Ejercicios de Fraccionamiento Del Gas Na

EJERCICIOS DE FRACCIONAMIENTO DEL GAS NATURAL NATURAL

EJEMPLO 2-1 (GPSA) Para la siguiente siguiente corriente corriente de aliento aliento en oles C! " !#$% C& " '(!#)% iC$ " &'#*% nC$ " +(#+ , C- " +(#-% el .)/ del 0ro0ano se recu0era coo 0roducto de cia% el cual tiene un contenido 12io de iC $ de '#*/ ol# Sele Selecc ccio iona narr los los co0 co0on onen ente tess cla3 cla3ee li3i li3ian ano o , 0esa 0esado do## Esti Estia arr las las co0osiciones de los 0roductos de cia , 4ondo#

5 Se selecciona el C &  coo co0onente cla3e li3iano 0or ser el 1s  0esado de los co0onentes 6ue se 3a0ori7a#

5 Se selecciona el iC$  coo co0onente cla3e 0esado% 0or ser el 1s li3iano de los co0onentes 6ue 0eranece en la 4ase l86uida#

Para propano: 5 Moles en la cia " 9*#.): ; '(!#) " '-.#- oles de C & 5 Moles en el 4ondo " '(!#) < '-.#- " &#& oles de C &

Para etano: 5 Moles en la cia " '** / del aliento " !#$ oles de C !

Calcular el total de moles en la cima: 5 Coo el iC$ es el ' / ol del 0roducto de cia% cia% la sua de C & = C! ser1 el ../ 9todo el C $ , C-= est1n en el 4ondo:# Entonces>

Moles de cia;*#.. " C& = C!

Moles de cia " 9C& = C!:?*#.. " 9'-.#-=!#$:?*#.. " '('#.?*#.. " '(&#-

Moles de iC$ en la cia " '(&#- < '('#. " '#(

FIG. 2-6 Alternativas De Secuencias

En una o0eraci@n real los co0onentes 1s li3ianos 6ue el cla3e li3iano 9C&:% , los co0onentes 1s 0esados 6ue el cla3e 0esado 9iC $:% no se se0arar1n  0er4ectaente# Para 0ro0@sitos de estiati3os , c1lculos a ano% asuir una se0araci@n 0er4ecta de los co0onentes no cla3es es una si0li4icaci@n u, til#

El Balance gloBal ser1>

Componentes C2 C" iC# nC# C$ %otal

Alimento moles

Producto de cima moles ! mol

Producto de ondo moles ! mol

!#$

!$

'#-

5

5

'(!#)

'-.#-

.+#-

&#&

'#)

&'#*

'#(

'#*

!.#$

'-#)

+(#+

5

5

+(#+

$'#!

+(#-

5

5

+(#-

$'#!

'(&#-

'**#*

')-#.

'**#*

&$.#$

FIG. 2-7 Correlación De Erbar Y 

&uente: 'GPSA

EJEMPLO 2-2 (GPSA) Una corriente de !.'*** gal?d en su 0unto de BurBua% se alienta a una 4raccionadora con la co0osici@n olar 6ue se indica a continuaci@n>

COMPOE%ES L*-mol+, C2 !'#C" -*-#( iC# '*-#* nC# !-*#' iC$ -(#! nC$ -*#* . C -*#$ 1/0" Se desea recu0erar el .)/ del 0ro0ano coo 0roducto de cia% el cual tiene un contenido de iC$ de '#*/ ol#

La te0eratura del condensador es '!* F 9$. C: la cual se consigue ediante en4riaiento con aire# Calcular>

a M8nio nero de 0latos re6uerido * M8nia relaci@n de re4luo c  Nero de 0latos ideales a '#& 3eces la 8nia relaci@n de re4luo SOL3C45: a M6nimo n7mero de platos re8uerido: Selecci@n de co0onentes cla3es% Co0onente cla3e li3iano " C& " L Co0onente cla3e 0esado " iC$ "  Estiar se0araci@n de 0roductos>

Alimento Moles ! mol C2 C" -- L9  iC# -- 9  nC# iC$ nC$ C. %otales

!'#-*-#(

!#*+ $)#(+

'*-#* !-*#'

'*#'' !$#*)

-(#! -*#*

Cima Moles

! mol

&ondos Moles ! mol

!'#$.-#-

$#' .$#.

5 '*#'

-#!

'#*

5

..#) !-*#'

'.#& $)#$

-#$' $#)'

5 5

-(#! -*#*

'*#. .#+

-*#$

$#)-

5

-*#$

.#)

'*&)#)

'**#**

-'(#(

'**#*

(a) (c)

(*) -!!#!

'**#*

5 !#*

9a: -*-#( ; *#.) " $.-#- oles?H 9B: 9!'#-=$.-#-:?*#.. " -!!#! oles?H 9c: -!!#!  9!'#-=$.-#-: " -#! oles ? H

Encontrar 0resi@n de la torre ediante c1lculo de 0unto de BurBua a '!*F 9$. C:>

Se asue P , lee  9 '!* F: en el GPSA @ Gr14icas de Ca0Bell del Too I#

i

2Di; i

C!

!#)

*#'!

C&

*#.&

*#))

KC$

*#$-

*#**

"

'#**

Presi@n de 0unto de BurBua " !)* 0sia

De la Ec# &%

αcia "

 L ?   " *#.&?*#$- " !#*(+

Estiar te0eratura de 4ondos ediante c1lculo de te0eratura de  BurBua a !)* 0sia '.%+ g?c ! 9se asue des0reciaBle la ca8da de 0resi@n en la torre:>

Se asue T , lee  9 !)* 0sia:%

C&

 i !#&*

2i; i *#*-

iC$ nC$

'#$* '#'-

*#!+ *#-(

iC-

*#()

*#*+

nC-

*#(!

*#*(

C(=9;:

*#'-

*#*'

Totales

"

'#*!

Te0eratura del 0unto de BurBua " !-*F

9;:

Los 3alores de  0ara C(= se toan de la 4igura 0ara He0tano#

De la Ec# &%

αcia "

 L ?   " !#&*?'#$* " '#($&

De la Ec# -%

α 0ro " 9αcia = α4ondo:?!

De la Ec# !%

SF "9QD?Q:L  9Q?QD:  " 9$.-#$?'*#!:L   9..#)?-#!: "

" 9!#*(+='#($&:?! " '#)--

.&!#'$

S " log9SF:?log9α 0ro: " log9.&!#'$:?log9'#)--: " ''#*+

De la Ec#

%$ 0latos

Calcular S corrigiendo 0or caBios en 3olatilidad relati3a usando la Ec# +

i "  L ?  B % se calcula B usando los 3alores de  L  ,   

De Ec# (%

en cia , 4ondo>  L9cia: " *#.& " i9*#$-: B  L94ondo: " !#&* "  i9'#$*: B

Di3idiendo las dos e20resiones 94ondo?cia: se oBtiene>

!#$+& " 9&#''': B % donde B"log9!#$+&:?log9&#''': " *#+.)

i " *#.&?9*#$-:*#+.) " '#+-.

De la Ec# +%

S m

S m

  X  D     X  B  b   B  '−b       log           X   X     B   LK     D   HK    D    = log β ij

=

 $.-#$   ..#)  *#+.)  -'(#+  '−*#+.)  log          '* # ! # ! -!! # '             log9 '#+-.:

= ''#*- platos

Coo 0uede oBser3arse en los dos c1lculos de S % en este caso corregir   0or caBios en 3olatilidad relati3a no a4ecta el resultado#

* Calcular la m6nima relaci;n de relu

n

'− q

=∑ i ='

n

 x Fi

(α i − θ ) ? α i

=∑ i ='

α i ⋅ x Fi =* ( α i − θ )

6 " ' 0or6ue el aliento est1 en el 0unto de BurBua#

Se calcula α 0ro 0ara el aliento a

T 0ro " 9Tcia = T4ondo:?! " 9'!*=!-*:?! " ')-F , !)*0sia

2Fi

 i

α 0ro%i

 ')-F ,

Relati3a a C(= ()#&&

α 0ro%i;2Fi?9α 0ro%i  θ : θ "'-#)

θ "'(#*

*#*!(.

*#*!+*

C!

*#*!*+

!)*0sia $#'O

C& iC$

*#$)(+ *#'*''

'#(* *#)&

!(#(+ '&#)&

'#'.$' 5*#+*.)

'#!'(5*#($$&

nC$

*#!$*)

*#((

''#**

5*#--')

5*#-!.)

iC-

*#*-$'

*#&-

-#)&

5*#*&'(

5*#*&'*

nC- 

*#*$)'

*#&*

-#**

5*#*!!&

5*#*!'.

C(=

*#*$)-

*#*(

'#**

5*#**&&

5*#**&!

Totales

'#****

5

5*#*.+)

*#*'&&

θ

" '-#.

n

 Rm + ' = ∑ i ='

De la Ec# .%

 x Di

(α i − θ ) ? α i

+ ' = ()#&& ; *#*$' + !(#(+ ; *#.$. + '&#)& ; *#*' = !#&&(+ ()#&& − '-#. !(#(+ − '-#. '&#)& − '-#.  Rm = '#&&(+  Rm

c Calcular el n7mero de platos ideales a 1" =eces la m6nima relaci;n de relu
R?9R=': " L*?' " '#+&)?9'#+&)=': " *#(&R ?9R =': " 9L*?': " '#&&+?9'#&&+=': " *#-+!

De Fig# !5+ 9L*?' " *#(&- , 9L *?': " *#-+!:% S ?S " *#-$

S " ''?*#-$ " !*#$% usar !' 0latos ideales

E&4C4EC4A >E PLA%O Los c1lculos 0ara el diseo de las colunas se Hacen usando 0latos te@ricos# En un 0lato real no se alcan7a el e6uiliBrio 0or las liitaciones en tie0o de contacto entre el l86uido , el 3a0or# Por lo tanto% en una coluna real se re6uieren 1s 0latos de los calculados te@ricaente% 0ara oBtener una se0araci@n deseada#

Para deterinar el nero de 0latos reales se usa una e4iciencia gloBal de  0lato de4inida coo>

 " Platos Te@ricos ? Platos reales

Ec# '!

OVConnell correlacion@ &) sisteas de los cuales !+ son 4raccionadoras de HidrocarBuros% coo se uestra en la Fig# !5) 9Fig# '.5') del GPSA:% relacionando la e4iciencia gloBal de 0lato 9: con la 3iscosidad relati3a ulti0licada 0or la 3iscosidad del aliento 9α;W: a la te0eratura 0roedio de la coluna#

En la TaBla !5' se indican algunos 0ar1etros t80icos 0ara 4raccionadoras , aBsorBedoras#

FIG. 2-# E$ciencias De %latos %ara

%A?LA 2-1 par@metros t6picos para raccionadoras  a*sor*edoras 7mero Presi;n de Operaci;n PuiB

de Platos eales

elaci;n elaci;n Eiciencia de elu mol+mol

de elu
de Plato !

Deetani7adora

!** 5 $**

') 5 !(

Plato cia

Plato cia

Deetani7adora

&+- 5 $-*

!- 5 &-

*#. 5 !#*

*#( '#*

De0ro0ani7adora

!$* 5 !+*

&* 5 $*

'#) 5 &#-

*#.< '#' )* 5 .*

DeButani7adora

+*  .*

!- 5 &-

'#! 5 '#-

*#) *#.

Se0aradora de  Butanos

)* 5 '**

(* 5 )*

(#* '$#*

5

Des0oadora aceite rico

'&* 5 '(*

!* 5 &*

'#+!#*

5 *#&-<  *#$

$- 5 (* < 

< 

&#*<'-

-* 5 +*

)- 5 ..* 5 ''* Cia (+ Fondo -* Cia !-

%A?LA 2-1 par@metros t6picos para raccionadoras  a*sor*edoras 7mero Presi;n de Operaci;n PuiB

de Platos eales

elaci;n elaci;n Eiciencia de elu mol+mol

de elu
de Plato !

Deetani7adora

!** 5 $**

') 5 !(

Plato cia

Plato cia

Deetani7adora

&+- 5 $-*

!- 5 &-

*#. 5 !#*

*#( '#*

De0ro0ani7adora

!$* 5 !+*

&* 5 $*

'#) 5 &#-

*#.< '#' )* 5 .*

DeButani7adora

+*  .*

!- 5 &-

'#! 5 '#-

*#) *#.

Se0aradora de  Butanos

)* 5 '**

(* 5 )*

(#* '$#*

5

Des0oadora aceite rico

'&* 5 '(*

!* 5 &*

'#+!#*

5 *#&-<  *#$

Deetani7adora aceite rico

!** 5 !-*

$*

5

5

EstaBili7adora condensado

'** 5 $**

'( 5 !$

Plato cia

Plato cia

$- 5 (* < 

< 

&#*<'-

-* 5 +*

)- 5 ..* 5 ''* Cia (+ Fondo -* Cia !5 $* Fondo $* 5 (* $* 5 (*

Se0aradora de na4ta

+*

Se0aradora gas@leos

&*

Des0oadora agua agria

&&

Se0aradora C&+C& ABsorBedora con aceite ABsorBedora deetani7adora

.* !- 5 &$*

EJEMPLO 2-" Calcular el nero de 0latos reales 0ara el Ee0lo !5! si la 3iscosidad del aliento a ')- F es *#*+( cP#

Te0eratura 0roedio de la coluna " 9'!* = !-*:?! " ')-F

α 0ro "

'#)--

9α;W: " 9'#)--:9*#*+(: " *#'$'

De Fig# !5) 99α;W:"*#'$':%  " )*/

Del ee0lo !5! el nero de 0latos ideales re6uerido es !' inclu,endo el reHer3idor% luego los 0latos dentro de la torre son !' 5 '#

De Ec# '!%

Platos reales " Platos Te@ricos ?  " 9!'5':?*#)* " !- 0latos#

T80icaente se adiciona un 0lato e2tra 0or cada aliento , 0or cada intercaBiador de calor lateral# En este caso Ha, un aliento% luego utili7ando este criterio el nero de 0latos reales dentro de la torre ser8a !(#