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7/15/2019 PDVSA - Desalacion Crudos Pesados
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Desalacin de Crudos Pesados
Workshop Destilacin y Bases Lubricantes
Yagua, Julio 2002
Carlos L. Guzmn
PDVSA-Intevep
7/15/2019 PDVSA - Desalacion Crudos Pesados
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Desalacin de crudos pesados
El proceso de desalacin se utiliza para la remocin de
impurezas indeseables, tales como agua salada, slidos
suspendidos y contaminantes metlicos, presentes en lascorrientes de crudo previo a su refinacin.
Las sales e impurezas pueden ser removidas del crudo
mediante la dilucin del agua de formacin por la inyeccin de
agua fresca.
La formacin de emulsiones es la mejor forma de producir el
contacto intimo requerido entre el crudo, sus impurezas y el
agua de lavado.
Desalacin: Definicin
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Desalacin de crudos pesados
Componentes de las emulsiones que
alimentan las refineras:
Crudo
Agua de formacin emulsificada (salmuera
natural)
Partculas slidas (arcillas, sedimentos, arenas,sulfuro de hierro, etc)
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Desalacin de crudos pesados
Agentes estabilizantes de las emulsiones mas
frecuentes
Surfactantes naturales (cidos carboxlicos ynaftnicos)
Parafinas / Asfaltenos
Arenas
Slidos de Formacion (arcillas, sedimentos, etc.)
Substancias Incompatibles (contaminantes)
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Desalacin de crudos pesados
Sales disueltas*
NaCl ~75%
MgCl2 ~15%
CaCl2 ~10%
Tambien estn presentes cantidades pequeas de
sulfato de calcio, carbonatos y bicarbonatos
*Distribucin tpica
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Desalacin de crudos pesados
0,000,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
200
500
1000
2000
5000
10000
20000
30000
BITUMEN SALINITY (PTB)
BS&W(
%)
WATER SALINITY(ppm)
Salinidad del crudo
%BS&W: % de agua y sedimentos en el crudo
PTB: libras de sal como NaCl en mil barriles de crudoppm: mg de sal como NaCl por litro de agua
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Desalacin de crudos pesados
Motivacin de los procesos de desalacin
Las sales de cloruro causan corrosin en las unidades de
crudo
La presencia de sdio en el agua asociada al crudo
incrementa las tasas de ensuciamiento (fouling) en las
unidades de crudo, vcio, intercambiadores de calor y hornos
El Sodio envenena catalizadores en las unidades de
conversin de residuales
El Sodio promueve la formacin de espuma en el
procesamiento de crudos pesados
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Desalacin de crudos pesados
Crude Oil
Refinery Tank Farm
Tank 1
Tank 3
Desalter EffluentWater Pump
Cold Crude Preheat Exchangers
Crude
Charge
Pump
Pipeline
TerminalCrude
Storage
Mix
Valve
Tank 2
Crude Oil Desalter
To Hot Crude
Preheat
Exchangers
DesalterWash Water
EmulsionBreakingChemical
Tank FarmCrude Pump
Barge orTanker
Crude Oil
Booster
Pump
PipelineCrude
Oil
InterfaceLevel
Controller
Sistema de manejo
de crudo en
refinera
Cortesa de Baker-Hughes (Baker Petrolite)
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Desalacin de crudos pesados
Hydrolisis de Cloruros en el Crudo
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
250 300 350 400 450 500 550 600 650 700
%Hydrolysis
MgCL2
CaCL2
Temperatura, F
Cortesa de Baker-Hughes (Baker Petrolite)
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Desalacin de crudos pesados
Evaluacin de tratabilidad del crudo: Prueba deestabilidad de emulsiones
Emulsin
Crudo
Emulsin
Agua
Centrifugacin
Sedimento
Centrifugacin
Calentamiento
(140F)
Centrifugacin
Calentamiento
(140F)
Qumicadeshidratante
(Knock-out)
Caracterizacin de las emulsiones.
Determinacin de % Agua y Sedimentos
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Desalacin de crudos pesados
2hr 3 hr 4hr 16 hr 24 hr %W %E %S %W %E %S %BS&W
0 - 6 - 7 - - - - 0,8 NSO T 0,8
100 - 3 - 7 - - - - 1,6 NSO T 1,6
200 - 2,4 - 6 - - - - 1,6 NSO T 1,6
300 - 2,6 - 6 - - - - 1,2 NSO T 1,2
0 0 - 0 0 0 10 T T 10 NSO T 10
100 0 - 0 2,6 3,2 7 T T 8 NSO T 8
200 0 - 1 2,6 3,2 7 T T 7 NSO T 7
300 0 - 1 2,4 3,5 4,8 NSO T 6,2 NSO T 6,2
0 - - - 7 NSO T 7
100 - - - 2,8 NSO T 2,8
- All test run at 140 F
Well sample 50% additional diluent (9%BS&W)
Well sample (original: 15,6API) (11%BS&W)
Well sample (original: 15,6API): Electrostatic field (10 min) (9%BS&W)
Dosage % Water separated WOC/WOH WC/WH
Evaluacin de tratabilidad del crudo: Prueba deestabilidad de emulsiones
Simulacin de las condiciones de operacin mediante dilucin.
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Desalacin de crudos pesados
Equipo de prueba de susceptibilidad elctrica
Evaluacin de tratabilidad del crudo: Prueba deestabilidad de emulsiones
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Desalacin de crudos pesados
Graphical recorderTest cell
Analyser controls
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Desalacin de crudos pesados
Conductividad elctrica relativa del crudo como
funcin de la temperatura
0,0000100000
0,0000115000
0,0000130000
0,0000145000
0,0000160000
0,0000175000
0,0000190000
0,0000205000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Temperatura (C)
Elec
tricalConductivity
(mA/V)
PetrozuataLagotrecoJusepin
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Desalacin de crudos pesados
Contenido de agua en el crudo en funcin de la intensidad del campo elctrico
01
2
3
4
5
6
0 1 2 3 4
Intensidad del Campo Elctrico, KV/plg.
Ag
uaenelCrudo
,%.
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Desalacin de crudos pesados
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 5 10 15 20
Voltaje(Voltios)
0
50
100
150
200
250
300
350
400
A
mperaje(Amperios)
Amperaje 1, (amp)
Amperaje 2, (amp)
Amperaje 3, (amp)
Voltaje transformador 1, (volts)
Voltaje 3, (volts)
Voltaje 2, (volts)
Niveles de intensidad del campo elctrico procesamiento de
crudos pesados
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Desalacin de crudos pesados
Efecto de la temperatura en la intensidad del campo elctrico
100
150
200
250
300
350
400
130 135 140 145 150 155 160
Temperatura, C
Amperaje,
Amp
100
150
200
250
300
350
400
Voltaje,
Volts
Voltaje 1
Amperaje 2
Voltaje 2
Amperaje 1
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Desalacin de crudos pesados
Tasa de inyeccin de agua de lavado
Control de pH en el agua de lavado(estabilizacin de emulsiones)
Control de nivel de interfase
Calidad del agua de reciclo Deposicin de slidos (sistemas de remocin de
slidos)
Eficiencia de los sistemas de mezclado
Parmetros de operacin crticos
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Desalacin de crudos pesados
Fuentes de agua de lavado
Aguas agrias (Stripped sour water)
Agua de proceso
- Agua de tope de columnas vaporizadoras (Preflash
overhead water)
- Agua de tope de columnas atmosfricas (Atmosphericcolumn overhead water)
- Condensadores de unidades de vaco (Vacuum condensate)
Aguas industriales
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Desalacin de crudos pesados
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
% Inyeccion de agua de lavado
PTB
D-201B
DS-201C
DS-201D
Variacin de la salinidad del crudo en funcin del % del agua de lavado.
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Desalacin de crudos pesados
Intervalo de pH: 5 - 8
Amonaco < 50 ppm
Solidos < 10 ptb Dureza < 175 ppm (como carbonato de calcio)
Control de pH en el agua de lavado
pH afecta estabilidad de las emulsiones
pH 6-7 ptimo
pH >8.5 nivel crtico
Crudos con alto contenido de cidos naftnicos
requieren de bajos niveles de pH
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Desalacin de crudos pesados
%W %E %S %W %E %S %BS&W
HP Inlet 0,8 NO T 1,2 NO T 1,2
DH Inlet 0,4 NO T 0,4 NO T 0,4
V3 - - - - - - 100,0
V4 3,2 NO T 3,8 NO T 3,8
V5 2,4 NO T 2,8 NO T 2,8
V6 1,2 NO T 1,2 NO T 1,2
V7 1,2 NO T 1,2 NO T 1,2
V8 0,8 NO T 1,0 NO T 1,0
V9 0,8 NO 0,4 0,8 NO T 0,8
DH Outlet 0,8 NO T 0,8 NO T 0,8
Scrubber HP 6,0 2,0 T 8,0 NO T 8,0
Scrubber DH T NO - T NO - T
JK-25 (8) - - - 11,0 NO T 11,0
DH-31 (8A) - - - 9,0 NO T 9,0(1) Centrifugation: Without chemical/without heat(2) Centrifugation: With chemical/with heat
Sample WOC/WOH(1) WC/WH(2)
Nivel de interfase crudo-agua
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Desalacin de crudos pesados
Controladores de nivel de interfase
Flotadores
basados en densidad diferencial
menos efectivos a baja gravedad API poco efectivos en presencia de emulsiones en la interfase
Sondas capacitiva
miden diferencias in capacidad elctrica
recalibracin perodica requerida (sensibles a las variaciones en la
carga de alimentacin)
Sondas Agar (radio frecuencia)
mide diferencias en la absorcin de energa
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Desalacin de crudos pesados
Oil Outlet
Mud Probe
To Level Control
High Level
Probe
Brine
Crude
Interface
Level
Inverter PanDistributor
Interface
Probe
Sondas
Agar
Cortesa de Baker-Hughes (Baker Petrolite)
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Desalacin de crudos pesados
Reciclo de agua de lavado Utilizada cuando se dispone de poco agua
fresca
Incrementa la poblacin de gotas (mejoracoalescencia)
Mejora deshidratacin reduciendo distancia
entre gotas / incrementa fuerzas elctricasde coalescencia
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Desalacin de crudos pesados
TO SEWER &WASTE WATER
TREATMENT PLANT
MUDWASH HEADER
&
NOZZLES
INTERFACE
LEVEL
IN VESSEL
DESALTER EFFLUENT
WATER HEADER
MUD WASHPUMP
LEVELCONTROLLER
ALTERNATE MUD WASH
WATER SOURCE
Sistema deremocin de slidos
Boquillas ubicadas
a 1-1.5 ft. desde elfondo
Velocidad y
frecuencia de
operacin son los
parmetros crticos Se recomienda
10 gpm por
boquilla
Operar hasta
clarificacin del
efluenteCortesa de Baker-Hughes (Baker Petrolite)
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Desalacin de crudos pesados
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
0,0 0,1 0,1 0,2 0,2 0,3 0,3 0,4 0,4 0,5
Caida de presin, bar
%A
guasalida
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
18,0
20,0
Salinidad,PTB
%Agua (1ra Etapa)
Salinidad (1ra Etapa)
Caida de presin en la vlvula de mezcla
Desalacin de crudos
pesados no permite alta
energa de mezclado
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Desalacin de crudos pesados
PRINCIPALES FABRICANTES DE EQUIPOS
BAKER HUGHES (PETRECO)
HOWE BAKER
NATCO
KVAERNER HRI (HTI)
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Desalacin de crudos pesados
BAKER HUGHES /PETRECO
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Desalacin de crudos pesados
HOWE BAKER ENGINEERS, INC.
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Desalacin de crudos pesados
NATCO
Desalador Electrosttico de Polaridad Dual
Dilution Water
Header
H.V. Insulated Hanger
H.V. Grid
DistributorInterface
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Desalacin de crudos pesados
KVAERNER
Tratadoreselectrostticos
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Desalacin de crudos pesados
Diseo = 130
Operacin = 80
Diseo de equipos de desalacin electrosttica
Factor de Stokes: es indicativo de la velocidad de separacin de las gotas de agua, a una determinada temperatura.
Flux (Factor de Carga): volumen de crudo por unidad de tiempo que fluye a travs del rea de la seccin axial del
equipo.
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Desalacin de crudos pesados
Seleccin y diseo de
equipos dedesalacin
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Desalacin de crudos pesados
Matriz de seleccin de
procesos de desalacin.
CRITERIO DE COMPARACION PESORELATIVO
CALIFICACION DEL SUPLIDOR 17
Experiencia mundial 2
Experiencia en PDVSA 5
Calidad de Propuesta 3
Exp. en adec. (Revamps) 7
TECNOLOGIA 29
Documentacin 2
Garantas de Calidad Especificacin de crudo 6
Especificacin de agua 3
Alc. de la resp. (liability) 2
Flexibilidad operacional 4
Costo operacional Electricidad 2
Calor 2
Elementos tecnolgicos Actual. de tecnologa 2
Instrumentacin 1
Control de nivel 1
Lavado de lodos 1
Sensibilidad a Upsets 3
MANT. Y SERV. POST-VENTA 11
Estand. y disp. de rep. 6
Costo Serv. Tc. post-venta 1
Represent. Tcn. En Vzla. 4
COSTO Y EJECUCION 40
Nivel y precis. inversin 25
Tiempo de ejecucin 15
AMB. HIG. Y SEGURIDAD 3
Seguridad 2
Impacto ambiental 1
TOTAL 100
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Desalacin de crudos pesados
SOME APPLICATIONS IN VENEZUELANPRODUCTION FACILITIES
LOCATION COMPANY N unidades VENDOR TYPE
URACOA BENTON-VINCCLER 4 KVAERNER HRI THERMAL TREATER
JUSEPIN PDVSA E&P ORIENTE 3 NATCO DUAL POLARITY
LAGOMEDIO PDVSA E&P OCCIDENTE 2 PETRECO LOW VELOCITY
MORICHAL PDVSA E&P ORIENTE 2 PETRECO LOW VELOCITY
MORICHAL PDVSA E&P ORIENTE 2 HOWE BAKER AC DESALTER
BOSCAN PDVSA E&P OCCIDENTE 2 HOWE BAKER LOW VELOCITY
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Desalacin de crudos pesados
rea de
aplicacin
Ubicacin Crudo / API N Capacidad
MBPD c/u
Fabricante Modelo
Estacin MURI (Norte de
Monagas)
El Furrial/
28-30
2 45 Natco Dual
Polarity
Estacin MUSIPAN (Norte
de Monagas)
El Furrial/
28-30
3 45 Natco Dual
Polarity
Estacin MPE-1 (Morichal) Cerro Negro
/ 14-16
2/2St 30 Howe-Baker TWO-GRID
Produccin
6/2St 30 Baker-Hughes
(Petreco)
Cylectric
SOME APPLICATIONS IN VENEZUELANPRODUCTION FACILITIES
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Desalacin de crudos pesados
REFINERY # MANUFACT. TYPE API SALT IN SALT OUT BS&W
AMUAY 2 HOWE BAKER CONVENTIONAL 26
AMUAY 6 PETRECO LOW VELOCITY 24
CARDON 2 PETRECO BIELECTRIC 13 70 PPM 8 - 25 PPM
EL PALITO 2 HOWE BAKER CONVENTIONAL 23 - 30 max. 50 3 - 8 0.2 - 0.4
PTO.LA CRUZ 2 PETROLITE CYELECTRIC 16-17 75 - 40 40 - 15
PTO.LA CRUZ 1 PETROLITE LOW VELOCITY 30 18 - 5 10 -3
PTO.LA CRUZ 1 NATCO RETROFIT TO DP 28 30 3 0.1 - 0.2
SAN ROQUE 1 NATCO DUAL POLARITY 39
APPLICATIONS IN VENEZUELAN REFINERIES
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Desalacin de crudos pesados
rea de
aplicacin
Ubicacin Crudo / API N Capacidad
MBPD c/u
Fabricante Modelo
Refinera El Palito 28 1
1
66
44
Howe-Baker TWO-GRID
Refinera Lemont 36 1 144 Howe-Baker TWO-GRID
Refinera Cardon 14-24 2 30-34 Baker-Hughes
(Petreco)
Bylectric
Lyondell Laguna-Merey/17
2/2St 100 Baker-Hughes(Petreco)
Bylectric
2 58 Howe-Baker TWO-GRID
Refinacin
Refinera Puerto La
Cruz
Merey-Mesa /
24-26
2 50 Natco Low
Velocity
APPLICATIONS IN VENEZUELAN REFINERIES
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40/40
Desalacin de crudos pesados
rea de
aplicacin
Ubicacin Crudo / API N Capacidad
MBPD c/u
Fabricante Modelo
Asociaciones Petrolera Cerro Negro
(Morichal)
Cerro Negro
/ 16API
12 Natco Dual
Polarity
Petrozuata (Jose) Zuata /
17API
4 40 Natco Dual
Polarity
Shell Urdaneta /
22
3 25 Howe-Baker TRI-GRID
Sincor (Jose) Zuata /
17API
6 /
2St
90 Baker-Hughes
(Petreco)
Bilectric
APPLICATIONS IN VENEZUELAN REFINERIES