Repblica Bolivariana de VenezuelaMinisterio del Poder Popular
para la Educacin SuperiorUniversidad Nacional ExperimentalRafael
Mara BaraltProyecto: Ingeniera y Tecnologa Ingeniera de Gas Prof.:
Nill Hernndez
Planta Estabilizadora de Condensados
Abreu Mario Marn Mariana Martnez Nataly FranciscoLos Puertos,
2015INTRODUCCINUno de los problemas de usar bajas temperaturas en
las unidades de separacin, es la alta prdida de vapor en los
tanques de almacenamiento. Esta prdida es el resultado
delavaporizacin de cantidades apreciable de lquido propano y
butanos con metano y etanos disueltos, loscuales
sonliberadoscuandola presindellquidoesreducidaylatemperatura del
separador es baja y hacia la presin de almacenamiento.Cuando estos
livianos finalizan la vaporizacin en el tanque, ellos arrastran
algunos hidrocarburos pesados para ser quemados en las
teasodescargadosala atmsfera.La estabilizacin es significado de
remocin de hidrocarburos livianos a partir del lquido presente en
el fondo de las bajas temperaturas del separador con relacin a los
hidrocarburos pesados.Es por ello, que en el siguiente informe de
una simulacin realizada con el software Chemcad v.6.1.3. se
analizara el proceso de estabilizacin de condensados, se mostrara
el diagrama de flujo y posteriormente se analizaran los datos. Todo
ello, para desatacar la importancia que tiene este proceso a nivel
industrial, teniendo en cuenta que la estabilizacin de condensados
del Gas Natural no es ms que la separacin de hidrocarburos livianos
y produccin de condensado suficientemente estable para su
almacenamiento y su posterior utilizacin o procesamiento.
DESCRIPCION GENERAL DEL PROCESOEs un proceso que es parte del
tratamiento de los hidrocarburos (gas-petrleo), este sistema al
igual que los separadores da una mejor separacin entre fases, su
prioridad es de bajar la presin de vapor de componentes livianos
sobre componentes pesados. Objetivos del sistema de
estabilizacin:0. Eliminar componentes livianos 0. Controlar la
presin de vapor del condensado (gasolina)0. Cumplir
especificaciones de transporte de condensado0. Garantizar la
obtencin de la fase gas sin prdida de los componentes
comerciales.
TORRE DE ESTABILIZACION INTERCAMBIADORES (Reboiler)SISITEMA DE
CONDENSADORESTABILIZACION ACUMULADOR BOMBA DE REFLUJO COOLERS
(Enfriadores)
Torre de EstabilizacinUn estabilizador es una columna de
fraccionamiento, diseada para separar selectivamente las partes
livianas y pesadas.La torre tiene la forma de un cilindro vertical,
alto y de gran dimetro, que suelen configurar el entorno de una
planta separadora de gas. Est diseada para extraer del gas natural
los diferentes componentes lquidos condensados, es decir la
separacin de los integrantes ms livianos de la cadena de
hidrocarburos. En el respectivo proceso al comienzo saldr los ms
livianos y, progresivamente, los pesados; hasta dejar los
condensados que ya no aceptan mayores cortes. El diseo de una torre
comienza con la indagatoria a fondo del fluido que se va a
procesar.En el interior de la torre se tiene:1. Una presin ms o
menos estable en toda su longitud. 1. La nica diferencia de presin
que hay entre el tope y el fondo es debido al peso propio de los
fluidos. 1. La temperatura del tope es mucho ms baja que la del
fondo de la torre. Fraccionamiento dentro de la torre:-. Una presin
ms o menos estable en toda su longitud. -. La nica diferencia de
presin que hay entre el tope y el fondo es debido al peso propio de
los fluidos. -. La temperatura del tope es mucho ms baja que la del
fondo de la torre. -. La zona superior se llena de lquido gracias
al reflujo, tambin en estado lquido, que entra al primer plato para
completar la operacin.As que, todos los platos de la torre estarn
llenos de lquido y, al entrar en contacto con los vapores que
suben, garantizarn el equilibrio termodinmico en cada una de las
etapas.proceso de estabilizacin dentro de la torreDespus de un
proceso el condensado del gas pasa posteriormente a la torre
estabilizadora con el fin de separar los gases ms livianos de los
condensados.Esta torre es un tipo de fraccionadora con o sin
reflujo de cabeza, y un calentamiento de fondo por circulacin a
travs de los hornos, con lo que se logra el calor necesario para la
estabilizacin. Por la cabeza de la estabilizadora se obtiene una
corriente gaseosa caliente que circulan a travs de un enfriador,
condensndose los compuestos pesados, para luego ser bombeados desde
el acumulador o tanque de reflujo, nuevamente a la torre. La parte
liviana en forma de gas, es desalojada para reunirse con el gas
destinado al resto del Proceso.La torre tiene una presin ms o menos
estable en toda su longitud. La nica diferencia de presin que hay
entre el tope y el fondo es debido al peso propio de los fluidos.
En cambio la temperatura del tope es mucho ms baja que la del fondo
de la torre. Aqu est la clave de la separacin. Por ejemplo
imaginemos que colocamos una porcin de gasolina en un recipiente
abierto, de inmediato se empezarn a desprender los componentes ms
voltiles y, obviamente, los vapores empezarn a ascender. Se debe
calcular, para una determinada composicin del fluido y, a una
presin determinada, cul debe ser la temperatura a la cual se
empieza a evaporar el fluido, es decir los lquidos condensados. As,
al conocer la presin de la torre en el sitio donde se introduce la
alimentacin, se determine la temperatura a la cual se debe
introducir el fluido, para asegurarse de que entre en estado lquido
y prximo a empezar la evaporacin.La columna estabilizadora est
llena con una serie de platos igualmente distanciados entre el tope
y el fondo, de tal manera que los lquidos vayan cayendo, de uno a
otro plato, hasta llegar al fondo. Obviamente, en cada uno de esos
recipientes habr burbujeo y desprendimiento de la porcin ms voltil.
Por cuanto hay lquidos que entran a la torre de manera continua a
la altura del plato de carga, ubicado en su zona media, los platos
de burbujeo estarn siempre llenos y existir en equilibrio una
porcin de vapor que, desde cada plato, asciende hacia el tope, as
como, una porcin de lquidos que baja hasta el fondo de la
columna.La zona superior se llena de lquido gracias al reflujo,
tambin en estado lquido, que entra al primer plato para completar
la operacin. As que, con este aporte, todos los platos de la torre
estarn llenos de lquido y, al entrar en contacto con los vapores
que suben, garantizarn el equilibrio termodinmico en cada una de
las etapas o platos de burbujeo.Cuando el fluido rebosa el plato de
entrada (plato de alimentacin) y cae al sector inmediatamente
inferior, se empieza a evaporar porque consigue temperaturas ms
altas y, finalmente, el que llega al plato del fondo de la torre,
tambin estar a su punto de burbujeo, pero ya en estado lquido.Si
ahora recordamos que la temperatura del fondo es la ms alta, con
respecto al tope, ser fcil entender que, dentro de la torre, existe
un gradiente de temperatura. Es decir que, desde el tope hacia el
fondo, la temperatura en cada plato es cada vez ms alta. Eso
permite que los fluidos de acuerdo a su volatilidad se vayan
evaporando a medida que descienden.Es fcil aceptar que las
porciones ms pesadas (lquidos condensados) necesiten de mayor
temperatura para evaporarse. De esa manera la torre ir
estratificando los fluidos en funcin de sus respectivos puntos de
burbujeo. Los ms pesados (condensado estabilizado) hacia el fondo y
los ms livianos (gas de cabeza) en los platos del tope.El
condensado del pie de torre pasa a un calentador (reboiler) donde
se eleva su temperatura para retornar la torre. Finalmente el
hidrocarburo lquido estabilizado depositado en el fondo de la
torre, es descargado a travs de un intercambiador (intercambiando
con el producto de entrada a la torre) hacia un enfriador, y el
tanque de almacenaje. Es decir cuando se trata de una columna
fraccionadora, la parte liviana se ir al tope de la torre mientras
que la porcin pesada quedar en el fondo.
REBOILER1. Un reboiler o rehervidor es un intercambiador de
calor que se emplea para calentar el lquido de inters. 1.
Normalmente se emplea vapor de agua como flujo que cede calor al
fluido a calentar. Este se hace pasar por los tubos y la
temperatura de salida de la corriente de lquido al que se ha
transferido calor se suele controlar con una sonda. 1. El caudal de
vapor se regular en funcin de que la temperatura sea inferior o
superior a la deseada.1. En las torres de destilacin, los reboiler
se sitan en los fondos para calentar la mezcla lquida que va a ser
destilada.INTERCAMBIADORLa construccin general de los
intercambiadores de carcasa y tubos consiste en un haz de tubos
paralelos dentro de una carcasa o coraza. Uno de los fluidos pasa
por el carcasa (por fuera de los tubos) y el otro dentro de los
tubos.Los cabezales extremos del intercambiador pueden estar
construidos para que haya varias pasadas en el lado de los
tubos.Tambin se pueden tener varias pasadas en el lado de la
carcasa instalando en el interior de ste unos deflectores paralelos
a los tubos.Estos deflectores se pueden colocar, as mismo,
perpendiculares a los tubos dentro de cada pasada para dirigir
contra estos al fluido del casco. La finalidad de que haya ms de
una pasada es controlar la velocidad del fluido en los tubos y la
carcasa y poder aproximarse con ms exactitud a la temperatura entre
los dos fluidos.Los equipos de carcasa y tubos son compactos y
eficientes. Sus altas velocidades mejoran la velocidad de
transferencia del calor.variables de proceso-. PRESION DE VAPOR1.
La propiedad principal relacionada con la estabilizacin es la
presin de vapor( esta) esta se debe al movimiento de las molculas
del gas. 1. El metano tiene una presin de vapor ms alta que
cualquier hidrocarburo por eso ejerce una presin dentro de un
separador.1. El movimiento molecular de los hidrocarburos con ocho
o ms tomos de carbono es muy lento, por lo que ejercen presiones
pequeas dentro de un separador1. La presin de vapor se incrementa
cuando la temperatura se eleva.1. Una mezcla de hidrocarburo a una
presin vapor menor que la presin atmosfrica puede entrar a un
tanque atmosfrico sin que ocurra la vaporizacin.-. PRESION DE VAPOR
REID1. Es el procedimiento de prueba para determinar la presin de
vapor de condensados, gasolinas, aceite crudo y otros productos del
petrleo que se almacenan en tanques atmosfricos.1. El objetivo de
la prueba PVR fue proporcionar un medio para determinar si un
hidrocarburo liquido almacenado en un tanque atmosfrico, vaporiza o
no cuando su temperatura se eleva a 100F esta cantidad se
selecciono como una temperatura probable para el tanque de
almacenamiento. TRASPORTE DEL CONDENSADO ESTABILIZADOEl condensado
ya estabilizado se lo transporta en ductos hacia una refinera para
su respectivo refinamiento entre sus productos estara el propano
que se vendera en garrafas en estado puro. Este producto tambin se
puede utilizar en sustitucin de la gasolina de motor. Algunas veces
se prepara una mezcla de propano y butano para venderlo como
LPG..ANALISIS DEL PROCESO Y RESULTADOSDiagrama de Flujo
El problema se ilustra en la figura. Se trata de una planta de
estabilizacin de condensado. El gas entra al sistema con las
condiciones de alimentacin mostradas. El trabajo realizado fue
tomar esta unidad existente y determinar nuevas condiciones de
operacin y cualquier modificacin necesaria. Los requerimientos de
diseo son los siguientes:-. El punto de roco del gas debe ser20 Fo
menor.-. El condensado estabilizado (corriente 9) debe tener un
contenido mximo de propano de 1%
Desarrollo de la SimulacinEl primer paso fue elegir las unidades
con las que trabajaramos, en este con el Sistema Ingles. Luego se
procede a agregar la lnea de alimentacin y cada uno de los equipos
que participaran en el proceso, por ltimo se agreg las tres lneas
de productos finales. Una vez montado cada uno de los equipos se
agrega las lneas de unin, streat. Los equipos que participaran en
la simulacin son: Dos intercambiadores de calor. Un separador
(tanque flash) Una valvula Una columna de destilacin con
rehervidor.Una vez hecho esto, se seleccionan los componentes. Los
cuales se ven en la siguiente imagen.
El siguiente paso que se realizo fue la seleccin de paquetes
termodinmicos, para nuestra simulacin usamos el paquete
termodinmico proporcionado por las ecuaciones de Peng
Robinnson.Posterior a esto, definimos las corrientes de
alimentacin, es decir especificamos las proporciones.Nitrgen
100.19Methane4505.48Ethane514Propane214I-butane19.2N-butane18.18I-pentane26.4N-pentane14N-hexane14Especificamos
los parmetros del equipo:Primer intercambiador de calor:
Segundo intercambiador de calor:
Especificacin del Tanque FlashEn nuestro ejemplo el tanque flash
es un separador liquido vapor y no requiere especificacin. Por
consiguiente no necesitamos hacer ninguna entrada para esta
unidad.Especificacin de la Vlvula
Especificacin de la Torre Estabilizadora
Efectuamos la Simulacin
Anlisis de los ResultadosAhora que la simulacin se ha
completado, debemos revisar los resultados antes de imprimirlos o
hacer una copia.Al principio de la simulacin tenamos dos
especificaciones la primera que el punto de roci fuese 20F. Para
verificar esto graficamos las temperatura con el mismo simulador y
observamos que el Punto de Roco ms alto de esta mezcla es un poco
menos que 20oF. Por consiguiente, Punto de Roco de esta mezcla est
ciertamente en o menos de nuestra especificacin del gas del
producto.
Nuestra segunda especificacin requiere que el porcentaje de
propano en la corriente del fondo sea 1 por ciento. Verificamos los
resultados y observamos.
Podemos ver de este despliegue que el propano est muy por debajo
de nuestra especificacin de 1 %.Esto quiere decir que nuestro diseo
es demasiado conservador. Para corregir esto,permitanos volver y
reespecificar la columna para producir precisamente 1 %de propano
en el fondo. Sin embargo ya finalizado el proceso, cumplimos con la
finalidad planteada, por ltimos analizamos el balance de masa y
energa.Balance de MasaEntrada = SalidaCorriente 1 = Corriente 5 +
Corriente 9 + Corriente 85425,4502(lbmol/h) = 5380,1938(lbmol/h) +
29,9999(lbmol/h) + 15,2566(lbmol/h)5425,4502(lbmol/h) =
5425,4502(lbmol/h
En las mismas figuras se puede comprobar igualmente el balance
de energa.CONCLUSIONESAl finalizar la simulacin se llegaron a las
siguientes conclusiones:-. Con respecto a Chemcad es un poderoso
software muy til para clculos de procesos de gas, as mismo tiene
una gran aceptabilidad a nivel industrial.-. Con respecto a la
estabilizacin de condesados es un proceso muy importante en la
industria porque permite Eliminar componentes livianos, Controlar
la presin de vapor del condensado (gasolina), Cumplir
especificaciones de transporte de condensado y Garantizar la
obtencin de la fase gas sin prdida de los componentes
comerciales.-. Con respecto a la simulacin se obtuvo lo que se
esperaba, en la corriente 9, los productos del fondo, los
porcentajes de nitrgeno, metano y etano fueron de 0%. Debido a que
son componentes livianos estos fueron eliminados. Por lo que las
proporciones de los mismos salieron por la corriente 5. Y por ltimo
los productos del tope tenan una pequea cantidad de metano, etano y
nitrgeno.RECOMENDACIONESNosotros recomendamos el uso y la prctica
de este software puesto que es de fcil manejo, y muy usado para
simular procesos industriales. Asimismo, recomendamos realizar
cursos para profundizar la prctica y uso de este simulador.Por otro
lado con respecto a la simulacin realizada se recomienda
reespecificar la columna de destilacin para producir el 1% de
propano en el fondo, debido a que fue una de las especificaciones
que no se cumplieron, sin embargo el proceso simulado tiene
aceptacin, y se puede decir que el incumplimiento del 1% de propano
en el fondo se debe a que el proceso es demasiado conservador.
Planta Estabilizadora de CondensadosSimulacin Avanzada de
ProcesosSimulador Chemcad
UNERMB13/03/2015