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ABSORCION CON ACEITE POBRE
El proceso de absorción en aceite pobre emplea un aceite de hidrocarburo para recuperar los componentes libianos ya sea de un gas natural o una corriente de gas combustible de refinería. El proceso se utiliza en las refinerías de todo el mundo, así como también en las plantas de procesamiento de gas natural, especialmente en los Estados Unidos, donde la gran mayoría de las plantas utilizaban el proceso de absorción en aceite hasta que la primera planta de expansión se puso en marcha en 1!". #in embargo, desde 1!" plantas de expansión han dominado el proceso de gas natural. El aceite de hidrocarburo puede ser comprado o se pueden utilizar componentes de la gasolina natural producido en la planta de procesamiento de gas. En la refinería, a menudo se emplea un fluido disponible tal como nafta. $ pesar de la diferente terminología, éstas corrientes de la planta de procesamiento de gas natural y la refinería de petróleo son muy similares en términos de masa molecular. $ceites de absorción típicos tienen una masa molecular de 1%% a 1&%.
'a absorción de gases es una operación en la cual una mezcla gaseosa se pone en contacto con un líquido, con el ob(et o de extraer de mane ra selecti)a uno o
m*s
componentes del gas dentro del líquido. Esta operación requiere la transferencia de masa de una sustancia desde la corriente gaseosa hacia el líquido.
+ara un determinado gas, la fracción de cada componente del gas que es absorbido por el aceite es una función de la relación del equilibrio de fases de los componentes con el aceite pobre, las tasas de flu(o relati)as y las etapas de contacto. 'a relación de fases es función de la presión, la temperatura y la composición del aceite pobre.
'a absorción con aceite pobre es el proceso m*s antiguo para recuperar '-. El
método de absorción de '- es muy similar al usado para absorción en la deshidratación de gas. 'a principal diferencia radica en que, en la absorción de '- se usa un aceite absorbente como reemplazo del glicol utilizado en la deshidratación. Este aceite absorbente tiene una afinidad por los '- mucho mayor que la del glicol por el agua. En este proceso figura "./, el gas de alimento es puesto en contacto con un aceite pobre para que absorba los compon entes intermedios 0"/. El fluido de absorción es un tipo de 2erosene o )arsol 03/. Este proceso ocurre en una torre absorbedora, la cual puede ser de placas o empacada.
$l entrar en la planta, el gas de alimento necesita ser enfriado. Esto se debe a que entre m*s frío esté el gas al ingresar a la torre absorbedora, m*s alto ser* el porcenta(e de hidrocarburos que absorbe el aceite. Este enfriamiento se logra pasando el gas de alimento primero por un intercambiador de calor con el gas residual pro)eniente del tope de la absorbedora y luego por un enfriador cooler/.
El aceite pobre entra por el tope de la torre contactora o absorbedora, mientras el gas fluye desde el fondo de la torre hacia arriba en contra corriente con el aceite que )a cayendo desde el tope. +osteriormente, el gas pobre que sale por el tope de la torre intercambia calor con la corriente de aceite pobre. El aceite rico aceite pobre con los hidrocarburos extraídos al gas/ que sale por el fondo de la4orre entra al tanque flash, el cual opera alrededor de la mitad de la presión de la torre de absorción, allí ocurre una separación instant*nea donde los hidrocarburos li)ianos como metano y etano son liberados y se reen)ían hacia la línea de gas residual que sale de la planta como gas de )enta o se utiliza como gas de instrumentación o como combustible.
Figura 3. Diagrama de flujo de plana de a!"or#i$n #on a#eie po!re.
Planta de absorción en aceite a) Fraccionador; b) Recipiente acumulador; c) Compresor; d) Deetanizador; e) Columna del absorbedor
5uente6 +#$ Engineering 7ata 8oo2, 19 Edición, as +rocessors #uppliers $ssociation, 4ulsa, :2lahoma, 9%%;.
Un e(emplo de un esquema de absorción de aceite magra refinería se muestra en la figura. 'a corriente de )apor de cabeza del fraccionador se comprime y se combina con el producto superior líquido. 'a corriente combinada es entonces desetaniza, y el
producto de cabeza de )apor de la desetanizadora se pone en contacto en contracorriente con el aceite de absorción en la columna de absorción. El aceite pobre absorbe los componentes de propano y butano del gas, reemplaz*ndolos con un menor n=mero de moléculas del aceite absorbedor. El aceite pobre se con)ierte así en aceite enriquecido. Este aceite se toma de la columna de fraccionamiento principal a/, es presaturado con )apor de la columna de absorción, se enfría a 1% > 1? @0, y se alimenta a la columna de absorción como aceite pobre. 'a presaturación y el enfriamiento del aceite pobre me(orar la recuperación de '+ en el absorbedor. 'a fase de )apor restante se dirige a la línea de gas combustible. El llamado aceite rico de la parte inferior de la columna, que contiene '+ absorbido, se recicla a la columna de fraccionamiento principal para completar el circuito del aceite. $llí, el '+ se extrae del aceite rico y pasa a la desetanizadora. El producto líquido del desetanizador es dirigido a una columna de fraccionamiento donde se separan el propano y butano. +or lo general se pueden alcanzar recuperaciones de '+ de &? a %A. El proceso que se aplica en las plantas de procesamiento de gas natural es, en principio, el mismo que el utilizado en la refinería, aunque a menudo son necesarias recuperaciones de '+ de alrededor del &A para asegurar que el gas suministrado al cliente satisface la especificación del punto de rocío de hidrocarburos. Esta alta recuperación '+ se logra enfriando el aceite pobre a > ;% @0, por lo general usando propano como refrigerante. +ara que la columna de absorción puede operar a esta temperatura, la alimentación de gas natural debe ser secada para e)itar problemas causados por la congelación 'a corriente de aceite rico que sale del tanque flash entra a la torre desetanizadora de aceite rico B:7 C Bich :il 7e>ethanizer/ en la cual se separa el etano y metano que pudieran haber sido arrastrados por el aceite rico, para lo cual se le agrega calor por el fondo. $dem*s, simult*neamente se proporciona un reflu(o de aceite pobre sin componentes del gas natural/ que se inyecta en el tope de la B:7 para controlar la cantidad de componentes intermedios 0" que se hayan podido e)aporar, el gas del tope de la B:7 se usa como combustible dentro de la planta o se une a la corriente de
gas residual.
El aceite rico con los hidrocarburos m*s pesados del gas natural/ luego fluye hacia la torre de destilación still/ donde se calienta por medio de un reher)idor en el fondo a una temperatura suficientemente alta para separar los componentes intermedios propano, butano, pentano/, mediante la diferencia en sus puntos de ebullición. Dstos salen por el tope de la still mientras el aceite ahora pobre/ sale por el fondo y est* listo para ser recirculado, aunque antes de entrar a la torre absorbedora debe pasar por un enfriador cooler/ que disminuye su temperatura para maximizar la absorción.
#e debe tener en cuenta que la temperatura del reher)idor debe ser m*s ba(a que la temperatura de ebullición del aceite pobre, y muy similar a la temperatura de ebullición de los productos de tope 0"/. 7e esta manera, por el tope de la torre destilado ra sale una corriente gaseosa de 0" que posteriormente pasa a un condensador, de donde sale una corriente líquida de 0" hacia el tren de fraccionamiento. El aceite absorbente ya sin el 0" fluye nue)amente hacia la torre contactora y el ciclo se repite.
-ótese que la planta de absorción con aceite no puede recuperar etano y propano eficientemente, ya que esto requiere circular grandes cantidades de aceite absorbente, exigiendo alto mantenimiento, y alto consumo de combustible. #in embargo, una planta de absorción de aceite puede modificarse para me(orar el recobro de propano adicionando un ciclo de refrigeración de propano. 'as plantas de aceite absorbe nte ya no son tan populares como una )ez lo fueron. #on muy difíciles de operar y no son muy eficientes adem*s, es difícil predecir eficiencia de remoción de líquidos del gas cuando el aceite se deteriora con el tiempo 1.%.1 Ni&ele" de re#o!ro de '(N #on plana" de a#eie a!"or!ene.
'os ni)eles normales de recobro de líquidos con una planta de aceite absorbente son6 •
+ropano 0" F &%A
•
8utano
•
+entano 0 F &A ?
0; F %A
'as plantas de aceite pobre no permiten recuperar etano líquido debido a que generalmente para obtenerlo es necesario temperaturas criogénicas G >1?% H5/. 'as condiciones de operación de los equipos en una planta de aceite absorbente son6
Ta!la 1. Condi#ione" de opera#i$n de e)uipo"
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Rango de Pre"i$n Rango
"i Torre a!"or!edora "%%>11%% ROD 13?>"%% Sill &?>1!% 5uente6 +#$ Engineering 7ata 8oo2.
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1.%. A!"or!edora" a emperaura am!iene
Iistóricamente, las plantas a temperatura ambiente fueron las primeras plantas de aceite pobre. Ellas cuentan con enfriamiento a temperatura ambiente usualmente con agua/ para el proceso de enfriamiento. El )apor se usa como un medio de despo(o para ayudar a remo)er los líquidos del as -atural >'- > de la corriente de aceite. El peso molecular del aceite pobre generalmente est* en el rango de 1;% a 1%.
0omo la demanda por los '- se ha incrementado, las plantas a temperatura ambiente se han hecho in)iables económicamente debido a las altas tasas de circulación de aceite pobre que se requieren.
