Proceso de refrigeración por expansión: En una planta de Turbo-expans Turbo-expansión, ión, el chiller o la válvula J-T de de los procesos de refrigeración simple se reemplazan por una turbina de expansión. A medida ue el gas entrante se expande, le entrega traba!o al e!e de la turbina por lo ue se reduce la entalp"a del gas. Esta disminución de la entalp"a causa una ma#or ca"da de temperatura ue la ue se obtendr"a mediante una expansión Joule-Thompson simple $a entalp"a constante%. &a turbina puede estar conectada a un compresor, el cual recomprime el gas con una sólo una peue'a p(rdida en la presión global. Esto genera una presión más elevada del gas tratado, ue puede aumentarse hasta la especificación de transporte tr ansporte en gasoducto mediante una segunda etapa de compresión .A . A pesar de ue existen muchas variantes en el dise'o de plantas de turbo-expansión, en la figura ) se muestra un *iagrama básico del proceso+
Figura 1: Diagrama básico del proceso de refrigeración por
compresión. uente+ Traba!o de estudio. onzález $/))%
El gas de entrada se enfr"a primero en un intercambiador gas0gas de alta temperatura # luego en un enfriador con propano $chiller%. &a alimentación de gas parcialmente condensado se env"a a un separador. El l"uido del separador se alimenta a la desmetanizadora, el gas se
enfr"a a1n más en el intercambiador gas0gas de ba!a temperatura # se alimenta a un segundo separador fr"o. El gas del separador fr"o se expande a trav(s de la turbina hasta la presión de la desmetanizadora, ue generalmente var"a entre )// # 2// psia $3,4 # 5, atm%. El turboexpansor produce simultáneamente enfriamiento # condensación del gas, # traba!o 1til ue puede utilizarse para recomprimir el gas de salida. eneralmente entre el )/ # el )6 7 del gas alimentado se condensa en el separador fr"o, a temperaturas entre -)6 # / 89. &a turbina disminu#e la presión del gas de entrada $generalmente 3// a :// psia, o sea 2/ a 3/ atm% hasta la presión de la desmetanizadora. &as temperatura t"pica del gas ue ingresa a la desmetanizadora es -66 a -36 89, lo suficientemente ba!a como para ue una parte importante del etano se encuentre licuado. &a columna desmetanizadora es una columna de destilación de ba!a temperatura ue realiza la separación entre metano # etano. El metano # los componentes más livianos ue (l, como el nitrógeno, son los principales productos de cabeza de la torre, mientras ue el etano # los componentes más pesados, como el propano, butanos, e hidrocarburos más pesados, son los principales componentes del fondo de la columna. &a relación molar de metano a etano en el producto de fondo es t"picamente /,/) a /,/;. *ebido a ue la salida del turbo-expansor es un flu!o bifásico, el l"uido producido en este sirve como reflu!o en la columna. El producto de fondo de la desmetanizadora puede ser fraccionado luego para producir corrientes de etano, propano, butanos, # gasolina natural. &a temperatura de fondo del producto se encuentre frecuentemente por deba!o de la temperatura ambiente, entonces el gas de alimentación puede utilizarse como medio de transferencia de calor en el reboiler. Esto representa ma#or refrigeración de la alimentación # origina rendimientos más altos de recuperación de etano, generalmente 4/7. El producto de cabeza de la desmetanizadora, luego de
intercambiar calor con el gas de entrada, se recomprime a la presión de gasoducto # se vende como gas residual.
Expansor- Compresor: Euipo o mauina ue consiste en una turbina de expansión, # un compresor centrifugo montados en una sola flecha. &a turbina de expansión es la unidad motriz, 9onsideraciones de dise'o+
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El euipo se debe dise'ar para operar sin da'o hasta la velocidad de disparo # la máxima presión permisible de traba!o.
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El expansor debe cumplir al menos con el :4 por ciento de la eficiencia pronosticada en el punto de operación normal. El compresor debe entregar al menos el :4 por ciento de la carga normal a la capacidad normal. &a potencia demandad por el compresor a condiciones normales no debe ser ma#or de )/3 por ciento o menor del :3 por ciento, de la entregada por el expansor.
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El nivel de ruido máximo de los euipos debe ser 46 d< $A% medidos a ),6 m de distancia. El =roveedor o 9ontratista debe suministrar los valores esperados tanto de presión máxima como de nivel de potencia del sonido en bandas de octava para el euipo.
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El dise'o de los componentes su!etos a presión debe cumplir con el código A>?E >ecc. @ *iv. ) o euivalente.
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Todas las partes su!etas a presión se deben dise'ar para operar ba!o las condiciones simultáneas más severas de presión # temperatura ue se especifiuen.
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&a presión de traba!o máxima permisible de la carcasa del expansor debe ser al menos igual a ),) veces la máxima presión manom(trica de entrada especificada # la presión de traba!o máxima permisible de la carcasa del compresor debe ser al menos ),6 veces la máxima presión manom(trica de descarga especificadaB as" como no menores a las presiones de a!ustes de las válvulas de relevo de presión.
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El sistema debe tener válvulas de desfogue de presión para protección de la carcasa del expansor # carcasa del compresor. &as válvulas deben cumplir con la CD?-/:;->9-)::2. &as válvulas deben ser suministradas por el =roveedor de la nidad expansor F compresor cuando se solicita en la G*0GE # estas se localicen dentro de su l"mite de bater"as.
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&a carcasa # piezas fabricadas ue se reuiere ue sean mauinadas a dimensiones # tolerancias precisas para asegurar su ensamble, se deben tratar t(rmicamente no importando su espesor.
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&os anillos HDI, empaues u otros dispositivos de sellado, deben ser confinados en ranuras mauinadas, # fabricados de materiales ue soporten las condiciones de servicio especificadas.
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=untos # ore!as para iza!e de las carcasas # remoción de la sección central deben estar claramente identificadas en el euipo # en el empaue.
Referencias Bibliografías: . •
onzález 9. $/))% =lanta de raccionamiento de as Catural =or Turbo Expander. Traba!o de estudio. 9onsulta en l"neaK. Enero de /)6K. http+00es.scribd.com0doc03/;52/:;0=lanta-de-raccionamientode-as-Catural-=or-Turbo-ExpanderLscribd
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=E?EM $/)% 9omit( de normalización de petróleos mexicanos # organismos subsidiarios, >ubcomit( t(cnico de normalización de petróleos mexicanos. Corma de nidad turbo expansor F compresor. 9onsulta en l"neaK. Enero de /)6K. http+00NNN.pemex.com0proveedores-#-suministros0normasreferencia0Cormas7/vigentes0CO-);;-=E?EM-/).pdf
