico desarrollado por PDVSA-Intevep

Abstract

La tecnología de separación axial ciclónica ha recibido especial interés en los últimos años para la depuración del gas libre y gas asociado en aplicaciones en tierra firme y costa afuera, por manejar equipos compactos, eficientes y económicos. El presente Trabajo Especial de Grado, comprende la evaluación a escala banco de un prototipo de depurador axial ciclónico desarrollado por PDVSA-Intevep que opera con flujo bifásico aire–agua, el objetivo principal consistió en determinar experimentalmente la configuración geométrica que permita alcanzar la mayor eficiencia de separación y la menor caída de presión, considerando los siguientes parámetros geométricos: ángulo de salida de los álabes de 45°, 60° y 75°, distancia de separación estator–vortex finder equivalentes a 3 y 17/8 del diámetro del separador, y apertura anular igual a 1/6 y 1/8 del diámetro del separador, con un diámetro de 2 plg.; los mismos fueron combinados entre sí constituyendo cinco configuraciones geométricas diferentes para el dispositivo, las cuales fueron evaluadas considerando relaciones gas–líquido en el rango de 3.300 y 200.000 SCF/Bbl y velocidades superficiales de gas entre 12,8 y 30,5 m/s, lo cual abarca las condiciones de campo típicas de la industria petrolera. La configuración geométrica que arrojó el mejor desempeño del prototipo corresponde con la configuración de álabes de 75°, la distancia estator-vortex finder igual a 17/8 del diámetro del separador y la apertura anular equivalente a 1/6 del diámetro del separador; para velocidades superficiales de gas entre 19,2-30,5 m/s y las relaciones gas-líquido consideradas, se alcanzaron eficiencias de separación promedios en el rango de 83 y 93% y caídas de presión entre 0,74 y 1,46 psi. Adicionalmente, se evaluó el efecto de la incorporación de una cámara de pre-separación aguas arriba del dispositivo, la cual remueve entre 46 y 56% del flujo estratificado generado por relaciones gas-líquido en el rango de 3.300-7.000 SCF/Bbl.