articulo seminarib, ,v, o integrador

7/26/2019 Articulo Seminarib, ,v, o Integrador

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Destilacin del crudoKarina Bobadilla Meza, Alisson Contreras Roa

Estudiantes de Ingeniera Civil Industrial, Universidad Catlica de la Santsia Conce!cin"

1 INTRODUCCIN

En una !lanta #uica, !ara obtener el !roducto $inal deseado, el !roceso se realiza en variaseta!as, #ue !odran ser las siguientes% rece!cin de las aterias !rias, !re!aracin de lasisas, ezcla de los reactantes & catalizadores 'si (ubiera) en las !ro!orciones adecuadas,

se!aracin de los !roductos, etc"En las eta!as encionadas anteriorente se !ueden realizar !rocesos netaente $sicos 'es decir#ue las es!ecies #uicas #ue intervienen no cabian), en donde no se !roduce una reaccin#uica, aun#ue las isas !ueden cabiar de $ase o estado) o !rocesos #uicos 'donde !oredio de una reaccin #uica las es!ecies #uicas cabian)"

*as eta!as en donde se !roducen cabios netaente $sicos se denoinan o!eraciones unitarias"+-

.odeos decir #ue la Ingeniera de !rocesos #uicos se basa tanto en el estudio de lastrans$oraciones de la ateria coo de las instalaciones donde se llevan a cabo estas & de los

$actores econicos #ue las condicionan, estos conce!tos se relacionaran de acuerdo a lo vistodurante el curso !ara as obtener una buena retroalientacin de lo estudiado & !oderi!leentarlo en un $uturo"

2 DESCRIPCINDELPRODUCTO

El !etrleo, es una ezcla de (idrocarburos co!uestos" Se e/trae de los lec(os geolgicos en elcontinente & en el ar" A trav0s de la destilacin & re$inaiento del iso, se obtienen!roductos coo la gasolina, el #ueroseno, na$ta, etc"

Es un recurso natural no renovable, llega (asta las re$ineras a trav0s de oleoductos, se e!leacoo cobustible & ateria !ria !ara la industria #uica" Es la !rinci!al $uente de energa!ara !ases desarrollados & es la $uente de energa 1s i!ortante de nuestra sociedad" +2-

Procesos Qumicos y Trmicos


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3 MERCADOOBJETIVO

3.1 MERCADONACIONALEl sector (idrocarburos tiene un rol crucial en la !roduccin de energa en C(ile, siendo el sector1s relevante desde el !unto de vista de las energas !riarias dentro de la atriz energ0tica" *aE!resa 3acional del .etrleo 'Ena!) tiene un rol i!ortante &a #ue es la 4nica e!resa #ue!roduce & re$ina !etrleo crudo en C(ile"

De acuerdo a la legislacin vigente, los &aciientos son de !ro!iedad del Estado, #uien !uedee5ercer la $acultad de e/!lotarlos a trav0s de E3A., concesiones adinistrativas o bien ediantecontratos es!eciales de 6!eracin .etrolera 'CE6.)"

*a industria del !etrleo al ser tan i!ortante en la !roduccin energ0tica, tiene una in$luenciasigni$icativa sobre la ca!acidad !roductiva del !as" +7-

3.2 MERCADOINTERNACIONALEl !etrleo es una ercanca estrat0gica es!ecial !or#ue las variaciones en sus !recios (antenido un i!acto signi$icativo en la econoa undial" .or ser un recurso natural escaso, lasreservas no se distribu&en de acuerdo a las necesidades de consuo, lo #ue (ace de la industria &del ercado del !etrleo una actividad de alcance global, con un coercio internacionali!ortante, vol1til e intenso"

*as e!resas !rivadas & estatales dedicadas a la e/!loracin, e/traccin & e/!ortacin de!etrleo crudo & a#uellas #ue lo co!ran !ara trans$orarlo en derivados constitu&en la base$undaental del ercado undial del !etrleo"

En el $uncionaiento del ercado internacional del !etrleo e/isten diversos ti!os de crudo #uese di$erencian, !rinci!alente, !or el grado de viscosidad 'grado A.I) & su contenido de azu$re"*a industria !etrolera satis$ace el 89: del consuo de energa !riaria a nivel undial" +8-

;ig"7"""


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;uente% U"S" Energ& In$oration

4 DESCRIPCINDELPROCESOYTECNOLOGASDEPRODUCCIN

Destilacin ';raccionaiento)% El !etrleo crudo es una ezcla de (idrocarburos con di$erenteste!eraturas de ebullicin, #ue !ueden ser se!arados !or destilacin en gru!os de (idrocarburos#ue (ierven entre dos !untos deterinados de ebullicin" =a& dos ti!os de destilacin%atos$0rica & al vaco" +>-

Re$ora% Es un !roceso #ue utiliza calor, !resin & un catalizador !ara !rovocar reacciones#uicas con na$tas actualizar el alto octana5e de la gasolina & coo ateria !ria !etro#uica"*as na$tas son ezclas de (idrocarburos #ue contienen uc(as !ara$inas & na$tenos"

Cra#ueo 'Agrietaiento)% En el re$ino de !etrleo los !rocesos de cra#ueo desco!onen lasol0culas de (idrocarburos 1s !esados 'alto !unto de ebullicin) en !roductos 1s ligeros


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coo la gasolina & el gasleo" Estos !rocesos inclu&en cra#ueo cataltico, cra#ueo t0rico & de(idro cra#ueo"

Al#uilacin% 6le$inas 'ol0culas & co!uestos #uicos) tales coo el !ro!ileno & el butilenoson !roducidos !or el cra#ueo cataltico & t0rico" Al#uilacin se re$iere a la unin #uica de

estas ol0culas de luz con isobutano !ara $orar ol0culas 1s grandes en una cadenarai$icada 'iso!ara$inas) #ue se $ora !ara !roducir una gasolina de alto octana5e"

Isoerizacin% Se re$iere a la reorganizacin #uica de los (idrocarburos de cadena lineal'!ara$inas), !or lo #ue contienen rai$icaciones unidas a la cadena !rinci!al 'iso!ara$inas)" Este!roceso se consigue ediante la ezcla de butano noral con un !oco (idrgeno & cloro & sede5a reaccionar en !resencia de un catalizador !ara $orar isobutano"

.olierizacin% Ba5o la !resin & la te!eratura, 1s un catalizador 1cido, las ol0culas de luzde (idrocarburos insaturados reaccionan & se cobinan entre s !ara $orar ol0culas 1sgrandes de (idrocarburos"

=idrotrataientos% Es una anera de eliinar uc(os de los containantes de uc(os de los!roductos interedios o $inales obtenidos del !roceso de re$inacin del !etrleo" +?-

5 DIAGRAMADEBLOQUEDELADESTILACINDELPETRLEO

Re!resentacin de la destilacin del !etroleo, donde se uestran los !roductos obtenidos de este!roceso"


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;uente% bibliotecadigital"ilce"edu

6 DIAGRAMADEFLUJO

Mediante un diagraa de $lu5o se analizara el sistea de re$inacin de !etrleo & sere!resentaran las o!eraciones unitarias #ue lo integran")" *as corrientes de entradas, salidas einteredias est1n re!resentadas !or $lec(as #ue indican el sentido del $lu5o tecnolgico"


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;ig" ?"";uente% Con$erencia 2"

" @rans$erencia de asa +-Destilacin% Corres!onde a la se!aracin de una ezcla l#uida basada en la di$erencia de

volatilidad" *a o!eracin !uede ser !rinci!alente si!le, s4bita o e/tractiva" Se utilizancolunas de relleno2" Mec1nica o $lu5o de $luidos +-

Conducciones% En la industria !etrolera se utilizan tubos !ara trans!ortar agua u otros$luidos, en este caso el tubo ad#uiere el nobre de oleoducto"Bobas%Estas adicionan energa de !resin, donde la altura, diaetro de tuberas & #uelas velocidades & !resiones $uesen iguales, en tanto #ue la !resion se inceentara !ara!oder vencer las !0rdidas de $riccin #ue se tuviesen en la conduccin" +- @abi0ndebeos conocer el ti!o de $luido #ue la boba ane5ar1% si con vol1tiles, viscosos,calientes, etcas se ane5ar1 el conce!to de densidad & las !artculas #ue la boba!ueda i!ulsar" +-

7" @rans$erencia de calor

;igura ?"2" Boba de !roceso" ;uente% *EA


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Intercabiador de calor% @rans$erir energa de un lugar a otro" 'Intercabiador de calor se!ro$undiza en Seccin ")

BALANCES

.1 BALANCEDEMASA

*os balances de ateria & energa son una (erraienta #ue nos a&udan a contabilizar los $lu5osde ateria & energa en un deterinado !roceso industrial & tabi0n !oder a!licarla entre lasdistintas o!eraciones #ue lo integran"

A!licareos balance de asa & energa 'BM & E) a una unidad del !roceso 'un e#ui!o),es!ec$icaente un intercabiador de calor"

.2 BALANCEDEMASAEcuacin de balance de ateria en estado estacionario

i

mi=c

mc

.rocediiento%

" Foluen de control en estado estacionario"

m1+m2=m3

*a corriente caliente & la corriente $ra no se ezclan, !or lo tanto los balances de asa !ara lasdos corrientes se reducen a un estado de e#uilibrio"

m1=m2 G m3= m4 +9-

.3 BALANCEDEENERGA!1"#Intercabiador de contacto directo%

" Foluen de control en estado estacionario"

2" Cabio en la energa !otencial de las entradas es insigni$icante"

7" 3o (a& trans$erencia de calor signi$icativa entre el intercabiador de calor & su entorno"

8" Cabio en la energa cin0tica entre entradas & salidas no se consideran"

>" 3o (a& traba5o (w cv) , se asocia con el intercabiador de calor"


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Intercabiador de calor tubo & coraza%

$ EQUIPOSYALTERNATIVAS

Elegios una o!eracin unitaria de trans$erencia de calor

$.1 INTERCAMBIADORDECALOR*os intercabiadores, a veces incorrectaente llaados intercabiadores de te!eratura sontabi0n usados !ara re$rigeracin & cale$accin" .ueden tener varias $unciones !ara cu!lir conres!ecto a uno o de todos los $luidos #ue toan !arte en el intercabiador" +-En este in$ore, nos centrareos en Intercabiador de calor, el cual es un dis!ositivo diseHado

!ara trans$erircalorentre dos edios, #ue est0n se!arados !or una barrera o #ue se encuentrenen contacto" Son !arte esencial de los dis!ositivos de cale$accin, re$rigeracin,acondicionaiento de aire, !roduccin de energa& !rocesaiento #uico"+2-Dos ti!os de intercabiador de calor co4nente encontrado en las industrias son losIntercabiador de calor de contacto directoJ & Intercabiador de calor de tubo & corazaJ"
https://es.wikipedia.org/wiki/Calorhttps://es.wikipedia.org/wiki/Calefacci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Refrigeraci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Aire_acondicionadohttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADahttps://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmicohttps://es.wikipedia.org/wiki/Calefacci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Refrigeraci%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Aire_acondicionadohttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADahttps://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmicohttps://es.wikipedia.org/wiki/Calor


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*os $luidos circulan &a sea en la isa o direccin o!uesta a cada lado del tubo"

*as construcciones !ueden ser%

Intercabiadores tubulares llaados%

Doble tubo% Consiste en 2 tubos conc0ntricos, donde un $luido $lu&e en el tubo interior & el otroen el es!acio anular entre los dos"

Coraza & tubo% Un $luido #ue !asa a trav0s de un con5unto de tubos !aralelos #ue se encuentrandentro de una carcasa cilndrica & el otro !asa $uera de los tubos en el lado de la carcasa" Son losintercabiadores 1s a!liaente utilizados en la industria #uica & con las consideracionesde diseHo e5or de$inidas" Consisten en una estructura de tubos !e#ueHos colocados en elinterior de uncasco de a&or di1etro"

*as condiciones de diseHo !ara este ti!o de intercabiador est1n estandarizadas !or The TubularExchanger Manufacturers Association.[15]

;igura 9"2" Intercabiador de calor tubo &coraza";uente% ille& +9-

;igura 9"" Intercabiador de calor decontacto directo" ;uente% ille& +9-

;igura 9"7" Intercabiador de doble tubo";uente% ."@rabouze +7-

;igura 9"8" Intercabiador de coraza & tubo";uente% ."@rabouze +8-


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$.2 INTERCAMBIADORESDECALORESPIRALES

El calentaiento o el en$riaiento de $luidos viscosos o cargados de !artculas es una tareaco!licada !ara la a&ora de los ti!os de intercabiadores de calor" *os intercabiadores de

calor es!irales con diseHo co!acto & de 4nico canal son ideales !ara un !tio rendiientot0rico & de tie!o de $uncionaiento en estas tareas" *os es!irales !ueden alcanzarcoe$icientes de trans$erencia de calor elevados con $luidos cargados de !artculas & al isotie!o, evitar la containacin, las obstrucciones, la distribucin desigual de $luidos o los!untos uertos en abos canales" 6tras tareas signi$icativas co!renden el servicio deva!orl#uido & gas o va!orl#uido, donde la ca!acidad de subLen$riaiento del es!iral & lae/tensa tra&ectoria de condensacin a/iizan la recu!eracin"

ACERCADELDISE%OEl diseHo del intercabiador de calor es!iral est1 basado en dos a cuatro l1inas et1licas sobre

las cuales se sueldan es!1rragoses!aciadores &, luego, se enrollan alrededordel n4cleo con una l1ina continua degrosor 4nico desde el n4cleo (asta lacarcasa" Es una clara e5ora co!arada conlos otros diseHos #ue utilizan l1inas4lti!les de di$erente grosor con soldadurade !unta #ue !odra ocasionar una $alla!reatura" Ade1s, el diseHo tiene unacarcasa redondeada #ue cu!le con la

norativa, lo #ue !erite un e5or cierre de 5untas & un sellado de cobertura de e/treo en

co!aracin con el diseHo tradicional no circular"

El n4cleo o!tiizado !ara tareas, 5unto con los !ernos de es!1rragos & los canales es!iraladosJ,generan turbulencia de valores ba5os del n4ero de Re&nolds" Se e5ora la trans$erencia delcalor & se reduce la containacin"

.or naturaleza, el intercabiador es!iral se debe !oder abrir, li!iar & cerrar r1!idaente, &debe ser a !rueba de $ugas durante el $uncionaiento" El intercabiador de calor es!iral dees!ecial !ara !roductividad, integridad de sellado & vida 4til !rolongada" *os intercabiadorestienen so!ortes de asiento resistentes, un slido !oste ontado sobre el asiento & bisagras

re$orzadas !ara eliinar el (undiiento & antener la alineacin de la ta!a" *os !ernos de a5ustede di1etro M79 ' a in) garantizan un sellado 1s a5ustado sin la de$oracin ni la $atiga#ue se !uede !roducir con !ernos de a5uste 1s ligero" +-

Uso en la re$inacin% Intercabiador de residuos de torre de reduccin de viscosidad, en$riadorin$erior de ;CC, recu!eracin de na$talenoB@, intercabiadores de lavado de aceite"

;igura 9"" Intercabiador de calor en es!iral ";uente%."@rabouze +?-


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ESPECIFICACIONESEs!acio entre canales% >L9 '9,L2,? in")Anc(ura del canal% >9L2999 '2L in")Su!er$icie !or unidad% 9"L99 2'"L?9 $t2).resin de diseHo% Facuu LN 8> barg

@e!eratura de diseHo% L99LN8>9OCCdigos dis!onibles% ADL2999, .ED, ASME, AS29, etc"Materiales% Acero al carbn, acero ino/idable, acero

ino/idableCerti$icaciones de calidad% IS6 99%2999,SP*,9O;)

2" Asignar las corrientes al tubo & a la carcasa"7" Dibu5ar los diagraas t0ricos, !ara re!resentar la te!eratura de las corrientes en

$uncin del calor trans$erido o de la longitud" Si e/iste cruce de te!eraturas ser1necesario utilizar varios intercabiadores en serie"

8" Deterinar el n4ero de intercabiadores en serie, se deterina a trav0s del diagraat0rico

>" Calcular los valores corregidos de la di$erencia edia de te!eraturas 'M@D)"?" Seleccionar el di1etro, es!esor, aterial, longitud & con$iguracin de los tubos" El

di1etro e/terior es el taaHo noinal #ue encontraos en tablas, longitudes de,9,2,? & 29 !ies siendo la t!ica de ? !ies, los es!esores de tubos est1n dados seg4nBirmingham Wire Gauge& se deterinan !or la !resin de traba5o & el sobre es!esor decorrosin"

" Calcular los coe$icientes globales de transisin de calor"" Calcular la su!er$icie de intercabio estiada"" Seleccionar el taaHo del casco"9" Calcular las !0rdidas de !resin en el lado del tubo & recalcular el n4ero de !asos !ara

cu!lir con las !0rdidas de !resin de la coraza adisible"

" Asuir la se!aracin entre desviadores & el 1rea de !aso !ara conseguir la !0rdida de!resin en casco adisible"2" Recalcular los coe$icientes de !elcula en el lado del tubo & del casco utilizando las

velocidades 1sicas dis!onibles"7" Recalcular los coe$icientes globales de transisin de calor & co!robar si teneos

su$iciente su!er$icie de intercabio"8" Si la su!er$icie de intercabio es u& grande o u& !e#ueHa revisar los estiados de

taaHo de carcasa & re!etir los !asos a 7"


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( DESEMPE%ODELPROCESO

P)*+,-*/0 - 0),-- 0- ) 7)*) 8-9* - 8-0-,7-:/ 8- 7*/;-0/ !21#

El !ar1etro 1s i!ortante en intercabiadores de calor es su e$icacia" Esta se de$ine coo elcociente entre el calor intercabiado & el 1/io calor #ue se !odra intercabiar"

*a e$icacia es el !ar1etro 1s usualente utilizado al ane5ar intercabiadores, sin ebargo,con dic(a de$inicin, la e$icacia !odra ser u& reducida incluso en el caso de #ue unintercabiador no tuviese !0rdidas a su entorno" .or ello es (abitual de$inir otro !ar1etro, elrendiiento energ0tico, coo el cociente entre el calor intercabiado entre las dos corrientes &la sua del intercabiado & las !0rdidas al entorno"

.reviaente a la de$inicin analtica de la e$icacia, es necesario de$inir la relacin deca!acidades de los $lu5os #ue intercabian calor, R%

.or otra !arte, otro !ar1etro de inter0s es el coe$iciente global de transisin de calor, U"Dic(o coe$iciente & su i!ortancia en a!licaciones donde la transisin de calor 5uega un !a!eli!ortante, este coe$iciente es 4til !ara el c1lculo de un intercabiador & de!ende de lacon$iguracin geo0trica, de las conductividades t0ricas de las su!er$icies & de los coe$icientesde conveccin de los $luidos"

.or 4ltio se de$ine el n4ero de unidades de trans$erencia '3@U), !ar1etro #ue cuanti$ica laca!acidad de un intercabiador !ara transitir calor transversalente, de una corriente a otra%

1" CONCLUSIN

En este in$ore, #uisios !ro$undizar en el intercabiador de calor 'e#ui!o de trans$erencia de

calor), !or#ue nos si!li$ica el estudio de este largo !roceso #ue consta de uc(as eta!as,conocer su dese!eHo, e$icacia durante el !roceso, & !ara saber todos estos !ar1etros debeossaber !ro!iedades del $luido coo densidad, viscosidad, 1rea de intercabio, entre otras #ue &aencionaos durante el in$ore"

Cu!lios con saber la i!ortancia del !etrleo en el ercado internacional & nacional,!rinci!alente !or#ue ac1 en la regin del BoLBo teneos a E3A., lograos conocer 1s a


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$ondo el !roceso de Destilacin del !etrleo, las o!eraciones unitarias #ue !artici!an, los e#ui!os#ue se utilizan & ocu!ar las (erraientas entregadas en las con$erencias"

11 BIBLIOGRAFA- (tt!%QQQ"educarc(ile"clec(!roa!!detalleidT787

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+- .R6CESS C6M.63E3@ DESI


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+-C=EMICA* .R6CESS EPUI.ME3@, SE*EC@I63 A3D DESI

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