Modelamiento de la separación de dos fases líquidas inmiscibles por gravedad en un tanque de proceso gunbarrel

Abstract

En el presente estudio, se realiza el análisis y modelamiento diferencial de un tanque de deshidratación industrial, gunbarrel. Este tipo de equipos son muy usados para la remoción de agua en crudos pesados y extrapesados. En Colombia estos crudos representan más del 40% de la producción nacional. Teniendo en cuenta su importancia en este sector, se optó por realizar un modelo que tuviera como base matemática los fenómenos que permiten la separación tales como coalescencia, velocidad de sedimentación y balance de masa estacionario, de tal forma que ofrezca una idea más clara de cómo funciona este equipo, mostrando perfiles de separación y comportamiento del tamaño de gota, que pueda servir como guía para mejorar los métodos de diseño actuales, los cuales son limitados al contemplar únicamente el fenómeno de sedimentación, establecido por la ley de Stokes, y que no permiten predecir el tiempo de residencia necesario para la separación, sino que acuden a datos obtenidos mediante pruebas de botella, que si bien dan una idea de la facilidad de separación de una emulsión, son sistemas discontinuos, que difieren del sistema de flujo correspondiente al gunbarrel.

Usando datos de entrada y salida de equipos reales, se realizó la validación del modelo diferencial y se obtuvieron resultados bastante cercanos en cuanto a la remoción de agua, además de un perfil correspondiente que muestra cómo se da la separación en el colchón de crudo y cómo podría ser la distribución de partícula a través de éste, cuyos comportamientos son similares a lo que se esperaría en un proceso de deshidratación por gravedad. Adicionalmente, se desarrolló un modelo alternativo y se generó un perfil de separación, que tiene en cuenta la viscosidad de la emulsión crudo-agua para analizar su efecto en la separación.