7/28/2019 Modulo III.- Fraccionamiento http://slidepdf.com/reader/full/modulo-iii-fraccionamiento 1/36 TEMA: Fraccionamiento del Gas, Secuencia de Fraccionamiento, Tren de Fraccionamiento. MODULO III PROCESOS DEL GAS NATURAL 03 de Abril de 2013 1 R. ESTREMADOIRO
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Acumulador de Reflujo: equipo ubicado a la salida de la torre de regeneración que recibe el
fluido del tope de la torre, una vez condensado, con el fin de garantizar el reflujo y la calidad
del producto de tope. Se encuentra en las columnas de fraccionamiento y de endulzamientodel gas natural, por ejemplo. Separador ubicado inmediatamente después de un
condensador, que se usa para almacenar los líquidos que serán enviados como reflujo a la
parte superior de la torre de fraccionamiento.
Bomba de Reflujo: equipo usado para devolver a la torre una porción condensada del fluido
que sale por el tope, con el fin de garantizar el funcionamiento del sistema.
Condensador Parcial: aquel que condensa una parte de los fluidos que salen por el tope dela torre para proveer el reflujo.
Condensador Total: el que condensa totalmente los vapores que salen por el tope de la
torre. Una parte regresa a la torre en estado líquido para proveer el reflujo, y el resto se
desprende del sistema como producto del tope.
Número mínimo de platos teóricos: el que se corresponde con una torre que trabaja a reflujo
total. Se refiere al número menor de etapas de equilibrio termodinámico que debe tener una
torre de fraccionamiento para que pueda funcionar.Razón de Reflujo: término que se aplica en los procesos de destilación para dar una medida
relativa del volumen de reflujo, normalmente referida a la carga o al producto del tope. Razón
entre la cantidad de producto del tope, bien con respecto a la porción que regresa como
reflujo a los platos superiores de la columna o bien con respecto a la carga que alimenta la
CONCEPTOS FUNDAMENTALES EN FRACCIONAMIENTO (Cont.)
Reflujo: en un proceso de destilación, es la parte del condensado del tope de la columna
que se regresa a la torre para mejorar la pureza del producto del tope. Condensado del vapor
que sale por la parte superior de la torre y que regresa a la columna en estado líquido paramantener el equilibrio termodinámico del sistema. También se habla de reflujo referido al
producto del tope con respecto a la carga y al vapor que retorna al fondo de la torre,
procedente del reboiler. Se calcula con respecto al líquido total que sale del fondo de la torre
hacia el reboiler.
Reboiler: equipo por el cual se introduce la energía a la planta. Suple las deficiencias
energéticas y se encarga de balancear termodinámicamente el sistema. Recipiente querecibe los fluidos que salen por la parte inferior de la torre. El calor que se introduce en el
reboiler vaporiza parcialmente los fluidos (reflujo del fondo) y genera un vapor que regresa a
la torre para mantener el equilibrio del sistema.
Tambor de Reflujo: separador horizontal que recibe el fluido que sale del tope de la torre
una vez que pasa por el intercambiador de calor, donde se condensa de manera parcial o
total, para suplir la necesidad de reflujo que mantiene la torre en funcionamiento.
Torre de Fraccionamiento: cilindro hueco en el cual se coloca un relleno o platos deburbujeo para separar los hidrocarburos aprovechando sus propiedades. La presión es más
o menos constante, pero la temperatura aumenta del tope al fondo. Los vapores del fondo
van subiendo hasta el tope a medida que se van purificando, hasta lograr la separación
deseada. El diseñador escoge la forma de hacer la separación y, en consecuencia, aparecen
el diámetro, la altura, las condiciones de presión, la temperatura, el reflujo y el número de
La unidad de fraccionamiento se utiliza para separar mezclas complejas de gas en productos
individuales. El fraccionamiento de la mezcla en sus componentes se efectúa basándose en
la volatilidad relativa de cada uno. Las dificultades en la separación están directamente
relacionadas con la volatilidad relativa y la uniformidad del componente básico.
Virtualmente todo el gas que se procesa en una planta para obtener hidrocarburos licuables,
requiere al menos una torre de fraccionamiento para poner al producto en las
especificaciones técnicas normalizadas, para su posterior comercialización.
En el regenerador se aplica calor para gasificar al líquido. Este Gas asciende por la columna
mientras va contactando al líquido que desciende y deja la columna por la parte superior ingresando en un condensador, donde debido a la acción de un sistema de enfriamiento, se
convierte al estado líquido.
Una vez licuado, ingresa nuevamente en la torre como reflujo, para evitar que el componente
más “pesado” salga por la parte superior con la corriente gaseosa.
A los efectos de lograr una eficiente separación de los componentes, es necesario que las
dos fases tengan un íntimo contacto entre sí, para lo cual se intercalan en la torre a
determinados espaciamientos, bandejas o laberintos que provoca justamente este contacto
entre el líquido y la corriente de gas dentro de la columna.
Una columna de fraccionamiento debe ser considerada como una serie de flashes,
con dos alimentaciones y dos corrientes de flujos en contracorriente.
En la figura de la siguiente diapositiva, se puede observar que el gas entra desde
la parte inferior de la columna a alta temperatura y el líquido se incorpora por la
parte superior a baja temperatura.
Se producirá la transferencia de calor y masas de tal manera que en la columna deprocesamiento se presentará el punto de evaporación en el líquido y el punto de
rocío o condensación en el vapor bajo las mismas condiciones de presión y
temperatura.
La composición de estas fases es relativa a la relación de equilibrio.
El número de torres de fraccionamiento requeridas está en función de los
productos licuables a obtener. En la figura siguiente se muestra un esquema de las
torres de fraccionamiento que se utilizarían en la recuperación de hidrocarburos
Para describir el proceso de fraccionamiento de este tren, asumimos que el
producto de ingreso contiene alta cantidad de etano y por lo tanto será tratado
como una columna Deetanizadora.
Esta columna está diseñada para operar a 425 psia y la cromatografía presentada
en la gráfica anterior.
El proceso descrito, prevé la elevación de l temperatura en el fondo a 240°F y el
acondicionamiento a 95°F en el tope de la torre para el reflujo. Bajo tales
condiciones el etano saldrá por la parte superior de la torre hasta un circuito degas combustible o planta de procesamiento de otros derivados y por la parte
inferior se obtendrán los más pesados, como el propano y superiores.
En la segunda etapa del tren de proceso, mediante el mismo sistema y bajo 313
psia de presión, con 135°F de temperatura de reflujo y 280°F para el proceso el
líquido en el fondo, se obtendrá el propano por la parte superior de la torre y los
componentes más pesados ingresará en la tercer torre.
La tercera etapa opera a 100 psia para obtener un reflujo de 135°F y un
acondicionamiento en el fondo a 250°F. De esta forma se recupera por la parte
superior el butano y por la parte inferior se obtendrá Gasolina Natural Estabilizada.
En consecuencia, el condensador parcial, se diseña para el punto de rocío del
producto del tope, mientras que el condensador total, debe trabajar a su punto de
burbujeo. Así, cuando los vapores que abandonan el último plato, se condensan
totalmente, una parte sale del sistema, en estado líquido; y la otra, regresa a latorre como reflujo. Este condensador estará diseñado para trabajar a su punto de
rocío, en el cual, se fija la temperatura al nivel necesario para producir la cantidad
de líquido que requiere la torre (el reflujo).
De aquí se deduce que, cuando se establece la manera como ha de separarse la
alimentación, se está decidiendo sobre las condiciones de trabajo de la torre. Y dela misma manera, el grado de pureza que se desea en el producto del tope define
la cantidad de flujo que se debe retornar y el número de platos que se requieren
para garantizar la operación.
Obsérvese de nuevo la figura que nos sirve de referencia, la cantidad de líquido
que regresa al tope de la torre, procedente el tambor de reflujo, llena el platosuperior y actúa como un filtro, en estado líquido, que retiene las partículas
pesadas que todavía transporta el gas antes de salir de la torre. Si se elimina el
reflujo desaparece el filtro que evita el arrastre de líquido fuera de la torre y,
obviamente, se produce una cantidad excesiva de condensado en el separador o
en las tuberías. Adicionalmente, el producto del tope sale fuera de