República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular Para la Defensa Universidad Nacional Experimental de La Fuerza Armada Bolivariana Núcleo Trujillo
Columna de destilación
INTEGRANTE:
DANIEL E PÉREZ CI.22892360 WILMER A PEÑA CI. 21038957 SECCION 03
Ing. Gas
Procesamiento de hidrocarburo II
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Introducción:
La destilación es la técnica de separación más frecuentemente usada en las industrias químicas y petroleras. El control de esta operación unitaria es vital para la operación segura y eficiente de muchas plantas. Los procesos de separación alcanzan sus objetivos mediante la creación de dos o más zonas que coexisten y que tienen diferencias de temperatura, presión, composición y fase. Cada especie molecular de la mezcla que se vaya a separar, reaccionará de modo único ante los diversos ambientes presentes en esas zonas. En consecuencia, cada especie establecerá una concentración diferente en cada zona y esto da como resultado una separación entre las especies. También es un proceso común en un gran número de refinerías, ya que la separación de esta mezcla es de beneficio en los procesos subsecuentes, en los que las corrientes de salida son enviadas para la obtención de diversos productos. De igual forma las columnas de destilación son unidades bastante complejas, tienen varias entradas y salidas de modo que pueden presentar serios problemas de control. Sus dinámicas son una mezcla de cambios muy rápidos en los flujos de vapor, cambios moderadamente rápidos en los flujos de líquido, cambios lentos en las temperaturas y cambios muy lentos en las composiciones. Frecuentemente, las variables manipuladas tienen restricciones por los límites de inundación de la columna o las limitaciones de los intercambiadores de calor. A continuación en este trabajo se presentaran una breve descripción de lo que son: La columna Desetanizadora, columna Despropanizadora y la columna Desbutanizadora
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Columna Desetanizadora. La desetanizadora es una columna de destilación que tiene como objetivo separar finalmente los productos más pesados del gas natural (LGN). Dicha torre contiene 28 platos y opera a 190 psig. La columna posee un rehervidor lateral y un rehervidor de fondo. El calor de reebullición para el rehervidor lateral lo proporciona el gas de entrada o el gas deshidratado. El gas residual proveniente de la descarga del compresor de gas residual se utiliza para suministrar calor al rehervidor de fondo. La torre consta de un condensador parcial que se utiliza para proveer un reflujo a la columna. El producto líquido de fondo proveniente del desetanizador es bombeado a través del enfriador de aire de producto del desetanizador y combinado con el producto líquido del estabilizador y con el producto del segundo tren. Columna Desetanizadora
Columna despropanizadora: Una despropanizadora es una columna de destilación diseñada para separar propano de isobutano y otros componentes más pesados. Es ampliamente utilizada en plantas de tratamiento y procesamiento de gas natural y en refinerías para separar los componentes de los gases licuados de petróleo (GLP), que son el propano y los butanos. De esta manera se logra la purificación de dichos componentes.
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A continuación se describe el proceso de separación tomando como referencia datos típicos del proceso que serán utilizados posteriormente para diseñar el control de la columna. La corriente de alimentación consiste en una mezcla de propano (30% molar), isobutano (40% molar) y n-butano (30% molar). El flujo de la misma es de 2000 lbmol/h a 90ºF y 223 psia. Antes de introducirla a la columna se la hace pasar por una válvula que le provoca una caída de presión de 20 psia. Esta corriente ingresa en el plato Nº 15 de la columna.
E s q u e m a g e n e ra l d e l a d e s p r o p a n i za d o r a
La columna de destilación, de 64 pies de altura y 1,5 pies de diámetro, cuenta con 30 platos perforados para alcanzar las composiciones deseadas. Por la cabeza de la torre, sale una corriente de vapor a 106,5ºF (41,4ºC) que se condensa totalmente en un condensador horizontal que opera a 200 psia (13,6 atm). Del mismo egresa una corriente líquida de pureza 98% molar de propano que es dividida para ser enviada nuevamente a la columna como reflujo y por otra parte como destilado de salida. La corriente de fondo de la despropanizadora, a 186,8ºF (86ºC), pasa a un rehervidor tipo kettle que operando a 202,6 psia (13,8 atm) revaporiza parte de la corriente que vuelve a la columna. El líquido que desborda en el reboiler sale como corriente de fondo con una composición de 1% molar de propano.
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Las corrientes de servicios son: agua de enfriamiento a 77ºF (25ºC) en el condensador y vapor a 80 psig.
Columna desbutanizadora: La función de la unidad desbutanizadora, es separar por medio de calentamiento los productos de fondo de la despropanizadora. Todos los butanos son separados por tope en la torre. Los Pentanos dejan la torre como una corriente lateral de vapor y la gasolina pesada (C6+) es el producto de fondo. La torre es una columna de platos con 50 bandejas y el producto de tope es condensado por medio del calor entregado a la corriente de fondo de la corriente de la separadora de butanos en un intercambiador de tubos y coraza. La corriente lateral de pentano es condensada utilizando un enfriador por aire. El calor en el rehervidor es suministrado por el sistema de aceite caliente a través de un intercambiador de termosifón. El control de la presión de la torre desbutanizadora opera bajo el mismo principio que las otras torres. El diseño permite una, pequeña sobresuperficie en el condensador, lo cual conlleva a un ligero subenfiriamiento del material condensado. Un desvío de los vapores calientes controla entonces la presión de la torre. F u n d a m e n t o s d e l Pr o c e s o
Esta torre es alimentada por la torre despropanizadora, por una corriente a 265ºF la cual se vaporiza en una válvula de control de flujo aproximadamente en un 25,18% en peso para luego alimentar a la Desbutanizadora en la bandeja 19. Todos los butanos se separan en el tope de esta torre, y alimenta luego a la separadora de butanos. Un producto pentano con una pureza mínima de 80% por volumen de líquido se obtendrá de la corriente lateral de vapor de la bandeja Nº 35; El producto de fondo es un, corte de gasolina. Los fondos de la despropanizadora, a 265ºF salen de la, torre y después de vaporizarse en una válvula bajo caudal controlado (FV-1), se dirigen a la desbutanizadora (DBA), entrando en el plato N° 19. Un nuevo controlador de temperatura, de alimentación reajustara el controlador de flujo, regulando así el suministro de aceite para calentamiento al precalentador en caso de recuperación de etano. Los vapores de tope se envían a través de una línea de 18” a los rehervidores de intercambio de la separadora de butanos (INT-7.1, INT-7.2),
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donde se condensan con los fondos de la separadora de butanos, y regresan al acumulador de reflujo (ARDBA) a 145 PSIG y 173ºF. Se coloca una válvula de desvío (PV-1) de 6” entre la línea de vapores de tope y el acumulador, a fin de mantener una presión constante de 145 PSIG en el acumulador. De las bombas de reflujo (BR-1, BR-2) normalmente una está en operación y la otra está fuera de servicio en calidad de reserva.
C o l u m n a d e s b u t a n i z ad o r a
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Conclusión.
Con la información planteada en este trabajo llegamos a la conclusión que en las torres de destilación ya sean de los tres tipos planteados anteriormente es fundamental controlar la temperatura para obtener la condensación de las diferentes mezclas a diferentes ni veles, de donde son extraídas. Las fracciones más pesadas terminan en la parte más baja mientras que las más ligeras salen por la parte superior. La presencia de cenizas y componentes casi sólidos en el petróleo natural, la diversidad de los petróleos naturales, la inmensa cantidad de componentes y la naturaleza compleja de las mezclas a obtener, hace que este proceso no es tan simple como la destilación de una mezcla de simples líquidos. En comparación con las tres columnas estudiadas cada una tiene la misma función que es la de destilar en gran porcentaje la mezcla que se esta procesando, dejando así componentes relativamente puros como lo son el Etano, Propano y Butano componentes que son necesarios que estén en estado relativamente puros para el consumo tanto de la industria química como también el de la industria petrolera.
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Bibliografía.
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