Separador de aceite y agua API

Un separador de aceite y agua API es un dispositivo diseñado para separar grandes cantidades 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 aceitosa. El separador API es un dispositivo de separación por gravedad diseñado utilizando la Ley de Stokes para definir la velocidad de ascenso de las gotas de aceite en función de su densidad y tamaño. El diseño se basa en la diferencia de gravedad específica entre el aceite y las aguas residuales, ya que esta diferencia es mucho menor que la diferencia de gravedad específica entre los sólidos en suspensión y el agua. Los sólidos en suspensión se depositan en el fondo del separador como una capa de sedimento, el aceite asciende a la parte superior del separador y las aguas residuales depuradas constituyen la capa intermedia entre la capa de aceite y la de sólidos. ^{[ 1 ]}

El nombre deriva del hecho de que dichos separadores están diseñados según las normas publicadas por el Instituto Americano del Petróleo (API). ^{[ 1 ] [ 2 ]}

El separador API es un dispositivo de separación por gravedad diseñado según los principios de la ley de Stokes , que define la velocidad de ascenso 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, ya que esta diferencia es mucho menor que la diferencia de gravedad específica entre los sólidos en suspensión y el agua. Según este criterio de diseño, la mayor parte de los sólidos en suspensión se depositarán en el fondo del separador formando una capa de sedimento, el aceite ascenderá a la parte superior y las aguas residuales constituirán la capa intermedia entre el aceite en la parte superior y los sólidos en la parte inferior. ^{[ 3 ]} Las normas de diseño API, cuando se aplican correctamente, realizan ajustes a la geometría, el diseño y el tamaño del separador más allá de los principios de la ley de Stokes. Esto incluye la consideración de las pérdidas por turbulencia en la entrada y salida del flujo de agua, así como otros factores. La especificación API 421 exige una relación mínima de longitud a anchura de 5:1 y una relación mínima de profundidad a anchura de 0,3:0,5. ^{[ 4 ]}

Normalmente, la capa de petróleo se retira y posteriormente se reprocesa o se desecha, mientras que la capa de sedimentos del fondo se elimina con una rasqueta de cadena y paletas (o un dispositivo similar) y una bomba de lodos. La capa de agua se envía a un tratamiento adicional para eliminar cualquier resto de petróleo y, posteriormente, a una unidad de tratamiento biológico para eliminar los compuestos químicos disueltos indeseables.

Muchos aceites pueden recuperarse de la superficie del agua mediante dispositivos de desnatado. Considerados un método fiable y económico para eliminar aceite, grasa y otros hidrocarburos del agua, los desnatadores de aceite a veces logran el nivel de pureza deseado. En otras ocasiones, el desnatado también es un método rentable para eliminar la mayor parte del aceite antes de utilizar filtros de membrana y procesos químicos. Los desnatadores evitan que los filtros se obstruyan prematuramente y reducen los costes de los productos químicos, ya que hay menos aceite que procesar.

Debido a que la eliminación de grasa implica hidrocarburos de alta viscosidad, los desnatadores deben estar equipados con calentadores lo suficientemente potentes como para mantener la grasa fluida para su descarga. Si la grasa flotante forma grumos o masas sólidas, se puede utilizar una barra rociadora, un aireador o un aparato mecánico para facilitar su eliminación. ^{[ 5 ]}

Sin embargo, los aceites hidráulicos y la mayoría de los aceites que se han degradado en cierta medida también contienen un componente soluble o emulsionado que requiere un tratamiento adicional para su eliminación. Disolver o emulsionar el aceite con tensioactivos o disolventes suele agravar el problema en lugar de solucionarlo, generando aguas residuales más difíciles de tratar.

Los separadores de diseño API y los tanques de gravedad similares no están diseñados para ser efectivos cuando se cumple alguna de las siguientes condiciones en las condiciones de alimentación:

• El tamaño medio de las gotas de aceite en la alimentación es inferior a 150 micras.
• La densidad del petróleo es superior a 925  kg/m³.
• Los sólidos en suspensión se adhieren al aceite, lo que significa que la densidad "efectiva" del aceite es mayor que 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 mayor tiempo de retención. En muchos casos en los que las refinerías han cambiado a crudos más pesados, la eficiencia del separador API ha disminuido. ^{[ 4 ]}

Debido a las limitaciones de rendimiento, el agua descargada de los separadores tipo API generalmente requiere varias etapas de procesamiento adicionales antes de que pueda ser descargada o reutilizada. El tratamiento adicional del agua está diseñado para eliminar gotas de aceite menores de 150 micras, materiales disueltos e hidrocarburos, aceites más pesados ​​u otros contaminantes no eliminados por el API. Las tecnologías de tratamiento secundario incluyen flotación por aire disuelto (DAF) , tratamiento biológico anaeróbico y aeróbico, separadores de placas paralelas, hidrociclones , filtros de cáscara de nuez y filtros de medios.

Los separadores de placas, o separadores de placas coalescentes, son similares a los separadores API, ya que se basan en los principios de la Ley de Stokes, pero incluyen conjuntos de placas inclinadas (también conocidos como paquetes paralelos). ^{[ 3 ]} La parte inferior de cada placa paralela proporciona una mayor superficie para que las gotas de aceite suspendidas se aglutinen en glóbulos más grandes. Los separadores de placas coalescentes pueden no ser eficaces en situaciones donde los productos químicos del agua o los sólidos en suspensión restringen o impiden la coalescencia de las gotas de aceite. En funcionamiento, se espera que el sedimento se deslice por la parte superior de cada placa paralela; sin embargo, en muchas situaciones prácticas, el sedimento puede adherirse a las placas, lo que requiere su eliminación y limpieza periódicas. Dichos separadores aún dependen de la gravedad específica entre el aceite suspendido y el agua. No obstante, las placas paralelas pueden mejorar el grado de separación de aceite y agua para gotas de aceite de más de 50 micras. Como alternativa, los separadores de placas paralelas se incorporan al diseño de los separadores API y requieren menos espacio que un separador API convencional para lograr un grado de separación similar.

Los separadores de placas paralelas son similares a los separadores API, pero incluyen conjuntos de placas paralelas inclinadas (también conocidos como paquetes paralelos). Las placas paralelas proporcionan una mayor superficie para que las gotas de aceite en suspensión se aglutinen formando glóbulos más grandes. Estos separadores siguen dependiendo de la densidad relativa entre el aceite en suspensión y el agua. Sin embargo, las placas paralelas mejoran el grado de separación entre el aceite y el agua. Como resultado, un separador de placas paralelas requiere mucho menos espacio que un separador API convencional para lograr el mismo grado de separación. ^{[ 6 ]}

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. ^{[ 4 ]} Desde entonces, prácticamente todas las refinerías del mundo han instalado separadores API como primera etapa primaria de sus plantas de tratamiento de aguas residuales aceitosas . 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 empaques de placas paralelas de plástico para mejorar la separación por gravedad. ^{[ 7 ] [ 3 ]} Hoy en día, las regulaciones a menudo requieren separadores API con cubiertas fijas o flotantes para el control de compuestos orgánicos volátiles (COV). ^{[ 4 ]} Además, la mayoría de los separadores API deben estar sobre el suelo para la detección de derrames. ^{[ 4 ]}

Existen otras aplicaciones que requieren la separación de aceite y agua. Por ejemplo:

• Separadores de agua aceitosa (OWS) para separar el petróleo del agua de sentina acumulada en los buques según lo exige el Convenio MARPOL internacional . ^{[ 8 ] [ 9 ]}
• 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 su refrigeración. Se construyen fosos alrededor de las subestaciones no cerradas para recoger cualquier fuga de aceite, pero estos también recogen el agua de lluvia. Por lo tanto, los separadores de aceite y agua facilitan y agilizan la limpieza de una fuga de aceite. ^{[ 10 ]}

• Contaminación
• aguas residuales
• Tratamiento de aguas residuales industriales
• Tratamiento de aguas industriales
• Separador centrífugo de agua y aceite
• Flotación por gas inducida
• Energía Wescorp

• Fotografías, dibujos y análisis del diseño de separadores gravimétricos de API.
• Diagramas y descripción de separadores de aceite/agua que utilizan relleno de placas paralelas de plástico.
• Separación de aceite en agua. Excelente análisis y explicación de los procesos de tratamiento de aguas residuales .
• Fabricante de separadores API de Monroe Environmental : dibujos, fotografías, diagramas, estudios de caso y descripciones.
• Características, estudios de caso, tecnología y fotos de los separadores de agua y aceite.
• AFL Industries archivado el 1 de agosto de 2021 en Wayback Machine . Fabricante. Descripciones y dibujos de OWS.