Download - Ejemplo de Aminas
EJEMPLO 2-1.
Un flujo de gas de 56 MMscf ( γ = 0,7273, Z = 0,8706) con un contenido de
gas ácido de 8,19 % mol de CO2, se alimenta a una absorbedora a 120 °F y 1000
psia, para retirarle el CO2 con un solvente químico. Los solventes a considerar son
MDEA y K2CO3.
Determinar la rata de circulación y remoción de gas ácido de cada uno de
estos solventes, si las concentraciones son 35 y 30 % peso respectivamente, y las
cargas molares 0,5 y 0,3 moles de gas ácido/mol de solvente.
Estimar el diámetro interno de una absorbedora de MDEA con la ecuación
de velocidad vertical si K = 0,13.
DATOS:
Q = 56 MMscfd
γ = 0,7273
Z = 0,8706
Solventes = MDEA y K2CO3
T = 120 °F (580 °R)
P = 1000 psia
% AG = 8,19
K = 0,13
SOLUCIÓN:
γ (gas) = PM(gas) / PM(aire) = 0,7273 PM(aire) = 28,9625 lb/lbmol
PM(gas) = 0,7273 (28,9625) = 21,06 lb/lbmol
R = 10,73 psia ft3/° R lbmol
ρ(gas )=P∗PMRTZ
=1000∗21 ,0610 ,73∗580∗0 ,8706
=3 ,89 lb / ft 3
De Figura 2-12 @ (35 % peso de MDEA)
γ (MDEA )=1 ,035=ρ(MDEA )
ρ(agua)
ρ (agua) = 62,4 lb/ft3
ρ (MDEA) = 1,035 * 62,4 = 64, 58 lb/ft3
De ecuación 2-3,
γ (K2CO3)=1,0+(% peso K 2CO3 ¿100)
γ (K2CO 3)=1,0+(30/100 )=1 ,30
De la Fig. 2-6 (Fig. 21-5 del GPSA),
PM(MDEA) = 119,16 lb/lbmol
PM(K2CO3) = 138,21 lb/lbmol
De ecuación 2-1,
Circ .(US gmp)=0 ,219∗PM(amina )∗Q*% AG
ML∗γ (amina )∗A% peso
Para MDEA,
Circ .(US gmp)=0 ,219∗119 ,16∗56∗8 ,190,5∗1 ,035∗35
=661 gpm
Para K2CO3,
Circ .(US gmp)=0 ,219∗138 ,21∗56∗8 ,190,3∗1 ,035∗35
=1187 gpm
Fig. 2-12. Gravedad específica de soluciones de aminas
Fuente: “GPSA”
De ecuación 2-2,
Remoción de gas ácido =
31 ,72∗ML∗γ(amina )∗A% peso
PM(amin a)
Para MDEA,
Remoción de gas ácido =
31 ,72∗0,5∗1 ,035∗35119 ,16
Remoción de gas ácido = 4,82 (scf gas ácido/gal de MDEA)
Para K2CO3,
Remoción de gas ácido =
31 ,72∗0,3∗1 ,30∗30138 ,21
Remoción de gas ácido = 2,69 (scf gas ácido/gal de K2CO3)
Cálculo del diámetro para absorbedora de MDEA:
De ecuación 1,
V gas=K √ ρl−ρgρg = 0 ,13√64 ,58−3 ,89
3 ,89=0 ,514
ft/s
De ecuación de diámetro,
d=√59 ,4∗Q∗Z∗TP∗V gas , pulgadas
d=√59 ,4∗56∗0 ,8706∗5801000∗0 ,514
=57 ,2} {¿≈ 60” = 5 ft
Según el procedimiento del GPSA, para hacer estimativos de los principales
parámetros, para facilidades convencionales de tratamiento con las aminas MEA y
DEA, cuando están presentes el H2S y el CO2 en el gas.
Para MEA (se asume x = 0,33 moles de gas acido removidos/mol de MEA):
US gpm = 41*[(Q*y)/x] Ec. 2-4
Para DEA convencional (se asume x = 0,50 moles de gas acido
removidos/mol de DEA):
US gpm = 45*[(Q*y)/x] Ec. 2-5
Para DEA alta carga (se asume x = 0,70 moles de gas acido removidos/mol
de DEA):
US gpm = 32*[(Q*y)/x] Ec. 2-6
Las Ecuaciones 2-4, 2-5, 2-6 no deben usarse si la concentración combinada
de H2S y CO2 es mayor a 5 % mol, también están limitadas a una concentración de
amina máxima de 30 % peso. (y = contenido de gas ácido (%) ; x = concentración
de amina (% por volumen)).
Una vez que se ha estimado la circulación de amina, el calor del rehervidor y
los requerimientos de intercambio de calor se pueden estimar con la información
de la Tabla 2-3.
Los requerimiento de potencia en bombas y enfriadores con aire, se estiman
de la Tabla 2-4.
La Figura 2-13, se usa para estimar el diámetro de la absorbedora y la Tabla
2-5 para estimar las dimensiones principales de otras vasijas en una planta de
aminas.
Tabla 2-3 estimativos de requerimientos de intercambio de calor
Duty, Btu/h Área, ft2
Q A
Rehervidor (Fuego directo) 72 000 *gpm 11,30 * gpm
HEX Amina rica/pobre 45 000 * gpm 11,25 * gpm
Enfriador de amina con aire 15 000 * gpm 10,20 * gpm
Condensador de reflujo 30 000 * gpm 5,20 * gpm
Fuente: “GPSA”
Tabla 2-4 Estimativos de requerimientos de potencia en bombas y enfriadores
con aire
Bomba principal de amina gpm * psig * 0,00065 = hp
Bomba reforzada para amina gpm * 0,06 = hp
Bomba de reflujo gpm * 0,06 = hp
Condensador aéreo gpm * 0,36 = hp
Fuente: “GPSA”
Fig. 2-13. Estimación de la capacidad de la absorbedora a partir del diámetro
Fuente: “GPSA ”
Tabla 2.5 Dimensiones aproximadas de vasijas para el proceso con aminas
(pulgadas)
Rata
Circulació
n
sol. gpm
Diámetro
Regeneradora
Tanque Intermedio
Acumulador de
Reflujo Tambor Flash
Filtro de Carbón
Activo
Diámetro Longitud Diámetro Longitud Diámetro Longitud
Diámetr
o Longitud
10 16 24 72 16 36 24 72 16 84
25 24 42 96 24 48 42 96 24 84
50 30 48 144 30 96 48 144 30 96
100 42 60 192 42 96 60 192 42 96
200 60 84 288 60 96 84 288 60 96
300 72 84 384 72 96 84 384 72 96
400 84 96 384 84 96 96 384 84 96
Fuente: “GPSA”