Processamento de petróleo

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SEPARAÇÃO PRIMÁRIA 
CONDICIONAMENTO 
Esquema de uma instalação de produção 
complexa 
Equipamentos de separação líquido-vapor 
Vasos separadores 
• Existem vários tipos de vasos separadores, 
podendo ser classificados quanto à sua 
forma, pressão de trabalho e finalidade ou 
tipo de operação. 
Classificação dos separadores 
• Separadores, separadores de óleo-gás, decantadores (Decantador 
de água “water knockout”), vaso de expansão (vaso “flash”) e 
depuradores (depurador de gás “gas scrubber”); 
Quanto a 
finalidade: 
• Horizontal ou vertical; 
Quanto à 
posição: 
• Cilíndrico ou esférico; Quanto à forma: 
Cilíndrico ou esférico; 
• Monotubo ou bitubo; Quanto à montagem: 
• Bifásico ou trifásico; Quanto às fases: 
• Separador medidor. Especiais: 
• Lei de Stokes 
 
 𝑣 = 
𝜌𝑎−𝜌𝑜 𝑑2𝑔
𝜇
 
 
Onde v é a velocidade de sedimentação das gotas, | 𝜌𝑎 − 𝜌𝑜 | é a 
diferença de densidade, µ é a viscosidade da fase contínua, d é o 
diâmetro das partículas que decantarão e g é a aceleração devido às 
forças de campo (gravitacional ou centrífuga) 
Separadores trifásicos / extratores de 
água livre 
Água + óleo 
Agitação Tempo 
Decantação 
 Esquema e Curva do Crescimento da Camada de Água com o Tempo 
Sistema com Separação Bifásica 
Sistema com Separação Trifásica 
Mecanismos de separação 
• Ação da gravidade e diferença de densidades - responsáveis 
pela decantação do elemento mais pesado; 
 
• Separação inercial - mudanças bruscas de velocidade e de 
direção de fluxo quando este sofre o impacto, permitindo ao 
gás desprender-se da fase líquida devido a inércia que esta 
fase possui tendendo a conservar sua direção original e 
manter sua velocidade; 
Um separador típico se constitui de quatro 
seções distintas: 
• Seção de separação primária - onde o fluido choca-se 
com defletores ou um difusor que lhe impõe um movimento 
giratório, fazendo com que o liquido se precipite para o 
fundo do vaso. É nesta seção que a maior parte do líquido 
proveniente do poço é separado. Esta primeira separação 
tem por finalidade remover rapidamente as golfadas de gás 
e as gotículas de maior diâmetro do liquido, diminuindo a 
turbulência e o retorno do líquido à corrente gasosa; 
Para retenção de pequenas gotículas de óleo na parte superior dos separadores são usados vários 
tipos de extratores de névoa (‘demister’). 
• Seção de acumulação (coleta) de líquido - para receber 
e distribuir os líquidos coletados. Nesta seção se faz a 
separação das bolhas gasosas que ficaram no seio do líquido 
após a separação primária. Normalmente, o mecanismo que 
atua na separação gás-óleo é a ação da gravidade, 
causando a decantação do líquido. Para que esta separação 
seja efetiva, o óleo deve ficar retido durante certo tempo no 
separador, chamado de tempo de retenção; 
• Seção de separação secundária - ou seção de 
decantação por gravidade, onde se separam as gotículas 
menores de óleo carreadas com o gás, após a seção 
primária. O mecanismo de separação nesta seção é a 
decantação, cuja eficiência decresce grandemente 
com a turbulência. 
 
• Seção aglutinadora - onde as gotículas 
de líquido arrastadas pela corrente de gás, 
não separadas nas seções anteriores, são 
aglutinadas em meios porosos e 
recuperadas. 
 
Separador horizontal 
Separador horizontal 
Separador vertical 
Separador vertical 
Separador Vertical 
Corte esquemático do Separador Vertical com Fundo Cônico 
O fundo cônico é usado quando se prevê 
que a produção de areia será um problema 
grande. Normalmente o cone é formado em 
um ângulo de 45º a 65º (ver Figura 27), 
devido a areia produzida ter uma tendência 
a sedimentar em aço com ângulos menores 
do que 45º. 
Comparando os separadores 
• Separadores horizontais: 
• Separadores horizontais são normalmente mais eficientes no 
manuseio de grandes volumes de gás. Isto porque na seção de 
decantação do vaso as gotículas de líquido caem 
perpendicularmente à direção do fluxo de gás e então são mais 
facilmente separadas da fase continua gasosa. 
• Maior área superficial na interface gás líquido. 
• Sob o ponto de vista da separação gás-líquido, os separadores 
horizontais serão os preferidos a não ser que algum motivo 
específico conduza a escolha pelo vertical ou outro tipo. 
Desvantagens do vaso horizontal 
• Não são tão eficientes quanto os verticais no manuseio de sólidos produzidos; 
• É necessário colocar vários drenos ao longo do comprimento do vaso, com um 
espaçamento muito próximo; 
• Vasos horizontais requerem mais área plana do que o vertical com a mesma 
capacidade. Apesar de não ser importante em plantas situadas em terra é muito 
importante em plantas marítimas onde espaço é limitado e valioso; 
• Vasos pequenos e médios em geral têm menor capacidade ao surge, isto é, eles comportam 
grandes golfadas de liquido menos eficientemente do que um vaso vertical. 
• A geometria do vaso horizontal requer um dispositivo de “shut-down” (parada programada). 
Separadores horizontais 
• A golfada em vasos horizontais podem criar ondas internas que 
podem ativar o sensor de nível alto. Todos estes fatores causam o 
mau funcionamento do vaso horizontal quando golfadas de líquido 
estão presentes na corrente de entrada. Este problema não é tão 
sério nos separadores horizontais grandes, particularmente 
naqueles que operam com menos da metade cheio. 
Desvantagens de vasos Verticais 
 Vasos verticais também tem pontos negativos que não são relacionados com 
o processo mas que devem ser considerados na hora da seleção. São eles: 
 A válvula de alívio e outros escadas especiais e plataformas de acesso; 
 O vaso vertical pode ter que ser removido do pacote de uni equipamento de 
produção (também chamado de “skid”) quando restrições de altura para o 
transporte rodoviário, requerendo que seja horizontalmente embarcado. 
Condições de operação de um 
separador 
• Pressão de separação; 
• Temperatura; 
• Nível. 
Variáveis de processo 
• As condições de operação de um separador são 
definidas por: 
• Máxima capacidade ao óleo; 
• Máxima capacidade ao óleo e ao gás; Máxima capacidade 
ao gás 
Problemas Especiais 
• Formação de espuma; 
• Obstrução por parafina; 
• Produção de areia; 
• Formação de emulsão; 
• Arraste de líquido e de gás. 
Acessórios do Separador 
• Internos 
• Defletor de entrada (dispositivo primário separação ou 
placa defletora) 
• Defletores de impacto 
• Mudança de velocidade 
• Entrada tipo ciclone 
• Usa a força centrífuga 
 Esquemas de vários tipos de defletores: (a) calota esférica; (b) placa plana; (c) entrada tipo ciclone 
Internos - Separador 
• Pratos quebra-espuma 
• Forçar a passagem da espuma através de placas paralelas inclinadas ou 
tubos. Este procedimento conduz ao coalescimento das bolhas de 
espuma. 
Corte do Separador mostrando as Placas Inclinadas 
Internos- Separadores 
• QUEBRA-ONDAS - placas verticais que estendem-se sobre a 
interface gás líquido no plano perpendicular à direção de fluxo, 
evitando a propagação de ondas causadas pelas golfadas de 
líquido. 
Internos -Separadores 
• QUEBRA-VÓRTICE Interrompe o 
desenvolvimento do vórtice 
quando a válvula de controle é 
aberta. O vórtice pode succionar 
algum gás e arrastá-lo com o 
líquido de saída. 
Corte mostrado a localização dos vários tipos de Quebra-Vórtice; (a) tubo 
perfurado; (b) plataforma; (c) cruzeta 
Internos - Separadores 
• Jatos de areia e dreno 
Controle 
 
• Como exemplo: 
• Separador Trifásico: 
• Malha de Controle de Pressão (saída de gás): 
• Sensor/transmissor de pressão (PT); 
• Controlador de pressão (PIC); 
• Válvula de controle de pressão (PCV). 
Controle 
• Malha de Controle de Saída de Óleo: 
• Sensor/transmissor de nível de óleo (LT); 
• Controlador de nível (LC); 
• Válvula de controle de nível (LCV).