Un separador de agua y aceite API es un dispositivo diseñado para separar cantidades brutas de aceite y sólidos en suspensión de las aguas residuales industriales producidas en refinerías de petróleo , plantas petroquímicas , plantas químicas , plantas de procesamiento de gas natural y otras fuentes industriales de agua oleosa. El nombre se deriva del hecho de que dichos separadores están diseñados de acuerdo con los estándares publicados por el Instituto Americano del Petróleo (API). [1] [2]
Descripción del diseño y operación
El separador API es un dispositivo de separación por gravedad diseñado utilizando los principios de la ley de Stokes que definen la velocidad de subida de las gotas de aceite en función de su densidad , tamaño y propiedades del agua. El diseño del separador se basa en la diferencia de gravedad específica entre el aceite y las aguas residuales porque esa diferencia es mucho menor que la diferencia de gravedad específica entre los sólidos en suspensión y el agua. Según ese criterio de diseño, la mayoría de los sólidos en suspensión se asentarán en el fondo del separador como una capa de sedimento, el aceite se elevará hasta la parte superior del separador y las aguas residuales serán la capa intermedia entre el aceite en la parte superior y los sólidos. En el fondo. [2] Los Estándares de Diseño API, cuando se aplican correctamente, hacen ajustes a la geometría, diseño y tamaño del separador más allá de los principios simples de la Ley de Stokes. Esto incluye tolerancias para las pérdidas por turbulencia de entrada y salida del flujo de agua, así como otros factores. La especificación API 421 requiere una relación mínima de largo a ancho de 5: 1 y una relación mínima de profundidad a ancho de 0.3: 0.5. [3]
Normalmente, en el funcionamiento de los separadores API, la capa de aceite, que puede contener agua arrastrada y sólidos en suspensión adheridos, se elimina continuamente. Esta capa aceitosa eliminada puede volver a procesarse para recuperar productos valiosos o eliminarse. La capa de sedimento del fondo más pesada se elimina mediante una cadena y un raspador de vuelo (o un dispositivo similar) y una bomba de lodos.
Limitaciones de diseño
Los separadores de diseño API y los tanques de gravedad similares no están destinados a ser efectivos cuando alguna de las siguientes condiciones se aplica a las condiciones de alimentación:
- El tamaño medio de las gotas de aceite en la alimentación es inferior a 150 micrones
- La densidad del aceite es superior a 925 kg / m3
- Los sólidos en suspensión se adhieren al aceite, lo que significa que la densidad del aceite 'efectiva' es superior a 925 kg / m3
- Temperatura del agua inferior a 5 ° C
- Hay altos niveles de hidrocarburos disueltos.
Según la ley de Stokes, los aceites más pesados requieren más tiempo de retención. En muchos casos en los que las refinerías han cambiado a pizarras de crudo más pesado, la eficiencia del separador API ha disminuido. [3]
Tratamiento adicional de descargas de agua API
Debido a las limitaciones de rendimiento, el agua descargada de los separadores de tipo API generalmente requiere varias etapas de procesamiento adicionales antes de que el agua tratada pueda descargarse o reutilizarse. El tratamiento adicional del agua está diseñado para eliminar las gotas de aceite de menos de 150 micrones, los materiales e hidrocarburos disueltos, los aceites más pesados u otros contaminantes no eliminados por la API. Las tecnologías de tratamiento secundario incluyen flotación por aire disuelto (DAF) , tratamiento biológico anaeróbico y aeróbico, separadores de placas paralelas, hidrociclón , filtros de cáscara de nuez y filtros de medios.
Tecnologías alternativas
Los separadores de placa o separadores de placa coalescente son similares a los separadores API, en que se basan en los principios de la ley de Stokes, pero incluyen conjuntos de placas inclinadas (también conocidas como paquetes paralelos). [2] La parte inferior de cada placa paralela proporciona más superficie para que las gotas de aceite suspendidas se fusionen en glóbulos más grandes. Los separadores de placas coalescentes pueden no ser eficaces en situaciones en las que los productos químicos del agua o los sólidos en suspensión restringen o evitan la coalescencia de las gotas de aceite. En funcionamiento, se pretende que el sedimento se deslice hacia abajo por la parte superior de cada placa paralela, sin embargo, en muchas situaciones prácticas, el sedimento puede adherirse a las placas, requiriendo remoción y limpieza periódicas. Dichos separadores aún dependen de la gravedad específica entre el aceite suspendido y el agua. Sin embargo, las placas paralelas pueden mejorar el grado de separación de aceite y agua para gotas de aceite de más de 50 micrones de tamaño. Alternativamente, los separadores de placas paralelas se agregan al diseño de los separadores API y requieren menos espacio que un separador API convencional para lograr un grado similar de separación.
Historia
El separador API fue desarrollado por API y Rex Chain Belt Company (ahora Evoqua ). El primer separador API se instaló en 1933 en la refinería de Atlantic Refining Company (ARCO) en Filadelfia. [3] Desde entonces, prácticamente todas las refinerías de todo el mundo han instalado separadores API como primera etapa primaria de sus plantas de tratamiento de aguas residuales oleosas . La mayoría de esas refinerías instalaron los separadores API utilizando el diseño original basado en la diferencia de gravedad específica entre el petróleo y el agua. Sin embargo, muchas refinerías ahora utilizan empaquetaduras de placas paralelas de plástico para mejorar la separación por gravedad. [1] [2] Hoy en día, las regulaciones a menudo requieren separadores API con cubiertas fijas o flotantes para el control de compuestos orgánicos volátiles (COV). [3] Además, la mayoría de los separadores API deben estar por encima del suelo para la detección de derrames. [3]
Otras aplicaciones de separación de agua y aceite
Hay otras aplicaciones que requieren separación de agua y aceite. Por ejemplo:
- Separadores de agua oleosa (OWS) para separar los hidrocarburos del agua de sentina acumulada en los buques según lo exige el Convenio internacional MARPOL . [4] [5]
- Los separadores de aceite y agua se utilizan comúnmente en subestaciones eléctricas . Los transformadores que se encuentran en las subestaciones utilizan una gran cantidad de aceite para fines de refrigeración. Los fosos se construyen alrededor de las subestaciones no cerradas para atrapar cualquier aceite que se escape, pero también atraparán el agua de lluvia. Por lo tanto, los separadores de aceite y agua proporcionan una limpieza más rápida y sencilla de una fuga de aceite. [6]
Ver también
Referencias
- ↑ a b American Petroleum Institute (API) (febrero de 1990). Manejo de Descargas de Agua: Diseño y Operación de Separadores Agua-Aceite (1ª ed.). Instituto Americano de Petróleo.
- ^ a b c d Beychok, Milton R. (1967). Residuos acuosos de plantas petroleras y petroquímicas (1ª ed.). John Wiley e hijos. LCCN 67019834 .
- ^ a b c d e ”Schultz, Thomas. "Aproveche al máximo los separadores de API". Ingeniería Química. Julio de 2005.
- ^ Convenio internacional para la prevención de la contaminación por los buques, 1973 (y enmiendas posteriores) Archivado el 14 de octubre de 2009 en el archivo web portugués
- ^ Separador de agua aceitosa
- ^ Leonard L. Grigsby (2001). El manual de ingeniería de energía eléctrica . Prensa CRC. ISBN 0-8493-8578-4.
enlaces externos
- Fotografías, dibujos y discusión de diseño de separadores API gravimétricos
- Separadores de aceite / agua Diagramas y descripción de los separadores que utilizan empaquetaduras de placas paralelas de plástico.
- Separación de aceite en agua Buena discusión y explicación de los procesos de tratamiento de aguas residuales .
- Separadores de API ambientales Monroe Fabricante, dibujos, fotografías, diagramas, estudios de casos y descripciones.
- Separadores de aceite y agua Características, estudios de casos, tecnología, fotos
- Fabricante de AFL Industries . Descripciones y dibujos de OWS