HACERLO EN WORD Y POWERPOINT, POWERPOINT, INCLUIR IMÁGENES PSDT: EN POWERPOINT MAX 6 DIAPOSITIVAS
Esquema Descripción del proceso criogénico convencional Proceso cr criogénico gs gsp (p (proceso de de ga gas su subenfriado) Noelia Al Alfaro Proceso críogenico ohr (proceso recirculación del domo) Proceso de absorción con aceite ligero ORDINOLA NIÑO Proceso de absorción meorada (mehra) ALBERTO ALONSO !mportancia de los Procesos "riogénicos Principios del procesamiento criogénico #$% Efectos de la temperatura & la presión sobre la recuperación de hidrocarburos CHUQUIMARCA LLAPAPASCA LLAPAPASCA JIM JUNIOR #$% "alor latente de vapori'ación #$% eoría eoría de la epansión de los gases #$% *alance érmico +peraciones de las Plantas "riogénicas +betivos del ,uncionamiento #$% Producción SANCHEZ CHINCHAY CHINCHAY #$% -os "ostos de +peración PEDRO PABLO #$% "alidad #$% El "ontrol del Demetani'ador #$% *eneficio .olución de los Problemas de las Plantas "riogénicas/ ,ree'e01ps #$% 2idrato/ #$% Dióido de carbono3 "+4556 #$% -a formación de "+4556 #$% Procedimiento de Derime 7apor 7apor 8 bloqueado b loqueado demetani'ador rebolier/ "ontrol de la emperatura emperatura del Demetani'ador/ "ompresor del urboepansor0,reno/ urboepansor0,reno/ .no9balling emperatures/ emperatures/
!ntroducción :ebster define la palabra3 ct&ogenics3 como ;la ciencia que se ocupa de la producción de temperaturas mu& baas & sus efectos sobre las propiedades de la materia/ ;-a planta de gas criogénico se constru&e en torno a un proceso que produce temperaturas mu& baas para afectar a las propiedades del gas natural3 es decir3 a causa de algunos componentes del gas de condensación de líquido/ -os componentes del gas que se condensan forman una me'cla líquida dehidrocarburos conocido como -íquidos de
son capaces de eliminar los hidrocarburos del N<- de una corriente de alimentación de gas natural/ "ada uno de estos procesos es de aplicación cuando se puede demostrar que es el meor proceso para una situación dada/ El proceso criogénico es de aplicación como el medio m=s económico para la recuperación de un alto porcentae de todos los hidrocarburos m=s pesados que el metano/ En concreto3 el proceso criogénico tiene como obetivo recuperar etano e hidrocarburos m=s pesados3 como los componentes de propano3 butano & gasolina/ Diferentes variaciones de este proceso son capaces de eliminar m=s del >?@ del etano & pr=cticamente la totalidad de los hidrocarburos m=s pesados en el gas natural producido/ Por el contrario3 otros procesos pueden ser m=s adecuados cuando el obetivo es recuperar el propano & sólo los componentes m=s pesados/ -a principal ventaa de la planta criogénica3 en términos de producto recuperado3 es por lo tanto su capacidad para recuperar etano o de alta la recuperación de propano/ El cora'ón de la planta de gas criogénico es una m=quina llamada turboepansor o epansor3 para abreviar/ El epansor es una turbina que utili'a el gas aalta presión para girar una rueda en un ee/ El epansor emplea ciertos principios de la termodin=mica para producir temperaturas etremadamente baas3 de 0> a 0 BC " F0BGC a 0BH? I,! para las típicas plantas criogénicas/ A medida que el gas pasa a través de la turbina3 la presión se reduce considerablemente3 causando una caída significativa de la temperatura/ "uando el gas se hace el trabao su energía interna es reducida3 causando que la temperatura resultante va&a aJn m=s baa/ -as baas temperaturas producidas son bastantes frias3 lo suficiente como para condensar los hidrocarburos N<-3 inclu&endo etano/ El ee de la turbina transmite el trabao a una ;carga;/ -a carga en la ma&oría de los casos es un compresor unido al otro etremo del ee3 pero también podría ser una bomba o un generador/ El accesorio habitual es un compresor centrífugo de una etapa llamada compresor de refuer'o o compresor de freno/ .u trabao es impartir un aumento de la presión a la baa presión del gas3 después de la N<-el líquido se ha condensado & eliminado/ Este gas3 llamado gas de los residuos3 es casi todo el metano (?@ o m=s) & se envía a otros compresores para el transporte por ductos o tal ve' la rein&ección en la formación productora/ El resto de la planta criogénica consiste en una torre de fraccionamiento que estabili'a el N<- recuperado3 eliminando cualquier metano disuelto3 & varios intercambiadores de calor que hacen que el proceso de mucho m=s eficiente/Descripción del proceso criogénico convencional En el proceso con turboepansor3 el gas de alimentación se enfría por medio de un tren de enfriamiento3 en el cual se aprovecha el gas residual frío proveniente del domo de la torre demetani'adora & se complementa el enfriamiento con evaporadores de un sistema de refrigeración a base de propano3 los condensados son separados & flasheados por una v=lvula de epansión & alimentados a la torre demetani'adora3 la carga principal de la demetani'adora son los vapores provenientes del tren de enfriamiento3 una ve' separados pasan por un epansor hasta lograr la temperatura de operación de la torre logrando así el m=imo enfriamiento & es alimentado en el domo de la columna/ Proceso criogénico gsp (proceso de gas subenfriado) El proceso <.P es empleado principalmente para la recuperación de etano/ Este proceso el gas de alimentación es subenfriado3 después del enfriamiento se separan los condensados & flasheados por una v=lvula de epansión & alimentados en la torre demetani'adora en la parte inferior/ -os vapores separados de los condensados son separados en dos corrientesK la primera es pasada por un epansor & alimentada en una o m=s partes intermedias3 la segunda corriente es subenfriada & flasheada por una v=lvula de epansión & alimentada al domo de la torre actuando como refluo3 rectificando el vapor
proveniente del epansor absorbiendo para la recuperación de los componentes del etano plus como producto del fondo de latorre/ A mediados de los >CLs +rtloff investigó nuevos métodos de procesamiento de gas para la recuperación de etano basados en el proceso <.P6 #$M Proceso "riogénico " efluo de esidual ,río "omo adición al Proceso <.P3 parte del gas residual del domo de la torre es comprimido enfriado & flasheado por una v=lvula de epansión & utili'ado como refluo de gas residual frío/ #$M Proceso "riogénico .7 7apores ,ríos eciclados "omo adición al proceso <.P3 del gas seco de alta presión3 se subenfría & se flashea por una v=lvula de epansión utili'=ndolo como vapores fríos reciclados/ #$M Proceso "riogénico .7E Enriquecimiento con 7apores ,ríos eciclados "omo adición al proceso <.P3 el gas seco de alta presión se me'cla con los vapores separados a la salida del tren de enfriamiento3 esta me'cla es subenfriada & se flashea por una v=lvula de epansión utili'=ndolo como vapores fríos reciclados/ Proceso críogenico ohr (proceso recirculación del domo) El Proceso +2 es utili'ado para plantas de recuperación de Propano plus3 normalmente se emplean diseOos con dos columnas una de destilación & la otra de absorción3 del domo de la torre de destilación los vapores son condensados & utili'ados como refluo en la torre de absorción3 estos líquidos condensados rectifican los vapores provenientes del epansor alimentados en el fondo de la columna absorbiendo los componentes del propano plus que son bombeados a la columna de destilación para recuperarlos como producto por el fondo/Este proceso es m=s eficiente para la recuperación de propano e hidrocarburos m=s pesados que los diseOos de <.P3 pero no es mu& satisfactorio para la recuperación de etano/ A mediados de los >CLs +rtloff investigó nuevos métodos de procesamiento de gas para la recuperación de propano basados en el proceso +26 #$M Proceso "riogénico ., efluo de ,luo ,río Este proceso se basa en el diseOo del <.P3 por lo que es limitado para la recuperación de propano cuando es operado con recha'o de etano por los efectos que los hidrocarburos pesados provenientes de los vapores del separador del tren de enfriamiento se encuentran en equilibrio en el domo de la torre de destilación con reabsorbedor/ 1na forma de superar estas limitaciones de equilibrio es flasheando estos vapores en un enfriador para enfriar el domo de la torre & generar el refluo/ #$M Proceso "riogénico !+ Domo eorado reciclado En este proceso los líquidos del fondo del absorbedor son aprovechados para reducir la temperatura en el tren de enfriamiento3 una parte del refluo producido por el condensador & tomado por el domo del absorbedor es utili'ado para rectificar los vapores del domo de la deetani'adora/ Proceso de absorción con aceite ligero En este proceso el gas de alimentación es enfriado por un tren de enfriamiento & alimentado en el fondo de él (los) absorbedor (es)3 donde en contracorriente el solvente ligero que entra por el domo le absorbe los hidrocarburos m=s pesados3 el solvente rico que salepor el fondo del absorbedor es fraccionado primero con la torre demetani'adora obteniendo una corriente rica de metano por el domo3 posteriormente es pasado por una torre demetani'adora donde se separa una corriente rica en etano por el domo & por Jltimo en el domo de la torre agotadora se separa los hidrocarburos licuables de gas natural con propano plus/ Del fondo de la torre agotadora el solvente ha sido desprendido de los licuables del gas natural obteniendo como producto el solvente pobre3 como el fondo de la torre agotadora es calentada a fuego directo & la m=ima temperatura del proceso se aprovecha este
calor para calentar los rehervidores de las torres de proceso & por Jltimo &a frío se presatura con metano proveniente de la torre demetani'adora completando así su ciclo/ Proceso de absorción meorada (mehra) El proceso ehra para la recuperación de licuables del gas natural utili'a tecnología de absorción no criogénica para la recuperación de etano plus o propano plus/ El gas de alimentación es pasado por un tren de enfriamiento & es alimentado por el fondo de la columna absorbedora3 por el domo de la columna entra el solvente pobre como "?Q el domo controla a RC,3 los líquidos del gas absorbidos en el solvente rico que salen por el fondo del absorbedor son fraccionados en la columna regeneradora del solvente3 los licuables del gas son separados por el domo del regenerador & el solvente pobre es producido por el fondo3 después de la recuperación decalor el solvente pobre es presaturado con gases del domo del absorbedor/ El solvente enfriado con el evaporador refrigerante flu&e al domo del absorbedor !mportancia de los Procesos "riogénicos En los sistemas criogénicos3 para obtener temperaturas tan baas se utili'an sistemas frigoríficos en cascada En el sistema en cascada se emplean distintos refrigerantes en cada etapa3 de manera que la temperatura del evaporador en el paso de temperatura m=s baa ser= la adecuada al propósito deseadoK por eemplo para la licuación o licuefacción de un gas/ .e usan distintos refrigerante3 & la presión a la entrada del compresor se mantiene siempre arriba de la presión atmosféricaK esto evita la infiltración del aire eterno & significa también que el volumen específico en la entrada no ser= suficientemente grande3 como para que ocasione un aumento importante en el trabao necesario para llevar acabo la compresión/ -os gases se encuentran mu& sobrecalentados3 lo cual eplica porque se puede utili'ar la ecuación de estado del gas ideal/
Principios del procesamiento criogénico #$% Efectos de la temperatura & la presión sobre la recuperación de hidrocarburos "uando un gas esta frío para condensar -
recuperación de etano/ En las plantas turboepansoras por lo general se puede recuperar >@ del propano & el BCC@ del butano e hidrocarburos m=s pesados de la corriente de gas de alimentación/ -a recuperación de etano varían de acuerdo con el diseOo de la planta & sus obetivos operacionales3 pero una cosa es cierta6 como obetivos la recuperación de etano es m=s alto3 también lo hace la dificultad en la prevención de la condensación de metano ecesivo/ Este hecho se ilustra en la ,igura BG/BG/ -a cantidad demetano que se condensa a lo largo de la -C SPa Fo 0BC , & GCC psiaT/) -a desventaa en la operación de una planta criogénica a baas presiones es el aumento del costo de volver a comprimir el gas residual/ En algJn momento3 el costo adicional de compresión3 contrarreste cualquier beneficio reali'ado en el desmetani'ador operando a presiones m=s baas/ El punto de funcionamiento óptimo es3 pues3 que la combinación de temperatura & presión donde se maimi'a la recuperación de etano & el costo combinado de la compresión & el funcionamiento del desmetani'ador es mínima/ -os operadores no deben por lo tanto3 cambiar arbitrariamente las presiones de trabao en la planta turboepansora/ En su lugar3 debe seguir las directrices establecidas por el ingeniero de planta3 que suele ser la persona responsable de la optimi'ación de la unidad/ Dicho esto3 el lector debe darse cuenta de que el trabao de optimi'ación es un tema compleo &3 si se hace correctamente3 se incluir= tanto pruebas de rendimiento de la planta3 así como los c=lculos detallados& simulaciones/ #$% "alor latente de vapori'ación El proceso de turboepancion condensa hidrocarburos de la corriente de gas de alimentación de manera suficiente para baar la temperatura de esa corriente/ -os termómetros & otros indicadores de la temperatura alrededor de la unidad indican que el calor eistente se etrae del gas3 pero estos son sólo una parte de la historia3 &a que indican sólo el calor sensible/ En el proceso de condensación de un hidrocarburo de vapor a líquido3 el calor latente del vapor de vapori'ación también debe ser eliminado/ -a figura BG/BR a&uda a ilustrar este punto/ -a figura muestra3 entre otras cosas3 sobre la fase de P para la entrada de la planta de gas/ El punto U B en el diagrama corresponde a la temperatura & la presión de este gas de alimentación/ Es obvio que el gas contiene recalentamiento en estas condiciones/ A medida que el gas pasa a través de la planta3 su temperatura se reduce a la presión esencialmente constante3 como lo muestra la línea punteada/ A medida que la temperatura se reduce3 el calor que se etrae el calor sensible3 hasta que la temperatura del punto de rocío de gas se alcan'a/ El enfriamiento del gas de alimentación continJa después de haber alcan'ado su punto de rocío3 los resultados en la condensación de líquido son debido a que la región de dos fases de la envolvente de la fase se ha
introducido/ Esto significa que cada ve' m=s del gas se condensa a líquido3 la temperatura baa/ Ahora3 tanto el calorsensible & calor latente se est=n eliminando como el resto de vapor sigue siendo cada ve' enfriado & condensado/ -os líquidos condensados se enfrían aJn m=s a medida que pasan a través de los intercambiadores de calor residual3 por lo que el proceso elimina el calor sensible de estos líquidos3 también/ El enfriamiento en intercambiadores de calor de la planta continJa hasta que el punto U G es alcan'ado/ El sobre de la fase de línea punteada es la del vapor turboepansor separador de alimentación/ "omo los operadores saben3 no pueden medir directamente la eliminación de calor latente3 &a que no puede medirse directamente con un instrumento como un termómetro/ El nivel de recuperación de hidrocarburos es3 sin embargo afectado por nuestra capacidad o incapacidad para eliminar la cantidad requerida de calor latente/ Por lo tanto3 los operadores deben tener alguna manera de determinar si la eliminación del calor latente es la adecuada/ -os métodos disponibles para hacerlo son indirectos & cualitativos (en lugar de directa & cuantitativa3 como es la medida prevista por la lectura de la temperatura de un termómetro)3 pero le da al operador un sentido general de lo que est= sucediendo en la medida en que la eliminación del calor latente se refiere/ Esta situación se ilustra meor con un eemplo6 "omen'amos con la premisa de que el calor latente de vapori'ación promedio de una me'cla de hidrocarburos líquidos pasa a través de la planta criogenica es cerca de H? SVSg FGCC*tdlbT/ Este es el calor latente que debe ser removido de cada Sg FlbT de hidrocarburos de vapor para provocar la condensación de un Sg FlbT de líquido/ Por otro lado3 la cantidad media de eliminación de calor para enfriar la corriente de gas de alimentación en B grado "elsius F,ahrenheitT3 &a que pasa a través de la planta es de aproimadamente G3WG 2Sg FC/H? *tdlbT (esta es la capacidad calorífica media de la me'cla de gas )/ En primer lugar3 eliminar una cierta cantidad de calor sensible para enfriar el vapor de hidrocarburos a la temperatura de punto de rocío/ -uego3 continuamos la refrigeración para eliminar el calor latente de la vapori'ación de hidrocarburos para hacer que se condensan en un líquido/ "onsideremos el siguiente eemplo3 que es una estimación6 En el eemplo BG/B3 el BH@ del total de calor etrae del gas es el calor latente/ En las plantas criogénicas3 la cantidad de líquido que se condensa depende de la cantidad de calor latente removido/ .i la eliminación total de calor es menor3 menos líquido se condensa/ Por eemplo3 si la eliminación del calor era sólo el @ en el eemplo3 la cantidad de líquido que se condensan sería del B3>@ de la corriente de gas de alimentación/ Esto correspondería a una reducción en la cantidad de líquido recuperado del B3R@/ (C/GXB? Y B/R@) 1na planta capa' de hacer BC/CCC Sg X hr FGG/CCC lbhT de N<- sólo tendría />WC Sg X hr FGB/WB lbíhrT en ese caso/ "omo una cuestión pr=ctica3 ha& dos cosas que los operadores puedenobservar para obtener pistas sobre la capacidad de su planta para eliminar la cantidad necesaria de calor3 siempre que la composición del gas de alimentación es constante6 B/ -a proporción de líquido producido por el volumen de gas procesado6 Esta relación se puede epresar en una serie de maneras3 dependiendo de las unidades de medida que prefiera/ -as unidades m=s comunes utili'ados en el sistema !nglés se galones de líquido por cada BCCC scf de gas3 o simplemente ;galones por cada mil;3
Pueden calcular f=cilmente esta relación mediante la coneión de los nJmeros de los informes de producción diaria (si no est= &a calculada por el soft9are de presentación de informes)/ Esta relación deber= cotearse con la recuperación calculada tanto para el diseOo & la actual composición del gas de alimentación/ Por la siguiente ra'ón6 -a recuperación de líquido no depende de las temperaturas & presiones de operación3 sino también sobre la composición del gas de alimentación/ .i el gas de alimentación es ;m=s ricos;3 es decir3 contiene una cantidad proporcionalmente ma&or de los hidrocarburos -
temperatura se puede austar/odos los intercambiadores en la planta debe seguir funcionando como debieran3 para evitar cargas innecesarias de refrigeración & la potencia perdida/ #$% eoría de la epansión de los gases 2emos visto cómo las plantas turboepansoras eliminan el calor sensible & latente3 de una corriente de gas de alimentación para condensar hidrocarburos líquidosK "ualquier gas poseen tanto el calor sensible & el calor latente de vapori'ación/ El calor es una forma de energía3 por lo que un gas contiene energía térmica/ 1n gas puede contener otras formas de energía3 así como la energía de presión & velocidad/ -a energía total3 de todo tipo3 poseído por un gas que se llama su ;energía interna;/ +tro nombre para esta energía interna es la entalpía/ Para eecutar en el procesamiento del gas3 la entalpía de un gas o una me'cla de gases3 depende principalmente de la presión & la temperatura del gas/ -a velocidad (o cinética) de energía de un gas cambia poco a medida que el gas pasa a través de la planta3 por lo que se considera insignificante & por lo tanto puede ser ignorado en la discusión que sigue/ -os diferentes gases tienen entalpías diferentes a la misma temperatura & la presión (debido a los diferentes gases tienen diferentes calores latentes de vapori'ación & calor específico)3 por loque la entalpía de una me'cla de gas también3 por lo tanto3 dependen de la composición/ 1na de las le&es de la física cl=sica afirma que la energía ni se crea ni se destru&e/ Así que si la energía interna de un gas se incrementa o se reduce3 &a sea la presión del gas o la temperatura o ambas cosas deben cambiar también/ -as relaciones entre la entalpía de un gas típico3 la presión & la temperatura se ilustran en las figuras BG/B/ El ee vertical en los gr=ficos representan la presión & el ee hori'ontal representa la entalpía/ enga en cuenta que las unidades de entalpía se utili'an en estos gr=ficos son Silovatios por loH mR/ (Del fluo de gas) por día (unidades .!) o caballos de fuer'a por .cfd (unidades ,P.)/ -íneas de temperatura constante en estos gr=ficos curva descendente de i'quierda a abao a la derecha/ +tro conunto de líneas3 llamadas las ;líneas de compresión o de epansión;3 son la curva ascendente de abao a la i'quierda a la derecha superior/ Estas líneas describen cómo aumenta internamente en un gas cuando se comprime la energía o la forma en que disminu&e cuando se le permite epandirse/ (Para aquellos que est=n familiari'ados con el término3 se trata de líneas de entropía constante/) Podemos utili'ar estos gr=ficos para entender (& comparar) lo que ocurre cuando un gas se epande a través de una v=lvula de V & un turboepansor/ Esto se demuestra en el siguiente eemplo6 1n resultado que corresponde a que en el eemplo también se puededescribir con una dotación fase de P/ "onsidere la figura BG/B?3 que es una repetición de la figura BG/BR/ Desde el punto U G en la curva del punto de rocío del gas de alimentación de epansión3 ha& dos líneas3 U R & U 3 que compara los resultados de una epansión en el turboepansor con las de una v=lvula de epansión/ En el diagrama P3 las líneas de entalpía constante que corren paralelas a la línea U G03 lo que es3 por tanto3 la línea que describe la epansión de la v=lvula/ -as líneas de entropía constante3 si se representa en este diagrama3 que corren paralelas a la línea U R/G3 esto es3 por tanto3 la línea que describe la epansión turboepansor/ .e "omparan las posiciones de los etremos de estas dos líneas/ Es obvio que la epansión del turboepansor termina afectando a m=s
de las líneas de la calidad del sobre & la cantidad de líquido condensado es ma&or/ Debido a que la epansión tiene compresores de refuer'o3 se puede epandir el gas a una presión inferior a la v=lvula de V/ -a ra'ón no tiene nada que ver con el diseOo de la v=lvula de V3 sino m=s bien con la operación de la recompresion/ -os epansores de refuer'o del compresor eleva la presión del gas residual a la presión de succión/ Para que la v=lvula de V pueda proporcionar la presión de succión del recompresor mismo3 se est= operando a una caída de presión debe que ser menor/ -as curvas de compresión epansión ilustradas en las figuras BG/B muestran la m=ima cantidad de energía que se puedeetraer del gas cuando la presión se reduce desde el punto ;A; al punto ;*;/ -a misma cantidad de energía sería necesaria para elevar la presión del gas desde el punto ;*; de vuelta al punto ;A;/ Podríamos esperar que el gas que se descarga del compresor del freno estuviera en la misma presión que en la entrada de epansión & esto es cierto3 pero sólo en el caso teórico/ En el mundo real3 algo de la energía del gas se pierde a la fricción & la transferencia de calor a su paso por la m=quina/ -os epansores reales tienen W? a >?@ de eficiencia en la conversión de la energía interna del gas de trabao Jtil3 & el compresor tiene de H? a >C@ de eficiencia en el trabao & en el aumento de la presión del gas residual3 por lo que su presión de descarga ser= sólo una fracción de la entrada original de epansión del gas a presión/ .i el gas flu&ó a través de un epansor que no estaba conectado a un ee de carga3 como el compresor del freno3 la epansión del gas se reduciría a una epansión de V & que no recibiría m=s frío como si se hubiera pasado a través de una v=lvula de V/ "uando est= conectado a un compresor & el compresor est= a plena carga3 la cantidad m=ima de energía se etrae del gas & la temperatura estar= en su nivel m=s bao/ .in embargo3 si el compresor es de descarga parcial3 la temperatura a la salida del epansor no ser= tan frío3 & que el compresor se descarga aJn m=s3 la temperatura de salida del epansor se elevar= a cerca de la v=lvula de V/ Por lo tanto3con el fin de obtener las temperaturas m=s baas posibles3 el compresor de freno deben estar totalmente cargadas/ -as cifras indican que la temperatura BG3B teórica de gas que sale de una epansión a una presión conocida3 cuando la temperatura del gas que entra en el epansor es también conocido/ En la operación real3 la temperatura de la salida del epansor ser= ligeramente superior a la que se muestra en los gr=ficos3 porque el fluo de salida del epansor es de dos fases3 el gas & el líquido condensado/ El calor latente de vapori'ación dada por el líquido de condensación va a elevar la temperatura de la corriente total por encima de la prevista en los gr=ficos/ .in embargo3 una estimación aproimada de la temperatura de salida del epansor se puede hacer utili'ando la siguiente relación6 cada B por ciento del gas que se licua en la epansión aumentar= la temperatura por encima de la que se muestra en los gr=ficos por alrededor de B3W ;" FR; ,T #$% *alance érmico .ólo alrededor del B?@ del total de gas de enfriamiento se lleva a cabo en el epansor/ .in embargo3 es la epansión que impulsa el enfriamiento de toda la unidad3 mientras que los intercambiadores de calor sólo tienden a ;multiplicar el efecto; del enfriamiento/ -a importancia de la epansión puede ser demostrada a partir de un punto de vista como un ;equilibrio térmico;/
El principio de equilibrio térmico es mu& similar al principio de balance de materias3 en que ;lo que debe ser igual en lo quesale;/ En el caso de la planta turboepansora3 podemos ver el proceso en su conunto (es decir3 tra'ar un límite)3 de tal manera que sólo entra en una corriente3 la corriente de alimentación/ Dos corrientes de salida3 & luego3 cru'ar el límite de plantas3 el gas residual & el líquido etraído -@ de la energía térmica3 la cantidad de producto líquido se reduce a cerca de >@ del volumen & la cantidad de residuos de gas se incrementaría a G@ en volumen/ Por lo tanto3 la cantidad de producto etraído varía directamente con la cantidad de energía transferida en el epansor compresor/ El balance de calor anterior se basa en un volumen de producto líquido igual al @ del volumen de entrada de gas/ .upongamos que queremos incrementar el volumen de producto a BG@ de la entrada de gas/ En este caso3 la energía transferida en el epansor X compresor tendr= que aumentar de a BG@ de la energía térmica contenida en el gas de entrada/ .in embargo3 la cantidad de transferencia de energía que puede ocurrir en el epansor X compresor se limita a la que se muestra en la figuras BG/B/ .i la transferencia de energía m=ima es de BC@3 otros medios3 tales como refrigeración3 se debe proporcionar para eliminar el calor adicional/ 1nbalance de calor de esta situación se muestra en la figura BG/BW/ .abemos que el calor latente se debe quitar de la me'cla de gas de alimentación con el fin de licuar los hidrocarburos -
+peraciones de las Plantas "riogénicas/ #$% +betivos del ,uncionamiento -os obetivos del funcionamiento de las plantas criogénicas pueden ser resumida en tres palabras6 calidad3 *eneficio & producción/ -a calidad se refiere a la capacidad de la unidad para hacer las especificaciones de los productos/ Es el primer obetivo del funcionamiento3 porque no tiene sentido producir un producto que no se pueda vender/ -as plantas que no operan de manera rentable no funcionan por mucho tiempo/ -as ganancias se reali'an cuando los ingresos generados por la venta de productos de calidad est=n en eceso del costo de producción de esos productos/ -os costos de operación son m=s baos cuando la planta se eecuta en una forma óptima/ -a producción de productos de calidad deben ser maimi'ados para generar un ma&or beneficio/ En general3 cuanto ma&or sea la producción3 ma&or ser=n las utilidades de operación/ El funcionamiento de la instalación se optimi'a completamente cuando producimos la cantidad m=s grande posiblede productos que cumplan con sus especificaciones de ventaK & estos productos se est=n reali'ando de la manera menos costosa/ -a optimi'ación de la planta también va a depender del ingeniero que la esté operando/ +betivos del funcionamiento de las plantas criogénicas6 #$% Producción El volumen de los líquidos producidos en la planta criogénica (su nivel de recuperación) depende de principalmente en la composición del gas de alimentación3 es decir3 la cantidad de potencial de productos que contiene/ Para el gas de una composición dada3 el nivel de recuperación de líquidos depende de la temperatura a la que la alimentación del gas se enfría en los intercambiadores & turboepansores/ El turboepansor va a etraer la ma&or cantidad de calor cuando6 #$M El compresor del freno est= totalmente cargado/ Esto se logra con una tasa de fluo de alimentación dada por el aumento de la presión del compresor de frenos hasta que el epansor comien'a a disminuir "uando esta reducción de velocidad es evidente3 el operador mueve hacia atr=s la presión de la descarga para mantener la velocidad completa/ #$M -a caída de presión de gas a través de la alimentación del ampliador se maimi'a/ -a presión del gas en la epansión de entrada debe ser lo m=s alta posible & la presión a la salida debe ser lo m=s baa como sea posible/ -os operadores no deben pelli'car la v=lvula de mariposa que desvía el gas caliente de la alimentación a las caldera de demetani'ador al hacerlo se crea una caída depresión ecesiva/ -a presión de salida del epansor es esencialmente la misma que la presión del demetani'ador/ -as condensación m=ima del líquido se produce cuando la presión est= en su punto m=s bao3 sin embargo3 la condensación de metano ecesivo debe evitarse3 &a que eliminación ser= m=s costoso/ #$% -os "ostos de +peración El gasto de operación principal en la planta turboepander es el costo de volver a comprimir el gas residual/ -a baa de la presión del demetani'ador aumenta el coste de compresión/ 2a& un punto en el que los líquidos adicionales producidos por la reducción de la presión del demetani'ador no son suficientes para pagar el aumento del costo de la compresión/ El segundo ma&or costo de operación en las plantas de turboepansor se encuentra en las plantas que deben usar un medio de calentamiento eterno para recalentar los fondos del demetani'ador/ Este costo aumenta mientras que la cantidad de metano condensado aumenta3 puesto que m=s calor se debe agregar para vapori'ar eceso del metano/
#$% "alidad -a calidad de los productos N<- se determina por su contenido de metano/ 2a& dos maneras de epresar esta especificación3 se refiere a la cantidad de metano3 como porcentae de volumen de líquido de todo el producto de N<- & el otro se da como un porcentae en relación con la cantidad de etano en el N<-/ !ndependientemente de cómo se mide3 los operadores se esfuer'an por hacer las especificaciones de los productos/ -os operadores también3 sin embargo3pueden mantener la cantidad de metano contenido hasta el límite de la especificación/ 2acer así se obtiene el doble del beneficio de reducir los costos operativos & aumentar la producción6 #$M los costes operativos se reducen porque se necesita menos calor para procesos industriales para producir N<- de ma&or metano contenido/ #$M -a producción aumenta3 tanto por el volumen adicional proporcionada por el metano & porque la cantidad de etano perdida de la tapa de la torre estar= en un mínimo cuando la cantidad de metano en la parte inferior est= en un m=imo/ El contenido de metano del N<- est= determinado por la temperatura del fondo de la torre del demetani'ador/ #$% El "ontrol del Demetani'ador -a capacidad del demetani'ador para producir constantemente N<- de la calidad deseada depende directamente de la capacidad del operador para controlar el proceso/ -a ma&oría de los procesos contienen la cantidad adecuada de instrumentos & controles para hacer el trabao3 pero sólo si el operador entiende su propósito & cómo deben trabaar untos/ El proceso de los controles en la planta turboepansora deben trabaar untos para promover la buena operación del demetani'ador/ El suave control del demetani'ador es esencial para optimi'ar las operaciones de la torre/ -as plantas modernas criogénicas a menudo contienen sistemas de control & equipos mu& sofisticados/ -os controladores lógicos programables (P-"s) son pequeOos ordena dores3 que tienen una aplicación dedicada al controlde toda la torre demetani'adora/ Ellos reciben una serie de insumos3 tales como fluo de alimentación3 temperatura3 presiones & la composición de producto de fondo del demetani'ador (-
causada por6 #$M 1n congelamiento de un intercambiador de calor/ #$M 1n vapor encerrado en la caldera del demetani'ador/ #$M Abierta la v=lvula de V es por donde pasa el gas por la epansión/ #$M 2a& un problema en el epansor/ #$M Alimentación ecesiva del fluo de gas en la caldera del demetani'ador/ 1na disminución de la temperatura en el separador de alimentación de epansión puede ser causada por6 #$M emperaturas bola de nieve/ #$M !nsuficiente alimentación del fluo c=lido del gas a las calderas del demetani'ador/ ,ree'e01ps En la ma&oría de los casos3 &a sea que la unidad de deshidratación no es suficiente3 la reducción del punto de rocío de agua de la entrada de gas3 o el "+455 se est= solidificando/ +tras causas de la formación de los sólidos o de los semi0sólidos inclu&en las aminas3 los glicoles & los aceites de lubricante del compresor3 aunque éstas formen contracorriente desde el ampliador3 mientras que los hidratos & las obstrucciones de "+[ pueden formar agua debao del ampliador/ El "ongelamiento puede ser identificado por diferenciales de alta presiones a través de los equipos afectados/ #$M 2idrato6 El método usual de atacar a una formación de hidrato es mediante la in&ección de alcohol metílico3 metanol/ "uandola in&ección del metanol es fracasada3 un procedimiento del derime debe ser seguido/ #$M Dióido de carbono3 "+4556 -a fase líquida & el "+G de la fase sólida pueden eistir en varias =reas de la planta criogenica3 dependiendo de la presión3 de la temperatura & de la concentración del dióido de carbono/ El "CG sólido es la fase del problema/ El cuadro BG/RC es una carta que se ha creado para a&udar a predecir la posibilidad de la formación sólida de "+455/ #$M -a carta sólida de la formación de "+4556 .i las condiciones de funcionamiento est=n en el líquido del metano la región como se muestra por el gr=fico del parte movible3 la línea ra&ada del equilibrio de fase del sólido0 líquido se utili'a/ Para otras condiciones los isobaraes sólidos (líneas de presión constante) definen los límites aproimados de la concentración de "+455/ El punto de conflicto m=s probable para la formación de sólidos de "+455 se encuentra en el demetani'ador #$M Procedimiento de Derime6 Derime es el nombre dado al proceso de quitar el hielo (o el hidrato3 o acumulación sólida de "+[) en o en el equipo/ ime se define como una masa de pequeOos cristales de hielo formados a partir de vapor/ \sta es una buena descripción de cómo la deposición sólida comien'a en la planta criogenica/ -os procedimientos de Derime implican comJnmente el cerrar de la planta/ El procedimiento eacto depende de la planta3 así que los operadores deben seguir sus procedimientos del sitio específico/
