Repblica Bolivariana de VenezuelaMinisterio del Poder Popular para la Educacin SuperiorUniversidad Nacional ExperimentalRafael Mara BaraltProyecto: Ingeniera y Tecnologa Ingeniera de Gas Prof.: Nill Hernndez

Planta Estabilizadora de Condensados

Abreu Mario Marn Mariana Martnez Nataly FranciscoLos Puertos, 2015INTRODUCCINUno de los problemas de usar bajas temperaturas en las unidades de separacin, es la alta prdida de vapor en los tanques de almacenamiento. Esta prdida es el resultado delavaporizacin de cantidades apreciable de lquido propano y butanos con metano y etanos disueltos, loscuales sonliberadoscuandola presindellquidoesreducidaylatemperatura del separador es baja y hacia la presin de almacenamiento.Cuando estos livianos finalizan la vaporizacin en el tanque, ellos arrastran algunos hidrocarburos pesados para ser quemados en las teasodescargadosala atmsfera.La estabilizacin es significado de remocin de hidrocarburos livianos a partir del lquido presente en el fondo de las bajas temperaturas del separador con relacin a los hidrocarburos pesados.Es por ello, que en el siguiente informe de una simulacin realizada con el software Chemcad v.6.1.3. se analizara el proceso de estabilizacin de condensados, se mostrara el diagrama de flujo y posteriormente se analizaran los datos. Todo ello, para desatacar la importancia que tiene este proceso a nivel industrial, teniendo en cuenta que la estabilizacin de condensados del Gas Natural no es ms que la separacin de hidrocarburos livianos y produccin de condensado suficientemente estable para su almacenamiento y su posterior utilizacin o procesamiento.

DESCRIPCION GENERAL DEL PROCESOEs un proceso que es parte del tratamiento de los hidrocarburos (gas-petrleo), este sistema al igual que los separadores da una mejor separacin entre fases, su prioridad es de bajar la presin de vapor de componentes livianos sobre componentes pesados. Objetivos del sistema de estabilizacin:0. Eliminar componentes livianos 0. Controlar la presin de vapor del condensado (gasolina)0. Cumplir especificaciones de transporte de condensado0. Garantizar la obtencin de la fase gas sin prdida de los componentes comerciales.

TORRE DE ESTABILIZACION INTERCAMBIADORES (Reboiler)SISITEMA DE CONDENSADORESTABILIZACION ACUMULADOR BOMBA DE REFLUJO COOLERS (Enfriadores)

Torre de EstabilizacinUn estabilizador es una columna de fraccionamiento, diseada para separar selectivamente las partes livianas y pesadas.La torre tiene la forma de un cilindro vertical, alto y de gran dimetro, que suelen configurar el entorno de una planta separadora de gas. Est diseada para extraer del gas natural los diferentes componentes lquidos condensados, es decir la separacin de los integrantes ms livianos de la cadena de hidrocarburos. En el respectivo proceso al comienzo saldr los ms livianos y, progresivamente, los pesados; hasta dejar los condensados que ya no aceptan mayores cortes. El diseo de una torre comienza con la indagatoria a fondo del fluido que se va a procesar.En el interior de la torre se tiene:1. Una presin ms o menos estable en toda su longitud. 1. La nica diferencia de presin que hay entre el tope y el fondo es debido al peso propio de los fluidos. 1. La temperatura del tope es mucho ms baja que la del fondo de la torre. Fraccionamiento dentro de la torre:-. Una presin ms o menos estable en toda su longitud. -. La nica diferencia de presin que hay entre el tope y el fondo es debido al peso propio de los fluidos. -. La temperatura del tope es mucho ms baja que la del fondo de la torre. -. La zona superior se llena de lquido gracias al reflujo, tambin en estado lquido, que entra al primer plato para completar la operacin.As que, todos los platos de la torre estarn llenos de lquido y, al entrar en contacto con los vapores que suben, garantizarn el equilibrio termodinmico en cada una de las etapas.proceso de estabilizacin dentro de la torreDespus de un proceso el condensado del gas pasa posteriormente a la torre estabilizadora con el fin de separar los gases ms livianos de los condensados.Esta torre es un tipo de fraccionadora con o sin reflujo de cabeza, y un calentamiento de fondo por circulacin a travs de los hornos, con lo que se logra el calor necesario para la estabilizacin. Por la cabeza de la estabilizadora se obtiene una corriente gaseosa caliente que circulan a travs de un enfriador, condensndose los compuestos pesados, para luego ser bombeados desde el acumulador o tanque de reflujo, nuevamente a la torre. La parte liviana en forma de gas, es desalojada para reunirse con el gas destinado al resto del Proceso.La torre tiene una presin ms o menos estable en toda su longitud. La nica diferencia de presin que hay entre el tope y el fondo es debido al peso propio de los fluidos. En cambio la temperatura del tope es mucho ms baja que la del fondo de la torre. Aqu est la clave de la separacin. Por ejemplo imaginemos que colocamos una porcin de gasolina en un recipiente abierto, de inmediato se empezarn a desprender los componentes ms voltiles y, obviamente, los vapores empezarn a ascender. Se debe calcular, para una determinada composicin del fluido y, a una presin determinada, cul debe ser la temperatura a la cual se empieza a evaporar el fluido, es decir los lquidos condensados. As, al conocer la presin de la torre en el sitio donde se introduce la alimentacin, se determine la temperatura a la cual se debe introducir el fluido, para asegurarse de que entre en estado lquido y prximo a empezar la evaporacin.La columna estabilizadora est llena con una serie de platos igualmente distanciados entre el tope y el fondo, de tal manera que los lquidos vayan cayendo, de uno a otro plato, hasta llegar al fondo. Obviamente, en cada uno de esos recipientes habr burbujeo y desprendimiento de la porcin ms voltil. Por cuanto hay lquidos que entran a la torre de manera continua a la altura del plato de carga, ubicado en su zona media, los platos de burbujeo estarn siempre llenos y existir en equilibrio una porcin de vapor que, desde cada plato, asciende hacia el tope, as como, una porcin de lquidos que baja hasta el fondo de la columna.La zona superior se llena de lquido gracias al reflujo, tambin en estado lquido, que entra al primer plato para completar la operacin. As que, con este aporte, todos los platos de la torre estarn llenos de lquido y, al entrar en contacto con los vapores que suben, garantizarn el equilibrio termodinmico en cada una de las etapas o platos de burbujeo.Cuando el fluido rebosa el plato de entrada (plato de alimentacin) y cae al sector inmediatamente inferior, se empieza a evaporar porque consigue temperaturas ms altas y, finalmente, el que llega al plato del fondo de la torre, tambin estar a su punto de burbujeo, pero ya en estado lquido.Si ahora recordamos que la temperatura del fondo es la ms alta, con respecto al tope, ser fcil entender que, dentro de la torre, existe un gradiente de temperatura. Es decir que, desde el tope hacia el fondo, la temperatura en cada plato es cada vez ms alta. Eso permite que los fluidos de acuerdo a su volatilidad se vayan evaporando a medida que descienden.Es fcil aceptar que las porciones ms pesadas (lquidos condensados) necesiten de mayor temperatura para evaporarse. De esa manera la torre ir estratificando los fluidos en funcin de sus respectivos puntos de burbujeo. Los ms pesados (condensado estabilizado) hacia el fondo y los ms livianos (gas de cabeza) en los platos del tope.El condensado del pie de torre pasa a un calentador (reboiler) donde se eleva su temperatura para retornar la torre. Finalmente el hidrocarburo lquido estabilizado depositado en el fondo de la torre, es descargado a travs de un intercambiador (intercambiando con el producto de entrada a la torre) hacia un enfriador, y el tanque de almacenaje. Es decir cuando se trata de una columna fraccionadora, la parte liviana se ir al tope de la torre mientras que la porcin pesada quedar en el fondo.

REBOILER1. Un reboiler o rehervidor es un intercambiador de calor que se emplea para calentar el lquido de inters. 1. Normalmente se emplea vapor de agua como flujo que cede calor al fluido a calentar. Este se hace pasar por los tubos y la temperatura de salida de la corriente de lquido al que se ha transferido calor se suele controlar con una sonda. 1. El caudal de vapor se regular en funcin de que la temperatura sea inferior o superior a la deseada.1. En las torres de destilacin, los reboiler se sitan en los fondos para calentar la mezcla lquida que va a ser destilada.INTERCAMBIADORLa construccin general de los intercambiadores de carcasa y tubos consiste en un haz de tubos paralelos dentro de una carcasa o coraza. Uno de los fluidos pasa por el carcasa (por fuera de los tubos) y el otro dentro de los tubos.Los cabezales extremos del intercambiador pueden estar construidos para que haya varias pasadas en el lado de los tubos.Tambin se pueden tener varias pasadas en el lado de la carcasa instalando en el interior de ste unos deflectores paralelos a los tubos.Estos deflectores se pueden colocar, as mismo, perpendiculares a los tubos dentro de cada pasada para dirigir contra estos al fluido del casco. La finalidad de que haya ms de una pasada es controlar la velocidad del fluido en los tubos y la carcasa y poder aproximarse con ms exactitud a la temperatura entre los dos fluidos.Los equipos de carcasa y tubos son compactos y eficientes. Sus altas velocidades mejoran la velocidad de transferencia del calor.variables de proceso-. PRESION DE VAPOR1. La propiedad principal relacionada con la estabilizacin es la presin de vapor( esta) esta se debe al movimiento de las molculas del gas. 1. El metano tiene una presin de vapor ms alta que cualquier hidrocarburo por eso ejerce una presin dentro de un separador.1. El movimiento molecular de los hidrocarburos con ocho o ms tomos de carbono es muy lento, por lo que ejercen presiones pequeas dentro de un separador1. La presin de vapor se incrementa cuando la temperatura se eleva.1. Una mezcla de hidrocarburo a una presin vapor menor que la presin atmosfrica puede entrar a un tanque atmosfrico sin que ocurra la vaporizacin.-. PRESION DE VAPOR REID1. Es el procedimiento de prueba para determinar la presin de vapor de condensados, gasolinas, aceite crudo y otros productos del petrleo que se almacenan en tanques atmosfricos.1. El objetivo de la prueba PVR fue proporcionar un medio para determinar si un hidrocarburo liquido almacenado en un tanque atmosfrico, vaporiza o no cuando su temperatura se eleva a 100F esta cantidad se selecciono como una temperatura probable para el tanque de almacenamiento. TRASPORTE DEL CONDENSADO ESTABILIZADOEl condensado ya estabilizado se lo transporta en ductos hacia una refinera para su respectivo refinamiento entre sus productos estara el propano que se vendera en garrafas en estado puro. Este producto tambin se puede utilizar en sustitucin de la gasolina de motor. Algunas veces se prepara una mezcla de propano y butano para venderlo como LPG..ANALISIS DEL PROCESO Y RESULTADOSDiagrama de Flujo

El problema se ilustra en la figura. Se trata de una planta de estabilizacin de condensado. El gas entra al sistema con las condiciones de alimentacin mostradas. El trabajo realizado fue tomar esta unidad existente y determinar nuevas condiciones de operacin y cualquier modificacin necesaria. Los requerimientos de diseo son los siguientes:-. El punto de roco del gas debe ser20 Fo menor.-. El condensado estabilizado (corriente 9) debe tener un contenido mximo de propano de 1%

Desarrollo de la SimulacinEl primer paso fue elegir las unidades con las que trabajaramos, en este con el Sistema Ingles. Luego se procede a agregar la lnea de alimentacin y cada uno de los equipos que participaran en el proceso, por ltimo se agreg las tres lneas de productos finales. Una vez montado cada uno de los equipos se agrega las lneas de unin, streat. Los equipos que participaran en la simulacin son: Dos intercambiadores de calor. Un separador (tanque flash) Una valvula Una columna de destilacin con rehervidor.Una vez hecho esto, se seleccionan los componentes. Los cuales se ven en la siguiente imagen.

El siguiente paso que se realizo fue la seleccin de paquetes termodinmicos, para nuestra simulacin usamos el paquete termodinmico proporcionado por las ecuaciones de Peng Robinnson.Posterior a esto, definimos las corrientes de alimentacin, es decir especificamos las proporciones.Nitrgen 100.19Methane4505.48Ethane514Propane214I-butane19.2N-butane18.18I-pentane26.4N-pentane14N-hexane14Especificamos los parmetros del equipo:Primer intercambiador de calor:

Segundo intercambiador de calor:

Especificacin del Tanque FlashEn nuestro ejemplo el tanque flash es un separador liquido vapor y no requiere especificacin. Por consiguiente no necesitamos hacer ninguna entrada para esta unidad.Especificacin de la Vlvula

Especificacin de la Torre Estabilizadora

Efectuamos la Simulacin

Anlisis de los ResultadosAhora que la simulacin se ha completado, debemos revisar los resultados antes de imprimirlos o hacer una copia.Al principio de la simulacin tenamos dos especificaciones la primera que el punto de roci fuese 20F. Para verificar esto graficamos las temperatura con el mismo simulador y observamos que el Punto de Roco ms alto de esta mezcla es un poco menos que 20oF. Por consiguiente, Punto de Roco de esta mezcla est ciertamente en o menos de nuestra especificacin del gas del producto.

Nuestra segunda especificacin requiere que el porcentaje de propano en la corriente del fondo sea 1 por ciento. Verificamos los resultados y observamos.

Podemos ver de este despliegue que el propano est muy por debajo de nuestra especificacin de 1 %.Esto quiere decir que nuestro diseo es demasiado conservador. Para corregir esto,permitanos volver y reespecificar la columna para producir precisamente 1 %de propano en el fondo. Sin embargo ya finalizado el proceso, cumplimos con la finalidad planteada, por ltimos analizamos el balance de masa y energa.Balance de MasaEntrada = SalidaCorriente 1 = Corriente 5 + Corriente 9 + Corriente 85425,4502(lbmol/h) = 5380,1938(lbmol/h) + 29,9999(lbmol/h) + 15,2566(lbmol/h)5425,4502(lbmol/h) = 5425,4502(lbmol/h

En las mismas figuras se puede comprobar igualmente el balance de energa.CONCLUSIONESAl finalizar la simulacin se llegaron a las siguientes conclusiones:-. Con respecto a Chemcad es un poderoso software muy til para clculos de procesos de gas, as mismo tiene una gran aceptabilidad a nivel industrial.-. Con respecto a la estabilizacin de condesados es un proceso muy importante en la industria porque permite Eliminar componentes livianos, Controlar la presin de vapor del condensado (gasolina), Cumplir especificaciones de transporte de condensado y Garantizar la obtencin de la fase gas sin prdida de los componentes comerciales.-. Con respecto a la simulacin se obtuvo lo que se esperaba, en la corriente 9, los productos del fondo, los porcentajes de nitrgeno, metano y etano fueron de 0%. Debido a que son componentes livianos estos fueron eliminados. Por lo que las proporciones de los mismos salieron por la corriente 5. Y por ltimo los productos del tope tenan una pequea cantidad de metano, etano y nitrgeno.RECOMENDACIONESNosotros recomendamos el uso y la prctica de este software puesto que es de fcil manejo, y muy usado para simular procesos industriales. Asimismo, recomendamos realizar cursos para profundizar la prctica y uso de este simulador.Por otro lado con respecto a la simulacin realizada se recomienda reespecificar la columna de destilacin para producir el 1% de propano en el fondo, debido a que fue una de las especificaciones que no se cumplieron, sin embargo el proceso simulado tiene aceptacin, y se puede decir que el incumplimiento del 1% de propano en el fondo se debe a que el proceso es demasiado conservador.

Planta Estabilizadora de CondensadosSimulacin Avanzada de ProcesosSimulador Chemcad

UNERMB13/03/2015