Un filtro de cáscara de nuez es un dispositivo para eliminar el aceite del agua. En la industria del petróleo y el gas , el término filtro de cáscara de nuez es común, ya que las nueces negras son las más utilizadas. Por lo general, los filtros de cáscara de nuez están diseñados para cargas inferiores a 100 mg/L de aceite y 100 mg/L de sólidos suspendidos y funcionan con una eficiencia de eliminación del 90-95%. [1] Las cargas elevadas de aceite y sólidos reducen los tiempos de ejecución entre retrolavados y dan como resultado una calidad reducida del efluente.
Un lecho de cáscara de nuez está contenido en un recipiente. Los recipientes son típicamente verticales, pero también pueden ser horizontales. Las partículas son capturadas a medida que el flujo penetra a través del lecho del medio. Aunque es posible utilizar otros medios para este propósito, las cáscaras de nuez y pecana son las más comúnmente utilizadas ya que tienen varias propiedades deseables que las hacen muy adecuadas para la eliminación de aceite . Primero, las cáscaras de nuez son duras con un alto módulo de elasticidad , lo que resulta en una baja tasa de desgaste y un reemplazo mínimo del medio, típicamente <5% por año. [1] Las cáscaras de nuez también tienen una afinidad igual por el agua y el aceite, lo que permite que el aceite se adsorba durante el funcionamiento normal, pero también permite que el aceite se elimine del lecho durante la agitación, lo que permite la reutilización del medio. [2] Durante el funcionamiento normal, el agua generalmente fluye hacia abajo a través del lecho del medio donde el aceite se fusiona y es atraído por las cáscaras de nuez y se acumula en los espacios intersticiales entre los medios. [3] Los medios típicos para cáscaras de nueces son de malla 12/20 (0,8 a 1,7 mm) y 12/16 (1,2 a 1,7 mm). Aunque no están diseñados para la eliminación de sólidos, tienen el beneficio adicional de que estos se acumulan en el lecho. A medida que se recolectan los sólidos, aumenta la presión diferencial en el lecho.
Se inician retrolavados periódicos para regenerar el medio. Normalmente, el retrolavado se activa por uno de los siguientes motivos: [3]
El retrolavado se produce mediante agitación mecánica como [2]
Si el retrolavado no es suficiente, el aceite puede provocar que los medios se aglomeren, lo que se conoce como formación de bolas de lodo. [3]
El flujo típico de los filtros de cáscara de nuez es de 7 a 27 gpm/ft2 . [ 4] Los recipientes comerciales están dimensionados para acomodar el caudal de agua y varían hasta 14 pies de diámetro. [4] Para un funcionamiento continuo, se utilizan con frecuencia varios recipientes para que el flujo pueda seguir tratándose mientras se realiza un retrolavado en un recipiente. Para grandes flujos, se pueden utilizar varios recipientes. A diferencia de algunos separadores de aceite/agua, no se requieren productos químicos para la eliminación de aceite en los filtros de cáscara de nuez.
Los filtros de cáscara de nuez fueron diseñados para separar el petróleo crudo del agua producida en los yacimientos petrolíferos en la década de 1970, que sigue siendo el uso principal. [3] Los filtros de cáscara de nuez se pueden utilizar en tierra y en alta mar , pero son más comunes en tierra, donde los requisitos de tratamiento suelen ser más estrictos y el espacio ocupado no está limitado. Los filtros de cáscara de nuez se utilizan para el tratamiento terciario después del tratamiento primario y secundario que elimina la mayor parte del petróleo y los sólidos suspendidos. [4] Normalmente, el efluente se reinyecta para su reutilización o eliminación o se descarga a un cuerpo de agua superficial.