proyecto simulacion

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Universidad Privada del Valle Carrera: Ing. Petróleo Gas y Energías Asignatura: Sim. Procesos Hidrocarburiferos DISEÑO DE PLANTAS DE GAS NATURAL LICUADO EN BASE A TECNOLOGIAS DUAL MULTICOMPONENT PROCESS (EXXONMOBIL), TECHNIP-TEALARC, MIXED REFRIGERANT CASCADE PROCESS (STATOIL) NOMBRE: Arturo Arandia Arze DOCENTE: Ing. Martha Siles FECHA DE ENTREGA: 28 de Marzo de 2012 EVALUACIÓN:Examen Final Cochabamba - Bolivia

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Universidad Privada del Valle Carrera: Ing. Petrleo Gas y Energas Asignatura: Sim. Procesos Hidrocarburiferos

DISEO DE PLANTAS DE GAS NATURAL LICUADO EN BASE A TECNOLOGIAS DUAL MULTICOMPONENT PROCESS (EXXONMOBIL), TECHNIP-TEALARC, MIXED REFRIGERANT CASCADE PROCESS (STATOIL)

NOMBRE: Arturo Arandia Arze DOCENTE: Ing. Martha Siles FECHA DE ENTREGA: 28 de Marzo de 2012 EVALUACIN: Examen Final

Cochabamba - Bolivia

1. ANTECEDENTES Bolivia se ubica en el segundo lugar de reservas comprobadas en la regin Latinoamrica, con un estimado de 750,399,979,520 metros cbicos de gas. Otra de las ventajas que tiene Bolivia es la de estar ubicada en el centro del continente, por lo que puede optar por diferentes pases como mercados de exportacin. Actualmente Bolivia tiene contratos de exportacin con Argentina y Brasil. Adems de los pases aledaos, se generan otro tipo de mercados internacionales, debido a la crisis energtica que se vive actualmente en Estados Unidos, Mxico y otros pases europeos. Estos pases optan por la importacin de Gas Natural Licuado (GNL) para poder abastecer las necesidades energticas de los mismos. La tecnologa de licuefaccin de Gas Natural, nace ante la necesidad de transportarlo a largas distancias, donde la construccin de gasoductos sera demasiado costosa. Mientras que en el proceso de licuefaccin del gas, este es transportado en estado liquido, mediante buques metaneros o cisternas metaneras, siendo este mtodo mucho ms econmico, adems de seguro. 2. INTRODUCCION El mercado creciente de GNL a nivel mundial, genera una necesitad inminente de la implementacin de esta tecnologa en Bolivia, siendo este un pas con tan grandes reservas de gas natural, teniendo adems un gas bastante dulce en composicin, siendo de mucho beneficio para la licuefaccin del mismo. En este proyecto se analizaran 3 tipos de tecnologas de GNL: Exxonmobil dual multicomponent process Technic-tealarc Proceso de refrigerantes mixtos en cascada (Statoil) Realizando la simulacin de cada uno ellos, para ver qu proceso es el ms eficiente y cul sera el es ms recomendable para su implementacin en Bolivia.

El alcance del proyecto se delimita a la simulacin de las 3 plantas con las diferentes tecnologas de GNL La herramienta que se utilizara para la simulacin ser HYSYS (Aspen tech) 3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Identificacin del Problema Actualmente se est realizando la construccin de planta de separacin de lquidos de Rio Grande, la cual a partir de marzo del ao 2013 empezara a funcionar, produciendo 5.6 MMpcd de gas natural, al igual que otros productos. Con esta planta lo que se quiere es garantizar la seguridad energtica del pas, cubriendo en parte el mercado interno, pero con el excedente del gas natural, lo que se quiere es exportarlo a mercados como Argentina, Paraguay, Per, Brasil y otros mercados potenciales. Debido a esto es que se seguira exportando el gas natural a otros pases, pudiendo utilizarlo para satisfacer necesidades energticas en el norte de Bolivia, como ser pando, departamento que no tiene gas natural, haciendo que el gobierno tenga que importar y subvencionar grandes cantidades de diesel para el consumo del departamento. Formulacin del Problema Actualmente en Lugares alejados de Bolivia, como ser el departamento de pando en el norte del pas, no se tiene gas natural. Siendo Bolivia un pas con un gran potencial gasfero se debera hacer llegar el gas natural a todos los rincones del pas, ya que este es un combustible mucho ms econmico que el diesel que se utiliza actualmente ante la inexistencia de gas natural. Por la situacin actual se plantea: Es posible realizar un diseo de una planta de GNL que este ubicada en de Rio Grande, que pueda satisfacer la demanda de gas natural en el norte del pas?

4. JUSTIFICACION Por la situacin planteada, en Bolivia se deben realizar un diseo de una planta de GNL, para lo cual se deben de analizar las diferentes tecnologas para la elaboracin de GNL que mejor se adecuen a las necesidades del pas. As de esta manera hacer llegar el gas natural a lugares que lo necesitan como es el caso del departamento de Pando. Adems se puede ir analizando la opcin de ver otros mercados potenciales para la exportacin de GNL, ya que pases como Estados Unidos y otros europeos, tienen la necesidad de importar GNL debido a la escases energtica que hay en sus pases, adems de poder cumplir ciertas normas ambientales, en cuanto a la quema y utilizacin de combustibles, siendo el GNL es uno de los ms limpios, que generan menor contaminacin y gases de efecto invernadero. Por lo que se lo considera como el combustible del futuro. 5. OBJETIVOS 5.1. OBJETIVO GENERAL Realizar la simulacin de las 3 tecnologas anteriormente mencionadas, con especificaciones del gas de Rio Grande, compararlas y elegir la que tenga mejor rendimiento. 5.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS Revisar bibliografia de las 3 tecnologias a ser estudiadas. Analizar, comparar, evaluar las 3 diferentes tecnologias patentadas de gas

natural licuado. Analizar los procesos y parmetros operacionales de las tecnologas de gas natural licuado. Describir el proceso de licuefaccin para obtener gas natural licuado, para cada una de las tecnologas. Simulacin de las 3 plantas de gas natural licuado.

6. FUNDAMENTO TEORICO 6.1. Gas natural licuado El gas natural licuado (GNL) es gas natural que ha sido procesado para ser transportado en forma lquida. Es la mejor alternativa para monetizar reservas en sitios apartados, donde no es econmico llevar el gas al mercado directamente ya sea por gasoducto o por generacin de electricidad. El gas natural es transportado como lquido a presin atmosfrica y a -162 C donde la licuefaccin reduce en 600 veces el volumen de gas transportado.

Razones para licuar el gas natural El gas natural se transporta generalmente utilizando gasoductos pero, para grandes distancias, resulta ms econmico usar buques. Para transportarlo as es necesario licuarlo, dado que a la temperatura ambiente y a la presin atmosfrica ocupa un volumen considerable. El proceso de licuefaccin reduce el volumen del gas natural 600 veces con respecto a su volumen original. Aproximadamente la mitad de las reservas de hidrocarburos conocidas hoy son yacimientos de gas natural. Con frecuencia se encuentran ubicadas en regiones con poca demanda de gas. Sin embargo, al licuarlo, puede transportarse con total seguridad hasta su mercado de destino utilizando buques, de manera similar al petrleo crudo Impacto ambiental El gas natural tiene el menor impacto ambiental de todos los combustibles fsiles por la alta relacin hidrgeno-carbono en su composicin. Los derrames de GNL se disipan en el aire y no contaminan el suelo ni el agua. Como combustible vehicular, reduce las emisiones de xidos de nitrgeno (NOx ) en un 70%, y no produce compuestos de azufre ni partculas. Para la generacin elctrica las emisiones de dixido de azufre, SO2 prcticamente quedan eliminadas, y las emisiones de CO2 se reducen en un 40%. (http://es.wikipedia.org/wiki/Gas_natural_licuado#Proceso_de_licuefacci.C3.B3n) 6.2 CADENA DE PROCESAMIENTO DEL GNL

Proceso de licuefaccin Cuando se extrae el gas natural de los yacimientos subterrneos, a menudo contiene otros materiales y componentes que deben ser eliminados antes de que pueda ser licuado para su uso: Helio por su valor econmico y por los problemas que podra producir durante el licuado. Azufre, corrosivo a equipos, dixido de carbono que se solidifica en las condiciones de licuefaccin, y mercurio, que puede depositarse en instrumentos y falsificar las mediciones. Agua, que al enfriar el gas se congelara formando hielo o bien hidratos que provocaran bloqueos en el equipo si no se eliminaran. Hidrocarburos pesados, llamados condensado, que pueden congelarse al igual que el agua y producir bloqueos del equipo y problemas en la combustin del gas. El GNL producido debe ser usado en procesos de combustin y por lo tanto hay que extraer algunos hidrocarburos para controlar su poder calorfico y el ndice de Wobbe. Dependiendo del mercado final, la remocin de etano, propano y otros hidrocarburos debe estar controlada mediante una unidad de remocin de lquidos que puede estar integrada en el proceso de licuefaccin. Proceso de enfriamiento Para convertir el gas natural en lquido, se enfra el gas tratado hasta aproximadamente 161 C, que es la temperatura a la cual el metano su componente principal se convierte a forma lquida. El proceso de licuefaccin es similar al de refrigeracin comn: se comprimen los gases refrigerantes produciendo lquidos fros, tales como propano, etano / etileno, metano, nitrgeno o mezclas de ellos, que luego se evaporan a medida que intercambian calor con la corriente de gas natural. De este modo, el gas natural se enfra hasta el punto en que se convierte en lquido. Una vez que el gas ha sido licuado se somete a un proceso de Joule Thompson o expansin con extraccin de trabajo para poderlo almacenar a presin atmosfrica.

Almacenamiento del GNL El GNL se almacena a -161 C y a presin atmosfrica en tanques criognicos especiales para baja temperatura. El tpico tanque de GNL tiene doble pared: una pared externa de hormign armado, recubierto con acero al carbono, y una pared interna de acero niquelado al 9%. La seguridad y la resistencia son las consideraciones de diseo primarias al construir estos tanques, los cuales se disean para soportar terremotos y fuertes vientos. Transporte del GNL El GNL se transporta a presin atmosfrica en buques especialmente construidos con casco doble. El sistema de contencin de carga se disea y construye utilizando materiales especiales para el aislamiento y tanque, para asegurar el transporte seguro de esta carga criognica. El GNL en los tanques de carga del buque se mantiene a su temperatura de saturacin (161 C) a lo largo de toda la navegacin, pero se permite que una pequea cantidad de vapor se disipe por ebullicin, en un proceso que se denomina "autorrefrigeracin". El gas evaporado se utiliza para impulsar los motores del buque. (http://es.wikipedia.org/wiki/Gas_natural_licuado#Proceso_de_licuefacci.C3.B3n) 6.3 EVALUACION DE TECNOLOGIAS A continuacin se detallaran las 3 tecnologas a estudiar en este proyecto. 6.3.1. EXXONMOBIL DUAL MULTICOMPONENT PROCESS

Descripcin: Este proceso fue patentado por ExxonMobil en 1999. Fue diseado semejantemente a APCI Proceso de DMR con el uso de dos ciclos refrigerantes mezclados que se refrescan y el gas natural tambin. Este proceso sin embargo cambia esa tendencia y tiene los dos ciclos refrigerantes el funcionar en presiones altas y bajas. Otra alteracin al proceso de DMR, el vapor refrescado se reintroduce en la alimentacin corriente a ayudar a pre-refrigerar a una temperatura entre 20 F y 40 F. Se recoge el gas calentado como el gas o l de combustible se reintroduce en el sistema para aumentar la fraccin del LNG para ser producido.

(Evaluation of LNG Technologies, http://www.bitlib.net/Evaluation+of+LNG.pdf). 6.3.2. TECHNIP-TEALARC

Este proceso se compone de dos ciclos de refrigeracin. En el primer ciclo se enfran una corriente de refrigerante mezclado. El refrigerante en este primer ciclo consiste de una mezcla de etano y propano. El segundo ciclo se enfra el gas natural con el refrigerante mixto desde el primer ciclo. (Evaluation of LNG Technologies, http://www.bitlib.net/Evaluation+of+LNG.pdf). 6.3.3. PROCESO DE REFRIGERANTES MIXTOS EN CASCADA

(STATOIL) Este proceso consiste en tres etapas diferentes: pre-refrigeracin, licuefaccin y Subenfriamiento. Cada etapa est controlada por tres ciclos separados refrigerantes mixtos. Los refrigerantes mixtos estn compuestos de metano, etano, propano y nitrgeno a diferentes composiciones. Este proceso se encuentra exactamente igual que una simple cascada clsica, excepto con una diferencia importante, el refrigerante mixto. El refrigerante mixto, mejora la flexibilidad y la eficiencia termodinmica. Este proceso es bastante nuevo y sin ninguna referencia industrial, pero la idea en la que se basa en bien conocida y preestablecida con sus elementos. Su capacidad es de aproximadamente 8 MTPA (Evaluation of LNG Technologies, http://www.bitlib.net/Evaluation+of+LNG.pdf)

6.4. CUADROS COMPARATIVOS DE LOS PROCESOS Tabla comparativa de los costos de operacin vs la capacidad de cada proceso

Fuente: (Evaluation of LNG Technologies, http://www.bitlib.net/Evaluation+of+LNG.pdf)

Tabla de comparacin de capacidad vs costotabla de proceso costo por tonelada proceso PRICO LIQUEFIN EXXON MOBIL DMR AP X MFCP MFCP (CO2) C3MR CONOCO TEALARC Mx. capacidad (MTPA) 1,2 6 4,8 4,8 5 7,2 7,2 4,8 7.8 6 costo por ton ($us) 5,12 3,41 4,83 12,58 19,2 31,73 24,77 12,93 19 25,35

Fuente: (Evaluation of LNG Technologies, http://www.bitlib.net/Evaluation+of+LNG.pdf) Como se puede ver en el grafico y tabla anterior se puede observar que procesos como ExxonMobil y el de Tealarc son los que se tiene menor inversin de capital para la obtencin de la capacidad producida por los mismos. Pero cabe recalcar que se deben realizar mayores anlisis en cuanto a rendimientos para poder ver cul de estas tecnologas es la mas adecuada para poder implementarla en Bolivia. 7. INGENIERIA DEL PROYECTO 7.1. MATERIA PRIMA E INSUMOS 7.1.1. MATERIA PRIMA La materia prima necesaria para este proyecto es el Gas Natural, el cual ser obtenido a travs de la planta de separacin de lquidos que estar ubicada en Rio Grande. El complejo de extraccin de licuables de la corriente de exportacin ser construido en un rea de 202 hectreas en la localidad que lleva el mismo nombre (provincia Cordillera).

La materia prima que se utilizara en este proyecto ser el gas natural obtenido de esta planta, ya que en su composicin se tiene solo metano, etano, propano, y bajos contenidos de dixido de carbono y nitrgeno. Haciendo que este tipo de gas sea el ms optimo para la licuefaccin del gas. 7.1.2. CONDICIONES DE RECEPCION El gas natural que se utilizara como materia prima tiene las siguientes condiciones de recepcin: Condiciones Unidad operativas Gravedad Especifica Caudal en MMSCFD condiciones. Estandar. Temperatura F Presin Poder Calorfico Superior psig BTU/SCF Valor 0,61 190,4

120 820/950 1017,1

Fuente: Convocatoria pblica externa, estudio de ingeniera bsica extendida del sistema de distribucin virtual de gas natural licuado", YPFB corporacin

7.1.3. MECANISMOS DE ADQUISICION La planta de GNL tendra q estar ubicada en las cercanas de la planta de separacin de lquidos de Rio Grande, por lo que el gas natural llegara mediante tuberas desde la plata de separacin de lquidos, hasta la planta de GNL 7.1.4. VOLUMEN REQUERIDO El volumen requerido para este proyecto como ya se mostro en la tabla de condiciones de recepcin debe ser igual a 190.4 MMSCFD, este dato se obtuvo de una licitacin que saco la empresa YPFB corporacin, para el estudio de ingeniera bsica extendida del sistema de distribucin virtual de gas natural licuado" en el cual se da una cromatografa con todas

las caractersticas que tendr el gas a la salida de la planta de separacin de lquidos. Destinando el caudal mencionado a la elaboracin de GNL.

7.1.5. COMPOSICION DE LA MATERIA PRIMA A continuacin se presenta la cromatografa del gas natural que se obtendr de la planta de separacin de lquidos de Rio Grande: Cromatografa referencial (Ducto RGD12 y Salida Planta Separacin licuables) expresada en fraccin molar (%) Caso Composicin. Diseo 91,033 6,479 0,043 0 0 0 0 0 1,857 0,588 0 100

COMPONENTES Metano Etano Propano i-Butano n-Butano i-Pentano n-Pentano C6+ Dixido de Carbono Nitrgeno Oxigeno Contenido Agua TOTALES lb/MMSCF %mol %mol %mol %mol %mol %mol %mol %mol %mol %mol

Fuente: Convocatoria pblica externa, estudio de ingeniera bsica extendida del sistema de distribucin virtual de gas natural licuado", YPFB corporacin 7.1.6. INSUMOS 7.1.6.1. Refrigerantes

Para las tres diferentes tecnologas se tienen diferentes tipos de refrigerantes que se utilizan durante el proceso de licuefaccin, a continuacin se ve que tipo de refrigerantes se utilizan en cada proceso.

ExxonMobil, Este proceso trabaja con una mezcla de refrigerantes, uno que trabaja a alta presin y el otro a baja presin. La composicin de la mezcla de refrigerantes es la siguiente: Composicin (%) Componente Metano Etano Propano Butano Pentano Baja presin 71.4 7.1 7.4 6.9 7.2 Alta presin 19 27.5 25.5 28

Technip-Tealarc, En este proceso se tienen dos ciclos de refrigerante, uno que es la etapa de enfriamiento del gas, y el otro que es la etapa de enfriamiento del refrigerante, a continuacin se muestra una tabla con la composicin de los refrigerantes: Composicin (%)

Componente

Etapa de enfriamiento del gas

Etapa de enfriamiento del refrigerante

Metano Etano Propano Butano Nitrogeno

80 5 5 5 5

5 95 -

Refrigerantes mixtos en cascada, En este proceso, se trabaja nicamente con una mezcla de refrigerantes, tienen 3 etapas, Preenfriamiento, Licuefaccion, y subenfriamiento, a continuacin se muestra una tabla con los componentes:

Composicin (%) Componente Preenfriamiento Etapa 1 Metano Etano Propano Butano 10 28 60 2 Etapa 2 10 28 60 2 80 12 3 5 80 10 7 3 Licuefaccion Subenfriamiento

7.1.6.2.

Energa elctrica

En este proyecto se tienen 3 tecnologas que funcionan como refrigerantes mixtos (ExxonMobil), uno que funciona como refrigeracin en cascada (Statoil), y otro que utiliza turbocompresores (Thecnip-tealarc) por lo que los precios de consumo de energa elctrica son como sigue: Refrigeracin por cascada: 14 Kw/Ton de GNL por dia Refrigeracin por refrigerantes mixtos: 12.2 16.8 Kw/Ton de GNL por dia Refrigeracion con turbocompresores en los ciclos: 12.5 16.5 Kw/Ton de GNL por dia. 7.2. LOCALIZACION DE LA PLANTA La localizacin de la planta de licuefaccin estar en inmediaciones de la planta de Ro Grande (a 61 km de Santa Cruz), en la zona que llegue a determinarse pudiendo estar esta dentro o fuera del complejo de Rio Grande (entre las coordenadas: 181150S; 625425O y 181140S; 625308). En el estudio de ingeniera bsica extendida del sistema de distribucin virtual de gas natural licuado" se dan 2 alternativas de construccin que estn cerca de las inmediaciones de donde actualmente se est construyendo la planta de separacin de lquidos. Para este proyecto se toma la Zona G sugerida por YPFB corporacin. Complejo de rio grande alternativa G para la microlocalizacion Resumiendo, las potencialidades de la ubicacin de la alternativa G, sin limitarse son:

En su rea total de 9.33 Ha cumple y es ms que suficiente para el dimensionamiento requerido por el sistema. Se cuenta con altura suficiente de terreno, por cuanto sin posibilidades de inundacin. Se cuenta con espacios para proyectar la ampliacin de trenes de almacenaje. Tiene espacio suficiente para el sistema de evacuacin para carga y descarga para el transporte mediante cisternas. Terreno de Propiedad Privada

Planta de Separacin de Licuables

Lineas de Recoleccion de gas natural de diferentes dimetros

G

ZONA G AREA: 93370 m2, 9.33 Ha Ubicacin: Al Extremo Sur Oeste complejo Rio Grande, Lado Planta de Separacin de Licuables Coordenadas: 1811'15.57'S; 6254'25.34'O Propiedad: Privada

Planta de Compresin

7.3. TECNOLOGIA 7.3.1. EXXONMOBIL DUAL MULTICOMPONENT PROCESS Descripcin: Este proceso fue patentado por ExxonMobil en 1999. Fue diseado semejantemente a APCI Proceso de DMR con el uso de dos ciclos refrigerantes mezclados que se refrescan y el gas natural tambin. Este proceso sin embargo cambia esa tendencia y tiene los dos ciclos refrigerantes el funcionar en presiones altas y bajas. Otra alteracin al proceso de DMR, el vapor refrescado se reintroduce en la alimentacin corriente a ayudar a pre-refrigerar a una temperatura entre 20 F y 40 F. Se recoge el gas calentado como el gas o l de combustible se reintroduce en el sistema para aumentar la fraccin del LNG para ser producido. El refrigerante mezclado se compone sobre todo de los hidrocarburos es decir metano, etano, propano, butano y pentano. El ciclo de la presin baja se funciona en las presiones que se extienden a partir del 100 a 150 psia Figura. Los dos compresores en esa disposicin tienen la capacidad de manejar la carga muy eficientemente. El ciclo de alta presin funciona en las presiones que se extienden de 300 a 350 psia. Los mismos principios de base se aplican en ambos ciclos pero compresores clasificados ms altos son necesitados en el rea de alta presin. Este proceso es capaz de manejar grandes capacidades, hasta 9 MTPA. Esto es debido a la divisin de tareas seleccionadas de las diferentes regiones en el proceso. Tambin puede ayudar a reducir el tiempo de inactividad si el equipo falla por la que se transforma en una corriente nica de refrigeracin si es necesario. Sin embargo, los numerosos tipos de equipos conducen a aumento de capital, la utilidad y el mantenimiento de costos. Adems, la licuefaccin parcial del gas natural conduce una gran cantidad de gas no utilizado que es puede ser revendido en forma de gas combustible o reinsertarse en el proceso. (Evaluation of LNG Technologies, http://www.bitlib.net/Evaluation+of+LNG.pdf).

Diagrama del proceso

Fuente: LNG

(Evaluation of Technologies,

http://www.bitlib.net/Evaluation+of+LNG.pdf) 7.3.2. TECHNIP-TEALARC Este proceso se compone de dos ciclos de refrigeracin. En el primer ciclo se enfran una corriente de refrigerante mezclado. El refrigerante en este primer ciclo consiste de una mezcla de etano y propano. El segundo ciclo se enfra el gas natural con el refrigerante mixto desde el primer ciclo. (Evaluation of LNG Technologies, http://www.bitlib.net/Evaluation+of+LNG.pdf). Diagrama del proceso

Fuente: (Evaluation of LNG Technologies, http://www.bitlib.net/Evaluation+of+LNG.pdf) 7.3.3. PROCESO DE REFRIGERANTES MIXTOS EN CASCADA

(STATOIL) Este proceso consiste en tres etapas diferentes: pre-refrigeracin, licuefaccin y Subenfriamiento. Cada etapa est controlada por tres ciclos separados refrigerantes mixtos. Los refrigerantes mixtos estn compuestos de metano, etano, propano y nitrgeno a diferentes composiciones. Este proceso se encuentra exactamente igual que una simple cascada clsica, excepto con una diferencia importante, el refrigerante mixto. El refrigerante mixto, mejora la flexibilidad y la eficiencia termodinmica. Este proceso es bastante nuevo y sin ninguna referencia industrial, pero la idea en la que se basa en bien conocida y preestablecida con sus elementos. Su capacidad es de aproximadamente 8 MTPA El pre-enfriamiento El pre-enfriamiento se compone de los intercambiadores de calor del E1A y E1B. El gas natural entra gas como sobrecalentado y se enfra a un estado aproximadamente en el

punto de roco. Estos intercambiadores de calor tambin pre-enfriar mismos y los refrigerantes para licuefaccin y sub-enfriamiento. El refrigerante es una mezcla de etileno, etano, propano y butano. El refrigerante entra en el E1A intercambiador de calor en la parte superior de E1A, y se utiliza en dos los niveles de presin. Entre E1A y E1B una fraccin del refrigerante se toma una vlvula de Joule-Thomson para bajar la presin, y se utiliza como agente refrigerante en el E1A. La fraccin no, la presin en libertad entre E1A y E1B, es conducida a travs del Intercambiador de calor antes de que E1B se despresuriza y se utiliza como un agente de enfriamiento en E1B. El refrigerante se comprime en dos etapas. El agente de enfriamiento de E1A primero entra en la segunda etapa de compresin. El refrigerante se enfra en un intercambiador de calor antes de volver a la entrada de EA1. Licuefaccin La licuefaccin consiste en el intercambiador de calor E2. El gas natural que entra en su punto de roco se condensa en parte, despus de salir de E2. El refrigerante es una mezcla de metano, etileno, etano y propano. El Refrigerante entra en la entrada de E1A y se enfra en el E1A, E1B y E2 antes, siendo la presin aliviada a travs de una vlvula de Joule-Thompson y usado como un agente de enfriamiento en E2. La compresin del refrigerante es en dos etapas con enfriador. El refrigerante se enfra tambin en un intercambiador de calor agua de mar antes, entrando E1A. Sub-enfriamiento El sub-enfriamiento consiste en el intercambiador de calor E3. El gas natural parcialmente condensado ahora est completamente condensado y el gas natural licuado es ms sub-enfriado. El refrigerante es una mezcla de nitrgeno, metano, etileno y etano. El refrigerante se enfra a travs de E1A, E1B y E2, antes de ser aliviada la presin en la turbina de X1 y

adems a travs de la vlvula. El refrigerante se comprime en la misma manera que el refrigerante de licuefaccin. (ntnu.diva-portal.org/smash/get/diva2:125147/FULLTEXT01) (Evaluation of LNG Technologies, http://www.bitlib.net/Evaluation+of+LNG.pdf) Diagrama del proceso

Fuente: (ntnu.diva-

(portal.org/smash/get/diva2:125147/FULLTEXT01)

7.4. CAPACIDAD PRODUCTIVA La capacidad productiva del proyecto est calculada de acuerdo a la materia prima que se obtiene, que es el gas obtenido de la planta de separacin de lquidos, por lo que La Planta de Licuefaccin dispondr de una capacidad de procesamiento mnimo de 200 TMD (9,5 MMPCD), con una eficiencia no menor al 97%. 7.5. MAQUINARIA Y EQUIPOS

7.5.1. Exxonmobil En este proceso se tiene la mezcla de refrigerantes que trabajan en 2 ciclos, de baja y de alta presin. Se puede describir los siguientes equipos y caractersticas: 7.5.1.1. Intercambiador de calor de preenfriamiento, trabaja a temperaturas que

oscilan entre los 20-40 F 7.5.1.2. Compresores del ciclo de baja presin, estos trabajan a presiones que

oscilan entre 100 y 150 psia. 7.5.1.3. Compresores de ciclo de alta presin, estos trabajan a presiones que

oscilan entre 300 y 350 psia. 7.5.1.4. Intercambiador de calor de 3 celdas, llega a enfriar al gas hasta -134 C y

una presin de 150 psia. 7.5.1.5. Valvula de expansin, tiene una cada de presin de 100 psia, haciendo que

haya descenso de la temperatura 7.5.2. Technip-tealarc A continuacin se describirn los equipamientos que tiene el proceso y las variables operativas de los mismos. 7.5.2.1. Intercambiador de calor con hojas planas y delgadas, en este ingresa el

gas natural donde es preenfriado a aproximadamente -32C y tiene una presin de 38 Atm. 7.5.2.2. Torre fraccionadora, Se separan las fracciones C2+ y se mantiene a una T

de -32C 7.5.2.3. Intercambiador de calor Criognico, donde el gas natural es condensado y

subenfriado. El gas natural entra a una P de 38 Atm y T de -32C y sale a una P de 1.5 atm y una T de -162C. 7.5.2.4. 3 turbocompresores, uno que trabaja para el ciclo de preenfriamiento,

encargado de mantener la T de preenfriamiento a -32C y dos para el ciclo de subenfriamiento que se encargan de mantener el tren de subenfriamiento a -162C. 7.5.2.5. Condensador del ciclo de refrigeracion

7.5.3. Refrigerantes mixtos en cascada (Statoil) 7.5.3.1. Intercambiador de calor, en este internamente ya se tiene el sistema de

cascada, que tiene una seccin de preenfriamiento, una de licuefaccin y la ultima de subenfriamiento. Este comienza con una temperatura de 25C y sale el GNL a una Temperatura de -165C. 7.5.3.2. Compresores, a continuacin se muestra una tabla con las variables de

operacin de los compresores: Potencia de compresor (HP) C1 preenfriamiento1 C2 preenfriamiento2 C3 Licuefaccion C4 Subenfriamiento 15165 11925 75489 25085 Presion de salida (Psia) 300 650 3500 4000

7.6. DESCRIPCION DEL PROCESO 7.6.1. ExxonMobil Diagrama del proceso

Fuente: (Evaluation of LNG Technologies, http://www.bitlib.net/Evaluation+of+LNG.pdf) 7.6.2. Technip-tealarc Diagrama del proceso

Descripcion del proceso Circuito de gas natural: El GN que se alimenta es tratado para remover las impurezas y la humedad. El GN que entra al tren de licuefaccin es primeramente preenfriado en un cambiador de calor de hojas planas y delgadas, para luego pasar a la torre fraccionadora donde se separa la fraccin C2+, luego es condensado y sub-enfriado en el intercambiador de calor criognico bobinado en espirales verticales. El GN licuado sales del cambiador de calor a una temperatura de -162C, para ser posteriormente almacenado. Ciclos refrigerantes: Como se puede apreciar en la figura en este proceso se tienen 2 refrigerantes mixtos en circuito cerrado: el refrigerante del ciclo de licuefaccin, que licua

el GN y el refrigerante del ciclo de pre-enfriamiento que pre-enfra el refrigerante del proceso de licuefaccin. El refrigerante del ciclo de licuefaccin es una mezcla de nitrgeno, metano, etileno, propano, mientras que refrigerante del ciclo de pre-enfriamiento es esencialmente una mezcla de etileno, propano y butano.

7.6.3.

REFRIGERANTES MIXTOS EN CASCADA (STATOIL) Diagrama del proceso

Fuente: (Evaluation of LNG Technologies, http://www.bitlib.net/Evaluation+of+LNG.pdf)

7.7. ALMACENAMIENTO TANQUES DEALMACENAMIENTO DE HORMIGON Muchos tanques de concretos y embalses han sido construidos para muchos usos, incluso el almacenaje de oxgeno lquido, que es tanto ms pesado como ms fro que el GNL. Estos tanques han estado en uso continuo desde 1968. Los tanques de concreto pre acentuados pueden ser construidos a nivel, subterrneos, o parcialmente subterrneos, segn condiciones de sitio u otros factores. Las paredes de hormign armado son aisladas por dentro del tanque con poliuretano. Los tanques de concreto pueden ser construidos de dos maneras: la primera donde el hormign es protegido del contacto directo con el GNL por una membrana o donde el GNL directamente se pone en contacto con el hormign. Tanque de almacenaje concreto Pre acentuado para GNL

FUENTE: Fundamentals of Gas Natural Processing 7.8. TRANSPORTE El transporte en este proyecto se delimita camiones cisterna metaneras, y a buques pequeos metaneros. Para la distribucin que este estipulada al norte del pas se prevee la logstica de transporte para enviar el GNL en barcos metaneros por va fluvial en el ro Ichilo, conectando al ro Mamor en el Beni hasta Guayamerin y enviarlo en cisternas metaneros por va terrestre hasta la terminal de regasificacin del gas en Cobija, Pando.

Cabe recalcar que este tipo de Vehiculos y barcos metaneros deben tener las siguientes condiciones: Barcos metaneros

Para poder transportar el gas a estas presiones (unas 15 kPa como mximo) se lcua enfrindolo hasta aproximadamente -160 C. El sistema de contencin de la carga est diseado y construido utilizando materiales que soporten dichas temperaturas criognicas. El peso especfico del gas licuado vara dependiendo del puerto de carga ya que variarn los porcentajes de cada tipo de gas en el lquido. Est entre 430 y 460 kg/m. El GNL en los tanques de carga del buque se mantiene a la temperatura a la que se ha cargado (entre -159,5 y -161 C) a lo largo de toda la navegacin, pero dependiendo de su temperatura una parte del lquido se evapora por ebullicin.

(http://es.wikipedia.org/wiki/Metanero) Cisternas metaneras, Existen 2 tipos

Cisterna aislada al vaco -Estn constituidas por dos depsitos. Un depsito interior en acero inoxidable (baja temperatura) y un depsito exterior en acero al carbono (hierro) a temperatura ambiente. -El aislamiento trmico se consigue mediante un material aislante y un alto grado de vaco entre ambos depsitos.

Cisterna aislada con poliuretano -Est constituida por un nico depsito en acero inoxidable (baja temperatura) alrededor del cual se le hace un forro de espuma de poliuretano. -Exteriormente se acaban con una chapa de aluminio lacado.

-La transferencia trmica en este tipo de cisternas es del orden de 10 veces superior que en las unidades de vaco (http://www.aesdominicana.com.do/app/do/SeminarioGNL/Introduccion_al_GNL_II. pdf) 8. BIBLIOGRAFIA Wikipedia, Gas natural licuado. [En Linea] Disponible en http://es.wikipedia.org/wiki/Gas_natural_licuado [visitado el 15 de marzo 2012] Valerie Rivera(2008), Evaluation of LNG Technologies[En Linea] Disponible en http://www.bitlib.net/Evaluation+of+LNG.pdf [visitado el 15 de marzo 2012] Department of Engineering Cybernetics, dynamic process simulator applied to a natural gas liquefaction plant [En Linea] Disponible en

portal.org/smash/get/diva2:125147/FULLTEXT01 [visitado el 20 de marzo 2012] YPFB corporacin, Documento base de contratacion d.s. 0224 contrataciones en el extranjero, Estudio de ingeniera bsica extendida del sistema de distribucin virtual de gas natural licuado, Abril 2011 Wikipedia, Metanero. [En Linea] Disponible en http://es.wikipedia.org/wiki/Metanero [visitado el 25 de marzo 2012] Indoxcryoenergy, Caractersticas generales de las cisternas para el transporte de gnl [En Linea] Disponible en http://www.aesdominicana.com.do/app/do/SeminarioGNL/Introduccion_al_GNL_II .pdf [visitado el 25 de marzo 2012]