Extraccion de Los Liquidos Del Gas Natural Planta Criogenica

8/19/2019 Extraccion de Los Liquidos Del Gas Natural Planta Criogenica

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EXTRACCION DE LOS LIQUIDOS DEL GAS NATURAL PLANTA CRIOGENICAUna planta criogénica es aquella en donde una corriente de gas es enfriada a

temperaturas muy bajas (criogénicas) con el objeto de licuarlo y removerle el etano,propano y el resto de los hidrocarburos más pesados contenidos en el gas. Los lquidosseparados de la corriente de gas son enviados a un sistema de fraccionamiento dondeson procesados para ser usados como combustible y como alimentaci!n de plantas

petroqumicas. "l gas residual, el cual es lo que queda en la corriente de gas de entrada,está compuesto por metano y el etano que no se pudo convertir en lquido y esusualmente vendido como combustible para fábricas y plantas de generaci!n eléctrica.#ale la pena acotar que, el proceso criogénico es el medio más econ!mico para recobrar un alto porcentaje de etano e hidrocarburos más pesados contenidos en el gas.

Turboexpansor: Un turboe$pansor es una turbina de alta eficiencia que tiene comoobjetivo reducir la temperatura del gas (hasta temperaturas criogénicas) a través de unae$pansi!n de mismo. %aralelamente, produce una energa que puede ser usada paramover cualquier equipo, incluyendo generadores, compresores de refrigerante, unventilador, una bomba, entre otros& o puede ser simplemente desechada en un sistemacerrado de bombeo de aceite

Usos del Turboexpansor ' Los turboe$pansores se usan principalmente cuando para elproceso' e requiere cada de presi!n en flujo de gases. "l gas es pobre, por lo tanto se requieren temperaturas más bajas para su

licuefacci!n. e requiere elevada recuperaci!n de etano. e espera utilidad elevada. e necesita fle$ibilidad operativa (por ejemplo, facilidad para adaptar el proceso a

variaciones amplias de la presi!n y los productos).

Apliaiones Los turboe$pansores son utiliados principalmente para' la recuperaci!n del etano,propano, butano e hidrocarburos más pesados, la separaci!n de los componentes delaire, la licuefacci!n de helio, la licuefacci!n de hidr!geno, la recuperaci!n de etileno, elprocesamiento de *i!$ido de +arbono, la liberaci!n de la presi!n de lquidos criogénicos,y otras aplicaciones tales como congelamiento o condensaci!n de impureas en lacorriente. ay ciertas aplicaciones potenciales de gran capacidad tales como' lalicuefacci!n de metano, recuperaci!n de energa y ciclo de energa usando el calor geotérmico. "n este tipo de procesos, el gas debe ser primeramente deshidratado paraprevenir la formaci!n de hielo o hidrato dentro de la porci!n de la planta donde el procesoes a baja temperatura. Luego el gas es enfriado en un intercambiador con el gas residualque queda del proceso de e$pansi!n, pudiendo condensar parte del gas, por lo que hacefalta un separador de alta presi!n, para evitar el ingreso de lquidos al rotor. "s ahora

cuando el gas se e$pande, donde se alcanan cadas de temperatura bastante grandes yuna substancial formaci!n de lquidos. Los gases residuales son entonces utiliados por un intercambiador para enfriar los gases de entrada al e$pansor y luego son comprimidospor el compresor montado en el eje del e$pansor, para luego pasar a la pr!$ima etapa decompresi!n, donde este es llevado a los sistemas de distribuci!n.


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PROCESOS CRIOGENICOSPlan!a de "raiona#ien!oDesripi$n: "n el proceso de fraccionamiento, los lquidos del gas natural (L-) seenvan a las plantas de fraccionamiento, donde se obtienen por separado etano, propano,butano normal e isobutano, gasolina natural y nafta residual, que se almacenan en forma

refrigerada y presuriada en recipientes esféricos. La planta de fraccionamiento /01 23040 25063"-U4 (/0") separa la mecla alimentada del propano, isobutano,normal butano, gasolina natural y residual. "stos componentes pueden ser agrupadosbajo tres categoras, seg7n el grado de volatilidad y peso molecular como sigue'

"ailidades de "raiona#ien!o: "n la planta de fraccionamiento ubicada en /0" lasfacilidades están formadas por cuatro (8) trenes de fraccionamiento. La planta estáformada por las siguientes unidades básicas de proceso' 2limentaci!n de la %lanta. *epropaniadora. *esbutaniadora. 9raccionadora de butano. 9raccionadora de gasolina. istema de refrigeraci!n. 2lmacenaje y distribuci!n.

Ali#en!ai$n de la plan!a' +onsiste de una mecla de productos L- provenientes delas plantas de e$tracci!n de an /oaqun, anta :árbara y /usepn, as como de la plantaestabiliadora de anta ;osa. La alimentaci!n combinada es enviada a /0" a través dedos (


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Depropani%adora:La alimentaci!n a la depropaniadora viene del calentador dealimentaci!n de la planta, luego de ser calentada hasta la temperatura requerida. "simportante que la alimentaci!n no e$ceda en o. o está

integrada a sistemas de recuperaci!n de calor u otras caractersticas que hagan laoperaci!n complicada. La alimentaci!n a la depropaniadora es medida, y un controlador proporcional mantiene una relaci!n con el aceite caliente al rehervidor.

Ilus!rai$n de Dia&ra#a de Depropani%adora:

Debu!ani%adora: "l producto de fondo de la depropaniadora entra a la debutaniadora.Los butanos se separan en el tope y se usan como alimentaci!n a la separadora debutano. "l pentano se separa en un corte lateral y la gasolina, es el producto de fondo, yalimenta a la fraccionadora de gasolina. %ara determinar la presi!n de operaci!n de latorre se considera el sistema *ebutaniadora?eparador de butanos como uno solo. "nvista de que estas dos torres están conectadas por el rehervidor del separador debutanos, se requiere fijar la presi!n del separador de butanos. La presi!n más bajacompatible con un enfriador de aire para un separador de butanos es @A %4-. Un mnimode


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Ilus!rai$n de Dia&ra#a de Debu!ani%adora:

"raionadora de 'u!anos:La alimentaci!n de la separadora de butanos proviene deltambor de reflujo de la debutaniadora, bajo control de nivel. La alimentaci!n opera a unapresi!n de @A %4- en el acumulador de flujo, esta presi!n de operaci!n debepermanecer constante, debido a limitaciones tanto en el tope como en el fondo. Lamnima presi!n de operaci!n está dada por la mnima temperatura de condensaci!n quepuede alcanarse en los condensadores de tope. o es posible operar a una presi!nmayor sin aumentar la presi!n de operaci!n de la debutaniadora. "n vista de que ladebutaniadora suministra el calor requerido en el rehervidor de la separadora de butanosmientras los butanos de flujo son condensados las dos columnas deben ser consideradas

como un solo sistema. olamente parte del calor requerido por la separadora de butanoses suministrado por el vapor de tope de la debutaniadora. "l resto del calor requerido essuministrado por el rehervidor de aceite caliente de la separadora de butanos. "l flujo deaceite caliente es controlado por un diferencial de temperatura entre la bandeja DE y elfondo de la torre.

"raionadora de 'u!anos: La separadora de butanos debe aceptar cualquier cantidadde calor proveniente de la condensaci!n de los vapores de tope de la debutaniadora enel rehervidor intercambiador. %ara eliminar la posibilidad de problemas en la separadoracausados por cambios en la operaci!n de la debutaniadora, el control inicial de calor enla separadora es realiado mediante el ajuste manual del caudal de reflujo a laseparadora. "sto mantiene un caudal de reflujo constante independientemente de las

fluctuaciones en la operaci!n de la debutaniadora y controla la separaci!n. "l controlador de diferencial de temperatura controla indirectamente la separaci!n de la alimentaci!n enlos productos de fondo y tope. La separadora de butanos está dise>ada para separar unproducto isobutano de FG= en volumen de purea. "l nivel en el acumulador de flujocontrola la cantidad de isobutano. "l normalbutano tendrá un mnimo de FD= en volumende purea, el cual sale bajo control de nivel en el fondo de la torre.


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Ilus!rai$n de Dia&ra#a de "raionadora de 'u!anos:

"raionadora de Gasolina: "sta es la ultima separaci!n en la planta defraccionamiento. #er 9ig. C.D "sta procesa el producto de fondo de la debutaniadora,produciendo gasolina de fondo de la debutaniadora, produciendo gasolina por el tope ynafta residual por el fondo. La torre opera a la menor presi!n posible, y solo estárestringida por la presi!n de tope. La baja presi!n de tope minimia los servicios y reducela temperatura requerida en el fondo. "l producto de fondo de la debutaniadora sesepara, bajo control de nivel apro$imadamente C< %4-. 2ntes de entrar a lafraccionadora de gasolina. Un intercambiador de calor con aceite caliente suministra elcalor requerido al rehervidor. Las bombas de fondo mantienen un flujo constante hacia elrehervidor. "n vista de que la relaci!n de flujo es baja, es muy importante mantener

control sobre esta. %or ello, la relaci!n de reflujo está bajo control manual solamente. "lcalor del rehervidor es ajustado por un controlador de temperatura que ajusta la cantidadde aceite al mismo. "n la bandeja CE está instalada otra termocupla. "sto permitirá variar el punto de control de la temperatura, si los pesados están variando en composici!n.+ontrolando este punto se mantiene una operaci!n más estable bajo estas condiciones.Ilus!rai$n de Dia&ra#a de "raionadora de Gasolina:


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Sis!e#a de Re(ri&erai$n: Los componentes intermedios que se agrupan por su pesomolécular y volatilidad producidos en /ose son el propano, isobutano y normalbutano, quela planta de fraccionamiento produce en los cuatro trenes. La planta se alimenta de unamecla de productos L-, la separadora de butano como su nombre lo indica, separa elisobutano de FG= en volumen de purea se controla la cantidad de isobutano por mediode un nivel en el acumulador de flujo. "l normalbutano tiene una purea de FD= en

volumen, controlado por un nivel en el fondo de la torre. "l área de refrigeraci!n es unsistema de lao abierto con propano en las tres etapas' e suministra el enfriamiento para refrigerar los tres productos antes de enviarlos

al área de almacenamiento refrigerado el propano a H8D B9 el isobutano al C< B9 yel normalbutano a E< B9.

"l isobutano proviene de la unidad de fraccionamiento a un flujo de CIC gpm, C


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e internacional. La capacidad de fraccionamiento actual alcana CDAAAAbarriles por da delquidos del gas natural, procesando en tres trenes de proceso.

Despa+os Terres!res de los produ!os: "l +omplejo cuenta con un moderno llenaderode camiones cisternas para el despacho a granel de propano. "ste opera en formaautomatiada con cuatro islas de despacho con capacidad para surtir simultáneamente

cuatro camiones a una tasa de CAAAA galones por hora de producto. *esde esta planta seabastecen las empresas distribuidoras de gas de la ona de 0riente y +entral del pas.

Ter#inal ,arino: Ubicado en un punto estratégico para la navegaci!n nacional einternacional, el 3erminal consta de dos muelles para la carga y descarga de productosdestinados a las refineras nacionales y clientes internacionales. "l calado má$imo es deC


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Tan-ues de al#aena#ien!o:

Tan-ues +ori%on!ales

Tan-ues +ori%on!ales re(ri&erados


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Tan-ues es(.rios

Tan-ues !e+o (lo!an!e

Co#ponen!es de una Plan!a de "raiona#ien!oCo#ponen!es: 2 continuaci!n se describen los principales componentes de una plantade fraccionamiento' 3anques de almacenamiento de L-. :ombas de alimentaci!n. 4ntercambiadores de calor. ornos. 3ren de fraccionamiento del L-. 3orre depropaniadora.

3orre debutaniadora. 3orre separadora de butanos. +ondensadores aéreos. 2cumuladores de reflujo. :ombas de reflujo. 3anques refrigerados de almacenamiento. 3anques no refrigerados de almacenamiento.


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Tan-ue de al#aena#ien!o de LGN: on tanques utiliados para disponer de unareserva de trabajo suficiente a fin de hacer frente a las variaciones de envi!, la industriaesta sometida a riesgos de toda especie, cuyo origen puede ser debido a deficienciastécnicas, como averas de las máquinas en la refinera, en los buques o en los oleoductos&por causas naturales imprevisibles, como las tormentas en el mar y en tierra o los

incendios& y también a problemas polticos, econ!micos y comerciales entre pasesproductores y consumidores.

'o#bas de ali#en!ai$n: 2umentan la presi!n de entrada de L- proveniente de lostanques de almacenamiento a la planta con la finalidad de vencer las cadas de presi!nque se presentan por los distintos equipos y válvulas de control antes de la entrada a lastorres de fraccionamiento.


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In!era#biadores de alor: on recipiente en los cuales los lquidos salientes,procesados y calientes transfieren parte de su calor a otro fro que esta a punto deprocesarse.

/ornos: on equipos destinados a producir el calor necesario para elevar la temperaturade la alimentaci!n hasta el punto ideal.

Tren de "raiona#ien!o del LGN: "l proceso de fraccionamiento del L- consiste enuna destilaci!n en serie a través de 8 torres por tren, basado en las diferencias de lospuntos de ebullici!n de los componentes. "l fraccionamiento tiene como objetivo separar el propano, iso butano, normal butano, pentano, gasolina natural y mas pesados de lacorriente de L- que entra a la planta.


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Torre Depropani%adora: "s la primera torre de fraccionamiento. *esde el punto de vistade dise>o y operaci!n, esta es la torre más sencilla de la planta, consta de DA bandejas.La alimentaci!n entra a la torre en la bandeja


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Torre Separadora de 'u!anos: La alimentaci!n a la separadora de butanos proviene delproducto de tope de la debutaniadora. "sta torre consta de @A bandejas y es la más altade la planta ya que separa is!meros con parecidos puntos de ebullici!n. La alimentaci!nentra en la bandeja E@.

"raionadora de Gasolina: "l producto de fondo de la debutaniadora alimenta a lafraccionadora de gasolina esta es la 7ltima y mas peque>as de las columnas de planta defraccionamiento, consta de C@ bandejas. u objetivo es obtener gasolina minimiando laproducci!n del corte de los componentes pesados.La alimentaci!n entra en la bandeja CE.


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Tra!adores de Ta#ies ,oleulares: e utilian para remover el sulfuro de hidr!geno, elsulfuro de carbonilo, mercaptanos y el agua presente en el producto propano que sale por tope de la torre depropaniadora. *espués del tratamiento el propano es enviado al áreade refrigeraci!n.

Tra!adores de Ta#ies ,oleulares0 e utilian para remover el sulfuro de hidr!geno, elsulfuro de carbonilo, mercaptanos y el agua presente en el producto propano que sale por tope de la torre depropaniadora. *espués del tratamiento el propano es enviado al áreade refrigeraci!n.

Au#uladores de Re(lu)o: e utilian para remover el sulfuro de hidr!geno, el sulfuro decarbonilo, mercaptanos y el agua presente en el producto propano que sale por tope de latorre depropaniadora. *espués del tratamiento el propano es enviado al área derefrigeraci!n.


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'o#bas de Re(lu)o: 2umentan la presi!n del producto proveniente de los acumuladoresde reflujo.

Tan-ues Re(ri&erados de Al#aena#ien!o: "stos tanques tienen aislamiento térmicopara almacenar los productos obtenidos del proceso de fraccionamiento (propano, iso butano, normal butano, producto liviano fuera de especificaci!n) que llegan hasta estasunidades por tuberas independientes que pasan a través de refrigeradores que enfranlos productos hasta su temperatura de almacenaje. Los tanques refrigerados poseensistemas de bombeo para cargar al terminal Karino.


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Tan-ues No Re(ri&erados de Al#aena#ien!o 1Presuri%ados2: +onsta de esferaspresuriadas para almacenar los productos obtenidos del proceso de fraccionamiento(propano, iso butano, normal butano, pentano, producto pesado fuera deespecificaci!n).

/ornos' on equipos estáticos destinados a producir el calor necesario para tratar térmicamente un fluido, o un material determinado cuando se aprovecha el calor generadopor la combusti!n en el hogar del horno.

Proeso de Co#bus!i$n: "s un proceso mediante el cual, una sustancia llamadacombustible se quema en presencia del o$igeno contenido en el aire, liberando energacal!rica y producto residuales de combusti!n. "$isten varios tipos de combustibles, losmás utiliados son' M9uel 0ilN -asoil y -as atural.

Tipos de Co#bus!i$n: "$isten tres tipos de combusti!n' +ombusti!n completa. +ombusti!n con e$ceso de o$geno. +ombusti!n incompleta

Co#bus!i$n Co#ple!a: "ste tipo de combusti!n tiene lugar, cuando e$iste una meclaen proporciones e$actas de combustible y Maire te!ricoN& todo el o$geno es consumido por la reacci!n, quedando los productos de combustible que saldrán a la atm!sfera& el calor es la energa utiliada para agregársela al fluido del trabajo& como se observa en lasiguiente f!rmula.

Co#bus!i$n on Exeso de Ox3&eno: "sta ocurre, cuando el aire requerido para la

combusti!n se adiciona con e$ceso de en cantidades superiores a la requerida. "ste tipode reacci!n puede representarse de la forma siguiente'

Co#bus!i$n Ino#ple!a: "ste tipo de combusti!n sucede, cuando la cantidad deo$geno que se mecla con el combustible es inferior al porcentaje de aire te!rico' lasreacciones inherentes a la combusti!n no se efect7an completamente por falta del


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o$geno apropiado, obteniendo as, producto de combusti!n, mon!$ido de carbono (+0).%uede representarse de la forma siguiente'

Sis!e#a de Con!rol * Pro!ei$n del /orno: 2 continuaci!n se muestra una figura delos sistemas tpicos de control de protecci!n de un horno.

"n general, estas alarmas y paros se refieren básicamente a la e$istencia de la atm!sferapeligrosa en el hogar del horno, a la formaci!n de coque en los tubos de calentamiento ya la detecci!n de cualquier falla operacional o de instrumentos que pueda causar situaciones de peligro.

Ilus!rai$n: "n la figura siguiente se muestra los parámetros operacionales en laseguridad de Los hornos.


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"uniona#ien!o del /orno:e pone en práctica la aplicaci!n de los tres métodos de transferencia de calor conocidospara poner en marcha un equipo estático (conducci!n. convecci!n, y radiaci!n). Losquemadores del horno a la ve encendidos, generan calor de radiaci!n a los tubos delhorno ubicados en la cámara de combusti!n, a estos tubos se les llama ona deradiaci!n.

"l calor recibido por los tubos pasa por conducci!n a través de las paredes hasta elproducto que fluye internamente, este calor a su ve se transfiere por convecci!n al restode combustible a gas debido a su velocidad.

"l mayor problema que se puede presentar en el mal funcionamiento de un horno es elaire de combusti!n, ya que para que esta (combusti!n) sea completa, se requiere de unCD = a un

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