escuela superior de ingeniería química e industrias...
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INSTITUTO POLITECNICO NACIONALEscuela Superior de Ingeniería Química e Industrias
Extractivas
"ESTUDIO DE LA IMPLEMENTACION DE UNA COLUMNA ESTABILIZADORA DE CONDENSADOS
EN UNIDADES DE SEPARACION GAS-ACEITE”
T E S I SQ U E P A R A O B T E N E R E L T I T U L O Q £ -
INGENIERO QUIMICO PETROLERO
P R E S E N T A :
ROSA CECILIA SANCHEZ LUQUE
A gosto- 1985
MEXICO, D F , 30 de j u l i o de 1985.
c ROSA CECILIA SANCHEZ LUQUE
Pasante de Ingeniero QUiMICC PETROLERO
Presente
Los suscritos tenemos el aerado de informar a usted que, habiendo procedido a revisar el borrador
de la modalidad de titulación correspondiente, denominado ESTUP^W CA LAMENTACION .Q£ . .UNA COLUMNA FSTABIUZADQRA DE COKDENSADÜS EN UNIDADES DE SEPARACION. GASr
ACELTE”-
encontramos que el ntado trabajo v o proxecto de tesTs, reúne los requisito* para ’**ional v proceder a au impresión según el aso, debiendo tomar en consideración
que a l respecto se le hicieron.
INSTITUTO POLITECNICO NACIONALESCU&A SUPFRFO? 06 INGENIERIA QU IM 'CA E INDUSTRIAS cX’ BACTIVAS
AtentamenteJ I R A D O
C ÍNG. RUBEN LENUS BARRON (PROF. ORIENTADOR)
C. ING. At/ONSO ALQUICER DAZ C. INC. ENRIQUE MADRIGAL CENDEJAS
'a sh .
autorizar el Examen Pro- las indicaciones y corree-
S t tR F A R UOE
EDUCACION PUBLICA
c p — Expediente.
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL, V\ > Uf'E S C IE l A SUPER IOR DE IN G E N IE R IA Q H M iCA E IN DU STR IAS EXTRACT IVAS
M D IV IS IO N DE SISTEMAS DE T ITULAC ION
>>1 M I 1 Mvi Vi>r I LUIL*. o , D f 2f de ''-.lio
C ROSA CECILIA SANCHEZ LUQl'E i>«¡>*nce üe Ingeniero QUIMICO PETROLERODrcsente
E l tem a d e trabajo y/o tesis para su exam en p ro fesion al en ia opcion
es propuesto p or e l c ¡NG. RUBEN LEf'US 9ARR0N
d e la calidad de trabajo que u sted ó resem e, referida al tem a
ef cual deberá .isted desarrollar d e acuerdo con e l Siguiente orden
TESIS TRADICIOKAt. INDIVIDu A l
quien .e r- el r e sp u i^
RESUDEN I.- INTRODUCCION II.- GENERALIDADES III.- DESCRIPCION DEL ESTUDIO IV.- EVALUACION CEL ESTUDIO V.- CONCLUSIONES
BIBLIOGRAFIA
E l Tete del D epartam ento de O p a o r
IN3. RuftPi LC tCS-eAPPONrlji‘tdi i [división de Ssruai de ttulac'on
¡NG. R.3EN
E l P rofeso r O n e n ta d o '
JP. GUILtfSnj'"'E l D i^ c stír/ íct/c'
5sh.
A las p e r s o n a s q u e s u p i e r o n
g u i a r m e p o r la s e n d a
de l a m o r \ la v e r d a d y
q u e s i e m p r e c o n f i a r o n en mí.
M I S P A D R E S :
M a r t í n S á n c h e z G r a v e v
R a q u e l L u q u e d e S á n c h e z
P o r su c o n f i a n z a , a p o y o >
amor. G R A C I A S
DEDICO ESTE TRa BAJO:
A M I S HERMAN'OS :
'tartín, '<ahomedal i d , M i r n a ,
M e l v i s >• C r i s t e l a .
A mi s o b r i m t o : M a r t i n c i t o
P o r s e r partí, d e R k á i ?’
q u e m á s a m o en la ' i 4-
P o r su c o n f i a n z a , a p o v o y
am o r . G R A C I A S .
A l a m e m o r i a de m i s a d o r a d o s e
i n o l v i d a b l e s a b u e l o s .
R a v m u n d o L u a u c \ M a c e d o n i o S á n c h e z
Toi h a b e r cuiniinf lo u n o d e si"; r ^
i ' ^ a n i e ' - s j c p o í
C o n e s p e c i a l a g r a d e ^ i ^ ient ■>
a 1 as f a f i l i a s
'Aiecfeldt G ó m e z
R u i z R e y e s
V á z q u e z L u q u e y
Guzirán. M¿za.
C o n c a r i ñ o p a r a :
Mi s a D u e l a s : M a r í a G r a v e v
C o n s u e l o C a m a c h o
Mi s t í o s : M a t e o G r a v e
R a y m u n d o L u q u e
C o s m e L u q u e
J e s ú s L u q u e
P a r a :
' iC í'.o , I l o r y D a n v
P o r s u c a r i ñ o y CD'i’p i e p s i ó n ,
G R V I \S .
Ing, í-io-acio G a x i ' l a
I:ig, V n t o m o A l j u í c e r
Dr. R a f a e l e s p i n o : a
nr . F e 1. Rom'-' -tranda
? o ~ s u c o n f i m : a v c a
riño. G R A C I A o ,
Pira:
A M I S A M I G O S :
H é c t o r , J u a n M a n u e l ,i\egrete . A r m a n d o ,
J u a n J o s é ,A n t o n i o ,Z a r a t e , T e l l o , C h a
fa e r o , C a r los , A l b e r t o , C h e n d o .
C e c v , J u d i t h , A n a L u i s a , C r e c i a , T e r e s a
v lora ,:?uth.
T o r s u a m i s t a d n. c a r i ñ o . G R A C I A S .
Y i t o c a s a q u e l l a s p e r s o n a s q u e
m e a p o y \ron d u r a n t e el t r a n s c u r
s o de mi c a r r e r a .
I \! D I C E
RESUMEN.
I introducción.II. G E N E R A L I D A D E S
2.1. A n t e c e d e n t e s .
2.2. C o n s i d e r a c i o n e s t e ó r i c a s .
2. 2 . 1 . S i s t e m a * -je s e p a r a c i ó n <.'
h a ; a t e r p ^ r ¡ t u r a .
2 2.2. P r o c e s o s ie s e p a r n c i ó r
III. D E S C R I P C I O N’ D E L E S T U D I O .
3.1. U n i d a d d e S e p a r a c i ó n C o n v e n c i o n a l
3.2. -idaptición ¡ la u n i d a d de seo'r, - -
c i ó n c o m e n c i o n il
I V . E V A T U K i n N PE I ESTUDIO
4.1 .r’ ti /n4.2. C o irparación \ s e l e c c i ó n d e p t c c e
so s Je e s t a b i l i z a c i ó n d e crudo*'.
4 . 2 . 1 D e s c r i p c i ó n de p r o c e s o s de
e s t a b i l i z a c i ó n d e c r u d o s
4 . 2 2 S e l e c c i ó n d e l p r o c e s o de es
t a b i l i z a c i ó n d e c r u d o s .
PAGS.
4 .3. A l t e r n a t i v a s d e s o l u c i ó n p a r a el
d i s e ñ o d e u n a c o l u m n a e s t a b i l i z a d o
ra. 69
4 . 3 . 1 . M é t o d o P r á c t i c o . 69
4 . 3 . 2 . M é t o d o R i g u r o s o . 76
V. C O N C L U S I O N E S Y R E C O M E N D A C I O N E S . 95
B I B L I O G R A F I A . 97
RESUMEN:
La s u n i d a d e s de s e p a r a c i ó n g a s - a c e i t e , s o n u t i l i z a d a s en l as
á r e a s d e r e c o l e c c i ó n d e h i d r o c a r b u r o s , é s t o c o n el f i n d e l o
g r a r l a s e p a r a c i ó n d e la m e z c l a c o m p l e j a p r o v e n i e n t e de l a u-
n i d a d d e e x t r a c c i ó n . L a c u a l se f o r n a p r i n c i p a l m e n t e p o r ; h i
d r o c a r b u r o s g a s e o s o s , h i d r o c a r b u r o s c o n d e n s a d o s y agua. D e és^
ta f o r m a la r e c u p e r a c i ó n d e a c e i t e ó h i d r o c a r b u r o s l í q u i d o s -
p o d r á s e r a p r o v e c h a d a p a r a s u t r a t a m i e n t o r e s p e c t i v o , y a a u e
se c a r a c t e r i z a n p o r t e n e r u n a l t o v a l o r c o m e r c i a l .
FI p r e s e n t e t r a b a j o d e s c r i b e la s d i f e r e n t e s o p e r a c i o n e s i n v o
l u c r a d a s e n u n s i s t e m a d e s e p a r a c i ó n t í p i c a d e la s i n s t a l a d o
n e s r e c o l e c t o r a s d e h i d r o c a r b u r o s e n M é x i c o .
A s í m i s m o se p l a n t e a la i n t e g r a c i ó n d e e q u i p o s a u x i l i a r e ' en
é s t a s u n i d a d e s , t o d o é s t o c o n el p r o p ó s i t o d e r e d u c i r l os --
p r o b l e m a s e x i s t e n t e s d e o p e r a c i ó n en u n i d a d e s q u e t r a t e n c o n -
a l g u n a s c o r r i e n t e s s e p a r a d a s d e l a m e z c l a i n i c i a l . E n t r e é s - -
to s e q u i p o s se h a b l a d e u n a c o l u m n a e s t a b i l i z a d o r a , la c u a l -
i n t e g r a d e u n a m a n e r a t é c n i c a la u n i d a d d e s e p a r a c i ó n c o n eü
p r o p ó s i t o d e a j u s t a r la e s t a b i l i z a c i ó n d e l o s l í q u i d o s r e c u p t
r a d o s , a s í c o m o a u m e n t a r d i c h a r e c u p e r a c i ó n . P o r ú l t i m o se ha
ce p r e s e n t a c i ó n d e a l t e r n a t i v a s d e e l e c c i ó n d e l p r o c e s o a d e
c u a d o c o n u s o d e c o l u m n a s d e e s t a b i l i z a c i ó n en s i s t e m a s d e s £
n a r a c i ó n g a s - a c e i t e , as í c o m o la d e s c r i p c i ó n d e m é t o d o s d e e v a
l u a c i ó n p a r a el d i s e ñ o t e r m o d i n á m i c o d e la c o l u m n a .
De é s t a f o r m a se l o g r a r á u n a m a y o r r e c u p e r a c i ó n y m e j o r e s t a
b i l i z a c i ó n de los c o n d e n s a d o s y r e d u c i é n d o s e l o s p r o b l e m a * J e
o p e r a c i ó n y m a n t e n i m i e n t o e x i s t e n t e s .
2
L a f i n a l i d a d de é s t e t r a b a j o , e s e l de a n a l i z a r e l a u m e n t o de
la e s t a b i l i z a c i ó n e n el m a y o r g r a d o p o s i b l e de lo s h i d r o c a r b u
r o s q u e h a n s i d o c o n d e n s a d o s , m e d i a n t e u n s i s t e m a de s e p a r a
c i ó n a b a j a t e m p e r a t u r a . De é s t a m a n e r a se l o g r a r á u n a r e d u c
c i ó n c o n s i d e r a b l e e n p é r d i d a s p o r e v a p o r a c i ó n de c o n d e n s a d o s ,
se a b a t i r á n p r o b l e m a s de o p e r a c i ó n y m a n t e n i m i e n t o e n l o s s u b
s e c u e n t e s d e s t i n a d o s a t r a t a r é s t o s h i d r o c a r b u r o s l í q u i d o s , -
se o b t e n d r á además u n a p e q u e ñ a c o r r i e n t e a d i c i o n a l de gas c o m
b u s t i b l e q u e i n c r e m e n t a r á e l v o l u m e n d el ga s s e p a r a d o i n i c i a l
m e n t e .
P a r a l o g r a r t o d o é s t o , se p r o p o n e a d i c i o n a r u n a c o l u m n a e s t a -
b i l i z a d o r a d e condensados e n el s i s t e m a c o n v e n c i o n a l d e s e p a r a
c i ó n , t e n i e n d o en c u e n t a q u e s u a d a p t a c i ó n s e r á c o n v e n i e n t e -
c u a n d o el v o l u m e n d e h i d r o c a r b u r o s l í q u i d o s s e a a p r e c i a b l e .- -
A a í m i s m o , se p a r t i c i p a r á e n l a s e l e c c i ó n de é s t e e s t a b i l i z a
do r , as í c o m o e n la p r e s e n t a c i ó n d e a l t e r n a t i v a s de s o l u c i ó n
p a r a e l d i s e ñ o de l m i s m o .
En M é x i c o a c t u a l m e n t e , l a r e c u p e r a c i ó n de h i d r o c a r b u r o s c o n
d e n s a b l e s de y a c i m i e n t o s m a r i n o s y t e r r e s t r e s , se e f e c t ú a en
u n i d a d e s d e s e p a r a c i ó n c o n v e n c i o n a l e s , y a s e a i n s t a n t á n e a ó -
d i f e r e n c i a l . El e s t u d i o s e e n f o c a a un s i s t e m a c o n v e n c i o n a l -
de s e p a r a c i ó n en el q u e s e i n c l u y e n a m b o s t i p o s de s e p a r a c i ó n
y en el c u a l s e m a n i f e s t a r á n v a r i o s p r i n c i p i o s de I n g é n i t a ' a
Q u í m i c a .
I. INTRODUCCION.
II.GENERALIDADES.
2.1. A n t e c e d e n t e s .
L a c o r r i e n t e de ga s q ue h a de s o m e t e r s e a u n a s e n e de c o m p r e
s i o n e s y s e p a r a c i o n e s y q u e h a n de t o m a r s e e n c u e n t a p a r a f i
ne s d e é s t e e s t u d i o , p r o v i e n e de los c a m p o s d e l á r e a H u i m a n - -
g u i l l o - C á r d e n a s , T a b a s c o . E s t a m e z c l a g a s e o s a , e s t á f o r m a d a
c a s i e n su t o t a l i d a d p o r los s i g u i e n t e s c o m p u e s t o s : , C^, -
Cj, i C^, n C ^ , i C 5 , n C g , n C ^ , C ? ' ^ S , C O ^ y N 7 ; de los c u a - -
les el i C ^ , n C ^ , iCj, nC,-, n C ^ , y C 7 ", se p r e s e n t a n en e s t a d o
g a s e o s o , l o g r á n d o s e é s t o s m e d i a n t e u n a r e d u c c i ó n a p r e c i a b l e -
s u p r e s i ó n v / o t e m p e r a t u r a .
A n t e s de i n t e g r a r s e al s i s t e m a de s e p a r a c i ó n - c o m p r e s i ó n , la -
m e z c l a g a s e o s a a c a r r e a c o n s i g o c a n t i d a d e s c o n s i d e r a b l e s de lí_
q u i d o s se e n c u e n t r a n d i r e c t a m e n t e e n la c o r r i e n t e g a s e o s a q u e
s a l e de l p o z o , m i e n t r a s q u e o t r a c a n t i d a d q u e h a de r e s u l t a r
c o m o c o n s e c u e n c i a d e p é r d i d a p o r p r e s i ó n al m a n i f e s t a r s e el -
e f e c t o de f r i c c i ó n e n t r e el f l u i d o g a s e o s o y las p a r e d e s de -
l a t u b e r í a .
P o r lo t a n t o p a r a e l i m i n a r lo s p r o b l e m a s q u e o c a s i o n a el m a n e
j a r u n a m e z c l a g a s - l í q u i d o e n l í n e a s de t u b e r í a y r e c u p e r a r -
l o s p r o d u c t o s c o n d e n s a d o s q u e t i e n e n u n a l t o v a l o r c o m e r c i a l ,
se e n c a m i n a r á el e s t u d i o a l a s e l e c c i ó n y a n á l i s i s de las c o
l u m n a s e s t a b i l i z a d o r a s de c o n d e n s a d o s .
2 , 2 . 1 . S i s t e m a de S e p a r a c i ó n a b a j a T e m p e r a t u r a .
2 . 2 . 1 . 1 . I n t r o d u c c i ó n .
La s u n i d a d e s de s e p a r a c i ó n a b a j a t e m p e r a t u r a , s e h a n v e n i d o -
u t i l i z a n d o e n o t r o s p a í s e s d e s d e 1948. S e d e s a r r o l l a r o n m i -
c i a l m e n t e , p a r a d e s h i d r a t a r el g a s p r o d u c i d o e n p o z o s l o c a l i
za d o s a d i s t a n c i a s g r a n d e s de las c e n t r a l e s de r e c o l e c c i ó n .
En f e c h a s p o s t e r i o r e s , s u e m p l e o s e e x t e n d i ó d e b i d o a] é x i t o -
l o g r a d o e n l a r e c u p e r a c i ó n de l o s c o n d e n s a d o s q u e t i e n e n u n -
a l t o v a l o r c o m e r c i a l , f a c t o r q u e h a c e a é s t o s s i s t e m a s a l t a -
m e n t e r e n t a b l e s .
C o n el e m p l e o d e u n s i s t e m a de s e p a r a c i ó n a b a j a t e m p e r a t u r a -
p a r a el m a n e j o de g a s y c o n d e n s a d o s , a d e m á s d e p r o p o r c i o n a r -
u n m a y o r r e n d i m i e n t o en la r e c u p e r a c i ó n d e h i d r o c a r b u r o s p e s a
do s y v a p o r d e a g u a , c o n lo q u e s e r e d u c e n o t a b l e m e n t e la p o
s i b i l i d a d de c o n d e n s a c i ó n d e l í q u i d o s e n el s i s t e m a p a r a t r a n ^
p o r t e d e g a s . C o n é s t o se i n c r e m e n t a la e f i c i e n c i a e n el a -
p r o v e c h a m i e n t o d e l e q u i p o y s e a b a t e n s u s t a n c i a l m e n t e los pria
b l e m a s d e o p e r a c i ó n y m a n t e n i m i e n t o d e l s i s t e m a , t a l e s c o m o : -
d i s m i n u c i ó n d e la c a p a c i d a d d e l o s g a s o d u c t o s , c o r r i d a s de --
" d i a b l o s ", f o r m a c i ó n de i n c r u s t a c i o n e s , c o r r o s i ó n de las lí_
n e a s y p r e s e n c i a d e l í q u i d o s e n l as p l a n t a s de t r a t a m i e n t o de
gas, e n t r e o t r a s .
2.2. Consideraciones Teóricas.
2 . 2 . 1 . 2 . J u s t i f i c a c i ó n T é c n i c a del T e r r i n o d e S e p a r a c i ó n a Da-
ia t e m p e r a t u r a .
La j u s t i f i c a c i ó n T é c n i c a t e r m o d i n á m i c a d e l t é r m i n o de s e p a r a -
c i ó n a b a j a t e m p e r a t u r a , q u e d a e n m a r c a d o e n lo s s i g u i e n t e s p a n
tos :
2 , 2 . 1 . 2 . 1 . E f e c t o d i s m i n u t i v o de t e m p e r a t u r a d o t c a í d a d e p r e
s i ó n .
E s t a t e m p e r a t u r a se a l c a n z a p o r m e d i o de u n a b r u s c a c a í d a de -
p r e s i ó n l o g r a d a s o b r e la m e z c l a a n t e s m e n c i o n a d a . El m e c a n i s
mo de é s t e p r o c e s o f í s i c o o c u r r e de la s i g u i e n t e m a n e r a :
1, U n a c o r r i e n t e g a s - a g u a - h i d r o c a r b ú r o s h a d e p a s a r p o r u n -
s i s t e m a de s e p a r a c i ó n .
2. La c o r r i e n t e h e t e r o g é n e a ( g a s - a g u a - h i d r o c a r b u r o s ) al s e
p a r a r s e , s u f r e d i s m i n u c i ó n en s u p r e s i ó n y v e l o c i d a d ; lo -
g r a d o é s t o , d e b i d o a u n a b r u s c a c o l i s i ó n al i n t e g r a r la co
m e n t e h e t e r o g é n e a c o n u n a v á l v u l a de e x p a n s i ó n ( c h o q u e -
m e c á n i c o ) .
3. A l r e d u c i r la c o r r i e n t e h e t e r o g é n e a s u p r e s i ó n s i n q u e h a
ya c a m b i a d o a l g u n o e n el v a l o r de s u e n t a l p i a , s e o c a s i o n a
rá i n m e d i a t a m e n t e u n d e c r e m e n t o e n s u t e m p e r a t u r a .
4, C o m o c o n s e c u e n c i a se o b t e n d r á u n a e x p a n s i ó n de la f a s e g a
s e o s a y al d i s m i n u i r los v a l o r e s de t e m p e r a t u r a s v p r e s i ó n
de la c o r r i e n t e , s e c o n d e n s a r á el v a p o r d e a g u a a m a r g a a-
h i d r o c a r b u r o s q u e e n e s e m o m e n t o s e e n c o n t r a b a n en e s t a d o
g a s e o s o .
5. De é s t a f o r m a la m e z c l a g a s - l í q u x d o y a e s t r a n g u l a d a , p a s a
r á a los s e p a r a d o r e s a d e c u a d o s , los c u a l e s d e b e r á n c u m --
p l i r c o n s u f u n c i ó n e s p e c í f i c a ( s e p a r a c i ó n de lae f a s e s
e n c u e s t i ó n de la m e z c l a g a s - l í q u i d o ).
A d e m á s l a c o r r i e n t e q u e s e e s t á t r a b a j a n d o , s u f r e u n a s e n e -
de e n f r i a m i e n t o s a c o n t r a c o r r i e n t e m e d i a n t e i n t e r c a m b i o s ie -
c a l o r . E s t a s o p e r a c i o n e s f í s i c a s , s e o c a s i o n a n a n t e s de p r o d u
c i r s e el e f e c t o de e s t r a n g u l a m i e n t o , d a n d o d e é s t a f o r m a un -
i m p o r t a n t e g r a d o d e c o n d e n s a c i ó n de v a r i o s c o m p u e s t o s q u e f o r
m a n la m e z c l a a s e p a r a r .
2.2.1.2.2. Disminución de temperatura mediante sistemas de re frigeración.
El g r a d o d e e n f r i a m i e n t o s o b r e la c o r r i e n t e g a s - l í q u i d o es lo
g r a d o m e d i a n t e r e f r i g e r a n t e s c o n b u e n a c a p a c i d a d de a b s o r c i ó n
de c a l o r . El a m o n i a c o , f r e ó n , m e z c l a a l c o h o l i s o p r o p - T l i c o - a n h í
d r i d o c a r b ó n i c o , e t c . , t i e n e n la c a p a c i d a d d e a b s o r b e r i m p o r
ta n t e c a n t i d a d de c a l o r í a s , p o r t a l m o t i v o s o n a m p l i a m e n t e u-
t i l i z a d a s en s i s t e m a s d o n d e se r e q u i e r a e f i c i e n t e r e f r i g e r a
ci ó n .
El p r i n c i p i o s e b a s a e n u n p r i n c i p i o de t r a n s f e r e n c i a de c a l o r
e_ c u a l o c u r r e de a c u e r d o c o n la s e g u n d a l e y de la t e r m o d i n á -
m i c a ( l a e n e r g í a e n t r a n s i c i ó n f l u i r á e n la c o r r i e n t e d e m a -
y o r t e m p e r a t u r a h a c i a l a q u e p r e s e n t a u n a m e n o r c a n t i d a d d e és_
te v a r i a b l e .
El e n f r i a m i e n t o q u e d e b e r á c a u s a r el r e f r i g e r a n t e a u s a r n o s -
p r o p o r c i o n a r á las b a j a s t e m p e r a t u r a s c o n las c u a l e s se l o g r a r á
la c o n d e n s a c i ó n de v a p o r de a g u a e h i d r o c a r b u r o s p e s a d o s . I n m £
d i a t a m e n t e d e s p u é s s e p r o c e d e r á a la s e p a r a c i ó n de las f a s e s -
f o r m a d a s . A s í p u e s , de é s t a f o r m a q u e d a j u s t i f i c a d o e 1 t é r m i
no d e s e p a r a c i ó n a b a j a t e m p e r a t u r a .
2 . 2 . 1 . 3 . P r o c e s o de la s e p a r a c i ó n de l ga s y l í q u i d o s c o n d e n s a -
d os .
El p r o c e s o d e s e p a r a c i ó n de l g a s y c o n d e n s a d o s p r o c e d e n t e s de-
u n y a c i m i e n t o s e r e a l i z a e n d o s f o r m a s : s e p a r a c i ó n i n s t a n t á n e a
o f l a s h y s e p a r a c i ó n d i f e r e n c i a l .
E n la s e p a r a c i ó n i n s t a n t á n e a , las f a s e s : g a s e o s a l i b e r a d a p o r -
a b a t i m i e n t o de p r e s i ó n , y l a l í q u i d a , p e r m a n e c e n e n c o n t a c t o -
d u r a n t e el p r o c e s o de s e p a r a c i ó n , m a n t e n i é n d o s e d e é s t a f o r m a ,
c o n s t a n t e la c o m p o s i c i ó n e n el s i s t e m a .
E n la s e p a r a c i ó n d i f e r e n c i a l , el gas es r e m o v i d o d e l s i s t e m a -
c o n f o r m e s e l i b e r a d e l l í q u i d o c o n d e n s a d o , p o r lo q u e l a compo_
SiCión e n e! sisteme es v a r i a b l e . C o m p a r a n d o ±„ c a n t i d a d de -
¿as q u e s e l i b e r a de los c o n d e n s a d o s , s e n a d e t e r m i n a d o q u e e n
la s e p a r a c i ó n i n s t a n t á n e a h a y u n a m a v o r l i b e r a c i ó n de g a s , l o
qu e c a u s a u n a m e n o r r e c u p e r a c i ó n de c o n d e n s a d o s . P o r lo t a n t o ,
el p r o c e s o de s e p a r a c i ó n d i f e r e n c i a l , p r o p i c i a un s m a y o r r e c u
p e r a c i ó n de n i d r o c a r D u r o s l í q u i d o s .
En un s i s t e m a de p r o d u c c i ó n de h i d r o c a r b u r o s , s e p r e s e n t a n a m
bo s p r o c e s o s de s e p a r a c i ó n . C u a n d o los f l u i d o s del y a c i m i e n t o
p a s a n a t r a v é s de la t u b e r í a d e p r o d u c c i ó n , e s t r a n g u l a d o r e s y
l í n e a s s u p e r f i c i a l e s , s e p r e s e n t a la s e p a r a c i ó n i n s t a n t á n e a . -
C u a n d o los f l u i d o s p a s a n a t r a v é s de los s e p a r a d o r e s , el gas y
los h i d r o c a r b u r o s l í q u i d o s s o n d e s c a r g a d o s i n d e p e n d i e n t e m e n t e ,
é s t o c o r r e s p o n d e a un p r o c e s o d e s e p a r a c i ó n d i f e r e n c i a l .
C o m o u n o de los o b j e t i v o s de la s e p a r a c i ó n e s o b t e n e r la m a y o r
c a n t i d a d de h i d r o c a r b u r o s l í q u i d o s e s t a b i l i z a d o s , la s e p a r a --
c i ó n d e l ga s y c o n d e n s a d o s e n u n s i s t e m a de s e p a r a c i ó n d e b e --
a p r o x i m a r s e a un s i s t e m a de s e p a r a c i ó n d i f e r e n c i a l . E s t o se -
l o g r a c o l o c a n d o v a r i a s e t a p a s de s e p a r a c i ó n , q u e p e r m i t a n r e m o
v e r el ga s l i b e r a d o del c o n t a c t o c o n el l í q u i d o . T e ó r i c a m e n t e
p a r a o b t e n e r la m á x i m a r e c u p e r a c i ó n d e l l í q u i d o , se d e b e t e n e r
u n n ú m e r o i n f i n i t o d e e t a p a s de s e p a r a c i ó n , lo c u a l r e s u l t a im
p o s i b l e , p o r lo q u e la m a v o r í a de los c a s o s s ó l o t i e n e n d e dos
a c i n c o e t a p a s de s e p a r a c i ó n .
L o s s e p a r a d o r e s u t m : a d o s a u r a é s t e t . p o ¿e s i s t e m a ^ d i f i e r e n
l i g e r a m e n t e e n d e t a l l e s , s i n e m D a r g c í s t ->s r e c i i j i e n t e c s e p u e
d e n i n t e g r a r e n la s i g u x e n t e c l a s i f i c a c i ó n *
a). S e p a r a d o r e s v e r t i c a l e s . r xg, 2 . 2 , 1 , 3 . 1 .
p). S e p a r a d o r e s h o r i c j n t a l e s . Fig. 2 , 2 . "1 . 3 . 2 .
a). S e p a r a d o r e s v e r t i c a l e s . So n a q u e l l o s r e c i p i e n t e s qu e g u a r
d a n u n p l a n o p e r p e n d i c u l a r c o n r e s p e c t o a los p u n t o s de --
o r i e n t a c i ó n c a r t o g r á f i c a . Al e n t r a r la m e z c l a g a s - l í q u i d a
a é s t e e q u i p o y s i e n d o el o b j e t o p r i n c i p a l el d e l o g r a r --
u n a a l t a s e p a r a c i ó n d e l gas e h i d r o c a r b u r o s c o n d e n s a d o s ,se
p o n e a c o n s i d e r a c i ó n de a c u e r d o co n r e s u l t a d o s e s t a d í s t i
cos f c o m p a r a c i ó n c o n o t r o s r e c i p i e n t e s s e p a r a d o r e s ), las
s i g u i e n t e s v e n t a j a s v d e s v e n t a i a s en s u u s o :
V e n t a j a s :
- P u e d e n a n e ar g r a n d e s c a n t i d a d e s de l o d o s y / o -
a r e n a s .
- P r e s e n t a u n a b u e n a c a p a c i d a d d e a g i t a c i ó n .
- D a b u e n a h o r r o d e e s p a c i o .
- D a f a c i l i d a d p a r a s u l i m p i e z a .
L'esventaj a s :
. í 3 D a r - . d : r e ' e n .. :¡>. Dijidb l a í - ^ X á T o c a r t r— I t u u ^ d o s .
R e q u i e r e un m a y o r d i á m e t r o
SECO ICV. 3E SLPM'
1 VALVULA DE SEnURIüAJ'. ..aTRACTOK Dr \I¡_BLA3 TUBO DESVIADO? DE SE0LmTP\D4 PLACA DlSÉ&iiXm DE 1>TRAD\5 C ínT^OL DE sIYLIo lU U IL V JE "LSCA-TA DE l IrtlQ D S - -l"t \rs i ’=¡ rr \¡ ix
SMti-v . '■t* h ¡’JÍ i. L.sícr:o\ i» b.-v"*»
SEril'D', u
tS'IIDADLL
LIQUIDO * m m de Hjiiio
ríe, 2.2.1.3.1. g E W W R VERTICAL
- R e q u i e r e u n m a y o r d i á m e t r o p a r a m a n e n a r u n -
v o l u m e n de g a s d a d o .
- M e n o r c a p a c i d a d de d r e n a j e d e l e x t r a c t o r .
- N'o es b u e n o p a r a m o n t a c a r g a s c a l z a d o s q u e --
t e n g a n q u e s e r m o v i d o s f r e c u e n t m e n t e , d a d c a
la a l t u r a .
- M a v o r c o s t o .
- M á s d i f í c i l d e i n s t a l a r s e .
b ) . S e p a r a d o r e s h o r i z o n t a l e s . E s t o s g u a r d a n u n a p o s i c i ó n r e l a
t i v a p a r a l e l a a los p u n t o s c a r d i n a l e s . P a r a u n a s e l e c c i ó n
a d e c u a d a de é s t e t i p o de e q u i p o s se d i s p o n e n de las s i g u i e p
t es v e n t a j a s y d e s v e n t a j a s :
V e n t a j as :
- L a d i r e c c i ó n d e l f l u j o n o s e o p o n e a un d r e n a i e
del e x t r a c t o r de n i e b l a f i n a ( p a r t í c u l a s f m ( i |
f a s e g a s e o s a ).
- M a v o r c o n t r o l d e la t u r b u l e n c i a .
- M e j o r u s o d e l v o l u m e n de r e t e n c i ó n .
- M a y o r á r e a de s u p e r f i c i e d e l í q u i d o .
- D i s m i n u c i ó n e n s u m a n t e n i m i e n t o v s f r u a u
- Se p r e s t a p a r a d e p -i4 ir ■ í > 1 ■
Desventaj as :
1 I1! Al. A m SVI Altt'NA Hh ¡INI IIAUA2 I \llfM l Olí. 1)1 N 11.151 A
i VAI Vtlt % |I| Itl-Sí Altt.A !il I IOII1MÍ
I IIOIAIM1K
SI ((ION III SI 1’AlíA SAI IDA IHl (As
Hf.. 2. ¿.1.^.2. SI l'AÜADOK IIOIUZ0MIAI
- M a v o r e s c a r i o de i n s t a l a c i ó n e3i r e q u e r i d o ,
- El e x t r a c t o r a l g u n a s v e c e s s e d e s t d ^ j % r e
v i e n t a ,
- N o es D u e ñ o p a r a n a n e i a r a r e n a o lodo.
L x i s t e n separadores je h a n de t r a t a r c o n c o r r i e n t e s en las c u a
les p r e s e n t a n t r e s l a s e s f í s i c a s , til es el c a s o de una c o m e n
te de gas n a t u r a l p r o v e n i e n t e de un m a n t o ; e n é s t e c o r r i e n t e -
se e n c u e n t r a n u n a f a s e g a s e o s a (. gas n a t u r a l j , u n a f a s e l í q u i
da m e n o s pesada ( h i d r o c a r b u r o s l í q u i d o s ) v u n a f a s e l í q u i d a -
de m a y o r p e s o ( a g u a l i b r e a m a r g a J . P a r a l o g r a r l a s e p a ración-
e f i c i e n t e de c a d a u n a de l as T a s e s , la c u a l es l o g r a d a h a c i e n
do u s o de un s e p a r a d o r t r i f á s i c o .
La r e t e n c i ó n es la m á s i m p o r t a n t e c o n s i d e r a c i ó n e n el d i m e n d i o
n a m i e n t o de l s e p a r a d o r de t r e s fases. El t i e m p o de r e t e n c i ó n -
es la l o n g i t u d o m a g n i t u d de l l í q u i d o - t l e m p o q u e s o n p e r m i t í - -
dos p a r a p e r m a n e c e r e n el s e p a r a d o r . E s t e t i e m p o es r e l a c i o n a
do al v o l u m e n de l r e c i p i e n t e , c a n t i d a d de l í q u i d o a s e r p r o c e
sa d o y la g r a v e d a d e s p e c í f i c a r e l a t i v a de los l í q u i d o s .
Desvene ai a?:
E s t e t i p o de s e p a r a d o r , l i b e r a los g a s e s p o r s u p a r t e s u p e r i o r ,
m i e n t r a s q u e la m e z c l a l í q u i d a ( h i d r o c a r b u r o s c o n d e n s a d o s - --
a g u a a m a r g a ) c a e n p o r g r a v e d a d a la s e c c i ó n de c o l e c c i ó n d e -
l í q u i d o s , lo s h i d r o c a r b u r o s s i e n d o m á s l i g e r o s q u e el a g u a t e n
d e r á n h a c i a a r r i b a d e i r e c i p i e n t e y el a e u a h a s t a e l fon d o .
Los l í q u i d o s s e p a r a d o s p u e d e n s e r c o n t r o l a d o s p o r u n d e c a n t a
d o r c o n c o n t r o l a d o r de m t e r f a s e . E s t e m é t o d o u t i l i z a un p l a t o
de r e p r e s a v e r t i c a l lo q u e p e r m i t e q u e el a g u a f l u y a p o r la --
p a r t e d e a b a j o d e l d e c a n t a d o r y los h i d r o c a r b u r o s c o n d e n s a d o s
s e d e s b o r d e n p o r la p a r t e d e a r r i b a . L o s s e p a r a d o r e s t r i f á s i
cos g e n e r a l m e n t e sor. c o n s t r u i d o s e n f o r m a de r e c i p i e n t e s h o r i
z o n t a l e s , s i n e m b a r g o é s t e t i p o de e q u i p o p u e d e s e r a d a p t a d o a
la c o n f i g u r a c i ó n v e r t i c a l .
2 . 2 . 1 . 3 . P r i n c i p i o s u t i l i z a d o s e n la s e p a r a c i ó n de h i d r o c a r b u
ro s g a s - l í q u i d o s .
T r e s s o n los p r i n c i p i o s f í s i c o s u t i l i z a d o s e n la s e p a r a c i ó n de
h i d r o c a r b u r o s g a s - l í q u i d o s . E s t o s s o n : l a g r a v e d a d , l a f u e r z a
c e n t r í f u g a , c o l i s i o n e s q u e o c a s i o n a n b r u s c a s c a í d a s de p r e s i ó n
y / o r e f r i g e r a c i ó n m e c á n i c a .
E n u n s i s t e m a de s e p a r a c i ó n i n s t a n t á n e a - d i f e r e n c i a l , los s e p a
r a d o r e s d é g a s - l í q u i d o s f o r m a n u n a d e las p a r t e s v i t a l e s p a r a
l o g r a r u n a l t o p o d e r d e s e p a r a c i ó n d e c o n d e n s a d o s y g a s , y , es
p r e c i s a m e n t e e n é s t o s e q u i p o s e n c o n j u n t o c o n o t r o s e q u i p o s ó
i m p l e m e n t o s , d o n d e s e m a n i f i e s t a n é s t o s p r i m o r d i a l e s p r i n c i ---
p i o s .
T o d o s los s e p a r a d o r e s d e b e r á n c u m p l i r las s i g u i e n t e s f u n c i o
ne s :
1. L l e v a r a c a b o u n a s e p a r a c i ó n p r i m a r i a de f a s e d e l h i d r o c a r
b u r o l í q u i d o d o m i n a n t e d e a q u e l l o s q u e s o n p r e d o m i n a n t e m e n
te g a s e s .
2. R e f i n a r lo s e p a r a d o p r i m e r a m e n t e , r e m o v i e n d o los h i d r o c a r b u
ros l í q u i d o s r e m a n e n t e s d e l g as.
3. P o s t e r i o r m e n t e r e f i n a r lo s e p a r a d o , r e m o v i e n d o ga s r e s i d u a l
en la. f a s e l í q u i d a a m a n e r a d e q u e n o c o n t e n g a g a s q u e p u e
da m a n t e n e r c o n d i c i o n e s d e e q u i l i b r i o a la t e m p e r a t u r a y --
p r e s i ó n d e l c o n t e n e d o r .
4. -Vsumir u n c o n t r o l a p r o p i a d o m e d i a n t e m e c a n i s m o s q u e p e r m i
t a n la r e m o s i ó n de la f a s e l i q u i d a d e l d e p ó s i t o s i n q u e u n
r e m e z c i a d o d e a m b a s f a s e s s e p r e s e n t e .
P a r a l o g r a r é s t a s f u n c i o n e s , lo s s e p a r a d o r e s v e r t i c a l e s y hori^
zontalcs se h a n i n t e g r a d o e n c u a t r o s e c c i o n e s b á s i c a s q u e s o n :
1. U n a s e c c i ó n p r i m a r i a d e s e p a r a c i ó n de f a s e s , la c u a l c o n t r o
l a r á 5 d i s i p a r á la e n e r g í a d e lo s f l u i d o s , c o n f o r m e é s t o s a
b a l d o n a n la l í n e a d e a l i m e n t a c i ó n a l e q u i p o r e c i p i e n t e . E l
d i s e ñ o v a r i a r á s e g ú n l a a p l i c a c i ó n .
2. U n a s e c c i ó n d e a s e n t a m i e n t o g r a v i t a t o r i o , p a r a a s e g u r a r s e -
q u e las c a n t i d a d e s de f l u i d o de gas y l í q u i d o s s e m a n t e n g a n
1
s i e m p r e d e n t r o de los l i m i t e s de m á x i m a v e l o c i d a d s u p e r f i
c i a l p e r m i s i b l e , lo c u a l p e r m i t i r á u n a a d e c u a d a s e p a r a c i ó n .
3. U n a s e c c i ó n de e x t r a c c i ó n de v a p o r e s f i n o s m i n i m i z a r á la --
t u r b u l e n c i a e n la s e c c i ó n . - táf&i t a m b i é n sfiríp el ai
s e ñ o s e g ú n l a a p l i c a c i ó n .
4. U n a s e c c i ó n de r e m o s i ó n y c o l e c c i ó n de l í q u i d o s , l o c u a l p r á
v i e n e u n a r e m e z c l a d e f a s e s .
L a s e p a r a c i ó n p o r g r a v e d a d es u t i l i z a d a e n t o d o s l o s separado
re s y f r e c u e n t m e n t e c o m b i n a d o c o n la f u e r z a c e n t r i f u g a y / o c o
l i s i o n e s f í s i c a s .
2 . 2 . 2 . P r o c e s o s de s e p a r a c i ó n .
D e n t r o de la I n g e n i e r í a Q u í m i c a s e i n t e g r a n g r a n c a n t i d a d de o
p e r a c i o n e s y p r o c e s o s u n i t a r i o s . A m b o s e s t á n r e l a c i o n a d o s c o n
el p r o b l e m a de m o d i f i c a r las c o m p o s i c i o n e s d e s o l u c i o n e s y mo;
c í a s , y a s e a e n f o r m a c o n j u n t a ó b i e n en f o r m a p a r t i c u l a r . T r r
t o u n a o p e r a c i ó n c o m o un p r o c e s o e s t á n e n c a m i n a d a s a io¿,r ir i ,
s e p a r a c i ó n de p a r t e s c o m p o n e n t e s d e u n a s u s t a n c i a .
E n e l c a s o de las m e z c l a s , l a s e p a r a c i ó n p u e d e s e r l o g r a d a m e
d i a n t e o p e r a c i o n e s m e c á n i c a s c o m o pueden s e r f i l t r a c i ó n , d e c a n
t a c i ó n , e t c . , d e s d e l u e g o h a b r á q u e t o m a r en c u e n t a la c a r a c t e
r í s t i c a d e la m e z c l a e n c u e s t i ó n . A s í m i s m o la s e p a r a c i ó n p u e -
de r e a l i z a r s e h a c i e n d o u s o de r e c u r s o s , p o r e i eir.plo la i n t r o
d u c c i ó n de e n e r g í a t é r m i c a q u e e v a p o r e c o m p o n e n t e s má s l i g e r o s
e n u n a m e z c l a i n t e g r a d a p o r n c o m p u e s t o s de g r a n v a r i e d a d d e -
p e s o s m o l e c u l a r e s .
P a r a f i n e s de é s t e e s t u d i o , es de g r a n i n t e r é s e l c o n o c i m i e n t o
de las d i s t i n t a s o p e r a c i o n e s d e t r a n s f e r e n c i a de m a s a y a q u e -
é s t a s r e g i r á n l a b a s e de é s t e t r a b a j o .
2 . 2 . 2 . 1 . O p e r a c i o n e s d e t r a n s f e r e n c i a de m a s a .
Si u n a o p e r a c i ó n c a m b i a la c o m p o s i c i ó n de u n a s u s t a n c i a , e n t o n
ce s s e d i c e q u e se t i e n e u n a o p e r a c i ó n d e t r a n s f e r e n c i a de m a
sa. E s t e t i p o de o p e r a c i o n e s s o n a m p l i a m e n t e u s a d a s p a r a la p u
i'ificación y / o s e p a r a c i ó n de p r o d u c t o s , q u e t e n d r á n g r a n a p l i
c a c i ó n a n i v e l i n d u s t r i a l y a ú n e n la m i s m a v i d a c o t i d i a n a . --
L a s o p e r a c i o n e s de t r a n s f e r e n c i a de m a s a pueden s e r a g r u p a d a s
d e la s i g u i e n t e f o r m a :
1. C o n t a c t o d i r e c t o e n t r e dos f a s e s i n m i s c i b l e s . E n é s t e g r u p o
se i n c l u y e a l a m a y o r í a de la s o p e r a c i o n e s de t r a n s f e r e n c i a
de m a s a . L o s c o m p o n e n t e s p r e s e n t e s s e e n c u e n t r a n d i s t r i b u i
dos e n f o r m a d i s t i n t a e n t r e a m b a s f a s e s , d e t a l f o r m a q u e -
n i n g u n a de las f a s e s e n el e q u i l i b r i o c o n s t a d e u n ú n i c o --
c o m p o n e n t e . P o r e l l o , al i n i c i a r s e el c o n t a c t o de las do s -
f a s e s , n o c o n s t e n de la c o m p o s i c i ó n q u e t i e n e n e n el equilibrio.
L o s p r i n c i p a l e s e s t a d o s de a g r e g a c i ó n d e l a m a t e r i a - g a s , l í q u i
do y s ó l i d o - p e r m i t e n t a n t a s c o m o 6 p o s i b i l i d a d e s de c o n t a c t o
m t e r f a c i a l .
a). G a s - g a s . E s t a p o s i b i l i d a d n o s e r e a l i z a p r á c t i c a m e n t e , y a
q u e t o d o s lo s ga-ses s o n c o m p l e t a m e n t e s o l u b l e s e n t r e sí.
b ) . G a s - l i q u i d o . C u a n d o t o d o s l o s c o m p o n e n t e s d e l s i s t e m a s e -
d i s t r i b u y e n e n t r e la s f a s e s d e e q u i l i b r i o , la o p e r r c i ó n
se c o n o c e c o m o d e s t i l a c i ó n . E n é s t e c a s o , la f a s e g a s e ' ^ a
e s c r e a d a p a r t i e n d o de u n l í q u i d o , el c u a l es s o m e t i d o a -
u n s i m p l e o r i g u r o s o c a l e n t a m i e n t o ; y/o a la i n v e r s a , la
f a s e g a s e o s a m e d i a n t e l a e l i m i n a c i ó n d e c a l o r .
L a s d o s f a s e s p u e d e n s e r s o l u c i o n e s ; s i n e m b a r g o , a m b a s po
s e e n u n s ó l o c o m p o n e n t e e n c o m ú n o g r u p o d e c o m p o n e n t e s --
q u e s e d i s t r i b u y e n e n t r e la s f a s e s . P o r e j e m p l o , si u n a --
m e z c l a g a s e o s a de h i d r o c a r b u r o s ( C H 4 , C 2 H 6 , C j H g ) y H , S s e
p o n e e n c o n t a c t o c o n d i e t a n o l a m i n a , g r a n c a n t i d a d de H - S -
p e r o b á s i c a m e n t e n a d a de h i d r o c a r b u r o s , s e d i s o l v e r á e n el
l í q u i d o ; e n é s t a f o r m a s e l o g r a r á la s e p a r a c i ó n de la m e z
cl a h i d r o c a r b u r o - H ^ S , é s t a o p e r a c i ó n s e le c o n o c e c o m o a b -
a b s o r c i ó n de g a s e s c o n r e a c c i ó n q u í m i c a . A h o r a b i e n si u n a
m e z c l a l í q u i d o - g a s ( a g u a - a m o n i a c o ), es p u e s t a e n c o n t r a
c o r r i e n t e c o n a i r e , p a r t e d e l a m o n i a c o a b a n d o n a el l í q u i d o
y e n t r a a la f a s e g a s e o s a , o p e r a c i ó n q u e se c o n o c e c o m o d e
s o r c i ó n .
Si la f a s e l i q u i d a es un l í q u i d o p u r o q u e s ó l o c o n t i e n e u n
c o m p o n e n t e , m i e n t r a s q u e la g a s e o s a c o n t i e n e do s 5 m á s , l a
o p e r a c i ó n s e c o n o c e c o m o h u m i d i f i c a c i ó n ó d e s h u m i d i f i c a —
c i ó n , s e g ú n s e a el s e n t i d o de la t r a n s f e r e n c i a de l s o l u t o .
c ) . G a s - s 6 1 i d o , De a c u e r d o c o n el n ú m e r o de c o m p o n e n t e s q u e a-
p a r e c e n e n las d o s f a s e s , s e p u e d e n m a n i f e s t a r las s i g u i e n
te s o p e r a c i o n e s :
1. Si se v a e v a p o r a r p a r c i a l m e n t e u n a s o l u c i ó n s ó l i d a s i n
q u e a p a r e s c a u n a l í q u i d a , l a n u e v a f a s e f o r m a d a y el s 6
l i d o r e s i d u a l c o n t i e n e n t o d o s l os c o m p o n e n t e s o r i g i n a - -
les p e r o e n p r o p o r c i o n e s d i f e r e n t e s ; l a o p e r a c i ó n r e c i
b e el n o m b r e de s u b l i m a c i ó n f r a c c i o n a d a .
2. P u e d e s u c e d e r q u e n o t o d o s lo s c o m p o n e n t e s e s t é n p r e s e n
t e s e n las dos f a s e s . Po e j e m p l o , s i u n s ó l i d o h u m e d e c í
do c o n u n l í q u i d o v o l á t i l se e x p o n e a u n g a s r e l a t i v a
m e n t e s e c o , el l í q u i d o a b a n d o n a e l s ó l i d o y s e d i f u n d e
en el g a s , é s t a o p e r a c i ó n a l g u n a s v e c e s s e le c o n o c e c £
m o s e c a d o y o t r a s v e c e s c o m o d e s o r c i ó n . L a o p e r a c i ó n i n
v e r s a es c o n o c i d a c o m o a d s o r c i ó n .
d ) . L í q u i d o - l í q u i d o . L a s s e p a r a c i o n e s e n q u e i n t e r v i e n e e l c o n
t a c t o e n t r e do s f a s e s l í q u i d a s i n s o l u b l e s s e c o n o c e n c o m o
o p e r a c i o n e s de e x t r a c c i ó n l í q u i d a - l í q u i d a . E n a l g u n a s o c a
s i o n e s é s t a s o p e r a c i o n e s r e c i b e n el n o m b r e de e x t r a c c i ó n -
de s o l v e n t e s . Si l as s u s t a n c i a s q u e c o m p o n e n l a s o l u c i ó n o
r i g i n a l s e d i s t r i b u y e n de m a n e r a d i s t i n t a e n t r e las d o s fa_
ses lí qu i d a , se poirl lograr ciei-to grade je separación,-
que puede incrementarse mediante el uíh*» de contactos frítl -
t:nles o su eauivalente en la forra de absorción je jises-
v la destilación.
ai. L í q u i d o - S o l i d e .
C u a n d o t o d o s los c o m p o n e n t e s se e n c u e n t r a n e n a m b a s f a s e s -
en el e q u i l i b r i o , la o p e r a c i ó n es l l a n a d a c r i s t a l i z a c i ó n -
f r a c c i o n a d a . O t r a o p e r a c i ó n c a r a c t e r i : a d a p o r é s t a s f a s e s
es la l l a m a d a l i x i v i a c i ó n o, a l g u n a s v e c e s , e x t r a c c i ó n p o r
d i s o l v e n t e s , e n é s t e c a s o las f a s e s s o n s o l u c i o n e s q u e c o n
t i e n e n un ú n i c o c o m p o n e n t e en c o m ú n v c u a n d o la s o l u c i ó n -
s e l e c t i v a je un c o m p o n e n t e en u n a m e z c l a s ó l i d a m e d i a n t e -
u n s o l v e n t e l í q u i d o es l l e v a d a a c a b o , se c u m p l e tal o p e r a
ción.
1. 2.2.2. C o l u m n a s de e s t a b i l i z a c i ó n .
La e - ' t a n i l i r a c t ó n de I f g u i d o s es u n a o p e r a c i ó n r e a l i z a d a c o n -
el fin de d a r el r a n g o a d e c u a d o de l p u n t o i n i c i a l de e b u l l i c i ó n
> p a n t o f i n ? l de e b u l l i c i ó n de u n a m e z c l a de l í q u i d o s .
¡Jna de las f o r m a s e m p l e a d a s p a r a r e a l n a r e s t a o n e r a c i ó n , es --
p o r m e d i o de c o l u m n a s de d e s t i l a c i ó n , a b s o r c i ó n , t a n q u e s de - -
f l a s h e o , e n t r e o t r a s t a n t a s ,
Por s e r la d e s t i l a c i ó n u n a d e las o p e r a c i o n e s d e t r a n s f e r e n c i a
de m a s a d e m a v o r a p l i c a c i ó n e i m p o r t a n c i a e n la s e p a r a c i ó n de-
^ e z c l a s y s o l u c i o n e s en la i n d u s t r i a , s e e n f o c a r á e s t e e s t u d i e
a la d e s t i l a c i ó n e n s u m a v o r p a r t e .
La d e s t i l a c i ó n es u n o de los t a n t o s p r o c e s o s de separación c i -
c u a l es u t i l i z a d o p a r a s e p a r a r los c o m p o n e n t e s Je u ní m e z c l a -
o s o l u c i ó n p o r a c c i ó n de un a g e n t e ; d i c h a s e p a n c i ó n d r e íe-
de la d i s t r i b u c i ó n de las s u s t a n c i a s e n t r e un a ca*e c a s e o s a
u n a l í q u i d a , / es a p l i c a b l e a los c a s o s e n q u e t o d o s los corr-v.
n e n t e s e s t á n p r e s e n t e s en a m b a s f a s e s . La s e p a r a c i ó n de los -
c o n s t i t u y e n t e s d e la s o l u c i ó n o m e z c l a l í a u i d a , p u e d e s e r !o -
g r a d a p o r v a p o r i z a c i ó n p a r c i a l de la s o l u c i ó n o m e z c l a .
Los c o n s t i t u y e n t e s más l i e e r o s ( m á s v o l á t i l e s 1 de la s o l u c i ó n
o m e z c l a o r i g i n a l se o b t i e n e n e n m a y o r c o n c e n t r a c i ó n en el v a
p o r y los m e n o s i i g e ' j s f má s p e s a d o s j e n c o n c e n t r a c i ó n má~- -
g r a n d e e n el r e s i d u o l i q u i d o ( tal ve: a l t a m e n t e v i s c o * - ..
2 . 2 . 2 . 2 . 1 . m é t o d o s p r i n c i p a l e s de d e s t i l a c i ó n .
a). D e s t i l a c i ó n f l a h s ó e n e q u i l i b r i o .
I n v o l u c r a la v a p o r i z a c i ó n de u n a f r a c c i ó n d e f i n i d a de un lo
te l í q u d i o , m a n t e n i e n d o t o d o el l í q u i d o y e l v a p o r en í n t i
m o c o n t a c t o de ta l m a n e r a q u e al f i n a l d e la o p e r a c i ó n el -
v a p o r e s t á e n e q u i l i b r i o c o n e l l í q u i d o , r e t i r a n d o e l v a p o r
y c o n d e n s á n d o l o .
D e s t i l a c i ó n f r a c c i o n a d a .
L o s c o n d e n s a d o s o b t e n i d o s s e r e g r e s a n <il d e s t i l a d o r b a j o ta
l e s c o n d i c i o n e s q u e é s t e l í q u i d o r e t o r n a d o s e l l e v a e n í n t i
m o c o n t a c t o e n c o n t r a c o r r i e n t e c o n los v a p o r e s q u e s e d i r i -
g e n h a c i a el c o n d e n s a d o r , é s t e m é t o d o es el m á s u s u a l .
B á s i c a m e n t e , la o p e r a c i ó n d e r e c t i f i c a c i ó n c o n s i s t e e n u n a -
u n i d a d de c a l e n t a m i e n r o o d e s t i l a d o r e n l a q u e s e g e n e r a v a
p o r , a d e m á s d e u n a c o l u m n a d e r e c t i f i c a c i ó n o f r a c c i o n a m i e n
to a t r a v é s de la c u a l a s c i e n d e el v a p o r e n c o n t r a c o r r i e n
te c o n u n a c o r r i e n t e d e l í q u i d o q u e d e s c i e n d e , u n c o n d e n s a
d o r q u e c o n d e n s a p a r c i a l o t o t a l m e n t e el v a p o r q u e s a l e d e l
d o m o d e la c o l u m n a , e n v i a n d o p a r t e de e s t e l í q u i d o c o n d e n -
s a d o C R E F L U J O ) h a c i a l a c o l u m n a p a r a d e s c e n d e r a c o n t r a -
c o r r i e n t e a los v a p o r e s a s c e n d e n t e s y e n t r e g a n d o el r e s t o -
d e l l í q u i d o c o n d e n s a d o c o m o p r o d u c t o f i n a l .
C o n f o r m e d e s c i e n d e la c o r r i e n t e l í q u i d a p o r l a c o l u m n a s e -
h a c e m á s r i c a e n el c o n s t i t u y e n t e de m a y o r p u n t o de e b u l l i
c i ó n , m i e n t r a s q ue el a s c e n s o d e l v a p o r es p r o g r e s i v a m e n t e -
m á s r i c o e n el c o m p o n e n t e de b a j o p u n t o de e b u l l i c i ó n .
E l e m e n t o s i n t e r n o s v e x t e r n ' a u e j i : e : r s n ana
l u m n a ae destilación..
E l e m e n t o s I n t e r n o s .
1. P l a t o s .
S o n c h a r o l a s p e r f o r a d a s ; c o n D a l a s t r a s , c a c h u c h a s o b i e n
s i m p l e m e n t e p e r f o r a d a s , é s t 3 s c n a r o l a s e s t á n s e g m e n t a d a s
e n sus e x t r e m o s , d i s p o n i e n d o de v e r t e d e r o s r>r.r m e d i o de-'
ios c u a l e s p a s a e l l í q u i d o de un n l a t o s u p e r i o r a un i n
fe r i o r . G e n e r a l m e n t e u n p l a t o o c h a r o l a , d i s p o n e de u n -
p a s o h o m b r e , c o n el f i n de p e r m i t i r e f e c t u a r u n a i n s p e c
c i ó n i n d u s t r i a l a d e c u a d a ( e s t a d o f í s i c o v q u í m i c o ) d e
u n a c o l u m n a q u e d i s p o n g a de é s t o s e l e m e n t o s .
T é c n i c a m e n t e , u n p l a t o t e ó r i c o o i d e a l es a q u e l e n e l
c u a l e x i s t e un e q u i l i b r i o e n t r e u n a c o m p o s i c i ó n p r o m e d i o
d e t o d o el l í q u i d o q u e a b a n d o n a el p l a t o . E s t o d e a c u e r
do en la fi?. S.
'n+2
Fn
Ln -Ln
í ¡
Yn
■i 1
V tj
1 . ____1
n*lplato n+1 fcvnplato n
Ln-1 IF i n . S, E s q u e m a d e las c o r r i e n t e s
que maneja un plato ideal.
donde;
V SS C o r r i e n t e d e i'apoi
L = C o r r i e n t e l í q u i d a
Ev = E x t r a c c i ó n t a s e v a p o r
E, = E x t r a c c i ó n f a s e l í q u i d o
L n = C o r r i e n t e e n e q u i l i b r i o
Vn
C o r r i e n t e en e u u i l i b n o
n = N u m e r o t e ó r i c o de P l a t o s
Fn = A l i m e n t a c i ó n a P l a t o n.
A n i l l o s de S o p o r t e .
S o n d i s p o s i t i v o s u t i l i z a d o s p a r a s o p o r t a r y f i j a r los -
p l a t o s d e a l g u n a c o l u m n a i n d u s t r i a l de s e p a r a c i ó n e n - -
c u e s t i ó n .
'. D e r r a m a d e r o s .
Un d e r r a m a d e r o p u e d e , o no, s e r u n a c o n t i n u a c i ó n del p í a
to de d e s c a n s o . S i r v e p a r a m a n t e n e r la p r o f u n d i d a d d e l
i n q u i d o s o b r e el p l a t o , de tal f o r m a q u e s e l o g r e el c o n
t a c t o a d e c u a d o e n t r e el ga s qu e a s c i e n d e y el l í q u i d o
q j e h a de d e s c e n d e r .
b l . E l e m e n t o s E x t e r n o s .
1. C o n d e n s a d o r .
C o l o c a d o g e n e r a l m e n t e en a l g u n a p a r t e s u p e r i o r a la t o r r e
de d e s t i l a c i ó n , e s t o de a c u e r d o c o n el d i s e ñ o del sis
m a d e c o n d e n s a c i ó n .
T i e n e p o r o b j e t o c o n d e n s a r t o t a l o p a r c i a l m e n t e los \
p o r e s q u e a s c i e n d e n h a c i a el Je la t .
2. A c u m u l a d o r .
T a n a u e r e c e p t o r v s e p a r a d o r de la n e r c l c l i - ’íC'1' -
px~o i er.xence dei c o n d e n s a d o r . C u e n t a c o n a c c e í " . ' s ,
D e r í a s v e q u i p o s n e c e s a r i o s ( b o m b a s , de til - v
p e r m i t a a d i c i o n a r l e a la c o l u m n a ur s i s t e m a de r e ■
( r e c t i f i c a c i ó n ).
3. B o m b a s d e r e f l u j o .
P e r m i t e q u e el l í q u i d o f l u v a c o n ] i p r e s i ó n idfi u ? u i ,
r a l l e v a r a c a b o la r e c t i f i c a c i ó n en la t o r r e ce aos*
c i ó n .
4. R e h e r v i j o r .
En r e a l i d a d es un e.-jporador o s e m i e v a p n n d ■>r , > ■
p o r m e d i o de un a g e n t e d e c a l e n t a m i e n t o f * 1 aras
da s p o r c o m b u s t i ó n de a l g ú n c o m b u s t i b l e , \ a p c r de t . ■
r e s i s t e n c i a s e l é c t r i c a s , etc. ), s e v a p o r i z a un<i c o r ”
te l í q u i d a q ue d e s c i e n d e h a c i a el f o n d o de la t o r r e ,
to c o n el fi n de p e r m i t i r q u e s e f o r m e la f a s e \a,;or \
s e l o g r e el a g o t a m i e n t o d e los p r o d u c t o s l í q u i d o s q u e
d e s e a n o b t e n e r c o m o p r o d u c t o s de f o n d o .
5 . B o q u i l l a s .
P e r m i t e n la i n t e r c o n e x i ó n de la c o l u m n a de d e s t i l a c i ó n -
c o n o t r o s e q u i p o s a d y a c e n t e s c o n a y u d a de t u b e r í a s v a c
c e s o r i o s . Las b o q u i l l a s c o m u n e s p a r a u n a c o l u m n a de - -
d e s t i l a c i ó n s o n : b o q u i l l a de a l i m e n t a c i ó n , de e x t r a c c i o _
n e s l a t e r a l e s , e x t r a c c i ó n s u p e r i o r de g a s , a l i m e n t a c i ó n
de l í q u i d o s d e r e f l u j o , e x t r a c c i ó n i n f e r i o r d e l l í q u i d o
e n t r a d a de gas de r e f l u j o , etc.
6. E n v o l t u r a .
C o n s t i t u y e el c u e p o de la c o l u m n a y s u e s p e s o r s e r á d e
t e r m i n a d o c o n f o r m e el d i s e ñ o m e c á n i c o d e la c o l u m n a .
f V e r fig. D ).
_ _ \iea Je rectj r^azión
*x *-~ Alt.i Je a^ot-merto
Condensador
fase vaTíor ** co^aensacioi
A .E,
Uiiientacun
-
. J j
h— H|.------
Reflujo
N -V
Vannr de f
Fise vapor i
desfogue
S S S Z 2
Acumulador
Bojnba ie retlu.o
a Producto le c\
c j 'v M en -
Yo
ll luidá'
ise i UaJ \
Reherv id or ¿4
'$p£i e acu* >•>
* + 4.**-i--!- , , + +^ * yí y . r
i S p . n i 1 4 1 i r a t i p ' c o le una c c i u m n j ’ e ^ t m
c i e n l ^ > J t e m 1 t e 1 H t n . » c - i c p ’ \
t-1 u t o
III. DESCRIPCION DEL ESTUDIO.
I N T R O D U C C I O N .
El p r e s e n t e e s t u d i o c o p o se m e n c i o n ó a n t e n o r - n e n t e , es el de -
a n a l i z a r las c o n d i c i o n e s e x i s t e n t e s e n los s i t e m a s de s e p a r a -
c i ó n g a s - a c e i t e , a s i c o m o el de t r a t a r de n e i o r a r las recupe'-<-
c i o n e s de c o n d e n s a d o s a c t u a l e s .
S e h a c e m e n c i ó n d e la : o n a de r e c o l e c c i ó n del á r e a de H u i n a n g u i
lio - C á r d e n a s , T a b a s c o en e s p e c i a l , el c u a l h a c e u s o áe u n s i s
t e m a de s e t i a r a c i ó n c o n v e n c i o n a l
C o n é s t e s i s t e m a de s e D a r a c i ó n s e t i e n e n p é r d i d a s en la r e c u p e
r a c i ó n p o r la volatilización de c o n d e n s a d o s y p r o b l e m a s de o p e r a
c i ó n y m a n t e n i m i e n t o , p o r la i n s u f i c i e n t e e s t a b i l i z a c i ó n de lo?
c o n d e n s a d o s r e c u p e r a d o s .
A c o n t i n u a c i ó n se h a c e la d e s c r i p c i ó n de l s i s t e m a c c n v c n n . i -
y de la s m o d i f i c a c i o n e s p e r t i n e n t e s p a r a la s o l u c i ó n a los pro
b l e m a s e x i s t e n t e s .
3.1. Unidad de separación convencional.
3 . 1 . 1 . C a r g a d e r e f e r e n c i a p a r a el e s t u d i o .
P a r a e v a l u a r el f u n c i o n a m i e n t o de una b a t e r í a de s e p a r a c i ó n , -
es n e c e s a r i o s c o n o c e r las c a n t i d a d e s He gas e h i d r o c a r b u r o s aue
se s e p a r a n y e s t o r e q u i e r e r e a l i z a r b a l a n c e s d 5 m a t e r i a en c a d a
e t a p a de s e p a r a c i ó n . P a r a f i j a - el c u m p l i m i e n t o de estos calan,
c e s , d e b e r á t o m a r s e e n c o n s i d e r a c i ó n , la c a r g a de a l i m e n t a c i ó n .
El a n á l i s i s v o l u m é t r i c o de é s t a c o m e n t e , v a ^ í d g r a d u a l m e n t e -
d e p e n d i e n d o p r i n c i p a l m e n t e de las c o n d i c i o n e s de o p e r a c i ó n a --
las c u a l e s s e e f e c t ú a la e x t r a c c i ó n de la m e z c l a de h i d r o c a r b u
ros ga s - l í q u i d o s .
U n a c o r r i e n t e t í p i c a de g as - l í q u i d o s c o n d e n s a d o s es la s i g u i e n
t e :
C o m p o n e n t e A l m e n t a c i ó n
O Mol
H , S 0 . 5'0
CO22 .2600 .320
5 9 . 4 9 0
9 .940
C- 4.8 30
-in*r>cnc’i t e A1*iín:ición
5 . 1 . 2 . S q ' . i " ' ' u e -o r - a dmda-2 ae i r - . r - \ ' -
L.a unidad de separación convencional esrá -'t t'íjjJ -o * ~ . -
de squiDos i 1 1 3 . '.1.2.1. 1 . A co^tinuaciSn ” - ruO>" r ',r
b l a en la :ual s= “?;ec.f:c3 nombre v fu^C-Sn in™'-ríi <. 3* da uno de ellos, as: •’ijnr se íncluv^n les acíc#a p » .t
can impor‘ran _ia ~ ' i .ncre^entar el c’"df D ce s. - _*
1 1 do de s i ' t e i í ü ,
\~nore i e -- . - .n :1 5 ú í \ i
i’ a r b i a d o r d-> c a l ' " - , gas - l í q u i d o Cntr»- la c o r r i e n t e ■
p r e v e n e - r e r r c o s , a c o n t r a t e - per- ' s p r e v i a m e n t e z u
r r i e n t e e n n e r c i a s de ciases s ep a f r i a j i en e l s e p a r a -
jnr '-rifásiro, c^r el
- m de conder> = .*■ vap^
res de as¡ua,
31
S e p a r a d o r d i f á s i c o h o r i z o n t a l ,
r i c o - c o n d e n s a d o s , a g u a ( B ).
Nombre de Equipo
V á l v u l a d e e s t r a n g u l a m i e n t o c o n --
j a u l a t i p o c a b i t r o l . ( C ) .
S e p a r a d o r t r i f á s i c o a b a j a t e m p e
r a t u r a .
gas E f e c t u a r la s e p a r a c i ó n de la
m e z c l a l í q u i d a c o n d e n s a d a --
C v a p o r e s d e a g u a e h i d r o c a r
b u r o s ) y l a m e z c l a g a s e o s a .
P r o d u c i r f l a s h e o d e la co - -
r r i e n t e g a s e o s a p r e v i a m e n t e -
s e p a r a d a e n el e q u i p o a n t e r i o »
E s t o c o n el f i n d e efectuar -
a l t o g r a d o de c o n d e n s a c i ó n de-
v a p o r de a g u a e h i d r o c a r b u r o s -
m á s p e s a d o s d e é s t a c o r r i e n t e .
P o r u n a p a r t e r e a l i r a la s e p a
r a c i ó n d e ga s e h i d r o c a r b u r o « -
a g u a c o n d e n s a d o s ( p a r t e s u p e
r i o r ) .
E n s u p a r t e i n f e r i o r a c t ú a c*_
m o e n f r i a d o r d e la c o r r i e n t e
d e a l i m e n t a c i ó n al s i s t e m a ---
( irezcla g a s - l í q u i d o , p r o
v e n i e n t e d e p o z o s ),
Función Básica
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1 * ' Al Mil \ ID T, i'ASOS
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v t n \ i n s m i o
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IPANSIWH
C _ D<0\ n | N S \ | i l S
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I l l . . •>. I . I . t . D I A C V 'A M i p'11'11 I I M P 't H • T'MI V 'l * ' • ' I V A II ’ " ’l >M ||ii '\ O H 11 Ni H M I
vitj
Función Básica
la c u a l c i r c u l a p oi u n s e r p e n t í n
l o c a l i z a d o en é s t a m i s m a :ona --
d e l e q u i p e .
P o r ú l t i m o : e n la envolvente ce-
la p a r t e i n f e r i o r de este secara
d o r , p o r e f e c t o g r a v i t a c i o n ' i i --
h a n de f o r m a r s e 2 cases liia-U-is
h i d r o c a r b u r o s l í q u i d o s i fase su
p e r i o r ) y a g u a a m a r g a ' fase i n
f e r i o r ). L a s e p a r a c i ó n ae jit -
b a s f a s e s s e e f e c t ú a h a c i e n d o
u s o del p r i n c i p i o del plato de re
b o z a m i e n t o d e s c r i t o a n t e r i ern-ent e
e n el p u n t o 2 . 2 . 1 . 4 . o a r a s e r r a
d o r e s t r i f á s i c o s .
3 , 1 . 3 . D e s c r i p c i ó n de l s i s t e m a d e s e p a r a c i ó n c onvencionr.l
b a j a s t e m p e r a t u r a s .
El a r r e g l o de l e q u i p o en un s i s t e m a d e s e p a r a c i ó n a b a i a r e~ -
p e r a t u r a , es c o m o el m o s t r a d o e n la fie. 3 . 1 . 2 . 1 . . L a c o r r i e n
te, e n t r a a un s e r p e n t í n de c a l e n t a m i e n t o l o c a l i z a d o en la par
t e i n f e r i o r del s e p a r a d o r a b a j a t e m p e r a t u r a , é s t o c o n la f iní
l i d a d de f u n d i r los h i d r a t o s qu e s e p u d i e r a n f o r m a r p o r la p r e
5-1
s e n c i a d e a g u a l í q u i d a y l as b a j a s t e m p e r a t u r a s q u e se t i e n e n -
e n e s e s e p a r a d o r ; e n s e g u i d a l a c o r r i e n t e de h i d r o c a r b u r o s p a s a
a t r a v é s de u n i n t e r c a m b i a d o r de c a l o r , e n f r i á n d o s e c o n e l --
gas s e c o d e la c o r r i e n t e d e l s e p a r a d o r a b a i a t e m p e r a t u r a . Los
l í q u i d o s , c o n d e n s a d o s y a g u a e n t r a n p o r la p a r t e i n f e r i o r d e l -
s e p a r a d o r co n el fi n de q u e s e a n c a l e n t a d o s c o n el s e r p e n t í n -
y e n e s t a f o r m a e s t a b i l i z a r los c o n d e n s a d o s p a r c i a l m e n t e a n t e s
de e n v i a r l o s ai s i s t e m a de t r a n s p o r t e . A la c o r r i e n t e d e g as-
r ico s e le i n d u c e u n a a l t a p r e s i ó n m e d i a n t e u n e s t r a n g u l a d o r -
a n t e s de e n t r a r al s e p a r a d o r ; c o n é s t o se t i e n e u n a e x p a n s i ó n -
i n s o e n t á l p i c a c o n la c o r r e s p o n d i e n t e d i s m i n u a c i ó n de t e m p e r a -
t u r a , l o g r a n d o l a c o n d e n s a c i ó n de los c o m p o n e n t e s p e s a d o s d e l
ga s .
n e l s e p a r a d o r t r i f á s i c o s a l e n t r e s c o r r i e n t e s : gas s e c o q u e v a
al s i s t e m a de t r a n s p o r t e , c o n d e n s a d o s q u e se p u e d a n e n v i a r a -
a l m a c e n a m i e n t o y / o t r a n s p o r t e y a g u a a l a r e p r e s a s de d e s e -
cho.
3.2. A d a p t a c i ó n a la u n i d a d de s e p a r a c i ó n c o n v e n c i o n a l .
Del a r r e g l o de l s i s t e m a de s e p a r a c i ó n a b a j a t e m p e r a t u r a c o n v e n
c i o n a l fig. 3 . 1 . 2 . 1 . , es f a c t i b l e i m p l e m e n t a r d i v e r s a s m o d i f i c a _
c i o n e s d e p e n d i e n d o de c a d a s i t u a c i ó n e n p a r t i c u l a r .
A c o n t i n u a c i ó n s e d e s c r i b e n b r e v e m e n t e a l g u n a s de e l l a s p u d i é n
d o s e t e n e r c o m b i n a c i o n e s de las m i s m a s .
a). S i s t e m a s c o n c o l u m n a s d e e s t a b i l i z a c i ó n d e c o n d e n s a d o s .
C u a n d o lo s v o l ú m e n e s s o n s u b s t a n c i a l e s d e c o n d e n s a d o s q u e
s e r e c u p e r a n d e l s e p a r a d o r a b a j a t e m p e r a t u r a ( fi?. 3.1.
2.1. ) es r e c o m e n d a b l e u t i l i z a r u n a c o l u m n a e s t a b i l i z u d o -
ra. T o m a n d o e n c u e n t a q u e el e m p l e o d e é s t a c o l u m n a est .
b i l i z a d o r a la c u a l t i e n e el m i s m o f u n c i o n a m i e n t o de u n a -
c o l u m n a de d e s t i l a c i ó n , d e b e t e n e r los m í n i m o s r e q u e r i T i e ^
to s d e o p e i d c i ó n y m a n t e n i m i e n t o m í n i m o s . A s í c o m o el
n i m o de s e r v i c i o s a u x i l i a r e s , y a q u e s e h a b l a de u n a z o r a
de r e c o l e c c i ó n de h i d r o c a r b u r o s .
El a r r e g l o s e r í a el m i s m o q u e el de l d i a g r a m a 3 . 1 . 2 . 1 . .
S i n e m b a r g o , d e b e r á i n c l u i r s e la c o l u m n a e s t a b i l i z a d o r a -
la c u a l d e b e r á t r a t a r a l a c o r r i e n t e de c o n d e n s a d o s q u e -
se d e s e a e s t a b i l i z a r e n u n g r a d o m a y o r al q u e es o b t e n i d o
e n las e t a p a s d e s e p a r a c i ó n u t i l i z a d a s e n e l s i s t e m a de -
s e p a r a c i ó n , la i n t e g r a c i ó n p u e d e s e r e n la c o r r i e n t e d e -
c o n d e n s a d o s d e s t i n a d o s a t r a n s p o r t e o b i e n s u s t i t u i r a i c’j
na e t a p a de s e p a r a c i ó n d i r e c t a m e n t e . Fs r e c o m e n d a b l e - -
u s a r la c o l u m n a de a c u e r d o a la c a n t i d a d de c o n d e n s a d o s -
q u e s e e s t é m a n e j a n d o .
O t r a s m o d i f i c a c i o n e s f a v o r a b l e s p u e d e n s e r a d o p t a d a s p e r o
c o m o se h a d i c h o d e s d e u n p r i n c i p i o el e s t u d i o t r a t a de -
l a c o l u m n a " e s t a b i l i z a d o r a " en la u n i d a d c o n v e n c i o n a l -
fig. 3 . 1 . 2 . 2 .
3 S
ESTABILIZADOS A \L“ V£YV TENTO
[ [ n . ) . i . 2 . : . nsni'E"\ re a ccT\Bf i r ^ r " ’ t m\TT"‘ w c
b ) . S i s t e m a s c o n s e p a r a d o r d e s e g u n d a e t a p a .
L o s h i d r o c a r b u r o s q u e s a l e n de l s e p a r a d o r a b a i a t e r p e r a -
t u r a a u n q u e t i e n e n u n c i e r t o g r a d o de e s t a b i l i z a c i ó n al -
i n c r e m e n t a r s u t e m p e r a t u r a co n el s e r p e n t í n de c a l e n t a m i e n
t o , n o r m a l m e n t e e x p e r i m e n t a n p é r d i d a s p o r e v a p o r a c i ó n s 1 °,
i n f i c a t i v a s al d e s c a r g a r l o s del s e p a r a d o r a b a i a t e m p e r a
tu r a , q u e o p e r a a lina c i e r t a p r e s i ó n , y e n v i n ó l o s d i r e c t a
m e n t e a u n t a n q u e de a l n a c e n a p u e n t o . r e d u c i r és
tas p é r d i d a s . se r e c o m i e n d a i n s t a l a r u n s e p a r a d o r a b a j a -
t e m p e r a t u r a y el r a n q u e d e a l m a c e n a m i e n t o , u n s e p a r a d o r -
ga s l í q u i d o s d e s e g u n d a e t a p a , q ue p u e d e o p e r a r en el r a n
go d e 100 a 150 Ib / p l g ‘\
El e m p l e o de u n e s t a b i l i z a d o r t i e n e la v e n t a j a , s o b r e un -
s e p a r a d o r g a s - h i d r o c a r b u r o s c o n d e n s a d o s de s e g u n d a e t a p a ,
de q u e p e r m i t e c o n t r o l a r l a p r e s i ó n d e v a p o r de los c o n -
d e n s a d o s a j u s t a n d o la t e m p e r a t u r a de o p e r a c i ó n del estabi_
l i z a d o r .
c -1 . S i s t e m a c o n i n y e c c i ó n de g l i c o l .
A f i n de l o g r a r u n a e f i c i e n t e d e s h i d r a t a c i ó n d el ras y -
p r e v e n i r la f o r m a c i ó n de h i d r a t o s en los e q u i p o s de s e p a
r a c i ó n a b a j a t e m p e r a t u r a , es r e c o m e n d a b l e i n s t a l a r u n - -
s i s t e m a de i n y e c c i ó n y r e g e n e r a c i ó n de g l i c o l . El p u n t o -
de i n y e c c i ó n q u e d a l o c a l i z a d o a n t e s de q u e lo s f l u i d o s --
p r o v e n i e n t e s de los p o z o s e n t r e n al s e p a r a d o r a b a j a t e m
p e r a t u r a .
CAS SI (í>
A « M I ’A I 'A IW I» T O S l'AS IS
B = K l l RCAHUAmi’ ID CAI/ll'
0 * SfS ’ltJi'A l)í >>l I , ’ 1 CANIÍIA
n - S U '. KAIA il ITIRAMIRA
1 = I V I I IT A f lS I A l l ) l> IH C A IM
T =■ l ’ I I N I l'A IC M ' ]« C1 l(X ) l
w w i r VVA
OINIII NSA ins A S ISTP 'AS
nr, IRANSIX1U1L
n uní'•■v< A S IS IP 'A n| C’MMMiV'il
A d l I I ’V M I ’M’Al !<>
Ili | ' lI \ ]>U\ i'i'l ,1114
i i l I i’ M \t 111' ’ i \ i l 'T I " v i ni \ i 'n r i H \i ii
39
L o s g l c o l e s p r e s e n t a n las s i g u i e n t e s v e n t a j a s c o m o a g e n
tes de d e s h i d r a t a c i ó n :
1. S u b a j a p r e s i ó n de v a p o r r e d u c e las p é r d i d a s p o r e v a
p o r a c i ó n .
S u p u n t o d e e b u l l i c i ó n es m a y o r q u e el del a g u a de
t a l m a n e r a q u e f á c i l m e n t e p u e d a r e c u p e r a r s e p o r d e s t i
l a c i ó n .
3. T i e n e u n a a l t a a f i n i d a d c o n el agua.
O t r o s i s t e m a de d e s h i d r a t a c i ó n p o s i b l e de a d o p t a r , es h a
c i e n d o u s o de t a n q u e s p r o v i s t o s de a l ú m i n a a c t i v a d a .
E s t e s i s t e m a r e q u i e r e de v a r i o s r e c i p i e n t e s c o n t e n i e n d o -
a l u m i n a , de t a l f o r m a q u e m i e n t r a s u n o s o p e r a n p a r a e f e c
t u a r la d o s h i d r a t a c u ó n , los o t r o s h a n de r e g e n e r a r el d e
s e c a n t e q f' y a h a s i d o h i d r a t a d o .
/L a a l u m i n a es s u c e p t i b l e a h i d r a t a r s e de a c u e r d o a la s i
g u i e n t e f ó r m u l a q u í m i c a ; A l ^ O ^ . X ; d o n d e X í n d i c a el n ú m e
ro d e m o l é c u l a s d e H , 0 q u e se h a a d i c i o n a d o al d e s h i d r a -
t a n t e . La r e g e n e r a c i ó n es l i r a d a u s a n d o g a < c o m o u s t i b l e
( g e n e r a l m e n t e m e t a n o e t a n o ), el c u a l al ^ u e m a r ^ e n r i g i -
n a el c a l o r n e c e s a r i o q u e h a c e p o s i b l e q u e e m i g r e el a g u a
d e la s p a r t í c u l a s d e a l ú m i n a .
U n b a l a n c e e c o n ó m i c o d e c i d i r á la f o r m a e n q u e d e b e r á e f e c
t u a r s e la d e s h i d r a t a c i ó n . Fi?. 3 . 1 . 2 . 4 .
i). S i s t e m a s c o n u n i d a d d e r e f r i g e r a c i ó n m e c á n i c a .
El m a n e j o d e l o s f l u i d o s p r o d u c i d o s de y a c i m i e n t o s d e gas
y c o n d e n s a d o s u t i l i z a n d o u n s i s t e m a d e s e p a r a c i ó n a b a j a
t e m e p r a t u r a , c o m o su n o m b r e lo i n d i c a r e q u i e r e d e t e m p e r a
t u r a d e o p e r a c i ó n m u y b a j a s .
U n a f o r m a r e c o m e n d a d a p a r a r e d u c i r la t e m p e r a t u r a de la -
c o r r i e n t e d e g a s , es u t i l i z a n d o u n f l u i d o d e r e f r i g e r a - - -
c i ó n c o m o f r e ó n , a m o n i a c o , e tc. E n é s t e s i s t e m a las c a í - -
das de presión son mínimas, p o r lo q u e lo s r e q u e r i m i e n t o s de
p o t e n c i a p a r a t r a n s p o r t a r el g a s s e p a r a d o se r e d u c e n o t a
b l e m e n t e .
E n la' fia. 3 . 1 . 2 . 3 . se p r e s e n t a el d i a g r a m a d e f l u j o d e -
u n s i s t e m a d e r e f r i g e r a c i ó n m e c á n i c a , el c u a l c o n s i s t e de
u n i n t e r c a m b i a d o r de c a l o r , u n c o m p r e s o r , u n c o n d e n s a d o r
y u n t a n q u e p a r a el l í q u i d o de r e f r i g e r a c i ó n .
-O
A - lW HVAMHMini* IH o m *B * ( O M r P I SO”r = (’ O N |l I N S A M n »'n * ianíhii ' Apa i i n r i m m
?»i f i«inr>riíiM
«>>*•»*! í NI» IM < A*’, (*WNS\?mI M i, 1 I
c(II)
)
( A N I ( A
El r e f r i g e r a n t e l í q u i d o se v a p o r i z a a b a j a p r e s i ó n e n el
i n t e r c a m b i a d o r , a b s o r b i e n d o c a l o r d e la c o r r i e n t e d e p r c -
c e s o ( g a s y c o n d e n s a d o s ) , e l v a p o r r e f r i g e r a n t e p a s a al --
c o m p r e s o r p a r a p r o p o r c i o n a r l e la p r e s i ó n n e c e s a r i a d e t a l
f o r m a q u e p u e d e c o n d e n s a r s e c o n a i r e o a g u a d e e n f r i a ---
m i e n t o . E n s e g u i d a , el r e f r i g e r a n t e s e e n v í a a u n t a n q u e , -
d e d o n d e s e e x p a n d e i s o e n t á l p i c a m e n t e m e d i a n t e u n a v á l v u
la r e g u l a d o r a d e p r e s i ó n , a n t e s d e l l e g a r al i n t e r c a m b i a -
d o r d e c a l o r y c e r r a r e l c i c l o .
E s t e c i c l o d e p r o c e s o d e l f l u i d o r e f r i g e r a n t e p u e d e s e r -
r e p r e s e n t a d o en u n d i a g r a m a d e p r e s i ó n - e n t a l p i a , c o m o el
q u e s e m u e s t r a e n la fig. 3 . 1 . 2 . 5 .
2 n - T - A r T \- ->>’p ? r s T 0 Ni
■?-4 r \ n r \ - \ <•'I • \
4-1 t y r* A \ í 0 \
rL* nFL T'-1Af'Hc; nfL I, , T r. f-T'T '" 'n :\ T n
IV. EVALUACION DEL ESTUDIO.
I V . 1. I n t r o d u c c i ó n .
P a r a p o d e r e v a l u a r la f a c t i b i l i d a d d e i m p l e m e n t a r l a c o l u m n a -
e s t a b i l i z a d o r a e n l o s s i s t e m a s d e s e p a r a c i ó n c o n v e n c i o n a l e s u
t i l i z a d o s e n el p a í s , es n e c e s a r i o d e s c r i b i r l o s p r o c e s o s d e
e s t a b i l i z a c i ó n d e c r u d o s e x i s t e n t e s e n e l m u n d o p e t r o l e r o .
E s t o es i m p o r t a n t e p a r a d e c i d i r q u e t i p o d e c o l u m n a e s t a b i l i
z a d o r a s e a d a p t a r í a a n u e s t r o s i s t e m a e n e s t u d i o . H a c i e n d o én
f a s i s e n q u e las c o l u m n a s e s t a b i l i z a d o r a s d e c o n d e n s a d o s s o n
u t i l i z a d a s c o n ó p t i m o s r e s u l t a d o s e n la r e c u p e r a c i ó n de c o n - -
d e n s a d o s ó c r u d o s e s t a b i l i z a d o s e n o t r o s p a í s e s p e t r o l e r o s ,d e
los c u a l e s se t o m a r a n l a s r e f e r e n c i a s q u e h a c e m e n c i ó n el p r e
s e n t e e s t u d i o .
A c o n t i n u a c i ó n s e h a c e la d e s c r i p c i ó n d e los d i f e r e n t e s p r o c e
s o s d e e s t a b i l i z a c i ó n d e c o n d e n s a d o s . A s í c o m o s e p r e s e n t a n
m é t o d o s d e s o l u c i ó n p a r a e l d i s e ñ o de la c o l u m n a e s t a b i l i z a d o
4. 2 C o m p a r a c i ó n y s e l e c c i ó n d e p r o c e s o s d e e s t a b i l i z a c i ó n d e
c r u d o s .
4 . 2 . 1 . D e s c r i p c i ó n d e p r o c e s o s d e e s t a b i l i z a c i ó n d e c r u d o s .
4. 2 . 1 . 1 . I n t r o d u c c i ó n .
Compelí a n d o lo s p r o c e s o s d e e s t a b i l i z a c i ó n e x i s t e n t e s se p u e - -
d e n a p r e c i a r s u s r e n d i m i e n t o s y a p l i c a c i o n e s .
A t r a v é z d e la t r a n s f o r m a c i ó n y s o f i s t i c a c i ó n d e l a s t e c n o l o
gí a s , l a s r e f e r e n t e s a l a e s t a b i l i z a c i ó n d e c r u d o s e n s u d i s e
fio se h a n v u e l t o c o m p l e j a s .
Lo s p r e c i o s a l t o s h a n r e f o r z a d o las p o l í t i c a s d e c o n s e r v a c i ó n
y el é n f a s i s e s t á p u e s t o a c t u a l m e n t e e n el v a l o r m á x i m o d e --
los f l u i d o s p r o d u c i d o s .
El c o s t o q u e se a l c a n z a , es p o r la s o f i s t i c a c i ó n y c o m p l e j i - -
d a d Je l o s p r o c e s o s d e s e p a r a c i ó n u t i l i z a d o s . L a e c o n o m í a d e
p e n d e d e l p r o c e s o d e e s t a b i l i z a c i ó n y d e l r e n d i m i e n t o del c r u
d o q u e s e va a p r o c e s a r .
La e s t a b i l i z a c i ó n d e l c r u d o s e p a r a p r i m e r o l o s v o l á t i l e s , p a
ra t e n e r u n a c e i t e q u e s e a p o s i b l e a l m a c e n a r y t r a n s p o r t a r .
46
1. Maximisar la recuperación de las existencias.2. Lograr las especificaciones del crudo.
4.2.1.2. Recuperación v calidad.
Atendiendo a la calidad del crudo, éste se puede recuperar --
por varios métodos, los cuales varían desde el método de sepa
ración por multietapas ( M S S ) hasta el proceso más sofistica
do de columnas de destilación. La recuperación de las existen
cias depende de la selectividad de la separación gas-aceite.
La presión de vapor es un factor importante para la estabili
zación durante el transporte y almacenamiento. A una alta pre
sión de vapor nos resultan pérdidas de volátiles. La presión de vapor es una limitante en la búsqueda para la gravedad A P I
v recuperación de crudos.
La presión de vapor se comlerte en una factor de seguridad,-
incrementando el nesgo de explosión.
En el proceso de estabilización el H,S de la alimentación re
quiere de una coacción adicional.
El proceso consta de dos pasos:
La seguridad personal y la corrosión en el equipo dependen del
4-
nivel de H,S para que no exista ningún peligro.
El nivel de H2S que se tenga es significativo porque de ello - depende el usar los diferentes métodos de estabilización, pue£
to que se tiene que tomar en cuenta en la alimentación el nivel existente de H-,S y las especificaciones que se reauieran
seguir.
Si se ínstala una columna de estabilización es esencial desa
lar el crudo. Ya que ésto nos ocasionaría problemas de deposi- tación e incrustación en los rehervidores y los platos de la - columna.
Si se quiere dar mayor v mejor estabilización al crudo es nece
sano tomar en cuenta el espacio crítico con el que cuenta la zona recolectora de hidrocarburos, ya que si se desea instalar
un sistema de estabilización sofisticado y más completo deber', contarse con el espacio suficiente para ello. Tal es el caso -
de las plataformas.
4.2.1.3. Métodos de estabilización existentes.
1. Método de separación por multietapas ( MSS ).
El proceso tradicional de recuperación de crudos consiste en u
na serie de separaciones flash, las cuales operan a presión at
mosférica en la última etapa y a la entrada del flujo al sepa
ra^or.
Las especificaciones del H,S son obtenidas en el flash ce la -
última etapa de separación por medio de un control de tempera
tura .
la disposición H<»1 ’is dentro ae cada etapa de separafi*
pende del nivel de presión existente en la etapa de sep
con relación a otros, de las posibles alternativas de u
gas y de factores económicos.
La primera presión de separación es usualmente establecida por
las condiciones del flujo del recipiente.
La presión de la última etapa de separación es fijada soi la -
calidad de los productos v por las condiciones de temperatura
y presión permisible en los tanques.
La presión de la etapa intermedia de separación será a;ustida
al maximizar la producción del líquido crudo.
Si el objeto es la maximización de la producción del crudo, se
rán dependientes de la presión que se selecciona en el tren de-
separacion.
cr d e - -
aración
sos de1.
Cuando el control directo de la calidad final del producto es
pequeño, puede ser ejercitado a menos del cambiador usado. En tonces la calidad de control en la calidad del producto final
puede estar abajo de su categoría.
El número de etapas de separación flash usadas en un tren de separación individual es materia larga de economía, dependien
do de la presión interna del separador primario. Normalmente -
no más de S y no menos de 2 etapas ( incluyendo los tanques -
de balance ) serán usadas.
Ventajas y desventajas:
El rendimiento de la recuperación por el M 3 S es pobre. Son --
pérdidas significativas de componentes pesados en los vapores
del último flash. La capacidad de quitar el H2S está limita
do. Si el contenido de H2S en la corriente producida es arri
ba de los 1000 ppm.la temperatura de la última etapa tiende a
excederse. La recuperación es dañada, así éste método estará
fuera de reglas.
Una de las principales ventajas del MSS es su simplicidad. Es
flexible en el manejo de las variaciones de la producción ó -
razón gas/aceite (GOR) y en las dificultades de adaptamiento
en el medio ambiente.
51
Algunas de las desventajas son aplicadas en la limitación del
manejo del H0S y en el manejo de las variaciones de éste.
La abundante baja recuperación del aceite es el mayor incove-
niente. Fig.4.2.1.1.
2. Método de separación por multietapas con recuperación de - líquidos. ( MSS con recuperación de NGLR "i >
Estos sistemas de separación se diseñan con material para ba£
tantes flash y con ésto quitar más partículas de C, y producir una presión baja del crudo en la última etapa de separa
ción y los condensados que resultan se fraccionan en una columna destilación. La mezcla del fondo del destilador se aju£ ta a la presión de vapor establecida con el aceite aue viene
desde el último separador.
El fraccionamiento de los pesados es importante en éste méto-
todo, porque de ahí depende la selectividad. Si no se u>ara -
la recirculación, la. cantidad recuperada sería mucho meior.
Parámetros operacionales importantes en la eficiencia de la
de la columna fraccionadora.
1. La temperatura de la última etapa de separación está --
53
controlada por el contenido del H2S del aceite tratado,
indirectamente determina la recuperación.
2. Para dar una presión de vapor del aceite tratado, la re
cuperación se incrementa por el aumento de la temperatu ra en la última etapa de separación.
Ventajas y desventajas:
El rendimiento de la recuperación por el método de MSS con -- NGLR es buena. La capacidad de quitar el H,S está limitado eco nómicamente.
Este método tiene la ventaja s o b r e los requerimientos de pro
cesamiento del aceite ya que puede tenor poco FUS e n la alimentación.
Puede operar igual cuando los sistemas de recuperación de con densados sean bajos.
El método promete flexibilidad menor que el MSS sin NGLR y re
quiere de equipos más sofisticados ( compresor, columna de -- destilación ). Fig. 4.2.1.2.
3. Agotamiento en frío.
Este método usa una columna agotadora de gas que se ajusta a
las especificaciones del H^S. Solamente el gas agotado separa
do de la primera etapa se considera porque éste tiene un bajo
I i r , - 4 . 1 . ' 5. Ai 0 1 V M 1 N I O I N I I M I )
E s t e p r e s e n t a u n f a c t o r a d i c i o n a l el m é t o d o M S S , y a q u e é s t e
m é t o d o u t i l i z a u n a c o l u m n a a g o t a d o r a q u e u s a d e 15 a 20 p l a
tos. El c o n t e n i d o d e H 2S e n el g a s a g o t a d d e s t á l i m i t a d o a -
los t é r m i n o s d e r e q u e r i m i e n t o s e n c o n t e n i d o d e f ^ S e n el acei_
te p r o c e s a d o . El f l u j o d e l g a s a g o t a d o es u n f a c t o r d e t e r m i
n a n t e p o r q u e o p t i m i z a el t i p o d e a g o t a m i e n t o , el n i v e l de --
H.,5 d e l a c e i t e p r o c e s a d o t i e n d e a i n c r e m e n t a r s e y en la r e c u
p e r a c i ó n t i e n d e a d e c r e m e n t a r s e . L a t e m p e r a t u r a d e l c r u d o en
el a g o t a d o r d e b e s e r lo m á s b a j a p o s i b l e . T o d o e s t á l i m i t a d o
p o r l a v i s c o s i d a d m á x i m a , la c u a l c o n s i s t e e n u n a o p e r a c i ó n
s a t i s f a c t o r i a d e la d e s t i l a c i ó n p o r p l a t o s .
El r e n d i m i e n t o d e l t r a s p a s o d e c a l o r e n el a g o t a m i e n t o en - -
f r í o es p o b r e . L a r e c u p e r a c i ó n e s t á c e r c a n a a l a r e c u p e r a ---
c i ó n c o n el M S S .
E s t e m é t o d o t i e n e m á s p o s i b i l i d a d e s d e r e m o v e r el H , 3 en c o m
p a r a c i ó n c o n e l M S S . El r e n d i m i e n t o es p o b r e c o n p o c a f l e x i
b i l i d a d p o r l a s e s p e c i f i c a c i o n e s d e l f ^ S
P o r l a s l i m i t a c i o n e s q u e t i e n e el a g o t a d o r e n f r í o n o es f r e
c u e n t e m e n t e u s a d o . Fig. 4 . 2 . 1 . 3 .
contenido de H,S y el cual hace más efectivo el aceite agota
iE s t e m é t o d o u s a el p r o c e s o d e a g o t a m i e n t o e n u n a c o l u m n a c o n
r e h e r v x d o r . L a c o l u m n a a g o t a d o r a p e r m i t e q u e l a s e s p e c i f i c a
c i o n e s d e l H 2 S y p r e s i ó n d e v a p o r s e a n a j u s t a d a s p o r el c o n
t r o l d e t e m p e r a t u r a d e l r e h e r v i d o r . La a d m i s i ó n d e l c o n t r o l -
de t e m p e r a t u r a d e l a c e i t e e n el a g o t a d o r es a c o n s e j a b l e p a r a
o p t i m i z a r la r e c u p e r a c i ó n .
P a r a el d i s e ñ o d e é s t e p r o c e s o e s n e c e s a r i o c o n o c e r los s i ---
g u i e n t e s p a r á m e t r o s :
. N ú m e r o d e p l a t o s d e s e p a r a c i ó n .
. N ú m e r o d e p l a t o s d e a g o t a m i e n t o , u s u a l m e n t e s o n d e S a
6 p l a t o s t e ó r i c o s ( c e r c a d e 25 p l a t o s r e a l e s ).
. L a t e m p e r a t u r a d e a l i m e n t a c i ó n d e l r e h e r v i d o r .
. L a p r e s i ó n d e l a g o t a d o r .
La r e c u p e r a c i ó n d e p e n d e d e l o s p a r á m e t r o s d e l a g o t a d o r .
El a g o t a m i e n t o e n c a l i e n t e p u e d e p r o c e s a r a c e i t e c o n p o c o c o n
t e n i d o d e H nS e n la a l i m e n t a c i ó n . P u e d e m a n e j a r G O R y f l u c t u a
c i o n e s d e H ? S c o n a l t a r e c u p e r a c i ó n .
La c o m p l e j i d a d d e é s t e m é t o d o es u n a d e s v e n t a j a .
La c o l u m n a c o n r e h e r v i d o r es c a u s a d e é s t o . F i g s . 4 . 2 . 1 . 3 .
y 4 . 2 . 1 . 4 .
4. Agotamiento en caliente.
M Í 4 ! I . ■ . , i - I l x ' i n t m » I N í ’A l . l l MTI-, ( f«M P»'roMI»RI S It 'W »>f <’A Í> .
59
5. R e c t i f i c a c i ó n d e do s e t a p a s .
E s t e m é t o d o e s u n m e j o r a m i e n t o d e l a g o t a m i e n t o e n c a l i e n t e --
( fig. 4 . 2 . 1 . 5 . ). L o s v a p o r e s q u e s a l e n d e l a g o t a d o r s o n c o m
p r e s a d o s . El l í q u i d o o b t e n i d o p o r el e f e c t o d e e n f r i a m i e n t o -
s e p a r a e n u n a c o l u m n a . El f o n d o c o n t i e n e c o n d e n s a d o s p e s a d o s ,
q u e s o n r e i n v e c t a d o s d e n t r o d e l c r u d o . E s t o p r o v e e d e m a v o r -
s e l e c t i v i d a d .
L o s D a r á n s e t r o s d e d i s e ñ o s o n u n a c o m b i n a c i ó n d e l M S S y a g o t a
m i e n t o e n c a l i e n t e c o n r e c u p e r a c i ó n d e N G L R ( r e c u p e r a c i ó n de
l í q u i d o s d e l g a s n a t u r a l )
E s t e m é t d o p u e d e p r e s e n t a r a c e i t e y la r e c u p e r a c i ó n e s s u p e
r i o r al d e l a g o t a m i e n t o e n c a l i e n t e .
E s t e p r o c e s o p r e s e n t a b u e n a f l e x i b i l i d a d . P u e d e m a n e j a r v a n |
c i o n e s d e H t S. P u e d e p r o v e e r d e LPG.
La p r i n c i p a l d e s v e n t á i s d e é s t e m é t o d o e s su c o m p l e i i d a d .
6. E s t a b i l i z a d o r c o n r e f l u j o .
E s t e m é t o d o u s a u n a c o l u m n a e s t á b i l i z a d o r a so n r e f l u j o , f i g . -
4 . 2 . 1 6 L o s f a c t o r e s d e d i s e ñ o s o n :
N ú m e r o d e p l a t o s de r e c t i f i c a c i ó n .
L a p r e s i ó n del e s t a b i l i z a d o r .
V e l o c i d a d d e l r e f l u j o .
N ú m e r o de p l a t o s d e r e c t i f i c a c i ó n .
La p r e s i ó n del e s t a b i l i z a d o r .
V e l o c i d a d de l r e f l u j o .
E s t e m é t o d o p u e d e p r o c e s a r c r u d o c o n a l t a s e s p e c i f i c a c i o n e s de
H t S. E n el r e f l u i o d e l e s t a b i l i z a d o r se p r o d u c e u n a c a í d a d e -
l í q u i d o , s e r e q u i e r e u n a p r e s i ó n d e o p e r a c i ó n a l t a s i s o l a m e n
te se d i s p o n e d e a i r e , a g u a . E s t a s c o n d u c e n a a l t a s t e m p e r a t u
ra s e n el f o n d o , e s p e c i a l m e n t e c o n c r u d o s p e s a d o s .
El c r u d o l i b e r o p u e d e p r e s e n t a r m e j o r e s c o n d i c i o n e s .
E n t e o r í a é s t e m é t o d o t i e n e m u c h a s v e n t a j a s :
A l t a r e c u p e r a c i ó n .
F l e x i b i l i d a d .
M a n e j a c r u d o s c o n a l t o c o n t e n i d o d e H.,3.
P r o d u c c i ó n de LPG.
^ . E s t a b i l i z a d o r si n r e f l u j o .
E s t a a l t e r n a t i v a d e p r o c e s o h a c e u s o d e u n a ' d e s t i l a c i ó n de c r u
d o p o r u n e s t a b i l i z a d o r .
El e s t a b i l i z a d o r d e c r u d o p u e d e s e r c a r a c t e r i z a d o p o r el p l a t o
s u p e r i o r p a r a la a l i m e n t a c i ó n a la c o l u m n a d e d e s t i l a c i ó n s i n
u n a s e c c i ó n de r e c t i f i c a c i ó n y c o n d e n s a d o r . T í p i c a m e n t e é s t a s
c o l u m n a s p u e d e n t e n e r u n p l a t o i n t e r n o e n el r e h e r v i d o r y s e p £
r a r a l i m e n t a c i ó n c o n a l i m e n t a c i ó n p a r a p r e c a l e n t a r l o ^ e n a U u -
u n a s e c c i ó n d e r e c t i f i c a c i ó n y c o n d e n s a d o r . T í p i c a m e n t e é s t a s
c o l u m n a s p u e d e n t e n e r u n p l a t o i n t e r n o e n el r e’n e r v i d o r y s e
p a r a r a l i m e n t a c i ó n c o n a l i m e n t a c i ó n p a r a p r e c a l e n t a r l o s e n al
g u n a p a r t e d e la a l i m e n t a c i ó n a la c o l u m n a , f ig. 4 . 2 . 1 . 7 .
E s t o s d i s p o s i t i v o s s o n u s a d o s p a r a r e c u p e r a r e n e r g í a t é r m i c a
de l os p r o d u c t o s d e l f o n d o y r e d u c i r los r e q u e r i m i e n t o s d e l -
r e h e r v i d o r . E s t o ^ p r e s e n t a n m u y p o c o i m p a c t o o c a s i n a d a e n -
el g r a d o d e f r a c c i o n a m i e n t o r e a l i z a d o e n la c o l u m n a .
U n t í p i c o p r o c e s o d e e s t a b i l i z a c i ó n p o r d e s t i l a c i ó n d e c r u d o
se m u e s t r a e n la fig. 4 . 2 . 1 . 8 . E n é s t e n r o c e s o la n r e s i ó n d e
la c o l u m n a p u e d e s e r m a n t e n i d a e n u n n i v e l r a z o n a b l e m e n t e a l
to c o m p a r a d o c o n la e t a p a f i n a l d e l D r o c e s o d e s e p a r a c i ó n o o r
f l a s h y el d e s t i l a d o r p r o d u c e u n c r u d o c o n el R V P d e s e a d o .
E n el c a s o i l u s t r a d o en La fig. 4 . 2 . 1 . 8 . , s o l a m e n t e se r u £ s - *
tra u n a a l i m e n t a c i ó n a la c o l u m n a . L a s e c c i ó n s u n e r i c r de Ir
c o l u m n a s i r v e c o m o u n s e p a r a d o r flash'. El a c t u a l a g o t a - i c - r c
d e lo s l i g e r o s f i n a l e s d e l c r u d o o c u r r e e n l a s e c c i ó n de a c o
t a m i e n t o d e la c o l u m n a .
4 . 2 . 2 . S e l e c c i ó n d e l p r o c e s o d e e s t a b i l i z a c i ó n d e c r u d o s .
4 . 2 . 2 . 1 . A s n e c t o s t é c n i c o s e n la s e l e c c i ó n de l o s Drocesos.
Los a s p e c t o s t é c n i c o s e n la s e l e c c i ó n d e l o s p r o c e s o s se t i e -
*3 '
oó
4 . 2 . 2 . 1 . A s p e c t o s t é c n i c o s e n la s e l e c c i ó n d e lo s p r o c e s o s .
Los a s p e c t o s t é c n i c o s e n la s e l e c c i ó n d e l o s p r o c e s o s s e t i e
n e n q u e t o m a r e n c u e n t a d e n t r o d e l m e d i o a m b i e n t e e x i s t e n t e -
e n el á r e a a a p l i c a r l o s .
Lo s c r i t e r i o s p r i n c i p a l e s son:
. C o n f l a b i l i d a d , s i n i n f l u e n c i a d e l os s e r v i c i o s y r e d u c
c i ó n d e p é r d i d a s e n la r e c u p e r a c i ó n .
. S i m p l i c i d a d d e o p e r a c i ó n y m a n t e n i m i e n t o .
. F l e x i b i l i d a d
. D i s t a n c i a s y c a r g a s r e q u e r i d a s .
4.2.2. Selección del proceso de estabilización de crudos.
4,2.2.2. Proceso seleccionado.
P a r a la s e l e c c i ó n d e l p r o c e s o a d e c u a d o se t o m ó e n considt.'. a - -
c i ó n lo s s i g u i e n t e s a s p e c t o s .
1 . El á r e a d e r e c o l e c c i ó n e s t u d i a d a es el d e H u i m a n g u i l l o - C á r
d e n a s , e n la c u a l e x i s t e n c a m p o s p e t r o l e r o s r i c o s en c o n d e
s a d o s .
2. La s p é r d i d a s p o r e v a p o r a c i ó n de v o l á t i l e s s o n s i g m f i c a t i v
a c t u a l m e n t e t i e n e n p r o b l e m a s d e o p e r a c i ó n y m a n t e n i m i e n t o ,
é s t o d e b i d o a q u e los c o n d e n s a d o s r e c u p e r a d o s n o l o g r a n u n
g r a d o d e e s t a b i l i z a c i ó n a d e c u a d o p a r a s u t r a n s p o r t e .
3. Se c o n s i d e r ó la n e c e s i d a d d e i n t e g r a r u n a c o l u m n a e s t a b i l i
z a d o r a d e c o n d e n s a d o s a la a c t u a l u n i d a d d e s e p a r a c i ó n ( e
t a p a s d e s e p a r a c i ó n p o r f l a s h ). E s t o c o n el f i n d e i n c r e
m e n t a r la r e c u p e r a c i ó n y e s t a b i l i z a c i ó n d e lo s c o n d e n s a d o s
La c o l u m n a d e e s t a b i l i z a c i ó n i d e a l p a r a q u e s e i n t e s r e a u n e
u n i d a d d e s e p a r a c i ó n c o n v e n c i o n a l d e s e p a r a c i ó n g a s - a c e i t e es
s i n l u g a r a d u d a s la e s t a b i l i z a d o r a s i n r e f i n o , y a q u e é s t a
r e q u i e r e d e l a m e n o r c a n t i d a d de e q u i p o s a u x i l i a r e s v los r e
q u e r i m i e n t o s d e lo s c o s t o s s e r í a n míniiros en c o m p a r a c i ó n de -
u n a c o l u m n a c o m p l e j a . P e r o se p o d r í a h a c e r la i m p l e m e n t a c i ó n
d e u n a c o l u m n a m á s c o m p l e j a y s o f i s t i c a d a c o m o e s la d e r e c t i
f i c a c i ó n , s i e m p r e y c u a n d o el e s t u d i o e c o n ó m i c o q u e se d e b e d e
r e a l i z a r a n t e s lo j u s t i f i q u r a s í ó b i e n q u e la c a r g a a t r a t a r
r e q u i e r a d e u n a m e j o r s e p a r a c i ó n y d i c h a c a r g a c o n t e n g a a l t a -
c a n t i d a d d e c o n d e n s a d o s ( c a r g a g a s e o s a ).
El o b j e t i v o d e p r e s e n t a r lo s t i p o s e x i s t e n t e s d e s e p a r a c i ó n --
f u e el d e a n a l i z a r la s d i f e r e n t e s s i t u a c i o n e s e n c a d a p r o c e s a ,
las c u a l e s d e p e n d e n d e l á r e a d e r e c o l e c c i ó n q u e s e v a y a a t r a
tar. A s í c o m o t a m b i é n el d e a n a l i z a r las v e n t a j a s q u e p r e s e n t a
el u s o de u n a c o l u m n a e s t a b i l i z a d o r a e n los s i s t e m a s de s e p a r a
69
4.3. A l t e r n a t i v a s de s o l u c i ó n p a r a el d i s e ñ o t e r m o d i n á m i c o de
u n a c o l u m n a e s t a b i l i z a d o r a .
P a r a e l d i s e ñ o de u n a c o l u m n a e s t a b i l i z a d o r a , se d e b e t o m a r en
c u e n t a q u e el m i s m o f u n c i o n a m i e n t o de u n a c o l u m n a de d e s t i l a -
c i ó n y d e p e n d i e n d o de l t i p o de s e l e c c i ó n q u e s e r e a l i z e de és-
ld, bt;iá el m é t o d o q u e s e r e q u i e r a p a r a d i c h a e v a l u a c i ó n .
A c o n t i n u a c i ó n se p r e s e n t a n do s m é t o d o s q u e s e p u e d a n a p l i c a r -
p a r a la e v a l u a c i ó n d e la c o l u m n a e s t a b i l i z a d o r a de c o n d e n s a d o s
s e g ú n s e a s u c a s o .
Si se t i e n e q u e la c o l u m n a s e l e c c i o n a d a es d e l t i p o de u n d e s
t i l a d o r s i n r e f l u j o , s e p u e d e a p l i c a r u n m é t o d o p r á c t i c o q u e -
fue p r e s e n t a d o p o r E r b a r y M e d d o x p a r a el c á l c u l o d e la e f i - -
c i e n c i a de la c o l u m n a , o b i e n s e p u e d e u t i l i z a r u n m é t o d o d e -
s o l u c i ó n m á s e s p e c í f i c o c o m o s o n los m é t o d o s c o r t o s y r i g u r o -
sos p a r a la s o l u c i ó n de l d i s e ñ o t e r m o d i n á m i c o de las c o l u m n a s -
de d e s t i l a c i ó n .
4 . 3 . 1 . M é t o d o p r á c t i c o p a r a la e v a l u a c i ó n de la e f i c i e n c i a d e
c o l u m n a s de e s t a b i l i z a c i ó n s i n r e f l u j o p o r m e d i o d e - -
c o n s t a n t e s de p s e u d o e q u i l i b r i o .
El e s q u e m a de la fig. 4 . 3 . 1 . r e p r e s e n t a u n t í p i c o e s t a b i l i z a d o r
s i n r e l f u j o . L a a l i m e n t a c i ó n t o t a l se i n t r o d u c e e n el p l a t o s u
p e r i o r c o n u n a b a j a t e m p e r a t u r a .
-n
N*n re f i u x e d t tw e r
P 5 c ‘J D O K K c f : ' 3 0 ' = ” f carooni ?tc “j3.
MAXIMUM o C W G O ie V C O O ' vOiOC* H O W LIQUID f.o \v*i CCrCS- ■’C'- O r e í
fv corneto* O" S o c e s rs a n d Bro v .n tn ro uo h dow n ;o 'T 'e r« *■ <2 -C-ig 39.
71
C u a l q u i e r r e f l u j o i n t e r n o s e g e n e r a p o r la d i f e r e n c i a s de tern
p e r a t u r a s , e n t r e la t e m p e r a t u r a d e l f o n d o d e lo s p r o d u c t o s
d el r e h e r v i d o r . De é s t e m o d o , e n v e z de e s p e c i f i c a r los p a r á
m e t r o s de d i s e f o p a r a u n a c o l u m n a c o n r e f l u j o , s o l a m e n t e s e -
t o m a el r e f l u j o i n t e r n o en la c o l u m n a .
E r b a r y M a d d o x p r e s e n t a n u n a s i m p l e p e r o s e g u r a t é c n i c a p a r a
la p r e d i c c i ó n de la s e p a r a c i ó n , q u e p u e d e s e r o b t e n i d a o d a d a
e n u n e s t a b i l i z a d o r s i n r e f l u j o . E l l o s v i s u a l i z a n q u e el e £
t a b i l i z a d o r f u n c i o n a c o m o u n s e p a r a d o r f l a s h c o n u n e q u i l i b r i o
e s t a b l e c i d o e n t r e l a s c o m p o s i c i o n e s d e l d o m o y del f o n d o .
C o n é s t a a p r o x i m a c i ó n la d e s t i l a c i ó n d e la s e p a r a c i ó n en m e d i o
y e n el f o n d o p u e d e s e r c a l c u l a d a s p o r :
Ke fi
d1 =(L/V) +K e
D o n d e :
K e = C o n s t a n t e de p s e u d o e q u i l i b r i o .
La fig. 38 c a l c u l a el v a l o r d e l a c o n s t a n t e de p s e u d o e q u i l i - -
b r i o f K e ), q u e es u n a f u n c i ó n d e l p u n t o de e b u l l i c i ó n de los
h i d r o c a r b u r o s con p a r á m e t r o s e m p l e a d o s en la t o r r e p o r la s e p a
r a c i ó n q u e s e d e s e e h a c e r .
A l m i s m o t i e m p o e s t a a p r o x i m a c i ó n p r e d i c e q u e el r e n d i m i e n t o
de la c o l u m n a es e x t r e m a d a m e n t e s i m p l e y f á c i l de u s a r , el -
c á l c u l o q u e t i e n e q u e s e r s e g u r o y se r e c o m i e n d a p a r a la e v a
c u l a c i ó n de l r e n d i m i e n t o de las c o l u m n a s s i n r e f l u j o .
C a r g a d e v a p o r e n la c o l u m n a . - S o u d e r y B r o u w n p r e s e n t a n u n a
c o r r e l a c i ó n a u n a d a c o n e s p a c i a m i e n t o de p l a t o s , d i á m e t r o d e -
la t o r r e y v a p o r p e r m i s i b l e p o r los l í m i t e s de l t r e n de s e p a
r a c i ó n . L a f o r m a de é s t a e c u a c i ó n es:
d o n d e :
. 2G m á x . = V e l o c i d a d m á x i m a p e r m i s i b l e del v a p o r . * l b / h r pi e
C = C o n s t a n t e
3J V = D e n s i d a d de v a p o r * Ib/ pie , a las c o n d i c i o n e s de la
t o r r e .
. 3J L = D e n s i d a d d e l l í q u i d o = Ib- p i e , a l as c o n d i c i o n e s de
la t o r r e .
L a c o n J t « n t e C es f u n d a m e n t a d a p o r S o u d e r s y Bro\vn y es f u n c i ó n
d e l a d i s t a n c i a del p l a t o y p o r u n a l c a n z a m á s p e q u e ñ o de u n a -
f u n c i ó n de la t e n s i ó n s u p e r f i c i a l del l í q u i d o . L a f i g . 39 mues_
t r a las v a r i a c i o n e s de C c o n las t e n s i o n e s s u p e r f i c i a l e s .
Gm á x .
L a v e l o c i d a d d el v a p o r p e r m i s i b l e se c a l c u l a p o r l a e c u a c i ó n (2)
r e s u l t a n d o un d i á m e t r o i r í n m o de la t o r r e .
La e c u a c i ó n ( 2 ) y la fig. 39 h a b l a s o l a m e n t e p a r a la a p l i c a
c i ó n e s t r i c t a d e p l a t o s de c a c h u c h a de b u r b u i a .
C a r g a o p e s o d e l l i q u i d o l i m i t a n t e . - O r d i n a r i a m e n t e la c o l u m
na e s t á d i s e ñ a d a t a l q u e el d i á m e t r o s e a la l i m i t a n t e p a r a -
los c á l c u l o s d e la e c u a c i ó n ( 2 ) v t e r g a la c a p a c i d a d a d e c ú a
da p a r a m a n e j a r la c a r g a de l í q u i d o .
La fig. 40 m u e s t r a u n e s q u e m a m o d e l o a c e r c a d e l f l u i d o l í q u i d o
d a d o e n u n p l a t o .
E s t u d i a e l f l u j o d e l l í q u i d o e i n d i c a r á q u e la d i f e r e n c i a de -
p r e s i ó n d e l e s p a c i o v a p o r d el p l a t o m a s b a j o al e s p a c i o v a p o r -
m á s a l t o es:
- P, s 2 ( h w * h o w ) + h v + m J (3)
D o n d e :
h w = a l t u r a d e l v e r t e d e r o , p lg.
hou = a l t u r a d e l l í q u i d o s o b r e al v e r t e d e r o ,
h v « p r e s i ó n de v a p o r de la c a í d a e s p e r a d a d e l f l u j o a t r a
vés de l p l a t o .
k g # p r e s i ó n d e b i d o a la p e n d i e n t e del f l u j o de l í q u i d o h a c i a
a b a j o p o r c h o r r e o .
74
La p r e s i ó n r e q u e r i d a p a r a m a n e j a r el l í q u i d o de u n p l a t o a -
o t r o e s t á d e r i v a d a d e l a c a b e z a d i s p o n i b l e ( p r e s i ó n ) e n el
c h o r r e o h a c i a a b a j o .
P o r e s t a r a z 6 n l a p r e s i ó n d e la p e n d i e n t e e n t é r m i n o es - - *
( P, - P ? ), l a c u a l r e p r e s e n t a l a a l t u r a n e c e s a r i a d e l l í
q u i d o .
El e s p a c i o m í n i m o e n t r e p l a t o s e r á :
S m i n = 2 ( P 1 - P 2 ) = 2H (4)
D o n d e :
S m i n = e s p a c i o m í n i m o p o r p l a t o .
E n la e v a l u a c i ó n de l t é r m i n o de la e c u a c i ó n (3) h w ( a l t u r a -
del v e r t e d e r o ) la c u a l es d e t e r m i n a d a p o r e l d i s e ñ o de la t o
r r e .
L a a l t u r a del l í q u i d o s o b r e el v e r t e d e r o C h o w ) es u n a f u n c i ó n
de l a a l t u r a de l v e r t e d e r o y de la c a r g a d e l í q u i d o , e s t o p u e d e -
s e r e s t i m a d o p or:
h o w = 30 F ( L / W )S/ 3
(S)
75
Donde:
F = f a c t o r de c o r r e c i ó n de la f ó r m u l a p a r a la p a r e d d e l a
t o r r e - v e r t e d e r o .
L = c a r g a d e l í q u i d o , p i e ^ / s eg.
W = a l t u r a del v e r t e d e r o , plg.
El v a l o r v a r í a c o n - l a c a r g a de l v e r t e d e r o , p e r o n o s e d e s v í a le
j o s de la c i u d a d a e x c e p c i ó n de v e r t e d e r o s c o r t o s / ó a l t a s cai
gas de l í q u i d o .
L a m e n o r f r i c c i ó n es d e b i d a al f l u j o de l í q u i d o h a c i a a b a j o - -
( h p ) y p u e d e s e r e s t i m a d o p or:
hD * 0.6 Up ( 6 )
D o n d e :
U D = v e l o c i d a d del l í q u i d o h a c i a a b a j o , p i e / s e g .
P a r a u n a e s t i m a c i ó n s e v e r a d e la c a p a c i d a d y e j e c u c i ó n de la to
r re. E s t o se l l e v a a c a b o a t r a v é s de la e c u a c i ó n ( 3 } o p u e d e
s e r u s a d o el v a l o r de la u n i d a d F p r e s e n t a d o a n t e r i o r m e n t e ( fa c
t o r de c o r r e c c i ó n d e l v e r t e d e r o ).
76
E s t e m é t o d o h a b l a d e l a l g o r i t m o de la m a t r i z t r i d i a g o n a l p a
ra la s o l u c i ó n d e e c u a c i o n e s l i n e a l e s de b a l a n c e s d e m a t e r i a
y u s a el m é t o d o de M u l l e r ' s p a r a l a c o n v e r g e n c i a de la t e n p e
r a t u r a e n al c o l u m n a . El b a l a n c e de m a t e r i a es s i m u l t a n é a m e : !
te c a l c u l a d o p a r a c a d a c o m p o n e n t e .
El p r o c e d i m i e n t o c o m p u t a c i o n a l es s i m p l e , s e g u r o y n u m é r i c a
m e n t e e s t a b l e y p u e d e s e r r á p i d a m e n t e a d a p t a d o a c o m r u t a d o - -
ras d i g i t a l e s de m e d i d a m o d e r a d a .
M O D E L O M A T E M A T I C O :
Las e c u a c i o n e s q u e c o m p o n e n a é s t e m o d e l o m a t e m á t i c o s o n las
d e n o m i n a d a s M E S H . E s t a s s o n ; la e c u a c i ó n de b a l a n c e de m-ite-
r i a ( M i , l a e c u a c i ó n de e a u i l i b r i o ( E ) , la e c u a c i ó n s u n a t c
ría de f r a c c i ó n m o l ( S ) y l a e c u a c i ó n d e b a l a n c e de c.¡ I-
( H ).
D e p e n d i e n d o s o b r e q u e v a r i a b l e s s o n d a d a s v c u a n t o es de los
b a l a n c e s de m a t e r i a y c a l o r , los c a m i n o s p a r a e x p r e s a r las --
e c u a c i o n e s M E S H s o n d i f e r e n t e s .
R e f i r i é n d o n o s a las f i g u r a s ^ y A, las e c u a c i o n e s M E S H s e r á n
de la m a n e r a s i g u i e n t e :
4.3.2. Método riguroso de la matriz tridiagonal.
ría. o1. r-r :-v ->cLpípt*»!** sr¿ ‘-i-'s ~z.
78
rl'í . ' J ''jei"» -) 9 u " 3 i » t '■ i J 2 “ *
er «3 . j i l i k r l a , r« ■ re*-'»^ta
do sor ecu»cloi*i
Mij ( X i j . V j . T j ) = Lj _ 1 * 1 > ; M * t Vj + Hj ) Yij - (
Xij * V j+1 Y i J + 1 + Fj Zij = O
ECUACION' E:
E; ( Xij ,Vj ,Tj ) = Y i i - Kij Xij * O
E C U A C I O N S:
m
ECUACION M:
Sj ( X i j . V j . T j ) = Xij - 1.0 = 0
i = 1
■ zSi ( X i j . V j . T j j = / Yij - 1.0 = O
i = 1
E C U A C I O N H:
Hi ( X i j . V j . T j ) = L j . i hj.-j - C Vj + Wj ) H j - ( Lj <
* V J+1 H . +1 ♦ Fj H pj - Qj = O
L3 + Uj )
( 1 )
( 2 )
( 3 )
(3a)
Uj ) hj
( )
80
B A L A N C E G L O B A L :
Lj = V Zk = 2
( F k - W k - U k ) - D
2 j ^ n -1
D o n d e : D = + Uj
5 )
i O
La e c u a c i ó n M s e r e d u c e a u n a m a t r i z d e la f o r m a :
= D,
V i . M
B.X. . i ilBjXi .
B 2
Aj
ó s i m p l e m e n t e :
( v j [ ^j - h
C l X i2
C.X. . , J i.J-1A n X i , n - l - B n X i n
ó c o m o la m a t r i z :
B1 C1
Dj ; - i
Dn
Bj Cj
A n - 1 B n - 1 C n - 1
A n Bn
1 = = i ~ m
f ' )
fn-1 ( 8 1
(. 9 )
x il D 1
X i2 D 2
Xij = r>j
X i , n - 1 D n -1
Xn Dn
rio-'
di)
81
D o n d e
y
B1 = - ( V^., ♦ Ul ) : C1 = V2 Ki2 1 o, - 0i -1
( F k - Wk - U k ) - D ;Aj = L. 1 = Vj f Lk = 2
Bj = - (( Vj + Wj ) Kij + ( Lj + Uj ))
j- (( Vj
- D * Uj )
f wj) kí] * v i _i ♦ y c Fk - W k -
k = 2
2 — i n-1
c í * V i K i , j + 1 *
j = n-1
A n = V n + B B n ¥ - ( V'n K i n + B ) ; D n = 0
C I D
(12a)
Uk !
(12b)
f i : c >
(13)
L as e c u a c i o n e s M E S H p a r a s e p a r a c i ó n de m u l t i c o m p o n e n t e s a p r e
s i ó n c o n s t a n t e e n u n a c o l u m n a c o m p l e j a p a s a n a ser:
82
Mij ( X i j , V j , T j ) = f A B c ) ( X i ) - ( D ) = 0
i m V n (14)m
Sj ( Xij ,Tj ) = Kij Xij - 1.0 => O
i = 1
(15) .
Hj ( X i j . V j . T j ) = ( H . ^ - hj ) V j+1 - ( Hj - hj ) ( Vj + Wj )
- ( hj - h . . , ) L .., - Fj ( H pj - hj ) -
q - o
El p r o b l e m a r a d i c a p r i n c i p a l m e n t e e n e n c o n t r a r v a l o r e s de X i j ,
V j , T j , p a r a s a t i s f a c e r é s t a s e c u a c i o n e s M E S H . P o r q u e s i e l l a s
n o s o n de í n d o l e l i n e a l , u n a s o l u c i ó n s i m u l t á n e a e s d i f í c i l o
si n o ijnposible. C o n s e c u e n t e m e n t e , l a s o l u c i ó n es g e n e r a l m e n t e
te o b t e n i d a p o r u s o de a l g u n a s i t e r a c i o n e s a p r o x i m a d a s .
C u a n d o la c a n t i d a d d e f l u j o y l as c o m p o s i c i o n e s de las c o r r i e n
t e s de los p r o d u c t o s s o n e s p e c i f i c a d a s , F j , Z i j , N j , D y B t o - -
d a s s o n c o n s t a n t e s . Si u n j u e g o i n i c i a l de Vj y Tj s o n a s u m í - -
d o s , ( A g c ) y ( D ) t a m b i é n s o n c o n s t a n t e s , d a d o q u e las r a z o
n e s de e q u i l i b r i o K i j ' s , p u e d e n e x p r e s a r s e e n f u n c i ó n d e l a s -
T j ' s . E n t o n c e s la e c u a c i ó n M ( 14 ), es u n s i s t e m a l i n e a l . T o
(16)
83
- m a n d o v e n t a j a d e l a m a t r i z t r i d i a g o n a l IA B c
] y a g r u p a n d o
el v e c t o r [ D ] c o m o :
E 1 C 1 D 1
A 2 B 2 C 2i .
Aj Bj Cj Dj* ( 1' )
A n -1 B n -1 C n -1 D n - 1
-
A n B n D n i ^ i ^ m
l a s o l u c i ó n d e la e c u a c i ó n (14) p a r a ( Xij ) p u e d e s e r f á c i l -
m e n t e o b t e n i d a p o r u s o d e u n s i m p l e a l g o r i t m o d e r i v a d o de l m é
t o d o d e e l i m i n a c i ó n d e G a u s s . E n é s t e a l g o r i t m o , d o s c a n t i d a - -
d e s a u x i l i a r e s , pj y qj s o n c a l c u l a d a s e v a l u a n d o p r i m e r a m e n t e
P l y q j y s u g i r i e n d o a d e l a n t a r c o n i n c r e m e n t o d e j, s i e n d o :
Cl/Bl qx = D1 Bj (18a)
(18b)
j-i ) / c Bj - Aj Pj_a_ 3 ;
2 ^ j ^ n ( 1 8 c )
C u a n d o , lo s v a l o r e s de X i j ' s s o n c a l c u l a d o s p o r la p r i m e r a e v a
l u a c i ó n d e X i n y r e t r o c e d i e n d o t a m b i é n c o n u n d e c r e c i m i e n t o d e
j y t e n d i e n d o a X i j . D e é s t e m o d o ;
X i n * q n (19a)
Xij * qj * PJ ; 1 ~ j n - 1 (19b)
C u a n d o la s X ' x s o n o b t e n i d a s d e s d e e l a l g o r i t m o s u p e r i o r , s o n -
s u s t i t u i d a s d e n t r o d e la e c u a c i ó n S (1S) y l a s K i j ' s p u e d e n e x
p r e s a r s e c o m o f u n c i ó n de Tj s e m e j a n t e a:
K i j » a u + a 2 1 Tj ♦ a 31 T j 2 ♦ a 4i T j J ;
1 = i = . m (20)
la e c u a c i ó n S es u n a f u n c i ó n s o l a m e n t e d e T, s i e n d o :
z z a ki T j k ’1 I xij * 1 *° ° 0
1 ^ i n (21)
P a r a la s o l u c i ó n d e é s t a e c u a c i ó n , la m a y o r p a r t e d e lo s i n v e £
t i g a d o r e s e m p l e a n el m é t o d o i t e r a t i v o de N e w t o n R a p s h o n , o t r o s
ss
u s a n el m é t o d o d e l a f a l s a p o s i c i ó n . E n é s t e t r a b a j o el m e t o
do d e M u l l e r ' s es p r e s e n t a d o .
El m é t o d o d e M u l l e r ' s es , e n u n a i n t e r p r e t a c i ó n , u n a g e n e r a
l i z a c i ó n d e l m é t o d o d e l a f a l s a p o s i c i o ó n .
La i t e r a t i v a f ó r m u l a d e l m é t o d o d e M u l l e r ' s p u e d e ser d e t e r
m i n a d a d e v a r i a s f o r m a s . P a r a u n a e c u a c i ó n g e n e r a l :
la f ó r m u l a c o n l a c u a l p u e d e s e r f á c i l m e n t e a d a p t a d a a compu
t a d o r a s d i g i t a l e s es d a d a c o m o s i g u e :
A b r i e n d o c o n l o s v a l o r e s i n i c i a l e s d e z >’ z 3* u n a s e c u e 5
Sj (Tj) = f ( 2 ) = 0
c i a d e i t e r a c i o n e s , s o n o b t e n i d a s de:
zk * 2k - l + C zk - 1 ' zk - 2 } d k( 2:1
D o n d e :
(22b)
86
b = f ( * k - 3 5 d k - l 2 * £ ^ k - 2 ^ 1 + d k -l5 +
(22c)
c “ £ ^2 k - 3 ) d k- l f C z k - 2 ) ( 1 + d k - P + f < V l } C22d)
D o n d e l a s X i j ' s s o n o b t e n i d a s d e la e c u a c i ó n M v la s n u e v a s
T j ’s s o n c a l c u l a d a s d e la e c u a c i ó n S p o r el m é t o d o d e M u —
l l e r ' s , lo s v a l o r e s n u e v o s de Vj p u e d e n s e r c a l c u l a d o s d i r e c
t a m e n t e d e l a e c u a c i ó n H (16).
En la a p r o x i m a c i ó n d e l a s o l u c i ó n i d e a l , la e n t a l p i a de las
c o r r i e n t e s i n t e r n a s s o n c a l c u l a d a s por:
m
i=l
1 — n (23)
m
i “ 1
(24)
0*'“ * 1 .
P R O C E D I M I E N T O C O M P U T A C I O N A L .
P a s o 1
P a s o 2
P a s o 3
P a s o 4
P a s o 5
P a s o 6
Se a s u m e n u n p e r f i l d e c a n t i d a d d e v a p o r (T j ) o y -
u n p e r f i l d e t e m p e r a t u r a l i n e a l (Tj)o.
C á l c u l o de Kij p o r u s o d e la e c u a c i ó n (20), c a l c u
l a n d o e n t o n c e s lo s e l e m e n t o s d e la m a t r i : ( A ^ c ' ,
u s a n d o las e c u a c i o n e s (11), (12) y (13).
R e s o l v e r la e c u a c i ó n M ( 1 4 ) , p a r a las X i j ' s u s a n d o
el a l g o r i t m o d e l a m a t r i ; t r i d i a g o n a l , e c u a c i o n e s
(18) v (19).
S u s t i t u i r l a s Xi i ’s c a l c u l a d a s y Kij d e n t r o de la
e c u a c i ó n (21) ó la e c u a c i ó n (5) y r e s o l v e r má s t i r
d e p o r la f ó r m u l a i t e r a t i v a d e M u l l e r Ts e c u a c i ó n
(22), p a r a lo s n u e v o s v a l o r e s d e (Tj)j..
C a l c u l a r la s e n t a l p i a s d e l v a p o r i n t e r n o \ ;'e 1
c o r r i e n t e s l í q u i d a s p o r las e c u a c i o n e s (23) y (24i
'r e s p e c t i v a m e n t e .
R e s o l v e r la e c u a c i ó n (16) p a r a el n u e \ o -<e -
C V i ) K .
P a s o 7. R e p e t i r lo s p a s o s No. 2 y No. 6 h a s t a q ue:
D o n d e : £ T es u n a t o l e r a n c i a p r e d e s c n t a .
90
a^ ¿ 1 i r k i r 4 y 1 — i ~ m , c o e f i c i e n t e s
e n f u n c i ó n de l a s Kij c o m o s e d e f i n e p o r lar e -
c u a c i ó n ( 20 ).
C A g c ) M a t r i z t r i d i a g o n a l c o m o s e d e f i n e p o r la e c u a -
c i ó n ( 10 ).
Aj E l e m e n t o s d i a g o n a l e s de la m a t r i í ( A g c .
b k ^ 1 k ^=.4 y 1 i ~ m , c o e f i c i e n t e s -
e n f u n c i ó n d e l as Hj c o m o se d e f i n e p o r la e c u a
c i ó n ( 23 ).
B P r o d u c t o f i n a l d e l f o n d o ( m o l e s ).
Bj E l e m e n t o s d i a g o n a l e s de L a m a t r i z ( A g c ).
Cj. ^ 1 Á k = = 4 y 1 ^ i ~ m. c o e f i c i e n t e s
en f u n c i ó n de nj c o m o s e d e f i n e n p o r la e c u a -
c i ó n ( 24 ) .
Cj E l e m e n t o s d i a g o n a l e s s u p e r i o r e s d e l a m a t r i z
( a B c ).
D P r o d u c t o s d e s t i l a d o s d el d o m o , ( m o l e s ).
£ d | V e c t o r d e la c o l u m n a e n la e c u a c i ó n ( 10 a ) .
Nomenclatura.
91
Ei F u n c i ó n d e e q u i l i b r i o corac s e d e f i n e p o r la e c u a
c i ó n (2) .
F i C o r r i e n t e de a l i m e n t a c i ó n a l p l a t o de a l i m e n t a c i ó n ,
f m o l e s ).
Fj C o r r i e n t e de a l i m e n t a c i ó n a la e t a p a j , , ( m o l e s )..
h E n t a l p i a de l a c o r r i e n t e l í q u i d a L j , B t u / mol.
Hj E n t a l p i a de la c o r r i e n t e l í q u i d a L j , B t u / mol.
Hj F u n c i ó n d e l b a l a n c e d e c a l o r c o m o s e d e f i n e e n la
e c u a c i ó n ( 4 ).
H p E n t a l p i a de la c o r r i e n t e de a l i m e n t a c i ó n F^., B t u / m o l
N ú m e r o d e c o m p o n e n t e s .
j N ú m e r o d e e t a p a s .
k N ú m e r o d e i t e r a c i o n e s o m o d e l o s u b s c r i t o .
Kij R a z ó n de e q u i l i b r i o de los c o m p o n e n t e s i a la e t a
p a j . Kij = Y i j / X i j ,
Lj F l u j o de la c o r r i e n t e l í q u i d a d e la e t a p a jth h a c i a
la e t a p a ( j - i ) th.
M
p j .qj
%
%
S.i
Tj
Uj
Vj
Wj
Xij
N ú m e r o t o t a l de c o m p o n e n t e s d e la m e z c l a q u e v a n a
s e r s e p a r a d o s .
F u n c i ó n d e l b a l a n c e d e m a t e r i a c o m o s e d e f i n e p e r
la s e c u a c i o n e s ( 1), ( 1 4 ) , e tc.
C a n t i d a d e s a u x i l i a r e s e n e l a l g o r i t m o d e l a m a t r i :
t r i d i a g o n a l c o m o s e d e f i n e p o T la e c u a c i o n e s - - -
( 1 8a, b , c 1.
C a n t i d a d d e c a l o r d e l r e h e r v i d o r .
C a n t i d a d d e c a l o r e n el c o n d e n s a d o r .
F u n c i ó n d e la s u m a t o t a l , c o m o s e d e f i n e p o r la?
e c u a c i o n e s (3), f 2 1 ) , etc.
T e m p e r a t u r a de la e t a p a jth,°F.
C o r r i e n t e l a t e r a l l í q u i d a d e la e t a p a j t h .
C o r r i e n t e d e s a l i d a de l v a p o r del p l a t o i h a s t a
e l p l a t o ( j -1 ).
C o r r i e n t e l a t e r a l d e l v a p o r de la e t a p a j t h .
C o m p o s i c i ó n de la c o r r i e n t e l í q u i d a a l a s a l i d a
de l a e t á p a j t h , f r a c c i ó n m o l .
93
[xi] V e c t o r de la c o l u m n a e n la e c u a c i ó n (. 10a ).
Yij C o m p o s i c i ó n de la c o r r i e n t e d e l v a p o r de la e t á
p a j t h , f r a c c i ó n m ol.
C o m p o s i c i ó n de la c o r r i e n t e de a l i m e n t a c i ó n de
ia e t a p a j t h . , f r a c c i ó n m o 1.
94
La e v a l u a c i ó n d e l d i s e ñ o r i g u r o s o d e la c o l u m n a e s t a b i l i z a d o
ra de h i d r o c a r b u r o s l í q u i d o s e x p u e s t o a n t e r i o r m e n t e , es a d a p
t a b l e n o s o l a m e n t e a u n a t í p i c a c o l u m n a d e d e s t i l a c i ó n c o n -
s e c c i ó n de r e c t i f i c a c i ó n p o r m e d i o d e r e f l u j o , s i n o q u e o b - -
v i a m e n t e p e r m i t e d i s e ñ a r t o r r e s d e d e s t i l a c i ó n , a l a c u a l --
p o r b e n e f i c i o s d e a l g u n a s i t u a c i ó n t é c n i c a se le h a e l i m i n a
do los e q u i p o s q u e p e r m i t e n t e n g a u n r e f l u j o e x t e r n o a d e c u a
do .
D e s d e l u e g o el m é t o d o n u m é r i c o p r e s e n t a d o s e h a f u n d a m e n t a d o
e n c o l u m n a s d e d e s t i l a c i ó n c o n s u s e c c i ó n d e a g o t a m i e n t o -
r e c t i f i c a c i ó n .
P o r lo t a n t o s i s e h a d e d i s e ñ a r u n a c o l u m n a s i n r e f l u j o e x
te r n o , se d e b e r á n h a c e r la s m o d i f i c a c i o n e s p e r t i n e n t e s en ca
da e c u a c i ó n q u e h a s i d o p l a n t e a d a , ó b i é n , h a c e r u s o d e o t r o
m é t o d o m á s p r á c t i c o c o m o e l p r e s e n t a d o e n é s t e c a p í t u l o .
V. CON'CL'ÍS TOMES Y RECO'-ENDACIOXES .
1. Los s i s t e m a s d e s e p a r a c i ó n a b a j a t e m p e r a t u r a c o n c o l u m n a s
e s t a b i l i z a d o r a s d e c r u d o s o c o n d e n s a d o s , se u t i l i z a n c o n -
g r a n é x i t o e n o t r o s p a í s e s p a r a el m a n e j o d e lo s f l u i d o s -
p r o d u c i d o s de v a c i m i e n t o s de gas v c o n d e n s a d o s . I n v a r i a -
b l e m e n t e c o n e s t a s i n s t a l a c i o n e s , «e l o g r a u n a m a y o r r e c u
p e r a c i ó n de h i d r o c a r b u r o s l í q u i d o s y m e j o r e s t a b i l i z a c i ó n -
de l g a s s e p a r a d o , qu e los o b t e n i d o s c o n u n s i s t e m a de s e p a
r a c i ó n c o n v e n c i o n a l .
2. En c a m p o s p e t r o l e r o s d o n d e es p r i o r i t a r i o el a p r o v e c h a m i e n
t o d el g as, y si é s t e r e s u l t a r i c o e n c o m p o n e n t e s p e s a d o s ,
c o m o es el c a s o d e l á r e a d e H u i m a n g u i l l o de la Z o n a V i l l a -
H e r m o s a d e P e t r ó l e o s M e x i c a n o s , es c o n v e n i e n t e e s t a b i l i z a r
lo a n t e s de s u i n c o r p o r a c i ó n al s i s t e m a d e t r a n s p o r t e . C o n
é s t o s se r e d u n d í r f a n ° tabl e m e n t e los p r o b l e m a s d e o p e r a c i ó n
y m a n t e n i m i e n t o t a l e s c o m o : d i s m i n u c i ó n de l a c a p a c i d a d -
de los g a s o d u c t o s , c o r r i d a s de " d i a b l o s ", f o r m a c i ó n d e -
i n c r u s t a c i o n e s , c o r r o s i ó n de las l í n e a s y p r e s e n c i a de l í
q u i d o s ?r las P l a n t a s de t r a t a m i e n t o d e l g a s , e n t r e o t r o s .
5. Se c o n s i d e r a c o n v e n i e n t e m e n t e q u e p a r a c a m p o s n u e v o s de gas
v c o n d e n s a d o s d el á r e a de H u i m a n g u i 1 l o , s e r e a l i c e u n análi.
si s t e c n o - e c o n ó m i c o p a r a d e t e r m i n a r en f o r m a p r e c i s a l a s -
v e n t a j a s de l os s i s t e m a s de s e p a r a c i ó n a b a j a t e m p e r a t u r a -
c o n u s o de e s t a b i l i z a d o r e s , y a s e a u t i l i z a n d o e s t a b i l i z a d o
res s i n r e f l u j o o b i e n c o n r e c t i f i c a c i ó n .
Es i m p o r t a n t e t e n e r p r e s e n t e q u e la c o l u m n a q u e i n t e g r e a
la u n i d a d de s e p a r a c i ó n , as í c o m o el s i s t e m a e n g e n e r a l -
p r e s e n t e lo s m e n o r e s r e q u e r i m i e n t o s de s e r v i c i o s a u x i l i a
res , de o p e r a c i ó n y de m a n t e n i m i e n t o , p u e s t o q u e es a p l i
c a b l e a z o n a s r e c o l e c t o r a s de h i d r o c a r b u r o s y n o a s í de -
z o n a s r e f i n a d o r a s d e é s t o s .
P a r a la s e l e c c i ó n del m é t o d o p a r a el d i s e ñ o d e l a c o l u m n a
e s t a b i l i z a d o r a , d e b e r á t o m a r s e e n c u e n t a q u e el m é t o d o se
l e c c i o n a d o d e r e s u l t a d o s n u m é r i c a m e n t e e s t a b l e . El m é t o d o
r i g u r o s o de l a m a t r i z p u e d e s e r u s a d o c o n m a y o r e x t a c t i t u d
q u e el p r á c t i c o , p u d i é n d o s e é s t e a d a p t a r n o s ó l o p a r a u n a
c o l u m n a c o m p l e t a ( c o n r e f l u j o ), s i n o t a m b i é n s e le p u e
d e n h a c e r las m o d i f i c a c i o n e s n e c e s a r i a s p a r a s e r u t i l i z a
do e n c o l u m n a s s i n r e f l u j o , v a q u e el f u n c i o n a m i e n t o de -
a m b a s se e n c u e n t r a r e g i d o p o r la o p e r a c i ó n d e d e s t i l a c i ó n .
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