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RECUPERACIÓN Y FRACCIONAMIENTO DE LICUABLES (2ª PARTE)

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Manual Recuperación y Fraccionamiento de Licuables PGPB-2

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  • RECUPERACIN Y FRACCIONAMIENTO DE LICUABLES

    (2 PARTE)

  • 2 Direccin Regional Sur

    INSTITUTO MEXICANO DEL PETRLEO

    Direccin de Capacitacin

    Regin Sur

    Especialistas:

    Ing. Manuel Mndez Ziga

    Ing. Marco Antonio Rendn Sosa

    Copyright 2010 INSTITUTO MEXICANO DEL PETRLEO

  • Recuperacin y Fraccionamiento de Licuables

    Direccin Regional Sur 3

    Contenido.

    OBJETIVO. ...................................................................................................................... 7

    INTRODUCCIN. ............................................................................................................ 9

    1 FRACCIONAMIENTO DE HIDROCARBUROS. ...................................................... 11

    1.1 GENERALIDADES. ..................................................................................................... 11

    1.1.1 Complejos procesadores de gas. .................................................................................. 11

    1.2 PRINCIPIOS DE OPERACIN DEL FRACCIONAMIENTO DE LICUABLES. ............. 11

    1.3 TREN DE FRACCIONAMIENTO. ................................................................................ 13

    1.3.1 Descripcin general del proceso. ................................................................................... 13

    1.4 LISTA DE EQUIPOS. .................................................................................................. 15

    1.4.1 Seccin de Fraccionamiento. ......................................................................................... 15 1.4.2 Seccin de Recuperacin de Nafta y Almacenamiento de Metanol. ............................ 15 1.4.3 Seccin de Refrigeracin. .............................................................................................. 16 1.4.4 Servicios Auxiliares y Equipos Paquete......................................................................... 16 1.4.5 Seccin de fraccionamiento. .......................................................................................... 17 1.4.6 Seccin de refrigeracin. ............................................................................................... 25

    1.5 PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS. ........................................................................... 26

    1.5.1 Procedimientos Preliminares para el arranque de planta. ............................................. 26

    2 PRINCIPIOS DEL ANLISIS ESTRATGICO DE OPERACIONES DE DESTILACIN. ......................................................................................................... 33

    2.1 ETAPA DE EQUILIBRIO Y DIAGRAMAS TERMODINMICOS. ................................. 33

    2.1.1 Presin de vapor. ........................................................................................................... 33 2.1.2 Diagramas de ebullicin. ................................................................................................ 35 2.1.3 Diagramas de equilibrio. ................................................................................................ 35

    2.2 VOLATILIDAD RELATIVA. .......................................................................................... 36

    2.3 DESCRIPCIN GENERAL DE LAS COLUMNAS DE DESTILACIN. ........................ 38

    2.3.1 Tipos de columnas. ........................................................................................................ 39

    2.4 DESTILACIN DE UNA ETAPA (FLASH). .................................................................. 42

    2.4.1 Relacin de parmetros. ................................................................................................ 42 2.4.2 Estrategia de anlisis (QPS) para destilacin de una etapa o flash. .......................... 43 2.4.3 Ejercicios qu pasa s? (QPS) para destilacin de una etapa o flash. ..................... 44 2.4.4 Relacin de parmetros en destilacin fraccionada. ..................................................... 47 2.4.5 Estrategia de anlisis Qu pasa si? para destilacin fraccionada. ........................... 48 2.4.6 Ejercicio qu pasa s? (QPS) para destilacin fraccionada. ....................................... 50

    3 CALIDAD DE INSUMOS Y PRODUCTOS EN FRACCIONAMIENTO. .................... 51

  • Recuperacin y Fraccionamiento de Licuables

    4 Direccin Regional Sur

    3.1 ESPECIFICACIONES DE LOS PRODUCTOS. ...........................................................52

    4 OPERACIN DE TERMINAL REFRIGERADA. ...................................................... 55

    4.1 SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO CRIOGNICO. .................................................55

    4.1.1 DATOS GENERALES. ................................................................................................... 55 4.1.2 Descripcin de tanques de almacenamiento criognico. ............................................... 55 4.1.3 Sistema de refrigeracin (holding). ................................................................................ 56 4.1.4 Sistema de llenado (Filling). ........................................................................................... 57 4.1.5 Carga de Buque-Tanques. ............................................................................................. 57 4.1.6 Sistemas auxiliares. ....................................................................................................... 58

    4.2 OPERACIN NORMAL. ..............................................................................................60

    4.2.1 Tanque de almacenamiento criognico de productos refrigerados. .............................. 60 4.2.2 Compresores - Tambor de succin y acumuladores de interpaso. ............................... 61 4.2.3 Condensadores y acumuladores finales. ....................................................................... 62 4.2.4 Sistema anti-bumping. .................................................................................................... 62

    4.3 SISTEMA DE CARGA Y DESCARGA. ........................................................................62

    4.4 PREPARATIVOS PARA EL ARRANQUE. ...................................................................63

    4.4.1 Generalidades. ............................................................................................................... 63 4.4.2 Servicios auxiliares. ........................................................................................................ 65 4.4.3 Tanque de almacenamiento. .......................................................................................... 65 4.4.4 Instalacin de las lneas de arranque. ........................................................................... 65 4.4.5 Compresores. ................................................................................................................. 65

    4.5 ARRANQUE. ...............................................................................................................66

    4.6 PURGA. ......................................................................................................................66

    4.6.1 Tanque de almacenamiento. .......................................................................................... 66 4.6.2 Resto del sistema. .......................................................................................................... 66

    4.7 ENFRIAMIENTO. ........................................................................................................67

    4.8 DISTRIBUCIN Y COMERCIALIZACIN DEL GAS LICUADO. .................................70

    4.9 PROCESO DE ALMACENAMIENTO Y MANEJO DE ETILENO. ................................73

    4.9.1 Datos tcnicos del etileno. ............................................................................................. 73 4.9.2 Almacenamiento criognico. .......................................................................................... 74 4.9.3 Tanques criognicos. ..................................................................................................... 74 4.9.4 Descripcin de la terminal de almacenamiento de etileno I y II. .................................... 75 4.9.5 Sistema de deteccin de Fuego y Gas. ......................................................................... 78

    A. APNDICE. .............................................................................................................. 79

    A.1 CONSTANTES CRTICAS DE HIDROCARBUROS. .....................................................79

    A.2 DIAGRAMAS PRESIN-ENTALPIA. .............................................................................80

    BIBLIOGRAFA. ............................................................................................................ 89

  • Recuperacin y Fraccionamiento de Licuables

    Direccin Regional Sur 5

  • Recuperacin y Fraccionamiento de Licuables

    Direccin Regional Sur 7

    Objetivo.

    Proporcionar a los participantes, los conocimientos y tcnicas

    necesarias para interpretar y manejar la cadena de Valor del

    Gas Natural, con el fin de aplicarlos en el aprovechamiento

    de su utilizacin como combustible y materia prima.

    Aplicar los conocimientos adquiridos para analizar el efecto

    de los cambios de las variables del proceso sobre los

    factores principales de operacin del fraccionamiento de

    licuables y utilizar los elementos necesarios para tomar

    decisiones durante los eventos de arranque y paro,

    manteniendo la continuidad de la operacin de estos equipos

    y del proceso.

  • Recuperacin y Fraccionamiento de Licuables

    Direccin Regional Sur 9

    Introduccin.

    La recuperacin y fraccionamiento de licuables es uno de los procesos que se llevan a cabo en los centros procesadores de gas para recuperar el etano, propano, butano y naftas que son parte de los hidrocarburos que integran la corriente de Gas Natural procedente de los campos productores en la cadena de valor de la industria petroqumica.

    Dada la importancia de este proceso, en este manual se desarrollan los temas de fraccionamiento de hidrocarburos, principios de anlisis estratgico en operaciones de destilacin y operacin de terminal refrigerada.

    El primer captulo se refiere al proceso de fraccionamiento de licuables procedentes de las plantas criognicas y endulzadoras de lquidos, en donde se describe la operacin de las torres desetanizadora, desbutanizadora, despropanizadora y repasadoras.

    En el segundo se dan los principios del anlisis estratgico del comportamiento de las operaciones de destilacin en base a los factores principales de este proceso.

    En el tercer captulo se describe un sistema de almacenamiento criognico de amoniaco y LPG con los sistemas de refrigeracin con los que cuentan estos sistemas, y la red de distribucin del Gas Licuado en la Repblica Mexicana; tambin se describen los sistemas de almacenamiento criognico del Etileno en la terminal refrigerada de Pajaritos.

    Se proporciona diagramas de los procesos en cada captulo y en el Apndice los diagramas Presin-Hentalpas del metano, etano, propano, butano, pentano, hexano y amoniaco, como una referencia del comportamiento de estos productos ante los cambios de sus condiciones de operacin.

  • Recuperacin y Fraccionamiento de Licuables

    Direccin Regional Sur 11

    1 FRACCIONAMIENTO DE HIDROCARBUROS.

    1.1 GENERALIDADES.

    1.1.1 Complejos procesadores de gas.

    Pemex Gas cuenta con diez complejos procesadores de gas. De ellos, ocho estn ubicados en la regin sur-sureste del pas (Chiapas, Tabasco y Veracruz) y dos en la regin noreste (Tamaulipas). En dicho complejos existe un total de 71 plantas, de distintos tipos, que tienen la capacidad instalada siguiente:

    Procesos Capacidad instalada

    Endulzamiento de gas 4503 MMpcd

    Recuperacin de lquidos 5392 MMpcd

    Recuperacin de azufre 219 MMpcd (3256 td)

    Endulzamiento de condensados 144 Mbd

    Fraccionamiento 586.6 Mbd

    Absorcin 350 MMpcd

    Eliminacin de nitrgeno 630 MMpcd

    Ciudad Pemex, Cactus y Nuevo Pemex son los complejos ms grandes de nuestra empresa. En ellos se lleva a cabo la mayora (92%) del endulzamiento de gas amargo; 69% del procesamiento del gas dulce (recuperacin de lquidos) y (96%) de la recuperacin de azufre.

    En lo que respecta a los condensados, casi la totalidad de su endulzamiento se realiza en los complejos de Cactus y Nuevo Pemex, mientras que buena parte del fraccionamiento se lleva a cabo en los complejos de Cactus, Nuevo Pemex y rea Coatzacoalcos. En el complejo Ciudad Pemex, el tren No. 1 de la Unidad de Eliminacin de Nitrgeno entr en operacin el 29 de marzo del 2008.

    1.2 PRINCIPIOS DE OPERACIN DEL FRACCIONAMIENTO DE LICUABLES.

    El proceso de fraccionamiento recibe lquidos del gas del proceso criognico y condensados dulces, que pueden provenir de las plantas endulzadoras de lquidos o directamente de los campos productores.

  • Recuperacin y Fraccionamiento de Licuables

    12 Direccin Regional Sur

    Consiste en varias etapas de separacin que se logran a travs de la destilacin. Con lo anterior se logra la separacin de cada uno de los productos, como se muestra en el diagrama de la Fig. 1-1.

    HC DE

    CRIOGNICA

    C3

    C4

    NL

    NP

    D-C2

    1

    5

    6

    20

    R-1

    T = -4CP = 15.8 kg/cm

    2m

    T = 79CP = 16 kg/cm

    2m

    1

    20

    28

    T = 88CP = 2.3 kg/cm

    2m

    T = 156CP = 3.2 kg/cm

    2m

    D-C4

    1

    23

    45

    T = 64CP = 12.5 kg/cm

    2m

    T = 150CP = 13 kg/cm

    2m

    D-C3

    1

    11

    47

    T = 56CP = 19 kg/cm

    2m

    T = 109CP = 19.5 kg/cm

    2m

    R-2

    1

    35

    40

    T = 177CP = 3.5 kg/cm

    2m

    T = 259CP = 4 kg/cm

    2m

    C2

    FIG. 1-1. PROCESO DE FRACCIONAMIENTO DE HC LIQUIDOS DEL GAS NATURAL.

  • Recuperacin y Fraccionamiento de Licuables

    Direccin Regional Sur 13

    En la primera columna se separa el etano, en la segunda el gas licuado (propano y butano), y en caso necesario, en la columna despropanizadora se puede separar tambin el propano y butano y finalmente la nafta (pentanos, hexanos ms pesados). El etano se comercializa con Pemex Petroqumica como carga de las plantas de etileno, el gas licuado se almacena y distribuye para su consumo nacional y la nafta se comercializa con Pemex Refinacin para la elaboracin de gasolinas, adems de su exportacin.

    Las plantas Fraccionadoras reciben como materia prima los lquidos criognicos C2+ y las gasolinas estabilizadas que se producen dentro de los complejos, as como una corriente de hidrocarburos estabilizados.

    El proceso esta dividido en las siguientes secciones:

    Seccin de Fraccionamiento.

    Seccin de Tratamiento con DEA y Compresin de Etano.

    Seccin de Tratamiento Custico.

    Seccin de Refrigeracin.

    Los productos que se obtienen de la planta son:

    Etano. Se recupera para poder utilizarse como materia prima en el proyecto de etileno siglo XXI.

    Propano. Se enva a almacenamiento para utilizarlo como refrigerante en las plantas criognicas y fraccionadoras.

    Butano. Se mezcla con el propano y se enva a almacenamiento, para comercializarse como gas LP.

    Naftas Ligeras. Se enva a almacenamiento y al rea de Coatzacoalcos para comercializarse, para exportacin o consumo nacional.

    Nafta Pesada. Se enva al Almacenamiento de Productos y se inyecta al crudo en el rea de CACTUS para su aprovechamiento.

    1.3 TREN DE FRACCIONAMIENTO.

    1.3.1 Descripcin general del proceso.

    1.3.1.1 Seccin de Fraccionamiento.

    La seccin de fraccionamiento est diseada para manejar licuables, provenientes de las plantas criognicas de los Centros de Trabajo, as como licuables provenientes de las plantas Endulzadoras de Lquidos.

    Con el fin de obtener los productos requeridos, esta seccin cuenta con torres Desetanizadoras, Desbutanizadora, Despropanizadora y Repasadoras (fraccionadora de naftas).

    El fraccionamiento se inicia en las dos torres desetanizadoras que operan en paralelo a una presin de 15.8 kg/cm, el diseo de ambas torres es idntico, cada una opera con el 50% de flujo total. Por el domo se obtiene Etano que previa compresin se enva al gasoducto, y por el fondo propano mas pesados que se alimentan por diferencia de presin a la torre desbutanizadora.

  • Recuperacin y Fraccionamiento de Licuables

    14 Direccin Regional Sur

    El calor necesario para llevar a cabo la separacin de los productos, es proporcionado por los dos rehervidotes, emplendose vapor saturado de baja presin (4.5 kg/cm) como medio de calentamiento.

    Por el domo de la torre desbutanizadora se obtiene Gas LP y por el fondo Naftas, que tambin son enviadas por diferencia de presin a la seccin de Repasado.

    La funcin de la Torre Despropanizadora es separar el propano del butano, y se ajustan las condiciones de operacin cuando se requiere producir refrigerante para servicio del complejo. Esta torre se alimenta a travs de unas bombas de carga.

    La primera Torre Repasadora, recibe la alimentacin proveniente del Separador de Naftas, que es un tanque flash que opera a una presin de 2.8 kg/cm. La funcin de este equipo es separar las gasolinas ligeras de las pesadas aprovechando la cada de presin.

    El destilado de esta torre, se une al producto vapor del tanque Separador de Naftas previamente condensado y se recibe en el Tanque de Balance de Naftas. Esta mezcla (Nafta Ligera) se une posteriormente al producto lquido del domo de la Segunda Torre Repasadora, envindose finalmente al rea de almacenamiento y bombeo de productos.

    En la Segunda Torre Repasadora se lleva a cabo la rectificacin final de las naftas procedentes del fondo de la Primera Torre Repasadora, el rehervidor de esta segunda torre repasadora es el un calentador a fuego directo.

    1.3.1.2 Seccin de Tratamiento con DEA.

    Esta seccin esta diseada para tratar 2,085 Nmstd/d de Etano procedente de la seccin de fraccionamiento. La corriente de etano se endulza, ponindose en contacto con una solucin acuosa de DEA al 20% en peso, en el Absorbedor de Etano. Despus de esto, el etano se enva al Tanque de Succin del Compresor de Etano, para posteriormente enviarse al gasoducto a una presin de 77.3 kg/cm y una temperatura de 38 C.

    1.3.1.3 Seccin de Tratamiento Custico.

    Esta seccin esta diseada para tratar butanos, con el fin de reducir su contenido de compuestos de azufre (mercaptanos).

    La corriente de butanos proveniente de la seccin de fraccionamiento, contiene aproximadamente 340 ppm de compuestos de azufre. Dicha corriente se recibe en esta seccin a una temperatura de 38 C y una presin de 8.8 kg/cm, y se mezcla en lnea con un volumen igual de solucin acuosa de sosa custica al 10% en peso.

    La emulsin pasa al Tanque Asentador de la Primera Etapa en donde, por diferencia de densidades se separan los butanos de la sosa custica. La corriente de butanos que se obtiene del absorbedor, con un contenido total de azufre de 250 ppm, se mezcla nuevamente en lnea con un volumen igual de solucin acuosa de sosa al 10% en peso con el fin de disminuir an ms, los compuestos de azufre. La emulsin pasa al Tanque Asentador de la Segunda Etapa donde se separan los butanos, los cuales se mandan al Filtro de Arena.

    En este equipo se elimina la sosa custica que pudiera haber arrastrado la corriente de butanos, que en este punto contiene como mximo 200 ppm de azufre. Los butanos tratados se envan al rea de almacenamiento y bombeo de productos.

    1.3.1.4 Seccin de Refrigeracin.

    La seccin de refrigeracin esta diseada para condensar la cantidad de etano requerida como reflujo por las Torres Desetanizadoras, utilizando propano como medio de refrigeracin.

  • Recuperacin y Fraccionamiento de Licuables

    Direccin Regional Sur 15

    El propano que se encuentra en el tanque Acumulador De refrigeracin a una presin de 16.1 kg/cm se expande hasta una presin de 2.6 kg/cm. La mezcla liquido vapor se enva a los Condensadores de las Torres Desetanizadoras, en donde se lleva a cabo el intercambio de calor requerido para lograr la condensacin.

    El propano totalmente vaporizado pasa por el Tanque de Succin del Compresor, antes de ser comprimido nuevamente, en estas condiciones el gas se condensa en los Condensadores de Refrigerante utilizando agua, para ser posteriormente enviado al Tanque Acumulador de Refrigerante, cerrndose as el ciclo.

    1.4 LISTA DE EQUIPOS.

    1.4.1 Seccin de Fraccionamiento.

    Equipos de proceso Equipos de proceso

    Rehervidor de la torre Desbutanizadora Rehervidor de la Segunda Torre Repasadora

    Torre Desetanizadora Torre Desbutanizadora

    Torre Despropanizadora Primera Torre Repasadora

    Segunda Torre Repasadora Condensador de la Torre Desetanizadora

    Condensador de la Torre Desbutanizadora Calentador de Carga a la Torre Despropanizadora

    Condensador de la Torre Despropanizadora Enfriador de Propano Producto

    Enfriador de Butano Condensador de la Primera Torre Repasadora

    Rehervidor de la Primera Torre Repasadora Condensador de Nafta

    Enfriador de Nafta Pesada Enfriador de Nafta

    Condensador de la Segunda Torre Repasadora Rehervidor de la Torre Desetanizadora

    Rehervidor de la Torre Despropanizadora Tanque de Balance

    Acumulador de Reflujo de la Torre Desetanizadora Acumulador de Reflujo de la Torre Desbutanizadora

    Acumulador de Reflujo de la Torre Despropanizadora Separador de Nafta

    Tanque de Balance de Nafta Acumulador de Reflujo de la primera Torre Repasadora

    Acumulador de Reflujo de la primera Torre Repasadora Bomba de Reflujo de la Torre Desetanizadora

    Bomba de Reflujo de la Torre Desbutanizadora Bomba de Carga a la Torre Despropanizadora

    1.4.2 Seccin de Recuperacin de Nafta y Almacenamiento de Metanol.

    Equipos de proceso

    Acumulador de Metanol

    Acumulador de Naftas

    Bomba de trasiego de Metanol

    Bomba de trasiego de Naftas

  • Recuperacin y Fraccionamiento de Licuables

    16 Direccin Regional Sur

    1.4.3 Seccin de Refrigeracin.

    Equipos de proceso

    Condensadores de Refrigerante

    Subenfriador de Refrigerante

    Acumulador de Refrigerante

    Tanque de Succin del Compresor de Refrigeracin

    Bomba de Vaciado de Refrigerante

    Compresor de Refrigerante

    1.4.4 Servicios Auxiliares y Equipos Paquete.

    Equipos de proceso

    Tanque de Desfogue Hmedo

    Tanque Separador de Gas Combustible

    Tanque de metanol

    Bomba de Metanol

    Gra Viajera

    Condensador de la Turbina de Compresor de Refrigeracin

    Condensador de la Turbina del Compresor de Refrigeracin

    Enfriador de Aceite de Lubricacin del Compresor de Refrigeracin

    Enfriador de Aceite de Lubricacin del Compresor de Refrigeracin

    Tanque Presurizado de Acumulacin de Aceite de Lubricacin del Compresor Compresor de Refrigeracin

    Tanque Presurizado de Acumulacin de Aceite de Lubricacin del Compresor de Refrigeracin

    Tanque Acumulador de Aire de Instrumentos

    Tanque Acumulador de Aire de Planta

    Tanque Acumulador de Aceite de Lubricacin del Compresor de Refrigeracin

    Tanque Acumulador de Aceite de Lubricacin del Compresor de Refrigeracin

    Tanque Acumulador de Aceite Contaminado del Compresor de Refrigeracin

    Tanque Acumulador de Aceite Contaminado del Compresor de Refrigeracin

    Filtro de Aceite de Lubricacin del Compresor de Refrigeracin

    Filtro de Aceite de Lubricacin del Compresor de Refrigeracin

    Bomba de Condensado de Turbina del Compresor de Refrigeracin

    Bomba de Lubricacin del Compresor de Refrigeracin

    Bomba de Condensado de Turbina del Compresor de Refrigeracin

    Bomba de Lubricacin del Compresor de Refrigeracin

    Bomba Auxiliar de Lubricacin para Turbina de Bomba

  • Recuperacin y Fraccionamiento de Licuables

    Direccin Regional Sur 17

    Equipos de proceso

    Bomba de Fondos de la Torre Desbutanizadora

    Bomba de Propano Producto

    Bomba de Carga de la primera Torre Repasadora

    Bomba de Reflujo de la Primera Torre Repasadora

    Bomba de Fondos de la Primera Torre Repasadora

    Bomba de Nafta Producto

    Bomba de Reflujo de la Segunda Torre Repasadora

    Bomba de Fondos de la Segunda Torre Repasadora

    Bomba de Agua sistema de Aire acondicionado

    Manejadora del sistema de aire acondicionado

    Bombas de agua Yumka

    1.5 DESCRIPCIN DE LA PLANTA DE FRACCIONAMIENTO.

    1.5.1 Tanque de balance.

    La Carga de hidrocarburos licuables y condensados dulces a esta seccin, procedente de las plantas Criognicas y de las plantas Endulzadora y Estabilizadora de Condensados, se alimentan al Tanque de Balance a una temperatura de 32C y una presin de 23.8 kg/cm2, a travs del cabezal de carga. La presin de la corriente de este cabezal de carga, se controla mediante el control de presin localizado en el cabezal de recibo (PIC) que disminuye su presin desde 40 kg/cm2 hasta 23.8 kg/cm2, la carga de lquidos estabilizados de la planta de lquidos se recibe corriente arriba del (PIC), el total de estas corrientes se cuantifica mediante el Transmisor de flujo (FT) instalado sobre la lnea de alimentacin, tambin se cuenta con una toma de muestra normal a la salida del Tanque de Balance.

    Con objeto de mantener la presin de operacin del Tanque de Balance, se cuenta con una lnea de gas para presionamiento con gas residual utilizada normalmente cuando se recibe baja carga de licuables de las plantas Criognicas, presionando el sistema mediante el control de presin del Tanque de Balance (PIC), tambin se cuenta con un control de presin auxiliar (PIC) del sistema de compresin de etano presionando el Tanque de Balance con etano gas tomado de la segunda etapa de succin de los Compresores de Etano. En caso de sobrepresionamiento, la presin del tanque se ajusta por medio del control local de presin (PIC), que enva el exceso de gas al desfogue. Este tanque cuenta adems con alarmas por alto y bajo nivel (LAH) y (LAL) respectivamente.

    1.5.1.1 Desetanizadora.

    La carga a cada una de estas torres proviene del Tanque de Balance. Esta alimentacin se realiza por diferencia de presin y en paralelo hacia el plato No. 6 de cada torre. El control de la alimentacin se efecta por medio de controladores de flujo (FIC).

    La temperatura de la alimentacin es de 32C y se conoce por medio de indicadores de temperatura (TI) del S.C.D e indicacin local, respectivamente, instalados corriente abajo de las vlvulas automticas de flujo.

  • Recuperacin y Fraccionamiento de Licuables

    18 Direccin Regional Sur

    La funcin de las Torres Desetanizadoras consiste en separar el etano de la corriente de alimentacin, para lo cual cada una de ellas cuenta con 20 platos de tipo vlvulas. Del plato 1 al 5 son de un paso, del 6 al 20 de dos pasos.

    Las condiciones de operacin de cada una de las torres son, en el domo -4C y 15 kg/cm2 y en

    fondo 79C y 16 kg/cm2. El calor necesario para llevar a cabo el fraccionamiento se suministra a los fondos por medio del Rehervidor de la Desetanizadora del tipo termosifn. Estos rehervidores emplean vapor Saturado de 4.6 kg/cm2 para efectuar el calentamiento.

    El vapor se suministra a cada rehervidor, el cual se controla por medio del control de temperatura del plato No. 16 por medio de dos controladores de temperatura (TIC), que accionan, respectivamente, las automticas de control para eliminar el flujo de condensado. El flujo de vapor a cada uno de los rehervidores se conoce por medio de los indicadores de flujo localizados a la entrada de cada Rehervidor.

    Los vapores producidos por el domo se condensan parcialmente al pasar a travs de los tubos de los Condensadores de la Desetanizadora (con propano refrigerante), recibindose en los Acumuladores de Reflujo de la Torre Desetanizadora.

    El control de presin de cada una de las torres se efecta mantenimiento la presin de 15.0 kg/cm2 en cada acumulador de reflujo, por medio de los controladores de presin (PIC) que accionan las vlvulas automticas (PV-A) y (PV-B), enviando el etano producto hacia la seccin de refrigeracin a los subenfriadores y posteriormente al sistema de compresin.

    La fase lquida que reciben los acumuladores, se retorna como reflujo al plato No. 1 de cada torre. Este reflujo se alimenta a control de nivel de cada uno de los acumuladores por medio de los controladores de nivel (LIC), y manejado por las Bombas de Reflujo. La cantidad de reflujo se monitorea por medio de los indicadores de flujo localizados en la lnea de reflujo.

    Los acumuladores de reflujo cuentan con alarmas por alto y bajo nivel.

    Para lograr un control adecuado del perfil de temperaturas de las Torres Desetanizadoras se cuenta con indicadores de temperatura (TI) instalados en el domo y fondos de la torre respectivamente.

    El producto de fondos constituido por propano y ms pesados (C3+) se extrae a control de nivel por medio de los controladores del fondo de la torre que accionan sus respectivas vlvulas automticas (LV), envindose por diferencia de presin hacia la Torre Desbutanizadora. El flujo obtenido por los fondos se conoce por medio de indicadores de flujo (FI).

    1.5.1.2 Desbutanizadora.

    La corriente lquida del fondo de la Torre Desbutanizadora se alimentan al plato No. 23 de la Torre Desbutanizadora con un 8.8% de vaporizacin.

    La funcin de esta torre consiste en separar el propano y butano de las naftas presentes en la alimentacin, para lo cual cuenta con 45 platos tipo vlvulas, del 1 al 22 de dos pasos y del 23 al 45 de cuatro pasos.

    Las condiciones de operacin de la torre son las siguientes, 64C y 12.5 kg/cm2 en el domo,

    150C y 13 kg/cm2 en el fondo. El calor necesario para llevar a cabo la separacin se suministra al fondo por medio del Rehervidor de la desbutanizadora (calentador a fuego directo) recirculando parte de los fondos de la torre.

  • Recuperacin y Fraccionamiento de Licuables

    Direccin Regional Sur 19

    Los vapores producidos en el domo (propano y butanos), se condensan parcialmente al pasar a travs de los Condensadores de la Desbutanizadora con agua de enfriamiento, recibindose el condensado en el Acumulador de Reflujo de la Desbutanizadora.

    El control de presin de la torre, se mantiene al controlar la presin del Acumulador de Reflujo de la Desbutanizadora en 11.3 kg/cm2, dicha presin se controla por medio del control de presin que acta sobre las vlvulas automticas (PV-A) y (PV-B), La PV-A controla el paso directo de vapores calientes del domo de la torre al acumulador, si la presin tiende a disminuir. Para el caso de que la presin tienda a aumentar este flujo de vapores se ver interrumpido, cerrando la (PV-A), y abriendo la vlvula automtica (PV-B) enviando el exceso de gar hacia el desfogue.

    Los hidrocarburos lquidos recibidos a 49C en el Acumulador de Reflujo de la Desbutanizadora se alimentan como reflujo al plato No. 1 por medio de la Bomba de Reflujo. El control de reflujo se realiza a control de temperatura del plato No. 6 por medio del control de temperatura en cascada con el controlador de flujo de la lnea de reflujo.

    El exceso de destilado en el Acumulador de Reflujo de la Desbutanizadora se enva como carga a la Torre Despropanizadora. Esta alimentacin se enva por control de nivel del acumulador en cascada con el control de flujo de carga a la Torre Despropanizadora. Esta corriente se maneja con la Bomba de Carga a la Torre Despropanizadora.

    El Acumulador de Reflujo de la Desbutanizadora cuenta con alarmas por alto y bajo nivel.

    El producto de fondos de la Torre de la Desbutanizadora, constituido por pentanos y ms pesados, se extrae por diferencia de presin y a control de nivel se enva hacia el Tanque Separador de Nafta.

    La corriente que circula a travs del Calentador de Fondos de Torre Desbutanizadora (Rehervidor de la Desbutanizadora), se alimenta por medio de las Bombas de Fondos. Antes de entrar al calentador la corriente de alimentacin se distribuye en ocho serpentines controlando sus flujos, respectivamente, por los controladores de flujo. A la entrada de cada serpentn se tienen instalados manmetros indicadores de presin y alarmas por bajo flujo. El incremento

    total de temperatura a travs del calentador es de 6C. (de 150 hasta 156C).

    Los serpentines entran primeramente a la seccin de conveccin, a la salida de esta se dividen en dos grupos de cuatro serpentines cada uno antes de entrar a la seccin de radiacin constituida por dos celdas.

    A la salida de la seccin de radiacin cada serpentn cuenta con un indicador de temperatura con punto de consola y con alarmas por alta temperatura, alta presion, etc. Los serpentines que salen del calentador se agrupan en pares formando cuatro cabezal generales de salida. En cada cabezal se tienen registradores de temperatura e indicadores con puntos de consola, as como alarmas por alta temperatura y tambin indicadores de presin. Esta instrumentacin permitir detectar anomalas de temperatura, flujo o variaciones en las cadas de presin en cada serpentn. Antes de retornar a la Torre Desbutanizadora, los cuatro cabezales se unen en

    un cabezal comn de 24 , alimentndose esta corriente parcialmente vaporizada (48%) por abajo del plato No. 45.

    El control de temperatura del calentador de Recirculacin se realiza de la siguiente manera:

  • Recuperacin y Fraccionamiento de Licuables

    20 Direccin Regional Sur

    La temperatura promedio de los dos cabezales de salida de cada una de las zonas de radiacin se manda como seal a sus respectivos controladores de presin de gas a quemadores; esto es, la seal de los termopares A y C se promedia recibindose por el controlador de temperatura, para que ste a su vez reajuste al controlador de presin de gas combustible PIC-A. De igual manera, la seal de los termopares B y D se promedia y es recibida por el controlador de temperatura, para que ste a su vez reajuste al controlador de presin de gas PIC-B.

    De esta forma se logra el control de cada una de las zonas de radiacin y por lo tanto del calentador.

    1.5.1.3 Despropanizadora.

    La carga proveniente del destilado de la Torre Desbutanizadora, antes de entrar al plato No. 11 de la Torre Despropanizadora se precalienta en el Calentador de Carga de la Despropanizadora contra los fondos de la misma torre.

    La temperatura de la alimentacin se monitorea por medio del indicador de temperatura (TI) colocado corriente arriba del Calentador de Carga de la Despropanizadora. La funcin de la Torre Despropanizadora es la de obtener como destilado producto propano de la mezcla de alimentacin de propano-butano y por el fondo se obtiene butanos como corriente de residuo de la torre.

    Para llevar a cabo la separacin de la mezcla propano-butano, la torre cuenta con 47 platos tipo

    vlvulas de cuatro pasos. Su condiciones de operacin son 56C y 19 kg/cm2 en el domo,

    109C y 19.5 kg/cm2 en el fondo.

    Estas condiciones se logran suministrando a los fondos de la torre el calor necesario para llevar a cabo la separacin, para lo cual se utilizan los Rehervidores con vapor de baja presin de tipo termosifn. El suministro de vapor se controla en base a la temperatura del plato No. 44 por medio del controlador de temperatura (TIC) que acta sobre las vlvulas de control (TV) en la salida de condensado de los rehervidores. El vapor suministrado a los rehervidores se monitorea por los indicadores locales de flujo localizados a la entrada de vapor a los Rehervidores.

    El butano producto se extrae del fondo de la torre a control de nivel mediante el (LIC) y por diferencia de presin se enva a la seccin de tratamiento custico. Esta corriente de butano se enfra contra la carga en el Precalentador de Carga de la Despropanizadora y por ltimo en el Enfriador de Butano con agua enfriamiento. La temperatura de salida de esta corriente es de

    38C y se registra por medio del un indicador de temperatura localizado a la salida del Enfriador de Butano.

    Los vapores producidos por el domo se condensan al pasar a travs de los Condensadores de la Despropanizadora y se reciben en el Acumulador de Reflujo de la Despropanizadora. El control de presin de la torre, se mantiene controlando la presin del Acumulador de Reflujo a 18.0 kg/cm2, al pasar directamente del domo de la torre vapores calientes por medio de la vlvula (PV-A) al mismo acumulador, si la presin tiende a aumentar, el exceso de gas se enviar hacia el desfogue a travs de la vlvula (PV-B). Estas dos acciones se controlan mediante el controlador de presin de rango dividido, accionando las vlvulas automtica (PV-A y (PV-B) respectivamente.

  • Recuperacin y Fraccionamiento de Licuables

    Direccin Regional Sur 21

    Los hidrocarburos lquidos que se reciben en el Acumulador de Reflujo de la Despropanizadora

    a 50C. Se regresan al plato No. 1 de la Torre Despropanizadora como reflujo por medio de las Bombas de Reflujo. Este reflujo se controla por medio del controlador de flujo localizado en la lnea de reflujo.

    El exceso de destilado, se enva como propano producto hacia L. B., a control de nivel del Acumulador de Reflujo de la Despropanizadora. Esta corriente se enfra al pasar a travs del

    Enfriador de Propano Producto con agua de enfriamiento hasta una temperatura de 38C, la cual se conoce por medio del indicador de temperatura a la salida del enfriador. El flujo de propano producto se registra en el indicador de flujo de la lnea de propano producto hacia L. B.

    1.5.1.4 Fraccionadora de naftas (Repasadora).

    La alimentacin a la primera torre repasadora proveniente del fondo de la Torre Desbutanizadora se recibe primeramente en el Separador de Naftas, donde se lleva a cabo una primera separacin de las naftas ligeras de las pesadas, Este separador opera a 96C y 2.8 kg/cm2. La presin de este recipiente se controla mediante un control de presin, enviando el exceso de vapores al tanque de balance de nafta, previa condensacin en el Condensador de Naftas.

    Los lquidos recuperados en el Separador de Naftas se envan por control de nivel del mismo, y manejados por las Bombas de Carga a la Repasadora 1, como alimentacin al plato No. 20 de la Primera Torre Repasadora.

    La funcin de la Primera Torre Repasadora es la de separar la mayor cantidad de hidrocarburos ligeros que an continan en la corriente que la alimentan, logrndose de esta manera concentrar la corriente de fondos que pasa a la Segunda Torre Repasadora de Naftas. Esta torre consta de 28 platos tipo vlvulas de un paso. Opera a 88 C y 2.3 kg/cm2 en el domo 156C y 3.2 kg/cm2 en el fondo.

    El calor requerido para llevar a cabo esta separacin se suministra a los fondos por medio de los Rehervidores de la Repasadora 1 intercambiar calor con los vapores del domo de la Segunda Torre Repasadora.

    El suministro de calor a los Rehervidores de la Repasadora 1 se controla de a cuerdo a la temperatura del plato No. 26, de la Torre Repasadora 1, por medio del controlador de temperatura, que regula el suministro de los vapores del domo de la Torre Repasadora 2 accionado la vlvula automtica del by-pass del rehervidor.

    Los vapores producidos por el domo de la Torre Repasadora 1 se condensan al pasar a travs del Condensador de la Torre Repasadora 1. Los hidrocarburos lquidos se reciben en el Acumulador de Reflujo de la Torre Repasadora 1 a 74C. El control de presin de la torre, se mantiene controlando la presin del Acumulador de Reflujo a 1.8 kg/cm2, al enviar directamente del domo de la torre vapores calientes por medio de la vlvula PV-A al mismo acumulador. Si la presin tiende a aumentar, el exceso de gas se enviar hacia el desfogue a travs de la vlvula PV-B. Estas dos acciones se controlan mediante el controlador de presin localizado en el Acumulador de Reflujo que en rango dividido, accionar la automtica PV-A y la PV-B respectivamente.

    El reflujo a la Torre Repasadora 1 se toma del acumulador con las bombas de Reflujo de la Torre Repasadora 1 regulndose su gasto por medio del controlador de flujo de esa corriente, y se alimenta al plato No.1 de la torre.

    El exceso de destilado obtenido en el Acumulador de Reflujo se enva al Tanque de Balance de Naftas a travs del control de nivel por medio del del Acumulador de Reflujo.

  • Recuperacin y Fraccionamiento de Licuables

    22 Direccin Regional Sur

    Los fondos de la Torre Repasadora 1 se alimentan a la Segunda Torre Repasadora a control de nivel y se manejan por medio de la Bomba de Fondos de la Repasadora 1. Esta alimentacin se efecta al plato No. 35 a una temperatura de 155C, la cual se conoce por medio del indicador de temperatura en esta corriente.

    La funcin de la torre es la de llevar a cabo la rectificacin final de la nafta procedente de la Torre Repasadora 1. Para tal fin la torre cuenta con 40 platos tipo vlvulas de un solo paso.

    Las condiciones de operacin son las siguientes: 177C y 3.5 kg/cm2 en la parte superior; 259C y 4.0 kg/cm2 en el fondo.

    El calor requerido para llevar a cabo la separacin se suministra a los fondos al recircular naftas pesada del fondo de la torre a travs del Rehervidor de la Torre Repasadora 2.

    Los vapores producidos por el domo de la Torre Repasadora 2 antes de pasar a travs del Condensador de la Torre Repasadora 2 con agua de enfriamiento, intercambian calor en los Rehervidores de Torre Repasadora 1. Los lquidos producidos se reciben en el Acumulador de Reflujo de la Torre Repasadora 2, a una temperatura de 149C, la cual se monitorea por medio del indicador de temperatura a la salida del condensador.

    La presin de operacin de la torre, se mantiene controlando la presin en el Acumulador de Reflujo, por medio del control de presin localizado en el Acumulador de Reflujo, que esta configurado en rango dividido, si la presin tiende a disminuir abrir la vlvula PV-A para enviar vapores directamente del domo de la torre hacia el acumulador. En caso contrario, si la presin tiende a aumentar el controlador abrir la vlvula PV-B, enviando el exceso de vapores al desfogue.

    El reflujo a la torre se controla en base a la temperatura del plato No. 8 por medio del controlador de temperatura en dicho plato, en cascada con el control del flujo de la corriente de reflujo.

    El exceso de destilado en el Acumulador de Reflujo de la Torre Repasadore 2 se extrae a control de nivel del mismo. Ambas corrientes, de reflujo y nafta producto, se manejan por medio de las Bombas de Reflujo.

    Los fondos de la Segunda Torre Repasadora, constituidos por nafta pesada, se envan hacia el Rehervidor de la Repasadore 2, por medio de las bombas de fondos. Parte del flujo de descarga de las Bombas de Fondos se dirige hacia el Rehervidor y el otro ramal del cabezal de descarga se dirige hacia el Enfriador de Nafta Pesada, la extraccin de producto de fondos de esta torre por este ramal se efecta a control de nivel de la misma torre, donde adems se cuenta con alarmas por alto y bajo nivel.

    Antes de enviarse esta nafta hacia la lnea denominada crudo, se enfra a travs del enfriador Enfriador de Nafta Pesada con agua de enfriamiento, hasta una temperatura de 38C y se cuantifica su flujo en el registrador ubicado a la salida del enfriador. Tambin se cuenta con una toma de muestra para determinar su coloracin y gravedad especfica y con un indicador local de presin.

  • Recuperacin y Fraccionamiento de Licuables

    Direccin Regional Sur 23

    Las naftas ligeras del Separador de Nafta y del Acumulador de Reflujo de la Repasadora 1, como ya se mencion, se envan al Tanque de Balance de Nafta que opera a una presin de 2.0 kg/cm2, la cual se controla por medio de un controlador, enviando el exceso de vapores hacia el desfogue. La nafta obtenida en este tanque de balance se enva hacia almacenamiento por medio de las Bombas de Nafta Producto a control de nivel del mismo tanque. Esta nafta se une en un cabezal comn con el destilado de la Segunda Repasadora, ya unidas se enfran en el Enfriador de Naftas con agua de enfriamiento previo registro de la cantidad de flujo, donde tambin se cuenta con una toma de muestra normal para analizar su composicin. Finalmente esta corriente se enva hacia almacenamiento.

    Calentador de Fondos de la Segunda Torre Repasadora.

    La corriente de fondos que circula a travs del Calentador de Fondos de la Segunda Torre Repasadora se alimenta por medio de las Bombas de Fondos de la Repasadora 2. Antes de entrar al calentador la corriente se reparte en cuatro serpentines con flujos controlados respectivamente por los controladores de flujo. A la entrada de cada serpentn se tienen instalados manmetros indicadores de presin y alarmas de bajo flujo.

    El incremento total de temperatura a travs del calentador es de 8C, de 260 hasta 268C.

    Los serpentines entran primeramente a la seccin de conveccin y posteriormente a la de radiacin, a la salida de esta seccin cada serpentn cuenta con un indicador de temperatura, as mismo, con alarmas por alta temperatura.

    Los cuatro serpentines que salen del calentador se agrupan en un cabezal comn que regresa hacia la Torre Repasadora 2. Este cabezal cuenta con indicador de temperatura, as como alarma por alta temperatura y un indicador de presin. Esta instrumentacin permitir detectar anomalas de temperatura, flujo o variaciones en las cadas de presin en cada serpentn.

    El control de temperatura del rehervidor se lleva a cabo mediante el control de temperatura instalado a la salida del mismo. La seal de este instrumento se enva hacia el controlador de presin del gas combustible. Adems en caso de emergencia se cuenta con el botn de paro que corta el suministro de gas combustible a los quemadores.

    La corriente de fondos que sale del calentador parcialmente vaporizada (48%) regresan a la torre por abajo del plato No. 40.

  • Recuperacin y Fraccionamiento de Licuables

    24 Direccin Regional Sur

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    FIC

    PV-B

    FIG. 1-2. DIAGRAMA DE FLUJO FRACCIONADORA DE LICUABLES DEL GN.

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    Direccin Regional Sur 25

    1.5.2 Seccin de refrigeracin.

    La seccin de refrigeracin est constituida por los Compresores Refrigeracin, el Acumulador de Almacenamiento de Propano Refrigerante y los Tambores de Succin.

    Esta seccin proporciona a la planta una corriente de propano a un nivel de temperatura de -15C para ser usado en los condensadores de las Torres Desetanizadoras.

    El propano refrigerante se toma directamente del Acumulador de Almacenamiento que opera a 41C y 16.0 kg/cm2.

    Se subenfra en los Subenfriadores de Refrigerante hasta una temperatura de 5.3C. En seguida se expande hasta una presin de 2.6 kg/cm2 al hacer nivel en los Condensadores de las Torres Desetanizadoras, logrndose con esto una temperatura de -15C que es el nivel e refrigeracin requerido para condensar la cantidad necesaria de etano utilizada como reflujo en las Torres Desetanizadora.

    Los vapores de los condensadores pasan a los Tambores de Succin para ser succionados por los Compresores de Refrigeracin, de los cuales el propano se descarga a 16.8 kg/cm2, para ser condensado en los Cambiadores de Refrigerante y pasar posteriormente al Acumulador de Refrigerante, cerrndose as el ciclo.

    La velocidad de los compresores se controla automticamente a control de presin de los Tambores de Succin. Este controlador enva su seal de mando a los gobernadores de las turbinas accionadoras de los compresores, para que stos adquieran la velocidad necesaria para producir en los Tambores de Succin la presin requerida para el nivel de refrigeracin deseado.

    Los flujos mnimos hacia la succin de cada compresor, correspondientes a la velocidad adquirida, se proporcionan recirculando gas de la descarga hacia los Tambores de Succin correspondientes, control que se efecta por medio de controles individuales de flujo para cada compresor.

    Para facilidad de operacin las mquinas cuentan con vlvulas de bloqueo movidas por motor (MOVs). Los compresores cuentan con instrumentos transmisores e indicadores locales de cartula, para saber las condiciones de presin y temperatura en succin y descarga. A dems cuentan con dispositivos de alarma y paro que los protegen contra presin baja de aceite a chumaceras, alta temperaturas del propano en la descarga, desplazamiento axial y/o radial, baja presin diferencial a sellos y alta temperatura en chumaceras.

    Para informacin ms detallada sobre las operacin, control y mantenimiento de los compresores, referirse al manual del fabricante.

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    26 Direccin Regional Sur

    CONDENSADOR

    DE LA D-C2

    DEL DOMO DE LA D-C2

    LIC

    SUBENFRIADOR DE

    REFRIGRANTE

    INSTITUTO MEXICANO DEL PETRLEO Direccin de Capacitacin

    DIAGRAMA DE CONTROL

    SISTEMA DE REFRIGERACIN

    Elaborado por: Grupo Tcnico IMP

    Noviembre del 2010Rev.

    0

    TIC C2 AL ABSORBEDOR

    COMPRESOR DE

    REFRIGERACIN

    T

    CONDENSADOR DE

    REFRIGERANTESAE

    RAE

    T 41P 16

    ACUMULADOR DE

    REFRIGERANTE

    REFRIGERANTE

    DE L. B.

    TANQUE DE

    SUCCIN

    T 7

    0

    P 1

    6.8

    BOMBA DE

    VACIADO DE

    REFRIGERANTE

    FIC

    SIC

    PIC

    T -15P 2.6

    T 5.3

    FIG. 1-3. DIAGRAMA DEL SISTEMA DE REFRIGERACIN.

    1.6 PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS.

    1.6.1 Procedimientos Preliminares para el arranque de planta.

    1.6.1.1 Inspeccin Final.

    Tendr como objetivo comprobar que los trabajos de mantenimiento por reparacin de la planta estn totalmente terminados.

    Se verificar tambin se haya llevado a cabo los cambios y modificaciones acordadas y que no haya equipo, lneas o elementos de equipo o sistemas faltantes.

    1.6.1.2 Lavado.

    El lavado se efectuara dividiendo la planta en circuitos. Se introducir agua con presin suficiente por los puntos altos y se drenar por los puntos bajos con bridas suficientes separadas o vlvulas totalmente abiertas.

    Todas las lneas y recipientes debern lavarse con agua para eliminar toda la suciedad, residuos metlicos de la reparacin, restos de soldadura y otros materiales extraos. Antes del lavado debern abrirse los venteos del domo de todos los recipientes y torres y desconectar las lneas de succin de todas las bombas cubriendo sus boquillas de entrada y salida con piezas de lmina o juntas ciegas para evitar que entren a ellas materiales extraos.

    Todas las placas de orificio y termopares, debern quitarse de las tuberas.

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    Direccin Regional Sur 27

    Las vlvulas de control debern quitarse o en su defecto desembridarse del lado de la tubera que se va a lavar, cubriendo su propia brida con una pieza de lmina. Cuando se haya comprobando que al tubera antes de la automtica ya esta perfectamente limpia, conectar nuevamente la vlvula y proseguir el lavado corriente debajo de sta. Igual procedimiento deber seguirse para cambiadores de calor.

    Para llevar a cabo el lavado, tambin pueden llenarse las columnas y recipientes con agua y lavar con ella las tuberas conectadas a tales equipos. Todas las lneas que no puedan lavarse por drenado de los recipientes debern lavarse con agua contra incendio o soplarse con vapor, incluyendo las lneas de entrada y salida de tanques.

    Antes de principiar el lavado debern colocarse juntas ciegas de cabezales de succin y descarga de compresores.

    Siempre que sea posible, utilizar las bombas de la propia planta para mover el agua de lavado, teniendo la precaucin de haber lavado previamente las lneas de succin y de haber colocado en stas, coladeras de malla fina para detener en ellas los materiales extraos. Antes de efectuar el drenado, verificar que estn abiertos los venteos de recipientes y torres para evitar su colapso.

    Despus de efectuarse el lavado total de la planta, debe drenarse perfectamente todo el equipo, eliminar las coladeras de malla fina, colocando las especificadas y reinstalar las placas de orificio, termopares, vlvula de control y dems aditamentos de tubera.

    Lavado Qumico.

    El lavado Qumico debe aplicarse concretamente a las lneas de succin y descarga de compresores. Este lavado tiene por objeto eliminar aceites residuales, grasas y escamas dejados por los procedimientos de mantenimiento. El grado de limpieza deber estar de acuerdo con los requisitos de operacin.

    Emplear agua limpia para preparar una solucin al 5% de hidrxido de sodio (NaOH), 5% de fosfato trisdico (Na3PO4) y 1% de un agente humectante como sulfito de sodio (Na2SO3) % en peso.

    Calentar la solucin a 75C y circularla por el sistema el tiempo suficiente para eliminar los residuos de grasas y aceites. Inmediatamente despus del tratamiento custico, el sistema deber lavarse con agua limpia a temperatura ambiente hasta que la descarga sea prcticamente neutra.

    A continuacin y con el objeto de pasivar la tubera deber circularse una solucin al 10% en peso) de cido sulfmico (HSO3.NH2), circulacin que deber mantenerse a 70C durante un tiempo semejante al empleado en la circulacin alcalina. Finalmente el sistema deber lavarse con agua limpia a temperatura ambiente hasta que se haya eliminado todo el cido, y a continuacin soplarse con aire seco hasta eliminar toda la humedad.

    1.6.1.3 Prueba Hidrosttica de Equipos y Sistemas.

    La prueba se llevar a cabo dividiendo la planta en circuitos, con condiciones de operacin y prueba hidrosttica semejantes. Se puede aprovechar el agua limpia contenida en el equipo despus del lavado para realizar inmediatamente estas pruebas.

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    Para el efecto aislar los equipos y sistemas de tengan presiones de prueba diferentes. Deben bloquearse los manmetros donde la presin de prueba sea superior a su rango. Debern colocarse juntas ciegas donde existan vlvulas de seguridad, las que debern revisarse y calibrarse antes de su instalacin final. Todos los equipos bajo prueba de presin debern ventearse al llenarse con agua.

    Todos los internos, como flotadores de bola, etc, que no estn diseados para la presin de prueba, debern eliminarse.

    Todos los elementos de un circuito que sean capaces de soportar la presin de prueba del equipo principal, debern quedar sujetos a esta prueba. De la misma manera aquellos que no sean capaces de soportar la prueba, debern aislarse. Un sistema lleno con agua deber drenarse sin el venteo apropiado. En tuberas de acero al carbn la prueba hidrosttica nunca deber llevarse a cabo con agua a menos de 15C.

    La presin de prueba mnima para las tuberas ser de 1.5 veces la presin de trabajo. Si la temperatura de trabajo es superior a 343C (650F) la presin mnima de prueba ser:

    Donde:

    PP = presin hidrosttica mnima de prueba (kg/cm2).

    PD = presin de diseo (kg/cm2).

    SP = esfuerzo permisible a 650F (kg/cm2)

    SD = esfuerzo permisible a la temperatura de diseo (kg/cm2).

    Para torres y recipientes la presin de prueba ser la especificada por el fabricante. Para los sistemas de agua de enfriamiento, agua de servicios, aire, vapor, condensado y gas inerte, las pruebas pueden efectuarse con los fluidos de trabajo normal, teniendo cuidado en el caso de vapor, de evitar que las trampas se pongan en servicio inicialmente para evitar que se obstruyan con xido o restos de suciedad. Estas se pondrn en operacin cuando el condensado que vayan a separar ya se encuentre limpio.

    1.6.1.4 Prueba de Hermeticidad y Continuidad.

    La finalidad de esta prueba es la de verificar el apriete adecuado de todas las bridas que no estuvieron sujetas a la prueba hidrosttica en virtud de haber servido como elementos iniciales o finales en un circuito de prueba determinado. Debern comprobarse tambin los estoperos de vlvulas automticas o convencionales, las conexiones de manmetros que fueron bloqueadas durante las pruebas y las bridas de asiento de las vlvulas de seguridad y de discos de ruptura.

    El momento ms apropiado para llevar a cabo las pruebas de hermeticidad, es durante las primeras etapas del arranque, por ejemplo, cuando se establece la circulacin de arranque en fro, teniendo en cuenta aquellos elementos que no estuvieron sujetos a las pruebas para poder constatar su hermeticidad. Es necesario verificar repetidamente la hermeticidad durante el proceso de calentamiento de la planta.

    Durante el represionamiento de la planta en las secciones en que se maneja gas, las prdidas de presin deben ser menores de 0.2 kg/cm2 por hora durante seis horas. Para este caso se puede hacer uso de cinta adhesiva y espuma de jabn.

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    La continuidad en tuberas, equipos y sistema puede comprobarse con un flujo de aire seco y limpio para evitar que se queden juntas ciegas olvidadas y que impidan el flujo normal de operacin.

    1.6.1.5 Servicios.

    Todos los servicios auxiliares a la planta debern introducirse a sta tan pronto estn disponibles y sea posible y conveniente hacerlo, ya que ello permitir realizar las pruebas de los circuitos neumticos y elctricos de control y proteccin, la verificacin de instrumentos y vlvulas automticas y la corrida de prueba para bombas, compresores, equipo mecnico y unidades paquete.

    En el caso de los sistemas de vapor deber procurarse un calentamiento gradual de los mismos para evitar daos por golpes de ariete.

    Antes de poner en servicio las trampas, soplar la tubera con vapor hacia el exterior para eliminarle los depsitos que puedan afectar a las trampas.

    1.6.1.6 Inspeccin y Comprobacin de Equipos Elctricos.

    Verificar que todos los interruptores estn abiertos.

    Proceder a una inspeccin final de los trasformadores, interruptores, motores, arrancadores y sistemas de control de la Planta.

    Subestacin.

    Prueba de aislamiento al bus.

    Prueba de conexin a barras.

    Revisin de alambrado.

    Revisin y prueba de interruptores.

    Revisin de elemento trmico.

    Prueba de control de motores.

    Revisin, prueba y calibracin de relevadores.

    Transformadores.

    Prueba de tensin de ruptura del aceite de trasformador.

    Determinacin del factor de potencia del aceite.

    Prueba de tensin interfasial.

    Prueba de aislamiento en los devanados de alta y baja tensin.

    Determinacin del factor de potencia del transformador en los devanados de alta y baja tensin.

    Prueba de relacin de transformacin.

    Revisin de derivaciones del transformador para la tensin del trabajo.

    Motores.

    Prueba de aislamiento en el devanado.

    Revisin de la conexin del motor de acuerdo con la tensin de trabajo.

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    Prueba en vaco del motor para verificar calentamiento, vibracin, etc.

    Alimentadores.

    Prueba de aislamiento a cables alimentadores en baja y alta tensin.

    Prueba del sistema de alumbrado.

    Control.

    Prueba de sistemas de control de unidades paquete.

    Prueba de vlvulas operadas elctricamente.

    Comprobacin de circuitos elctricos de alarmas y disparos.

    Sistema de sellado.

    Revisin de todo el sistema.

    1.6.1.7 Comprobacin de circuitos de control e instrumentos.

    Antes del arranque de la unidad es necesaria una revisin final de todos los circuitos de control. Todos los elementos en un circuito de control deben haber sido calibrados; las alarmas y disparos del sistema de proteccin (interlock) ajustados, as como todos los elementos restantes del circuito para estar seguros de su correcto funcionamiento cuando se requiera.

    La revisin final de circuito implica que:

    Todos los elementos estn instalados, calibrados y probados para una funcin adecuada.

    Todas las escalas y cartas estn instaladas y con los rangos apropiados.

    Todos los dispositivos de alarmas y disparos estn ajustados a los valores requeridos para lograr la debida proteccin de equipos y sistemas.

    El ajuste de los controladores en sus modos de control (banda proporcional, reset o reajuste y relacin) est a valores adecuados.

    La accin del controlador (directa o inversa) corresponda a la hoja de especificaciones.

    La accin de la vlvula de control a falla de aire sea la especificada.

    Los registradores, indicadores, controladores, alarmas y disparos, estn adecuadamente identificados por su nmero de instrumento, localizacin y servicio.

    Las conexiones al proceso estn completas. Esto incluye bulbos de temperatura o termo coples, placas de orificio, lneas de instrumentos de presin diferencial, tec.

    Se verifique la continuidad de los circuitos de control, del cuarto de control al campo, as como en sentido inverso.

    Se verifiquen los movimientos de las vlvulas por sus controladores y de stos por sus elementos censores.

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    1.6.1.8 Corrida de Pruebas de Bombas y Compresores.

    Las bombas y sus accionadores deben correrse inicialmente con el mximo de cuidados. Generalmente la primera corrida se hace manejando agua con ellas. Durante esta etapa las coladeras de la succin pueden causar restriccin de flujo debido a todos los materiales extraos que se retienen en ellas. En este caso se debe limitar el flujo de las bombas centrfugas estrangulando la descarga de las mismas, pero no en una forma exagerada, para evitar que una recirculacin interna excesiva genere demasiado calor que pueda daar las bombas. No deber permitirse que las bombas caviten, es decir que pierdan succin.

    Las bombas normalmente manejan materiales ms ligeros que el agua que se circula durante la arrancada inicial. El accionador de la bomba est dimensionado para el fluido normal; consecuentemente el bombear agua los motores generalmente se sobrecargan, Para evitar esta situacin el flujo por la bomba debe restringirse por estrangulamiento de la vlvula de descarga.

    En general debern seguirse las instrucciones del fabricante.

    Por lo que toca a los compresores, siendo equipos ms delicados resulta superfluo indicar o establecer normas generales de manejo por lo que se recomienda seguir estrictamente las instrucciones del fabricante.

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    2 PRINCIPIOS DEL ANLISIS ESTRATGICO DE OPERACIONES DE DESTILACIN.

    2.1 ETAPA DE EQUILIBRIO Y DIAGRAMAS TERMODINMICOS.

    2.1.1 Presin de vapor.

    La presin de vapor es la presin ejercida por un componente puro en el equilibrio en cualquier temperatura cuando tanto las fases lquido como vapor existan, y se extiende desde un mnimo en la temperatura del punto triple a un mximo en la temperatura crtica,o a la presin crtica. En esta seccin se repasa brevemente mtodos para predecir la presin de vapor de compuestos puros. Excepto a muy altas presiones (encima de aproximadamente 10 MPA), no hay ningn efecto de presin total sobre la presin de vapor. Si tal efecto est presente, una correccin, la correccin Poynting, puede ser aplicado.

    Mtodos de Correlacin. La presin de vapor (Ps) es correlacionada como una funcin de la temperatura por numerosos mtodos principalmente sacados de la ecuacin Clapeyron referida a la entalpa de vaporizacin. La ecuacin clsica simple usada para la correlacin de bajas a moderadas presiones de vapor es la ecuacin de Antoine.

    C T

    B A P ln S

    (2-1)

    A, B, y C son constantes para el compuesto especificado.

    La ecuacin de Antoine no arroja datos con exactitud por encima del punto de ebullicin normal. Los clculos por computacin se han hecho ms comunes y ms exactos aplicables al punto crtico. La ecuacin modificada de Riedel, a presiones moderadas con constantes disponible para ms de 1500 compuestos.

    ES DT T ln C T

    B A P ln (2-2)

    A, B, C, and D son constantes y E es un exponente igual a 1, 2, 6, dependiendo de que regression da la presicin ms exacta de los datos.

    Para propsitos del libro de datos tcnicos de API, es utilizada otra ecuacin modificada de Riedel, para aplicarse a hidrocarburo sobre un rango ms completo de presin. Estn dados coeficientes para cientos de hidrocarburos.

    2

    2S

    T

    E DT T ln C

    T

    B A P ln (2-3)

    Las dos ecuaciones anteriores se extrapolan por arriba de la temperatura crtica, si es necesario en clculos termodinmicos.

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    Otra ecuacin moderna usada para correlacin es la modificada y linealizada ecuacin de Wagner, que tiene la ventaja de manejar datos crticos, aunque no pueda ser extrapolado por arriba del punto crtico. Para la ecuacin se encuentran coeficientes de cientos de compuestos en el libro de Datos Tcnico de Refinacin del Petrleo.

    4321r Xd Xc Xb Xa P ln (2-4)

    Donde:

    r

    r1

    T

    T- 1 X ,

    r

    5.1

    r2

    T

    )T- (1 X ,

    r

    6.2

    r3

    T

    )T- (1 X ,

    r

    5

    r4

    T

    )T- (1 X

    c

    S

    rP

    P P ,

    c

    S

    rT

    T T

    Las correlaciones de Riedel y Wagner tienen la facilidad de extrapolarse hasta un 10% del rango del punto triple al punto crtico.

    Mtodos de Prediccin. Dos mtodos han ganado la aceptacin casi universal para la prediccin de la presin de vapor de hidrocarburos puros.

    El mtodo de Lee y Kesler es el mtodo preferido si se conocen la temperatura crtica y la presin crtica del hidrocarburo o si pueden predecirse por los mtodos anteriores.

    El mtodo de estados correspondiente se muestra en la ecuacin de Lee y Kesler basada en la correlacin generalizada de Pitzer y Col. (1-6) en fluido simple, y los trminos de correccin pueden ser calculados por las ecuaciones (1-7) y (1-8), respectivamente, para cualquier Tr.

    )P ln ( )P ln ( P ln (1)Sr(0)S

    r

    S

    r (2-5)

    6rr

    r

    (0)S

    r 0.169347T T ln1.28862 - T

    6.09648- 5.92714 )P ln ( (2-6)

    6rr

    r

    (1)S

    r 0.43577T T ln 13.4721- T

    15.6875- 15.2518 )P ln ( (2-7)

    El mtodo es aplicable a temperatures reducidas encima de 0.30 o del punto de congelacin, el que sea ms alto, y por debajo del punto crtico. El mtodo es ms confiable en el rango 0.5 < Tr < 0.95, con errores de prediccin promedio del 3.5% cuando las propiedades crticas experimentales son conocidas. Los errores se incrementan cuando las propiedades crticas se obtienen de algn mtodo de prediccin.

    EJEMPLO 2-1. Estimar la presin de vapor del 1-buteno a 98C (371.15K), usando la Ec. (2-5).

    )P ln ( )P ln ( P ln (1)Sr(0)S

    r

    S

    r

    Las propiedades del 1-buteno puro son: Tc = 146.4C (419.55K), Pc = 4.02 MPa, y = 0.1867.

    0.8846 419.5

    371.1

    T

    T T

    c

    S

    r

    SOLUCIN: De la ecuacin (2-6):

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    Direccin Regional Sur 35

    0.72524- .8846)0.169347(0 0.8846 ln1.28862 - 0.8846

    6.09648- 5.92714 )P ln ( 6(0)Sr

    De la ecuacin (2-7):

    0.62122- 8846)0.43577(0. 0.8846 ln 13.4721- 0.8846

    15.6875- 15.2518 )P ln ( 6(1)Sr

    De la ecuacin (2-7): 0.84122- (-0.62122) .1867)0( 0.72524 - P ln Sr

    0.4311846 e P (-0.84122)Sr

    MPa1.73336 )(4.02)(0.4311846 P P P cS

    r

    S

    El valor experimental es de 1.72 MPa.

    2.1.2 Diagramas de ebullicin.

    En estos diagramas se representa la composicin de la mezcla lquida frente a la temperatura de ebullicin, a presin constante. En la Fig. 2-1 est representado el diagrama de ebullicin para la mezcla de los lquidos A y B, de temperaturas de ebullicin (tA) y (tB) a la presin considerada (al establecer un orden en los componentes de la mezcla indicamos siempre en primer lugar el componente ms voltil).

    G

    x - yxG xM xD xH yF yM yC yL

    tB

    F

    E

    M

    D C

    I L

    H

    t2

    t4t1

    t3

    tA

    t

    FIG. 2-1. DIAGRAMA DE PUNTOS DE EBULLICIN Y CONDENSACIN.

    2.1.3 Diagramas de equilibrio.

    En estos diagramas se representan las composiciones del lquido frente a las del vapor en equilibrio, a presin total constante, para el componente ms voltil de la mezcla.

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    36 Direccin Regional Sur

    2.1.3.1 Ley de Raoult y ley de Dalton.

    Cuando se trata de disoluciones ideales se pueden determinar los datos para la construccin de los diagramas anteriores a partir de las tensiones de vapor de los componentes puros.

    Este comportamiento ideal se presenta en mezclas cuyos constituyentes muestran gran semejanza qumica, y se aproximan a este comportamiento las mezclas cuyos componentes tienen iguales presiones crticas. Estas disoluciones obedecen a la ley de Raoult, segn la cual la presin de vapor de cada componente es igual al producto de la fraccin molar de dicho componente en el lquida por la tensin de vapor del componente puro a la misma temperatura:

    S

    AAA Px p (2-8)

    S

    BA

    S

    BBB )Px- (1 Px p (2-9)

    Si se cumple la ley de Dalton (P = pA + pB), la presin necesaria para que la mezcla hierva ser.

    S

    BA

    S

    AA )Px- (1 Px P (2-10)

    Por otra parte, como la fraccin molar en la fase de vapor es la relacin entre la presin parcial y la presin total, tendremos:

    P

    p y AA (2-11)

    P

    p y BB (2-12)

    2.2 VOLATILIDAD RELATIVA.

    Se denomina volatilidad de un componente en una mezcla a la relacin entre su presin parcial de vapor y su concentracin en la fase lquida. La facilidad de la separacin va a depender del valor de la volatilidad relativa:

    A

    A

    x

    p A de dVolatiliza (2-13)

    B

    B

    x

    p B de dVolatiliza (2-14)

    Al cociente entre las volatilidades del componente ms voltil y del menos voltil se le denomina

    volatilidad relativa, :

    S

    B

    S

    A

    AB

    BA

    AB

    BA

    B

    B

    A

    A

    P

    P

    xy

    xy

    xp

    xp

    x

    p

    x

    p

    (2-15)

    B

    A

    B

    A

    x

    x

    y

    y (2-16)

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    Como yB = 1 yA y xB = 1 xA, se deduce la expresin

    A

    AA

    1)x- ( 1

    x y

    (2-17)

    En trminos estrictos, la volatilidad relativa es funcin de la temperatura; sin embargo, para algunas mezclas permanece prcticamente constante en el intervalo normal de operacin.

    Expresando la volatilidad relativa en funcin de las constantes de equilibrio:

    B

    AB,A

    K

    K

    Donde K es la constantes de equilibrio (KA = yA/xA)

    En el caso de una solucin ideal:

    P

    P K

    S

    AA ,

    P

    P K

    S

    BB

    Cuanto mayor sea la volatilidad relativa, mayor ser la separacin.

    Por otro lado hay que destacar la importancia del reflujo en una columna de destilacin ya que si no resultara imposible conseguir una concentracin en el producto del domo mayor que en la alimentacin. Se tiene un reflujo mnimo que es la cantidad mnima necesaria que se debe retornar a la columna para que se verifique la separacin y un reflujo mximo o reflujo total para el cual todo el producto del domo se regresa a la columna. Normalmente existe un reflujo ptimo para el cual la eficacia es mxima. La mayora de columnas estn diseadas para trabajar con una relacin entre el reflujo mnimo y el ptimo de 1.1 a 1.5.

    Rela

    ci

    n d

    e R

    eflujo

    mn

    imo, R

    m

    Relacin de Reflujo

    No

    . d

    e e

    tap

    as o

    pla

    tos

    No. de etapas mnimas, Nm

    Menor pureza Desperdicio de energa

    Mayor costo

    de inversin

    Mayor costo

    de operacin

    Punto ptimo

    de operacin

    FIG. 2-2. RELACIN DE REFLUJO VS NMERO DE ETAPAS.

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    FIG. 2-3. DIAGRAMA DE EQUILIBRIO DEL SISTEMA HEPTANO OCTANO A 1 ATM.

    2.3 DESCRIPCIN GENERAL DE LAS COLUMNAS DE DESTILACIN.

    La destilacin es una de las operaciones unitarias ms empleadas para la separacin de los componentes de una mezcla. Esta separacin se produce gracias a la diferencia de volatilidad entre las sustancias que forman la mezcla. El componente de mayor volatilidad sale por el domo mientras que el menos voltil se obtiene por fondo.

    Una columna de destilacin est formada habitualmente por una carcasa cilndrica, un condensador y un hervidor (Fig. 2-4). En el interior de la carcasa se suele disponer un relleno o una serie de platos para que la separacin se lleve a cabo de la mejor manera posible y de esta manera se aumenta la eficacia.

    El rehervidor proporciona la energa necesaria para llevar a cabo la separacin.

    El condensador enfra el vapor para condensarlo y mejorar la eficacia de la destilacin, mientras que el acumulador de reflujo almacena el vapor condensado para introducir una parte de ste de nuevo a la columna como reflujo.

    La alimentacin se suele introducir en una de las etapas intermedias y a partir de ah se divide la columna en una seccin de rectificacin o enriquecimiento y en una seccin de agotamiento.

    Normalmente es necesario realizar ms de una etapa de destilacin para alcanzar la pureza requerida en los componentes destilados.

    CURVA DE EQUILIBRIO C7-C8 A 101.3 kPa

    0.00

    0.10

    0.20

    0.30

    0.40

    0.50

    0.60

    0.70

    0.80

    0.90

    1.00

    0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00

    xA (FRACCION MOL EN EL LQUIDO)

    yA (

    FR

    AC

    CIO

    N M

    OL

    EN

    EL

    VA

    PO

    R)

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    ALIMENTACIN

    CONDENSADOR

    ACUMULADOR DE REFLUJO

    REHERVIDOR

    Seccin de enriquecimiento o rectificacin

    Seccin de agotamiento

    Reflujo Destilado

    Residuo

    Vapor

    FIG. 2-4. PARTES DE UNA TORRE DE DESTILACIN.

    2.3.1 Tipos de columnas.

    El proceso de destilacin se puede realizar en diferentes tipos de columnas que pueden clasificarse, segn sus dispositivos internos en columnas de platos o columnas de relleno.

    2.3.1.1 Columnas de platos.

    En las columnas de platos la operacin se lleva a cabo en etapas. El plato va a proporcionar una mezcla ntima entre las corrientes de lquido y vapor. El lquido pasa de un plato a otro por gravedad en sentido descendente, mientras que el vapor fluye en sentido ascendente a travs de las ranuras de cada plato, burbujeando a travs del lquido.

    Al plato se le exige que sea capaz de tratar las cantidades adecuadas de lquido y vapor sin una inundacin o un arrastre excesivos, que sea estable en su funcionamiento y resulte relativamente simple en cuanto a instalacin y mantenimiento. Tambin es importante conseguir que la cada de presin en el plato sea mnima.

    El nmero de platos necesarios para efectuar una separacin dada vendr determinado por distintos factores, que se analizarn a continuacin. Por lo general cuanto mayor sea el nmero de platos de la torre, mayor ser la separacin conseguida.

    Se pueden encontrar diferentes tipos de platos:

    Platos de cachuchas de burbujeo: ha sido el plato ms ampliamente utilizado, las campanas estn colocadas sobre unos conductos de subida.

    Platos perforados: su construccin es mucho ms sencilla, requiriendo la perforacin de pequeos agujeros en la bandeja.

    Platos de vlvulas: es un intermedio entre los de campanas de barboteo y los platos perforados. La construccin es similar a los de campanas, cada agujero tiene por encima una vlvula que se eleva ante el paso del vapor.

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    FIG. 2-5. PLATO DE CACHUCHAS DE BURBUJEO, DE VLVULAS Y PERFORADO.

    Normalmente el tipo de plato ms empleado es el plato perforado, debido principalmente a su economa. Si se requiere una mayor flexibilidad entonces se har uso de los platos de vlvulas; actualmente los platos de barboteo aparecen nicamente en los casos en que es necesario controlar el tiempo de residencia para que se d una determinada reaccin qumica o si el flujo de vapor es insuficiente y se produce un goteo del lquido.

    FIG. 2-6. PLATO DE VLVULAS Y TIPO DE VLVULAS.

    2.3.1.2 Columnas de relleno.

    En las columnas de relleno la operacin de transferencia de masa se lleva a cabo de manera continua. La funcin principal del relleno consiste en aumentar la superficie de contacto entre el lquido y el vapor, aumentar la turbulencia y por tanto mejorar la eficacia. A medida que aumenta el tamao del relleno disminuye la eficiencia de la transferencia de materia y aumenta la prdida de carga, por tanto para determinar el tamao ptimo de relleno habr que llegar a un compromiso entre estos dos factores.

    La seleccin del material de relleno se basa en criterios como resistencia a la corrosin, resistencia mecnica, resistencia trmica y caractersticas de mojado. Adems, es necesario disponer un distribuidor de lquido en la parte superior de la columna para asegurar que el lquido moje de manera uniforme todo el relleno y no se desplace hacia las paredes.

    Se tienen varios tipos de relleno:

    Al azar: este tipo de relleno es bastante econmico y suelen ser de materiales resistentes a la corrosin (metlicos, cermicos o de plstico). Los rellenos ms empleados eran los anillos Rashig y las sillas o monturas Berl, pero ahora han sido reemplazados por otros ms eficientes como los anillos Pall, las monturas Intalox y los anillos Bialecki.

    FIG. 2-7. TIPOS DE RELLENOS.

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    Estructurado: es bastante ms caro por unidad de volumen que el relleno al azar, pero ofrece mucha menos prdida de carga por etapa y tiene mayor eficiencia y capacidad.

    FIG. 2-8. RELLENO ESTRUCTURADO.

    El empleo de columnas de relleno frente a las de platos se ve favorecido en los siguientes casos:

    Cuando las columnas son de pequeas dimensiones (menos de 0.6 m de dimetro y una altura de relleno inferior a 6 m).

    Si se tienen sustancias corrosivas o se forma mucha espuma.

    Si se requiere que la prdida de carga en la columna sea pequea.

    Si la velocidad del lquido es elevada.

    Atendiendo al modo de operacin se encuentran los siguientes tipos de destilacin:

    Destilacin por cargas (o discontinua): se introduce la mezcla a destilar directamente en el hervidor y el vapor pasa a una columna de fraccionamiento. Se emplea para recuperar componentes voltiles de una mezcla y cuando la cantidad a tratar es pequea.

    Destilacin continua: la alimentacin se introduce continuamente a la columna. Es la manera ms comn de operar.

    Segn el nmero de componentes que contenga la mezcla entrante a la columna se distinguen:

    Destilacin binaria: la mezcla entrante a la columna est formada nicamente por dos compuestos.

    Destilacin multicomponente: se realiza la separacin de una mezcla compuesta por ms de dos sustancias qumicas.

    Otros tipos de destilacin especiales son:

    Destilacin azeotrpica: si la mezcla presenta un azetropo no se puede separar por destilacin simple, es necesario aadir otro componente para romper la mezcla azeotrpica.

    Destilacin extractiva: se introduce un disolvente a la columna que altera las volatilidades relativas de los componentes de la mezcla.

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    2.4 DESTILACIN DE UNA ETAPA (FLASH).

    2.4.1 Relacin de parmetros.

    1. Temperaturab. Composicin de la

    alimentacin

    a. Presin

    3. Composicin de la

    alimentacina. Fugas internas

    2. Presinb. Composicin de la

    alimentacin

    a. T.C. del

    precalentador

    Factores

    principales

    Factores

    secundarios

    A. Destilacin de una

    etapa

    FIG. 2-9. DIAGRAMA DE RELACIN DE PARMETROS (RP) DE DESTILACIN DE UNA ETAPA O FLASH

    FIG. 2-10. RELACIN PRESIN-TEMPERATURA-COMPOSICIN (P-T-C) EN EL EQUILIBRIO LIQUIDO-VAPOR

    ------

    --

    H-L-

    L-H-

    CTPCTP

    ------

    --

    H-L-

    L-H-

    CTPCTP

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    2.4.2 Estrategia de anlisis (QPS) para destilacin de una etapa o flash.

    Establezca el anlisis.

    A. Plantee una grfica de barra vapor-lquido antes.

    vapor liquidoProducto

    (antes)

    B. Trace la lnea de alimentacin despus.

    Alimentacin

    (despus)

    Productos

    (antes)

    Determine el efecto sobre los factores principales.

    C. Analice el sistema y desarrolle las secuencias de transicin que impactan a los factores principales listados en la siguiente tabla. Considere que los efectos de otros factores son mnimos.

    Factores principales Efectos

    Presin (para precalentador de temperatura controlada) Trans. de calor del precalentador

    Trans. de calor del precalentador (ingreso de calor)