UNIVERSIDAD AUTONOMA JUAN MISAEL SARACHO FACULTAD DE CIENCIAS INTEGRADAS DE VILLA MONTES CARRERA DE INGENIERIA EN PETROLEO Y GAS NATURAL
INVESTIGACION N°2 PROCESOS DEL GAS NATURAL I (IPG040)
TEMA:TIPOS DE TORRES USADOS EN LAS PLANTAS DE DESHIDRATACION DE GAS NATURAL Y LOS TIPOS DE MEDIDORES DE PETROLEO, GAS Y AGUA AGUA DOCENTE: ING. PAREDES PAREDES MARTINEZ CARLOS NOMRE: JUAN CARLOS VELAS!UEZ RU: "#2$4
VILLA MONTES % TARIJA OLIVIA 20$#
TORRES DESHIDRATADORAS USADAS EN EL PROCESO DE GAS NATURAL
TORRES DE ASORCI&N Se trata de una operación unitaria de transferencia de materia, en la cual se ponen en contacto una fase liquida con una gaseosa. En el proceso el soluto que se trata de un ó varios componentes gaseosos son absorbidos de la fase gaseoso y pasan a una fase liquida. La absorción es una operación en la que se transfiere materia desde una corriente gaseosa a otra líquida. La absorción constituye el fenómeno básico de numerosos equipos y procesos industriales. Evaporación desde tanques. Absorbedor de pared mojada. Absorbedor de relleno en contracorriente o corrientesparalelas. Absorbedor por etapas. Absorbedor con reacción química simultánea. !epuradores de goteo. !epuradores de "enturi.
OJETIVOS #
Eliminar Eliminar o facilit facilitar ar la separación separación de alg$n alg$n componen componente te gaseos gaseoso o de un fluido fluido gaseoso gaseoso,, al poner en contacto este este con un medio liquido. liquido.
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FUNCIONAMIENTO En una torre de absorción la corriente de gas entrante a la columna circula en contracorriente con el líquido. El gas asciende como consecuencia de la diferencia de presión entre la entrada y la salida de la columna. El contacto entre las dos fases produce la transferencia del soluto de la fase gaseosa a la fase líquida, debido a que el soluto presenta una mayor afinidad por el disolvente. Se busca que este contacto entre ambas corrientes sea el má'imo posible, así como que el tiempo de residencia sea suficiente para que el soluto pueda pasar en su mayor parte de una fase aotra.
MECANISMOS DE LA ASORCI&N DE GASES
La absorción se puede llevar acabo en torres (columnas) de relleno o de platos.
ASORCI&N EN COLUMNAS DE PLATOS La absorción de gases puede reali*arse en una columna equipada con platos perforados u otros tipos de platos normalmente utili*ados en destilación. +on frecuencia se elige una columna de platos perforados en ve* de una columna de relleno para evitar el problema de la distribución del líquido en una torre de gran diámetro y disminuir la incertidumbre en el cambio de escala. El n$mero de etapas teóricas se determina tra*ando escalones para los platos en un diagrama y', y el n$mero de etapas reales se calcula despus utili*ando una eficacia media de losplatos.
TIPOS DE TORRES DE PLATOS P'* +-*-/*. P'* / 1''3. P'* / +5*63.
-orre de platos perforados
-orre de platos de capucones
Son cilindros verticales en que el líquido y el gas se ponen en contacto en forma de pasos sobre platos
TIPOS DE PLATOS
Los platos generalmente están ecos de ojas metálicas y, si es necesario, de aleaciones especiales/ el espesor depende de la rapide* de corrosión prevista
TORRES EMPACADAS Son columnas verticales que se an llenado con e mpaque o con dispositivos de superficie grande. Las torres empacadas se usan para el contacto continuo a contracorriente de un gas y un líquido en la absorción y tambin para el contacto de un vapor y un líquido en la destilación. La torre consiste en una columna cilíndrica que contiene una entrada de gas y un espacio de distribución en el fondo, una entrada de líquido y un dispositivo de distribución en la parte superior, una salida de gas en la parte superior, una salida de líquido en el fondo y el empaque o relleno de la torre. El gas entra en el espacio de distribución que está debajo de la sección empacada y se va elevando a travs de las aberturas o intersticios del relleno, así se pone en contacto con el líquido descendente que fluye a travs de las mismas aberturas. El empaque proporciona una e'tensa área de contacto íntimo entre el gas y ellíquido. Se an desarrollado mucos tipos diferentes de rellenos para torres. Estos empaques y otros rellenos comunes se pueden obtener comercialmente en tama0os de 1 mm asta unos 23 mm. La mayoría de los empaques para torres están construidos con materiales inertes y económicos tales como arcilla, porcelana o grafito. La característica de un buen empaque es la de tener una gran proporción de espacios vacíos entre el orden del 45 y el 657. El relleno permite que vol$menes relativamente grandes del líquido pasen a contracorriente con respecto al gas que fluye a travs de las aberturas, con caídas de presión del gas relativamente bajas.
Los empaques de la torre se dividen en tres principales tipos8 # Aquellos que son cargados de forma aleatoria # Los que son colocados a mano # Empaques ordenados o estructurados # se construye con materiales baratos e inertes tales como la arcilla porcelana o diferentes plásticos. A veces se utili*an anillos metálicos de pared delgada, de acero o aluminio. Se alcan*an altos espacios vacios (porosidad de leco)
TORRES DE ADSORCION La /3*-786 es un proceso por el cual átomos, iones o molculas son atrapadas o retenidas en la superficie de un material La adsorción es el proceso mediante el cual un sólido poroso (a nivel microscópico) es capa* de retener partículas de un fluido en su superficie tras entrar en contacto con ste.
Adsorción química. El adsorbato forma enlaces fuertes en los centros activos del adsorbente
DEFINICION •
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Adsorbato es
la sustancia adsorbida y el
El proceso inverso de la adsorción es la
adsorbente el desorción.
material sobre el cual lo ace.
CARACTERISTICAS •
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9uede utili*arse para fluidos y gases. La adsorción es un proceso e'otrmico y se produce por tanto de manera espontánea si el adsorbente no se encuentra saturado.
CARACTER9STICAS DE LOS MATERIALES ADSORENTES El adsorbente dispone de nanoporos, lo que se conoce como centros activos, en los que las fuer*as de enlace entre los átomos no están saturadas. Estos centros activos admiten que se instalen molculas de naturale*a distinta a la suya, procedentes de un gas en contacto con su superficie.
GENERALIDADES Los materiales sólidos empleados como adsorbentes son productos naturales o sintticos. En cualquier caso, el proceso de fabricación a de asegurar un gran desarrollo superficial mediante una elevada porosidad. Los adsorbentes naturales (arcillas, *eolitas) tienen peque0as superficies. Los adsorbentes industriales y los carbones activados de buena calidad pueden llegar a tener entre :. 555 y :.355 m ;
V63: El carbón activado es económico 9uede ser dise0ado para aplicaciones especificas Es posible regenerarlo despus de la fisisorcion
D363: +omponentes no deseados pueden ser adsorbidos en la superficie del adsorbente en el lugar del adsorbato deseado. La regeneración no es posible despus de la quimisorcion.
E;7+* / /3*-786 C*'<63 / *6*
Los adsorbedores de columna de contacto pueden operar en dos modos8 como lecos empacados arreglados fijos, o lecos empacados en movimiento o de pulso. La operación del leco de empaque fijo que se muestra en la imagen es la forma más antigua de adsorcion por columna de contacto. El adsorbente de empaque se coloca dentro de la columna y la solución que se va a tratar fluye por encima, a travs, y alrededor del. El leco empacado debe de ser sacado para reempla*arlo o regenerarlo al utili*arse.
En un adsorbedor de leco de e mpaque en movimiento o de pulso la solución no tratada entra al adsorbedor por el fondo y fluye acia arriba de la columna. Al mismo tiempo adsorbente fresco entra al adsorbedor desde arriba de la columna y sale por el fondo. El adsorbente utili*ado es continuamente removido mientras que el adsorbente fresco es continuamente agregado, permitiendo una operación más eficiente.
En la operación de adsorción de arreglo de columnas de empaque de leco fijo, estas pueden ser arregladas en serie o paralelo, y pueden funcionar en modalidad de flujo acia arriba o acia abajo.En las columnas de contacto en modo de serie el efluente de el primer empaque pasa a un segundo empaque. Si es necesario, lecos adicionales se pueden colocar en serie. El primer leco empacado se quita para reactivación cuando el adsorbente se satura con adsorbato. El siguiente empaque en la secuencia asume el rol principal y un e mpaque fresco se adiciona a la posición final.
En las operaciones de empaque en paralelo el efluente de todas las columnas es tratado antes de descargarse. Los lecos de empaques en paralelo son removidos de la operación por etapas para que el sistema siga funcionando y tambin para poder variar parámetros de descarga.
Las operaciones de leco empacado de pulso están restringidas a la operación de flujo acia arriba. Equipo adicional es requerido para reciclar el adsorbente, el cual permite una operación más eficiente.
Se desea utili*ar un adsorbente tan peque0o como sea posible. A tama0os peque0os el área de superficie, y por lo tanto el radio del área de contacto del e mpacamiento de adsorbato, es mayor. Esto aumenta la tasa de adsorción. Sin e mbargo, las partículas de adsorbente no deben ser muy peque0as porque obstruirán el flujo correcto de la solución a travs de la columna.
V63 •
Series de lecos fijos tienen mayor eficiencia que una sola columna de leco fijo
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Los lecos fijos en paralelo aseguran que la corriente cuente con la concentración de contaminantes requeridos
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En los empaques de lecos de pulso o dinámicos no se requiere apagar el equipo para reponer o regenerar el adsorbente.
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!esventajas8
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Se requiere equipo adicional para los lecos de pulso
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La operación en lecos en paralelo es ineficiente
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Los lecos fijos requieren que se pause el proceso para reempla*ar el empaque
A/3*-=/*-3 / '5/ / *6* •
Los adsorbedores de lecada de contacto utili*an una lecada adsorbente en polvo para adsorber el material deseado. !ebajo se muestran unos adsorbedores de lecada de contacto que se utili*an en la producción de acido clorídrico.
En los adsorbedores de lecada de contacto el polvo de adsorbente se me*cla con la solución que será tratada y la me*cla es luego agitada. La agitación distribuye al adsorbente a travs de la solución . El adsorbente es despus removido de la solución purificada por filtración. La adsorción de lecado de contacto puede ser llevada a cabo de varias formas 8 en una sola etapa (batc), m$ltiples etapas (m$ltiple batc), m$ltiples etapas a contracorriente y de forma continua
En el tratamiento batc de una sola etapa el adsorbente fresco se pone en contacto con el fluido en un contenedor completamente me*clado. !espus del tiempo de contacto requerido, el adsorbente es separado del fluido por filtración. En este punto, el fluido purificado es de la calidad deseada y el adsorbente utili*ado es desecado o regenerado.
En un batc de tratamiento de etapas m$ltiples la solución pasa por mucas etapas individuales. El efluente de una etapa entra mientras la solución es tratada en la siguiente etapa. En este tipo de tratamiento, -ambin conocido como tratamiento dividido, cada etapa implica una parte de la separación total.
En las etapas m$ltiples a contracorriente la separación por adsorción es un sistema de dos pasos. >nvolucra el contacto entre la solución sin tratar con un adsorbente utili*ado una $nica ve* el cual, despus de este segundo uso, es desecado o regenerado. El fluido parcialmente tratado es entonces puesto en contacto con el adsorbedor fresco el cual, despus de la separación, se convierte en el adsorbente que va a tratar una nueva solución de alimentación en el batc. En un adsorbedor de lecada de contacto continuo una serie de tanques agitados son utili*ados para alcan*ar un flujo uniforme. La adsorción toma lugar mientras que el adsorbente y solución viajan a travs de una serie de tanques . +uando la concentración deseada a sido alcan*ada, el adsorbente es filtrado de la solución purificada.
V63: El contacto contracorriente puede bajar los costos de operación ?o es necesario apagar el equipo para mantener el catali*ador fresco !esventajas8 Los procesos de etapas multiples son más caros que etapas individuales Se requiere equipo de filtración adicional Sin regeneración, el uso de adsorbedores de polvo de lecada de contacto pueden resultar caros
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TIPOS DE MEDIDORES La medición nace como una respuesta a la necesidad de los pueblos por encontrar una forma para reali*ar transacciones e intercambios de diferente tipo. En el sentido más puro, medir es comparar un dato con una unidad de medida patrón estimando su valor verdadero. El medidor es la caja registradora de la compa0ía y el flujo de gas natural, o de cualquier otro fluido, se traduce inmediatamente en flujo de dinero. Es por esto, que alrededor de este elemento se centra gran parte de la atención de las compa0ías distribuidoras o transportadoras de gas natural. 9ara asegurar una correcta medición del flujo de gas natural, deben recurrirse a conceptos estadísticos, variables de presión, temperatura, cromatografía, densidad, etc.
MEDIDORES DE FLUJO VOLUMETRICO (MFV) Los medidores de gas natural de flujo volumtrico son los más usados en la industria, comercio y domicilios, por su combinación $nica de especificaciones tcnicas, precio y duración. Entre sus características tenemos8 -
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Los medidores de este tipo utili*an un principio de medición volumtrica para determinar el caudal de gas natural que pasa el medidor Se pueden dividir en tres (1) grandes grupos8 •
!espla*amiento 9ositivo (%otativo)
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"elocidad (-urbina)
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>nferenciales (!iafragma)
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El error de la medición es menor al 5.37 durante operación normal
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+lasificados bajo criterio @%ating en Europa y A9S> (BSA)
M/7/*- / 7+* -*7*. C-* (4) 7'*3 *<+'6 6 -*'786
C*- -63-3' 6 </7/*- 7+* -=76 MEDIDORES DE FLUJO MASICO (MFM) +uando ablamos de flujos volumtricos de gas natural, o de cualquier corriente de gases, siempre debemos referirnos a las condiciones de presión, de temperatura y atmosfricas que determinan la medición. Sin embargo, si se mieden los flujos de masa, se logra una indepencia de los factores e'ternos mencionados. !ada la condición mencionada en el párrafo anterior, y teniendo en cuenta consideraciones adicionales, an sido desarrollados para las diferentes industrias los medidores de flujo másico. A pesar de no ser com$nmente utili*ados en la industria del gas natural, son equipos de altas especificaciones tcnicas en los cuales podemos resaltar las siguientes características8 -
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Son utili*ados generalmente en balances de masa E'isten dos grandes tipos de medidores másicos8 Cedición directa y compensación de la medida volumtrica
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Los medidores másicos más comunes son8 +oriolis y "orte'
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9rimer medidor de flujo másico8 Cicromotion +oriolis
Errores de medición D5.37 y %epetibilidad D 5.:7 9oca estabilidad a ratas de flujo bajas -
C*<+*663 / 6 </7/*- / '* <137* / 7+* C*-7*'73 CRITERIOS DE SELECCI&N DE MEDIDORES +on el fin de seleccionar de manera adecuada el medidor correcto para cada aplicación, debemos tener en cuenta los siguientes criterios de selección8
:. -ipo de aplicación8 iscal, ?o fiscal, -ransferencia en +ustodia, etc. ;. -ipo de +audal a medir8 Cásico ympure*as, coe'istencia de estados, etc. 4. acturación ó cobro8 actor fijo, telemedida, descarga de datos, etc. 2. Bnidad de medida G. +ondiciones de instalación (vertical, ori*ontal, tensiones, etc.) 6. %angeabilidad :5. 9recisión ::. +apacidad de recalibración :;. 9rogramas de mantenimiento particulares (inspección visual, lubricación, desmontaje, etc.) :1. Aspectos legales y normatividad :F. &tros
PLACA ORIFICIO +onsiste en una placa perforada que se instala en la tubería, el orificio que posee es una abertura cilíndrica o prismática a travs de la cual fluye el fluido. El orificio es normali*ado, la característica de este borde es que el corro que ste genera no toca en su salida de nuevo la pared del orificio.
VENTURI Es un dispositivo inicialmente dise0ado para medir la velocidad de un fluido aprovecando el efecto "enturi, fenómeno en el que un fluido en movimiento dentro de un conducto cerrado disminuye su presión cuando aumenta la velocidad al pasar por una *ona de sección menor.
TOERA Es un dispositivo que convierte la energía trmica y de presión de un fluido/ es utili*ado en turbo máquinas y otras máquinas, como inyectores, surtidores, propulsión a corro, entre otros. El fluido sufre un aumento de velocidad a medida que la sección de la tobera va disminuyendo, por lo que sufre tambin una disminución de presión y temperatura al conservarse la energía.
