REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA CH E R DE SE E R OS OS D A RV SIMULACIÓN DEL SISTEMA DE REFRIGERACIÓN DEL TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE PROPANO DE LAS PLANTAS LGN I/II DEL COMPLEJO PETROQUÍMICO ANA MARÌA CAMPOS Trabajo Especial de Grado presentado ante la Universidad Rafael Urdaneta para optar al título de: INGENIERO QUÍMICO Autor: Br. EMILY COLOMBO Tutor: Ing. Oscar Urdaneta Maracaibo, abril de 2015 SIMULACIÓN DEL SISTEMA DE REFRIGERACIÓN DEL TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE PROPANO DE LAS PLANTAS LGN I/II DEL COMPLEJO PETROQUÍMICO ANA MARÌA CAMPOS OS D A RV Colombo Prieto, Emily Carolina CH E R DE SE E R OS C.I.V- 20.274.965 Dirección: Urb. San Jacinto, sector 10. Calle 4. Casa 16. Telf.: (0424)-6772479 Correo electrónico: [email protected] Ing. Urdaneta, Oscar Tutor académico AGRADECIMIENTO A Dios por darme la oportunidad y de su mano lograr esta meta. A mis Padres y Hermanas, por su amor y apoyo incondicional. Esto es para ustedes. A mis Abuelos, Tíos y Primos por su apoyo. S O D A A mis Amigos por acompañarme en este largo camino.V ER S E R S A Pequiven por permitirme realizar el presente Trabajo Especial de Grado en sus O Hel apoyo necesario para lograr la meta. C E instalaciones y brindarme todo R DE Al Ing. Oscar Urdaneta por los conocimientos aportados a lo largo de mi carrera y su maravilloso trabajo como tutor de tesis. DEDICATORIA Ante todo a DIOS, por permitirme alcanzar todas las metas trazadas en mi carrera y darme la fuerza necesaria para continuar en los momentos difíciles. A mi Mama y mi Papa por el apoyo, el amor que siempre me han dado y por nunca dejar de creer en mí. OS D A RV A mis hermanas por estar presente en todo momento. CH E R DE SE E R OS A mis Familiares y Amigos, por su apoyo constante a lo largo de mi carrera. ÍNDICE GENERAL RESUMEN ABSTRACT pág. INTRODUCCION………………………………………………………………..……….20 1. CAPÍTULO I. EL PROBLEMA……………………………………………………...22 1.1. Planteamiento del problema........................................................................22 1.2. Objetivos......................................................................................................24 OS D A V R 1.2.1. Objetivo general………………………………………………………………….24 E ES R 1.2.2. Objetivo específico……………………………………...……………………….24 S O H C 1.3. Justificación..................................................................................................25 ERE D 1.4. Delimitación..................................................................................................26 1.4.1. Delimitación espacial…………………………………………………………….26 1.4.2. Delimitación temporal……………………………………………………………26 1.4.3. Delimitación científica……………………………………………………………26 2. CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO…………………………………………...…….27 2.1. Descripción de la empresa...........................................................................27 2.1.1. Actividades económicas…………………………………………...……………28 2.1.2. Misión………………………………………………………………………...…...29 2.1.3. Visión…………………………………………………………………………...…29 2.1.4. Organización…………………………………………………………………......29 2.1.5. Proceso productivo………………………………………………………………31 2.1.6. Materia prima utilizada…………………………………………………………..34 2.1.7. Productos generados……………………………………………………………35 2.2. Antecedentes…............................................................................................35 2.3. Bases teóricas……………………………………………................................39 2.3.1. Gas propano…………………..………………………………………………….39 2.3.2. Ciclo de Carnot…………………………………………………………………..40 2.3.3. Ciclo de compresión de vapor………………………………………………….41 2.3.4. Descripción de sistema de refrigeración y almacenamiento de propano….42 2.3.4.1. Función del sistema de refrigeración y almacenaje de propano…………………………………….....………………………………42 2.3.4.2. Descripción del proceso.........................................................................38 2.3.4.3. Sistema de descarga de propano desde buques...................................43 2.3.4.4. Descripción del proceso de refrigeración y almacenaje vía OS D A V 2.3.4.5. Equipos asociados al sistema ……………………………………………..45 R E ES R 2.3.5. Descripción general de Proyecto ACRAP ……………………………….…...46 S O H C E ACRAP……………...……………………………….53 2.3.5.1. Función del ERproyecto D 2.3.5.2. Descripción del proceso ACRAP …….……………………………………54 cabotaje..................................................................................................45 2.3.5.3. Equipos asociados al Proyecto ACRAP ………………………….………56 2.3.6. Simulación de procesos………………………………………………………...60 2.3.7. Modelos Termodinamicos………………………………………………………62 2.3.7.1. Modelo termodinámico de Peng-Robinson……………………………….62 2.3.7.2. Modelo termodinámico de Soave-Redich-Kwong………………………..64 2.3.7.3. Modelo termodinámico de Lee-Kesler-Plocker…………………………...65 2.4. Sistema de variables………………………………………...………………….66 3. CAPITULO III. MARCO METODOLÓGICO……………..…..……………………67 3.1. Tipo de investigación...................................................................................67 3.2. Diseño de la investigación...........................................................................68 3.3. Técnica de recolección de datos.................................................................69 3.4. Instrumentos de recolección de datos.........................................................70 3.5. Fases de la investigación.............................................................................73 4. CAPITULO IV: ANÁLISIS DE RESULTADOS…….………………...……….......79 4.1. Definir las condiciones actuales de operación………………………………..79 4.2. Realizar levantamiento del sistema de refrigeración actual ………...……...80 4.3. Revisar la ingeniería del proyecto ACRAP……..………………………….....84 4.4. Simular el sistema de refrigeración a las condiciones actuales de operación y con la puesta en servicio del proyecto ACRAP………………………….....86 CONCLUSIONES………………………………………………………………………..98 RECOMENDACIONES………………………………………………………………..100 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS………………………………………………….101 ANEXOS………………………………………………………………………………106 CH E R DE SE E R OS OS D A RV 6 ÍNDICE DE TABLAS pág. Tabla 3.1. Recopilación de los parámetros por diseño para el intercambiador 3101LC1………………………………………………………………………………………...71 Tabla 3.2. Recopilación de los parámetros por diseño para el compresor 3101LJA………………………..........................................................................................72 Tabla 3.3. Condiciones de operación del sistema de refrigeración actual…...................................................................................................................72 deOS refrigeración D A V R actual…...................................................................................................................73 E ESdel sistema de refrigeración R Tabla 4.1. Condiciones de S operación O H C actual......................................................................................................................79 ERE D Tabla 4.2. Composición alimentación del sistema de refrigeración actual………..80 Tabla 3.4. Composición del sistema Tabla 4.3. Recopilación de los parámetros por diseño para el compresor 3101LJA.........................................................................................................................80 Tabla 4.4. Recopilación de los parámetros por diseño para el intercambiador 3101LC1…………………………….…………………………………………………….........81 Tabla 4.5. Levantamiento de los equipos en el área………………………………...83 Tabla 4.6. Recopilación de los parámetros por diseño para el intercambiador 3101LC2………………....................................................................................................84 Tabla 4.7. Recopilación de los parámetros por diseño para el compresor 3101LJC..........................................................................................................................85 Tabla 4.8. Resultados de la simulación con datos de diseño del compresor 3101LJA y sus desviaciones utilizando diferentes métodos termodinámicos.......................................................................................................88 Tabla 4.9. Resultados de la simulación con datos de diseño del intercambiador 3101-LC1 y sus desviaciones utilizando diferentes métodos termodinámicos…………………………………………...……………………………...90 6 Tabla 4.10. Resultados de la simulación del sistema de refrigeración con el diseño original y sus desviaciones utilizando diferentes métodos termodinámicos.......................................................................................................91 Tabla 4.11. Resultados de la simulación del sistema de refrigeración con el diseño actual y sus desviaciones con respecto a los valores reales medidos en planta......................................................................................................................93 Tabla 4.12. Resultados de la simulación con datos de diseño del compresor 3101LJC y sus desviaciones utilizando diferentes métodos termodinámicos…………………………………………………………………………..94 Tabla 4.13. Resultados de la simulación con datos de diseño del intercambiador diferentes OS métodos D A V termodinámicos…………………………………………...……………………………..95 R E S E R Tabla 4.14. Resultados de la simulación del sistema de refrigeración propuesto S O H C con la incorporación ERdeElos equipos del proyecto ACRAP y sus diferencias con D respecto a los valores reales medidos en planta……..……………………………...97 3101-LC2 y sus desviaciones utilizando ÍNDICE DE FIGURAS pág. Figura 2.1. Organigrama general de la Corporación de la Petroquímica de Venezuela...............................................................................................................31 Figura 2.2. Planimetría del Complejo Petroquímico Ana María Campos...............34 Figura 2.3. Estructura del Propano……… ………...............................................40 Figura 2.4. Ciclo de refrigeración por compresión de vapor………………..........44 Figura 2.5. Sistema de refrigeración y almacenaje de propano vía cabotaje…..45 Figura 2.6. Niveles del tanque de almacenamiento de propano 3101-F…….........53 S O D A ACRAP....................................................................................................................53 V R E ES por diseño. Hojas de datos por Figura 4.1. Diagrama del sistema de refrigeración R S Ooriginal……………………...............................82 H diseño del sistema de refrigeración C E DER del sistema de refrigeración actual. Levantamiento del Figura 4.2. Diagrama Figura 2.7. Diagrama de flujo del sistema de refrigeración y almacenaje sistema en el área de la planta……………………..................................................83 Figura 4.3. Diagrama del sistema de refrigeración incluyendo el proyecto ACRAP. Planos recopilados del proyecto ACRAP.................................................................................................................85 Figura 4.4. Árbol de Decisión del Método Termodinámico. Manual de Usuario de Aspen Plus 11.1......................................................................................................86 Figura 4.5. Diagrama de la simulación con datos de diseño del compresor 3101LJA. Simulación Aspen Plus V7.0...........................................................................87 Figura 4.6. Diagrama de la simulación de diseño del intercambiador 3101-LC1. Simulación Aspen Plus V7.0...................................................................................89 Figura 4.7. Diagrama de la simulación del sistema de refrigeración con el diseño original. Simulación Aspen Plus V7.0.....................................................................91 Figura 4.8. Diagrama de la simulación del sistema de refrigeración con el diseño actual. Simulación Aspen Plus V7.0…………………………………………………...92 Figura 4.9. Diagrama de la simulación con datos de diseño del compresor 3101LJC. Simulación Aspen Plus V7.0..........................................................................94 Figura 4.10. Diagrama de la simulación de diseño del intercambiador 3101-LC2. Simulación Aspen Plus V7.0……………………………………………………………95 Figura 4.11. Diagrama de la simulación del sistema de refrigeración propuesto con la incorporación de los equipos del proyecto ACRAP. Simulación Aspen Plus V7.0………………………………………………………………………………………..96 CH E R DE SE E R OS OS D A RV Colombo P., Emily C. “Simulación del Sistema de Refrigeración del Tanque de Almacenamiento de Propano de las Plantas LGN I/II del Complejo Petroquímico Ana María Campos”. Tesis de Grado para optar por el título de Ingeniero Químico. Universidad Rafael Urdaneta. Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniería Química. Maracaibo, Venezuela, 2014. RESUMEN Las plantas LGN I/II del Complejo Petroquímico Ana María Campos reciben propano vía cabotaje, el cual se descarga en un tanque de almacenamiento propuesto para ello para satisfacer los requerimientos de las plantas Olefinas I/II. Este esquema de operación no fue parte del diseño original de la planta. El propano de cabotaje descarga a una temperatura superior a la requerida por diseño para el tanque de almacenamiento por lo tanto, se generan vapores en dicho tanque y estos son transportados a un sistema de refrigeración que cuenta con un compresor y un intercambiador de calor para condensarlos. Debido a que estos vapores son superiores para la capacidad de diseño del compresor, existen pérdidas elevadas de propano en el sistema. El presente trabajo especial de grado tuvo como objeto simular el sistema de refrigeración y almacenaje de propano para evaluar una modificación en el sistema denominada proyecto ACRAP (aumento de la capacidad de refrigeración y almacenaje de propano), que adiciona un compresor y un condensador al sistema actual para licuar el excedente de vapor y trabajar simultáneamente con los equipos actuales de operación. Para esto, se tomaron las variables necesarias para definir las condiciones actuales de operación del sistema a través de mediciones en plantas y condiciones reportadas en sala de control. Además se realizó un levantamiento del área para corroborar si los equipos tuvieron alguna modificación y si están en funcionamiento. Se realizó también, una revisión detallada en la ingeniería de este proyecto para obtener información de variables de diseño de los equipos involucrados. Una vez obtenidos todos los datos necesarios, se realizó la simulación del sistema utilizando el simulador Aspen Plus V7.0, a las condiciones de diseño y actuales de operación, para luego simular las modificaciones propuestas. Se compararon los resultados obtenidos de cada simulación para evaluar su comportamiento y se pudo determinar que efectivamente la adición de los nuevos equipos al sistema actual, reduce las pérdidas de propano en un 86.23%, permitiendo un ahorro en la operación del sistema y disminuyendo pérdidas económicas para la empresa. CH E R DE SE E R OS OS D A RV PALABRAS CLAVES: Sistema de refrigeración, Propano de Cabotaje, ACRAP. Dirección electrónica: [email protected] 19 Colombo P., Emily C. “Cooling System Simulation of Propane Storage Plants LGN I/II at Petrochemical Complex Ana María Campos”. Thesis to qualify for the degree in Chemical Engineering. Universidad Rafael Urdaneta. Faculty of Engineering. School of Chemical Engineering. Maracaibo, Venezuela, 2014. ABSTRACT LGN I/II propane plants at the Petrochemical Complex Ana Maria Campos receive propane through coastal shipping, which is then released into a storage tank to satisfy the needs of the Olefin plants I/II. This schematic operational system was not part of the plant’s original design. Propane from coastal shipping releases a higher temperature than that required due to design of the storage tank. Therefore, gases produced inside the tank are transported to a cooling system which is provided with a compressor and a heat exchanger for condensation. Due to these gases are stronger than the heat exchanger’s capacity, there are high losses of propane through the system. The objective of this project was to replicate propane’s storage and cooling systems to evaluate potential design modifications to the system named ACRAP (Aumento de la capacidad de refrigeración y almacenaje de propano). This system adds up one compressor and a condenser to the actual system to blend the leftover of gas and simultaneously work with the operational systems currently in use. In order to achieve this, the actual operational system’s conditions had to be known. Required plant’s measurements were taken and its conditions were recorded and later reported to the operations control room center. In addition, an area inspection took place to verify if the equipment was functioning accordingly or had gone through any modification. A detailed overview of the engineering process of this project was realized to obtain information regarding possible modifications on the design of the previously mentioned equipment. Once all information and data was collected, a simulation of the system was performed by Aspen Plus V7.0 simulator. Using current design and operational procedures, proposed modifications were used and applied for simulation of the system. Data was collected and compared at each reproduction to evaluate its performance and determine successful addition of new equipment to the actual system, reducing propane losses in 86.23%. It also allowed savings on the operation system by reducing financial losses for this company. CH E R DE SE E R OS OS D A RV KEY WORDS: Cooling systems, Coastal Shipping Propane, ACRAP. Email address: [email protected] 20 INTRODUCCIÓN Las plantas LGN I/II del Complejo Petroquímico Ana María Campos cuentan con un Sistema de Refrigeración y Almacenaje de Propano que, en la actualidad, recibe propano vía cabotaje para ser descargado en un tanque de almacenamiento dispuesto para ello. Es importante enfatizar, que este esquema de operación no fue parte del diseño original de la planta, por lo tanto, esta operación ha causado una serie de problemas, debido a que el propano descarga a una temperatura superior a la OS D A RV requerida por diseño del tanque, siendo imposible mantener el producto a las SE E R OS condiciones de temperatura y presión deseadas. CH E R un compresorD yE un intercambiador de calor para manejar los vapores generados Igualmente, el sistema de refrigeración del tanque de almacenamiento cuenta con en el tanque y condensarlos. Dichos vapores son superiores a las condiciones de diseño del compresor, y este solo es capaz de manejar una parte de los vapores para transportarlos hacia el condensador, generándose así una pérdida de propano elevada en el sistema. Por este motivo, el objetivo general del presente trabajo especial de grado consistió en simular el sistema de refrigeración y almacenaje de Propano, a través de la herramienta de simulación comercial Aspen Plus V7.0, para evaluar una modificación en el sistema denominada proyecto ACRAP (Aumento de la Capacidad de Refrigeración y Almacenaje de Propano) con el fin de disminuir dichas pérdidas. Para el completo desarrollo de este objetivo se persiguieron los siguientes objetivos específicos: Definir las condiciones actuales de operación del sistema, realizar un levantamiento del área y revisar la ingeniería del proyecto ACRAP. 21 Este trabajo se encuentra estructurado de cuatro capítulos. El primero contiene el planteamiento del problema, objetivo general, objetivos específicos, justificación y delimitación de la investigación. El segundo capítulo, está comprendido por el marco teórico, que incluye la descripción de la empresa y los antecedentes utilizados como apoyo a la investigación, las bases teóricas, en donde se encuentran plasmadas las definiciones relacionadas al trabajo de investigación y el cuadro de variables, donde se destacan los indicadores de cada objetivo. En el tercer capítulo, marco metodológico, se especifican el tipo y diseño de investigación, las técnicas e instrumentos de recolección de datos, conformado por OS D A Vdetalladamente el paso a las fases de la investigación, en las cuales se explican R E ES R paso para la ejecución de los objetivos planteados. S O H C ERE D Finalmente, en el cuarto capítulo, donde se presentan los análisis y resultados de una serie de tablas adaptadas al presente trabajo de investigación, y finalizando cada uno de los objetivos propuestos, las conclusiones de la investigación y las recomendaciones. 22 CAPITULO I EL PROBLEMA En este capítulo se realizó una descripción detallada del objeto de estudio, es decir, el planteamiento del problema, los objetivos general y específicos, así como también la justificación y delimitación del mismo. 1. Planteamiento del problema OS D A RV En el complejo Ana María Campos, ubicado en el estado Zulia, se encuentran SE E R OS localizadas las plantas LGN I/II, que en la actualidad cuentan con un sistema de CH E R equilibrio líquido–vapor DE a la temperatura de almacenamiento en un tanque. refrigeración para el manejo de vapores de propano generado producto del El sistema de refrigeración de almacenaje de propano, está provista con dos compresores centrífugos, que actualmente están operando y se encuentran limitados por diseño a 9 062.8 kg/hr (19 980 lb/h), de los cuales opera uno y el otro permanece como respaldo. Este sistema fue diseñado para los siguientes servicios: el enfriamiento de propano producto de las plantas LGN I/II antes de ser almacenado en un tanque dispuesto para ello, condensación de vapores producidos en dicho tanque y para el desplazamiento del líquido en el tanque de propano durante carga y descarga de buques. Ahora bien, las plantas LGN I/II reciben propano de importación vía cabotaje, siendo este descargado desde el muelle para el transporte de líquidos hacia el tanque de almacenamiento referido con requerimientos de las plantas Olefinas I y II. la finalidad de satisfacer los Por otra parte, el tanque de almacenamiento de propano se diseñó para mantener una temperatura de -45°C y una presión de 10 in H2O. Actualmente, el propano vía cabotaje descarga a una temperatura superior a la requerida por diseño, aproximadamente entre -38°C y -42°C, el cual es comúnmente llamado propano caliente, que es descargado y almacenado en el tanque. Por consiguiente; los vapores formados en el tanque de almacenamiento, son transportados a la primera etapa del compresor del sistema y luego al intercambiador de calor del mismo, para ser condensados y llevados nuevamente OS D A Vde diseño de manejo de generado en el tanque, es superior a la capacidad R E S vapores del compresor del sistemaS porR lo E que, una parte de propano gaseoso es HO de almacenaje, generándose una pérdida C enviado al sistema deErefrigeración DER elevada de propano en dicho sistema. hacia el tanque en forma líquida. Esa cantidad de vapores o propano gaseoso Debe señalarse que las pérdidas de propano en el sistema pueden presentarse de dos maneras: en las RV’s (válvulas de alivio) del tanque de almacenamiento y en el venteo del compresor, siendo este último el que produce la mayor cantidad de pérdidas. Esta problemática solo ocurre cuando hay descarga de buques. En el año 2001, Pequiven con el propósito de disminuir el tiempo de descarga de los buques y las pérdidas de propano, decidió realizar una modificación al sistema, siendo presentado como el proyecto de “Aumento de capacidad de refrigeración de almacenaje de propano” denominado ACRAP, que adiciona un compresor y un condensador al sistema actual para licuar el excedente de vapor y trabajar simultáneamente con el compresor instalado actualmente, compartiéndose así, las cargas de propano gaseoso generados en el tanque. La empresa adquirió los equipos necesarios para este proyecto, pero no se realizó la instalación de dichos equipos. Por lo tanto, este proyecto nunca fue ejecutado. 24 Por las razones antes expuestas, se creó la necesidad de evaluar y determinar las condiciones de operación del nuevo sistema ACRAP a través de la herramienta de simulación Aspen Plus®, para aprobar y poner en funcionamiento la alternativa propuesta operando con el sistema actual, con el fin de disminuir las pérdidas de propano en el ciclo de refrigeración de almacenaje y el tiempo de descarga de los buques. 1.2. Objetivos 1.2.1. Objetivo general SE E R OS OS D A RV CH E R las plantas LGN DEI/II a las condiciones actuales de operación y con la posible Simular el sistema de refrigeración del tanque de almacenamiento de propano de puesta en servicio del proyecto ACRAP. 1.2.2. Objetivos específicos 1. Definir las condiciones actuales de operación del sistema de refrigeración del tanque de almacenamiento de propano. 2. Realizar el levantamiento del sistema de refrigeración de almacenaje de propano. 3. Revisar la ingeniería del proyecto ACRAP. 4. Simular el sistema de refrigeración del tanque de almacenamiento de propano a las condiciones actuales de operación y con la posible puesta en servicio del proyecto ACRAP. 25 1.3. Justificación El sistema de refrigeración de almacenaje de propano de la planta LGN, es de suma importancia dentro del complejo petroquímico Ana María Campos, puesto que, es el encargado de enfriar el propano producto de las plantas LGN I/II, condensar los vapores generados en el tanque y almacenar el propano vía cabotaje para luego, ser proporcionado en las condiciones adecuadas, como materia prima a las plantas de Olefinas I/II, una de las plantas más importantes del complejo, pues en ella, se generan otras materias primas para realizar otros procesos del complejo petroquímico. OS D A RV SE E R S Actualmente, este sistema H de O refrigeración y almacenaje genera importantes C pérdidas de D propano, EREdebido a que los compresores existentes no fueron diseñados para licuar el excedente de vapor que se genera en la recepción de propano vía cabotaje a causa de que la primera etapa de los compresores instalados se encuentra limitada a 9 062.8 kg/hr (19 980 lb/h). Estas limitaciones del sistema, también aumenta considerablemente el tiempo de descarga de los buques. Por consiguiente; las pérdidas de propano calculadas en toneladas, representan un alto costo y pérdidas económicas considerables a la empresa. Un estimado de pérdidas, suministradas por personal de Pequiven, alcanza las 650 TM/Mes. Esto representa en términos financieros un total de aproximadamente 299 650 BsF/Mes Debido a la situación planteada, se evaluó la factibilidad técnica de instalación de nuevos equipos (compresores, intercambiadores, etc.) al sistema actual de refrigeración y almacenaje de propano, para estudiar el impacto de esta modificación en la disminución de pérdidas de propano, tiempo de descarga de buques y las pérdidas económicas mensuales, siendo de total beneficio para la empresa. 26 Por otra parte, las válvulas de seguridad del tanque de almacenamiento están diseñadas para liberar el propano hacia el ambiente cuando la presión se eleva en el tanque. Entonces, desde el punto de vista social, este proyecto resultará de gran beneficio para el medioambiente y el ecosistema, puesto que al disminuir o eliminar las pérdidas en el sistema, se eliminará la emisión de propano hacia el medio ambiente, contribuyendo a la preservación del medio ambiente y aplicándose así las leyes y reglamentos de Ambiente, Higiene y Seguridad. Se determinó las condiciones de operación por medio de la herramienta de simulación Aspen Plus® V7.0, puedan presentarse. 1.4. CH E R DE OS D A RV para evitar así las posibles desviaciones que SE E R OS Delimitación 1.4.1. Delimitación Espacial Esta investigación se llevó a cabo en la planta de LGN, ubicada en el Complejo Petroquímico Ana María Campos, Municipio Miranda, Estado Zulia. 1.4.2. Delimitación Temporal Este trabajo se realizó en el periodo comprendido entre el mes de marzo de 2014 y el mes de agosto de 2014. 1.4.3. Delimitación Científica Para la realización de esta investigación, se utilizaron los conocimientos adquiridos en las cátedras de Termodinámica, Operaciones Unitarias I y Técnicas de Simulación. 27 CAPITULO II MARCO TEÓRICO Este capítulo se ha estructurado para permitir un fácil conocimiento y entendimiento de los fundamentos teóricos en que se sustenta el presente trabajo de investigación. Se describirá el proceso de refrigeración del sistema de almacenamiento de propano, se presentaran los estudios previos o antecedentes, así como una serie de definiciones que servirán de ayuda para complementar los S O D A fin de encontrar la solución más conveniente al problema Vplanteado. R E ES R S O H C RE E D 2.1. Descripción de la empresa conocimientos básicos, con la finalidad de establecer un marco de referencia, a Pequiven, Petroquímica de Venezuela, S.A. es la Corporación del Estado venezolano encargada de producir y comercializar productos petroquímicos fundamentales con prioridad hacia el mercado nacional y con capacidad de exportación. La empresa propicia la creación de empresas mixtas y de producción social (EPS), estimula el desarrollo agrícola e industrial de las cadenas productivas y promueve el equilibrio social con alta sensibilidad comunitaria y ecológica. Pequiven fue creada en el año 1977, asumiendo las operaciones del Instituto Venezolano de Petroquímica (IVP), que fue fundado en 1955. A partir de entonces ha sufrido distintas etapas de reestructuración, consolidación y expansión, con el que se ha logrado ampliar su campo de operaciones, desarrollando un importante mercado interno y externo para sus productos. Al año siguiente (1978) la empresa es afiliada a Petróleos de Venezuela, S.A. (PDVSA). Para ese momento se operaban los Complejos Morón (Carabobo) y Ana María Campos de El Tablazo (Zulia) y estaban en producción 10 empresas mixtas. En 1986 entra en servicio el “Complejo Petroquímico José Antonio Anzoátegui” ubicado en José al este de Barcelona, uno de los más grandes establecimientos petroquímicos de Latinoamérica. En el 2006 Pequiven pasó de ser filial de PDVSA a convertirse en una corporación independiente, adscrita al Ministerio del Poder Popular para la Energía y Petróleo. Se crea el Viceministerio de Petroquímica y se OS D A RV anuncian los planes de desarrollo de Pequiven para el período 2006-2012. SE E R S 2.1.1. Actividades económicas O H EC R E D Su propósito es desarrollar una Industria Petroquímica líder Regional y del alcance global sobre la base de las ventajas comparativas con que cuenta Venezuela: 1. País Petrolero con abundantes reservas de gas natural para los procesos productivos. 2. Posición geográfica favorable para acceder a los mercados regionales, nacionales e internacionales. 3. Disponibilidad de una importante infraestructura Industrial en áreas claves para la expansión. Todo ello satisfaciendo las necesidades de sus clientes logrando el mayor rendimiento posible para sus accionistas en armonía con el ambiente y con las comunidades en las cuales desarrolla sus actividades. 29 2.1.2. Misión Producir y comercializar con eficiencia y calidad productos químicos y petroquímicos, en armonía con el ambiente y su entorno, garantizando la atención prioritaria a la demanda nacional, con el fin de impulsar el desarrollo económico y social de Venezuela. 2.1.3. Visión SE E R Ssu desarrollo. O petroquímica mundial para impulsar H EC R E D OS D A RV Ser la Corporación capaz de transformar a Venezuela en una potencia 2.1.4. Organización La estructura organizacional que se ha venido diseñando e implementando en PEQUIVEN S.A., obedece al establecimiento de políticas comerciales con las cuales se busca que cada complejo sea responsable de la producción y comercialización en los mercados de los productos que le son asignados. Es así como establecen tres unidades de negocios que atiende el desarrollo de una amplia gama de productos, agrupados en tres sectores principales: Olefinas y Plásticos (UNOP) Complejo Zulia, Fertilizantes (UNF) Complejo Morón y Productos Industriales (UNPI) Complejo Oriente. Su organización incluye además cuatro empresas filiales: 30 Internacional Petrochemical Holding Ltd. (IPHL), constituida en el exterior, y Petroplas, especializada en el negocio de PVC. Participa en 16 empresas mixtas del sector con socios Nacionales e Internacionales, 15 en Venezuela y una en Barranquilla, Colombia. También presenta una serie de plantas y empresas en operaciones tales como: Planta de Gas Licuado I y II, Olefinas I y II, Amoniaco A y B, Urea A y B; las empresas privadas Estizulia, que produce poliestirenos, Dow Chemical, dedicada OS D A RV a la elaboración de látex y Praxair, destinada a la producción de anhídrido carbónico. SE E R S O Entre sus productos tenemos: Olefinas, plásticos, fertilizantes y productos H C E industriales. Su ER de producción es aproximadamente 3 millones 400 mil Dcapacidad TMA. El Complejo posee un amplio terminal lacustre con muelles para sólidos, líquidos, descarga de sal y para el atraque de las lanchas que transportan al personal. 31 Gerencia Corporativa DIRECTOR ENLACE UNIDAD DE NEGOCIO FINANZAS GESTIÓN HUMANA CRI CONSULTORIA JURÍDICA ASUNTOS PÚBLICOS GERENCIA GENERAL DES. SOCIAL OS D A RV AIT SE E R OS DES. ENDÓGENO SECRETARIA EJECUTIVA CH E R DE MÉDICO INGENIERÍA Y PROYECTOS PLANIFICACIÓN Y DESARROLLO INFRAESTRUCTURA Y APOYO EVALUACIONES DE GESTION DE EEMM AUDITORIA INTERNA SIG GERENCIA SHA GERENCIA DE PRODUCCIÓN GERENCIA DE MANTENIMIENTO GERENCIA DE SERV. GENERALES GERENCIA TÉCNICA SUMINISTRO MATERIALES Figura 2.1. Organigrama general de la Corporación de la Petroquímica de Venezuela. (Pequiven, 2009) 2.1.5. Proceso productivo La producción de Pequiven cubre más de 40 renglones, entre materias primas básicas, productos intermedios y productos destinados al consumidor final. La 32 capacidad de producción total de la empresa en sus plantas propias sumada a las de las empresas mixtas en las cuales presenta una participación de 7 millones de toneladas al año, es la siguiente: Planta de Gas Natural Licuado I y II (LGN I y II): estas plantas procesan el gas natural proveniente del Lago de Maracaibo para producir: metano, el cual se usa como materia prima para la producción de amoniaco y como combustible en complejo; etano y propano, que sirve de materia prima para a las plantas de OS D A RV Olefinas; butano y gasolina natural, los cuales son enviados a las refinerías de Bajo Grande. SE E R S existen dos plantas gemelas A y B para la O Planta de Amoníaco: en el Complejo H C producción deD amoníaco ERE con una pureza de 99.5%. El amoníaco es la materia prima fundamenta para la producción de urea. Se obtiene de la reacción del hidrogeno, generado a partir de la reformación del gas natural, con el nitrógeno que libera por combustión del aire. Planta de Urea: están diseñadas para producir 1200 TMD de urea cada una. La urea, un sólido cristalino, es el resultado de la reacción química entre el amoníaco líquido y el dióxido de carbono gaseoso, ambos suministrados por la planta de amoníaco. Planta de Cloro-Soda: utiliza como materia prima la sal común y agua desmineralizada, de los cuales mediante un proceso de descomposición electrolítica se obtienen el cloro y la soda caustica. La planta de Cloro-Soda está diseñada para producir 388.8 TMD de cloro y 436 de soda caustica, y como subproducto se obtiene adicionalmente 11.6 TMD de hidrógeno y 100 TMD de ácido clorhídrico. 33 Planta Purificadora de Etano (PPE): se construyó con el objetivo de proveer el etano que sirve de materia prima para la producción de etileno en las plantas de Olefinas y minimizar así el consumo de propano, con la posibilidad de liberarlo para la explotación por parte de PDVSA. La planta purificadora de etano tiene una capacidad de diseño de 270 MTMA de Etano. Plantas de Olefinas I y II: utilizan como materia prima etano y propano para producir etileno y propileno grado polímero por medio de un proceso de craqueo, compresión y enfriamiento. La planta de Olefinas I tiene una capacidad hasta de OS D A RV 250 MTMA de etileno y 130 MTMA de propileno. Mientras que Olefinas II produce SE E R Sdos plantas MVC II y PVC II. El monocloruro Planta de Vinilos: está constituida por O H ECa partir del etileno y cloro provenientes de las plantas R de vinilo (MVC), se obtiene E D 386 MTMA de etileno y 130 MTMA de propileno. de Olefinas y Cloro-Soda respectivamente, la planta tiene una capacidad de 130 MTMA. La planta de policloruro de vinilo (PVC), está diseñada para producir 120 MTMA mediante la polimerización del MVC, la adición de aditivos y un iniciador. Planta de Efluentes: está en capacidad de procesar los desechos líquidos provenientes de las plantas que conforman el complejo acondicionándolas a los niveles de calidad permisibles para ser descargados al Lago de Maracaibo. Planta de Servicios Industriales: es la encargada de suministrar el vapor, agua y energía a cada una de las plantas. Está constituida actualmente por diecisiete calderas para la generación de vapor, cinco generadores de electricidad, una productora de agua desmineralizada, una estación centralizada de aire comprimido y un sistema de bombeo y distribución de agua contra incendio. PEQUIVEN, también cuenta con empresas mixtas como los son: Poliolefinas Internacionales (Polinter), Investigación y Desarrollo (Indesca), Química Venoco, Polipropileno de Venezuela (Propilven), Productora de Alcoholes Hidratados 34 (Pralca), Produsal y empresas privadas como Estireno del Zulia (Estizulia), la cual produce Poliestireno y Praxiar que está destinada a la producción de anhídrido carbónico. CH E R DE SE E R OS OS D A RV Figura 2.2. Planimetría del Complejo Petroquímico Ana María Campos. (PEQUIVEN, 1999). 2.1.6 Materia Prima utilizada En el Complejo Petroquímico “Ana María Campos”, la materia prima fundamental la constituye el gas natural, el cual se procesa en las plantas de LGN I y II para producir metano (materia prima en la producción de amoníaco y combustible para la generación eléctrica y de vapor), etano y propano (materia prima en las plantas de Olefinas I y II), butano y gasolina natural. También se utiliza sal común como materia prima en la planta de Cloro-Soda. 35 2.1.7 Productos generados PEQUIVEN y sus Empresas Mixtas elaboran más de cuarenta productos, los cuales han sido organizados en las siguientes líneas: - Metano, etano, propano y butano (planta de LGN I y II). - Etileno y Propileno (planta de Olefinas I y II). - Cloro-Soda, hidrógeno y ácido sulfúrico (planta de Cloro-Soda). - Amoníaco y urea (planta de fertilizantes). - MVC (planta de Monocloruro de Vinilo). - PVC (planta Policloruro de Vinilo). - Polietileno de Alta Densidad (PEAD), Polietileno de Baja Densidad (PEBD), - OS D A RV SE E R S (PELBD) (empresa mixta Polinter). Polietileno Lineal de Baja Densidad O H EC mixta Propilven). R Polipropileno (empresa E D 2.2. Antecedentes Arria y Paulauskas. (2001). “Optimización del sistema de refrigeración y almacenaje de propano de las plantas LGN I/II. Ubicadas en el complejo petroquímico El Tablazo”. Trabajo Especial de Grado para Optar al título de Ingeniero Químico. Universidad Rafael Urdaneta, Maracaibo. Venezuela. Este trabajo de grado tuvo como objetivo principal optimizar el sistema de refrigeración de propano, motivado por la falta de materia prima (gas rico), fue necesario recibir propano de cabotaje. Este esquema de operación no formó parte del diseño original de la planta, por lo tanto, se estableció una serie de procedimientos operacionales para lograr el funcionamiento confiable del sistema. Debido a esto se incrementan las pérdidas de propano, al no mantener el producto en forma líquida a la temperatura y presión deseada. Por los motivos expuestos, 36 se realizaron simulaciones de los diferentes casos de operación, con el fin de conocer la capacidad máxima manejada por el sistema, predecir el comportamiento del mismo y buscar oportunidades de mejoras orientadas en la disminución de las pérdidas y el tiempo de descargas de los buques. Posteriormente se realizaron simulaciones de los casos definidos incluyendo las propuestas para aumentar la capacidad del sistema. El análisis de este estudio concluyó que el sistema puede manejar hidráulicamente OS D A RV tasas de descarga hasta 300 TM/HR acorde con las prácticas de diseño y velocidad de fluidos en tuberías; así como también se calculó como aumentar la SE E R Slas inversiones básicas para aumentar la O etapa del compresor, implantar H EC R confiabilidad del sistema, así como también el reemplazo e instalación de tramos E D capacidad hasta 280 TM/HR. Se recomendó el cambio del impulsor de la primera de aislamientos defectuosos en la tubería de descarga. Méndez, David A. (2000). “Optimización del sistema de refrigeración de propano de la planta LGN I”. Trabajo Especial de Grado para Optar al título de Ingeniero Químico. Universidad del Zulia, Maracaibo. Venezuela. El presente trabajo de investigación, surge de la necesidad de incrementar la producción de etano y propano en la planta LGN I, ubicada en el Complejo Petroquímico Ana María Campos, a través de la evaluación técnica–económica de alternativas para incrementar la estabilidad operacional de la planta a cargas inferiores a 120 MMPCED. El ciclo de refrigeración de propano consta de un compresor de tres etapas, un condensador, un separador y dos evaporadores. Cuando la carga de la planta es menor de 120 MMPCED, no existe en el primer evaporador suficiente flujo de gas natural para evaporar la cantidad necesaria de propano para que este entre a la 37 primera etapa de compresión, generando así inestabilidad en el compresor y haciendo que el ciclo de refrigeración deje de funcionar. Esto trae como consecuencia que el etano producto salga fuera de especificación y se recupere menos de la mitad del propano, en promedio al año. Se evaluaron tres alternativas para la solución del problema, utilizando para esto el simulador Aspen Plus®, por medio del cual se simularon el sistema de refrigeración y la planta de extracción de líquidos LGN I, en las condiciones de diseño, en condiciones reales y en las diferentes condiciones establecidas para alcanzar el objetivo principal. OS D A RV SE E R Scon el primer evaporador es la más viable O intercambiador de calor en H paralelo EC R tanto técnica como económicamente, logrando alcanzar mayores ingresos para la E D De las alternativas evaluadas, la que consideró la instalación de un nuevo empresa PEQUIVEN. Cistac, Bongianino, Filippi y Kovac (2009). “La simulación como medio de interrelación entre herramientas matemáticas y procesos tecnológicos”. Artículo publicado en Scientific Electronic Library Online. Volumen 2, No 05, pp. 312. El objetivo del trabajo se basó en lograr una articulación vertical entre asignaturas básicas y tecnológicas en los primeros años de la carrera de ingeniería, de tal forma que los estudiantes dejen de ver a las mismas como compartimientos estancos, relacionando la matemática con áreas tecnológicas utilizando un software de simulación. La actividad en aula involucra docentes de distintas asignaturas, quienes conjuntamente presentan un sistema físico que debe ser modelado, resuelto mediante Transformada de Laplace y simulado. Una encuesta en sala muestra que la propuesta resulta de utilidad, y contribuye a la comprensión e internalización entre el concepto matemático y su aplicación. Se concluye que la 38 experiencia logra internalizar e integrar conceptos matemáticos y tecnológicos. Además, la simulación permite visualizar respuestas y variar parámetros realizando un análisis crítico, actividades que despiertan interés en los estudiantes y motivan su proceso de aprendizaje. Este trabajo de investigación tiene un valioso aporte para la Ingeniería, especialmente en el área de Procesos, puesto que permite la facilidad de resolución de problemas en corto tiempo y menores desviaciones y/o errores humanos en cálculos rigurosos. OS D A RV SE E R S en Scientific Electronic Library Online. O unit of a MVC plant”. Artículo publicado H C E162-172. R Volumen 26, No 03, pp. E D López, Sánchez, Hernández y Leal. (2003). “Simulation of the EDC purification El presente trabajo tuvo como objetivo desarrollar, mediante el empleo del programa comercial ASPEN PLUS® de Aspentech, modelos de simulación para las diferentes columnas de destilación que integran la unidad de purificación de EDC, con la finalidad de evaluar y/o predecir el comportamiento del sistema para facilitar la implementación de acciones correctivas y/o definir estrategias de operación. Estos modelos reprodujeron adecuadamente los datos operacionales y de diseño de las columnas que integran la unidad de purificación. El método termodinámico NRTL en combinación con la ecuación de estado de Redlich-Wong (NRTL-RK) fue el que mejor ajustó los datos de diseño de la columna de separación de componentes livianos (C-1) y de la columna de vacío (C-2), mientras que la ecuación de estado de Lee-Keesler-Plocker (LKP) validó adecuadamente los datos de diseño para la columna de separación de los componentes pesados (C-3). Se efectuaron análisis de sensibilidad para evaluar el efecto sobre el contenido de componentes livianos en el producto de fondo de la columna C-1, al variar la carga y la cantidad de los componentes livianos en la 39 alimentación, así como también el calor necesario para mantener la concentración de estos componentes dentro de las especificaciones requeridas. El mayor efecto sobre el contenido de livianos en el fondo de la columna C-1 se obtuvo al incrementar la carga de alimentación a valores superiores de 30000 kg/h. La presencia de componentes livianos como tetracloruro de carbono y cloroformo en la corriente de alimentación, en cantidades superiores a las del diseño, no afecto la pureza del producto de fondo de la columna C-1 ya que el calor suministrado en el rehervidor es suficiente para separar estos componentes. El estudio hidráulico OS D A RV mostró que todas las columnas tienen flexibilidad para operar con cargas de alimentación superiores a las de diseño. SE E R S que tiene la utilización del software de O Esta investigación refleja la H importancia REdeCprocesos químicos, al momento de realizar diseños, simulación enD elE área evaluaciones u optimizaciones de los procesos ya mencionados. Esta alternativa permite obtener en corto tiempo resultados confiables. 2.3. Bases Teóricas 2.3.1. Gas Propano De acuerdo con Chang (2007), el Propano pertenece a los hidrocarburos alifáticos con enlaces covalentes sencillos, conocidos como alcanos. También, son hidrocarburos saturados porque contienen el número máximo de átomos de Hidrogeno que pueden unirse con la cantidad de átomos de Carbono presentes. La diferencia de electronegatividad entre el Carbono e Hidrogeno es muy pequeña (0.4) y en estos enlaces participan átomos de elementos no metálicos, por estas dos razones se considera que el Propano es un compuesto con enlaces covalentes No Polar. 40 El propano se suele obtener del gas natural o de los gases de los procesos de "cracking" producidos en las instalaciones petroquímicas. CH E R DE SE E R OS OS D A RV Figura 2.3. Estructura del Propano. (Morrison y Boyd, 1998) El propano se licua fácilmente a temperatura ambiente y a presiones moderadas, es un buen combustible utilizado para calefacción y motores de combustión interna. Su combustión es limpia por lo que raramente son necesarios sistemas de control de polución. En muchas áreas agrícolas sustituyen a la gasolina y al gasoil de los tractores, ya que son más económicos. El propano ha reemplazado de forma extensiva a los freones como propelentes en los envases de aerosoles. (Wade, 2004). En la industria petroquímica, es uno de los productos de partida en la síntesis del propileno y este a su vez para la fabricación de polipropileno. 2.3.2. Ciclo de Carnot En un proceso de refrigeración continuo, el calor que se absorbe a baja temperatura se disipa a los alrededores de manera continua y a mayor 41 temperatura. Básicamente, un ciclo de refrigeración es un ciclo invertido de una maquina térmica. El calor se transfiere desde un nivel de temperatura baja hacia uno más alto; de acuerdo con la segunda ley de termodinámica, esto requiere de una fuente externa de energía. El refrigerador ideal, funciona de acuerdo con el ciclo de Carnot que, en este caso, consiste de dos etapas isotérmicas en las que s absorbe el calor a baja temperatura y se disipa calor a mayor temperatura, además de dos etapas adiabáticas. El ciclo requiere la adición de trabajo al sistema. (Smith, Van Ness y Abbott, 2007). SE E R OS 2.3.3. Ciclo de compresión de vapor OS D A RV CH E R Para Smith et Dal.E(2007), el ciclo de refrigeración por compresión de vapor se representa en la figura. Un líquido que se evapora a presión constante proporciona un medio para la absorción de calor a una temperatura baja constante. El vapor producido se comprime a una presión mayor, y en seguida se enfría y condensa con el desprendimiento de calor a un nivel de temperatura más elevado. El líquido del condensador regresa a su presión original por un proceso de expansión. En principio, es posible llevar a cabo este proceso en un expansor a partir del cual se obtiene trabajo, pero por razones prácticas se acostumbra realizarlo por estrangulamiento a través de una válvula parcialmente abierta.la caída de presión en este proceso irreversible es el resultado de la fricción del fluido en la válvula. 42 OS D A V (Smith, Van Ness y Figura 2.4. Ciclo de refrigeración por compresión de vapor. R E Abbott, 2007) ES R S Orefrigeración y almacenamiento de propano Hde C 2.3.4. Descripción de E sistema DER 2.3.4.1. Función del sistema de refrigeración y almacenaje de propano El manual de operaciones explicado por Rodríguez, De Turris y Lares. (1999), describe lo siguiente: La unidad de refrigeración de propano 3101-L está provista con dos compresores centrífugos marca YORK (3101-LJA/3101LJB), de los cuales opera uno y el otro permanece como respaldo. El sistema de refrigeración está diseñado para los siguientes servicios: - -Enfriamiento del propano producto de las plantas LGN I/II antes de ser almacenado en el tanque 3101-F. - Condensación de los vapores producidos en el tanque 3101-F por el efecto Boil Off. 43 - -Recuperación de parte de los vapores producidos al momento de carga y descarga de buques de propano. 2.3.4.2. Descripción del proceso Rodríguez, et al. (1999), en el Manual de Operaciones de la planta LGN I, expresan que el propano proveniente de la planta LGN I a 37.8 ºC y 1723.7 KPa se recibe en el tambor de expansión de propano de alta presión 3101-LF1. Este OS D A RV tambor opera a 4.44ºC y 491.6 KPa con un control de presión (PC-001) de los SE E R S localmente en un 40% con la LV-2, formado por la expansión, H seO controla EC enviándolo a D tambor expansión de baja presión 3101-LF2. El líquido del ERde vapores que van a la succión de la 3ra etapa del compresor. El nivel del líquido tambor de alta presión se utiliza en el enfriador de butano 3202-C y en el enfriador de vapores de butano de retorno 3203-C. El tambor de expansión de baja presión 3101-LF2 opera a -26.7 ºC y 136.5 KPa con un control de presión (PC-002) de los vapores que va a la succión de la 2da etapa del compresor. El nivel del líquido de este tambor se controla localmente en un 40% con la LV-3102, enviándolo al tanque de almacenamiento. El líquido de este tambor de expansión; se una también para el enfriamiento de los vapores que entran al tambor de expansión a presión atmosférica 3101-LF3 a través de la válvula de control de temperatura TCV-001. Los vapores de propano que se utilizan como refrigerante en los intercambiadores de butano 3202-C y 3203-C retornan al tambor de expansión de baja presión. Los vapores del tanque de almacenamiento de propano se unen con el flujo de recirculación de la descarga del compresor al entrar al tambor de expansión 44 atmosférico 3101-LF3, el cual opera a -45ºC y 3 in H2O y normalmente su nivel es cero. Este tambor, tiene un control del nivel, a través de una válvula automática que inyecta gas caliente a la salida del condensador, para evaporar los líquidos presentes. Adicionalmente, de la línea de descarga de los compresores, sale una alimentación manual de gas caliente a este tambor, para ayudar a disminuir los líquidos que se condensan durante operación normal, y así evitar la entrada de líquidos a la succión del compresor. OS D A RV Los gases de descarga del compresor pasan a través de un condensador (3101LC1), el cual opera con agua de torre de enfriamiento de la planta de Olefinas I. El SE E R S por control del nivel con la LV-1. O envía al tambor de expansiónH 3101-LF1 EC R E La succión deD la 2da y 3era etapa tienen un control de flujo mínimo (FC-002/FCpropano condensado; se acumula en el tambor piloto 3101-LO, desde donde se 001), los cuales actúan con las válvulas de recirculación de las etapas (2HGV/1HGV). Este sistema, permite minimizar eventos de ondeos en los compresores que puedan causar daños mecánicos en los mismos. Todos los tambores del sistema, tienen facilidades de drenaje por el fondo de los mismos hacia el evaporador de propano con etanol 3104-F, el cual está colocado dentro del dique del tanque de almacenamiento, Los vapores formados retornan nuevamente al tanque 3101-F. 45 OS D A RV Figura 2.5. Sistema de refrigeración y almacenaje de propano vía cabotaje. (Pequiven, 2009) CH E R DE SE E R OS 2.3.4.3. Sistema de descarga de propano desde buques De acuerdo con Rodríguez et al. (1999), en Manual de operaciones de la planta LGN, exponen que la función de este sistema es la descarga de propano líquido, de terceros desde buques a través del sistema de tuberías existentes desde el muelle de líquidos hacia el tanque de almacenamiento 3101-F. La línea de transferencia desde el muelle debe enfriarse antes de iniciar la descarga; primero con vapores de propano a -28.9 ºC y posteriormente con propano líquido a -40ºC para evitar la cristalización de la tubería. 2.3.4.4. Descripción del proceso de refrigeración y almacenaje vía cabotaje Rodríguez et al. (1999), puntualizan en el Manual de Operaciones, que el propano vía cabotaje se descarga desde muelle de líquidos hacia el tanque 3101-F. Los vapores formados en el tanque, se envían hacia la 1era etapa los compresores 46 3101-LJA/B, que los recibe el tambor de expansión atmosférico 3101-LF3, que opera a -45 ºC y 3 in H2O. Los vapores pasan luego hacia el compresor 3101-LJA y son enviados hacia el condensador 3101-LC2 y tambor piloto 3101-LO. El propano condensado proveniente del tambor piloto se recibe en la 2da etapa, tambor de expansión 3101-LF1 a 4.44 ºC y 491.6 KPa. OS D A RV El propano proveniente de la 2da etapa se envía a la 3era etapa del compresor 3101-LF2 a temperatura de -26.7 ºC y presión de 136.5 KPa para retornar SE E R OS nuevamente como propano condensado al tanque 3101-F. CH E R DE 2.3.4.5. Equipos asociados al sistema 1. Compresores de refrigeración 3101-LJA/LJB Cengel y Boles (2009), expone brevemente que los compresores son dispositivos que se utilizan para incrementar la presión de un fluido, a estos dispositivos el trabajo se suministra desde una fuente externa a través de un eje giratorio, por lo tanto los compresores requieren de una entrada de trabajo. El sistema de refrigeración y almacenaje de propano, de acuerdo con Consorcio S&S Ing. (2008), cuenta con dos compresores 3101 –LJA/LJB y son del tipo centrífugo multietapas con tres (3) etapas de compresión. 47 Los compresores succionan los vapores de propano a 0.689 KPa y -41.7 ºC desde el tanque de succión de baja presión 3101-LF3 para comprimirlos hasta 2171.8 KPa y 83.3 ºC antes de ser enviado hasta los condensadores 3101-LC1. Estos compresores disponen de válvulas de recirculación independientes para cada etapa de refrigeración, las cuales controlan el flujo de propao a través de las válvulas de control de recirculación. La válvula 3HGV controla el flujo de recirculación hacia la primera (1ª) etapa de compresión haciendo pasar el gas por OS D A RV el tanque de baja presión 3101-LF3. La válvula 2HGV controla el flujo de recirculación hacia la succión de la segunda (2ª) etapa de compresión haciendo SE E R S de la tercera (3ª) etapa de compresión el flujo de recirculación hasta laO succión H EC R haciendo pasar el gas por el tanque de alta presión 3101-LF1. E D pasar el gas por el tanque de media presión 3101-LF2 y la válvula 1HGV controla En el panel de control existe señalización y control sobre los flujos de recirculación de la segunda y tercera etapa, controles de presión de succión de cada etapa y temperatura de succión de la primera etapa. (Consorcio S&S Ing., 2008). 2. Condensador 3101-LC1 Cengel y Boles (2009), explica que los intercambiadores de calor son dispositivos donde dos corrientes de flujo en movimiento intercambian calor sin mezclado. La forma más simple es un intercambiador de calor de tubo doble (conocido también como de tubo y carcasa), que se compone de dos tubos concéntricos de diámetros distintos. Un fluido corre por el tubo interno mientras otro lo hace en el espacio anular entre ambos tubos. El calor se transfiere del fluido caliente al frio a través de la pared que los separa. Algunas veces el tubo interno tiene un par de vueltas dentro de la carcasa para aumentar el área de transferencia de calor y, por consiguiente, la tasa de transferencia de calor. 48 El sistema de refrigeración de propano de la planta LGN, cuenta con un condensador 3101-LC1, que es del tipo tubo-carcasa con orientación horizontal, tiene unas dimensiones de 44” OD * 18” LG, y su función es condensar la corriente de propano que sale desde los compresores 3101-LJA/LJB. El propano en estado gaseoso que sale desde los compresores 3101-LJA/LJB es dividida en dos corrientes, una de las corrientes se hace pasar por la carcasa del condensador y la otra por la carcasa del condensador, para que transferir calor OS D A RV con agua de enfriamiento que se hace pasar en contracorriente por el lado de los tubos de los condensadores. SE E R Sdel condensador es completamente líquida y O La corriente que sale por la carcasa H EC receptor 3101-LO, en caso de que el condensador no R se transfiere hacia el tanque E D pueda condensar toda la corriente, este equipo dispone de una línea de retorno de vapores de propano hacia el cabezal de recirculación de los compresores 3101-LJA/LJB. En caso de que el condensador no pueda condensar toda la corriente de descarga de los compresores, se tiene el sistema de control de presión PIC-005, el cual controla la presión en el condensador enviando el gas no condensado hacia la unidad de olefinas I. Como elemento de protección de presión, este equipo dispone de dos válvulas de alivio de presión PSV-1 de las cuales una está en operación y la otra de respaldo. (Consorcio S&S Ing. 2008) 3. Tanque de succión de alta presión 3101-LF1 Consorcio S&S Ing. (2008) detalla que el tanque de succión de alta presión 3101LF1 es del tipo cilíndrico vertical y tiene unas dimensiones de 58” OD * 9” H. 49 El propano producto desde la planta LGN I alimenta el sistema de refrigeración a unas condiciones de 1723.7 KPa y 31.8 ºC directamente al tanque de succión de alta presión 3101-LF1, esta corriente es alimentada a través del sistema de control de presión PC-3100, el cual regula la presión antes de entrar al tanque 3101-LF1, el cual opera a unas condiciones de 491.6 KPa y 7.8 ºC. Adicionalmente a esta corriente, al tanque de succión de alta presión le entra otra corriente del tanque receptor 3101-LO. OS D A RV Los vapores del tanque 3101-LF1 son enviados hacia los compresores a una SE E R O líquido en el tanque de succión esS controlado por medio del controlador de nivel H C E LC-2. La corriente DEdeRpropano líquido que sale del tanque de succión es enviada etapa intermedia de compresión (2ª etapa) para sr comprimidos. El nivel del hacia el tanque de succión de media presión 3101-LF2 a través de la válvula de control de nivel LV-2. Como sistema de protección el tanque de succión de alta presión 3101-LF1 posee dos válvulas de alivio de presión PSV-2 de las cuales una está en operación y la otra de respaldo, alarma por alto nivel de líquido LAH-2 y paro por alto y bajo nivel del líquido LSD-1. (Rodríguez et al. 1999). 4. Tanque de succión de media presión 3101-LF2 El taque de succión de media presión 3101-LF2 es del tipo cilíndrico vertical y tiene unas dimensiones de 54” OD * 9” H. Las condiciones de operación del tanque 3101-LF2 es de 136.5 KPa y -21.7 ºC. 50 Los vapores del tanque 3101-LF2 son enviados hacia los compresores 3101LJA/LJB a una etapa intermedia de compresión (3ª etapa) para ser comprimidos, el nivel del líquido en el tambor es controlado por medio del controlador de nivel LC-3102. La corriente de propano líquido que sale del tanque es separada en tres corrientes, una es enviada hacia el tanque de almacenamiento de propano 3101-F y la otra es enviada hacia el tanque de succión de baja presión 3101-LF3, a través de la válvula de control TV-1, para controlar la temperatura de descarga del tanque 3101-LF3, por medio del sistema de control de temperatura TIC-1. OS D A RV Como sistema de protección el tanque de succión de alta presión 3101-LF2 posee SE E R S de líquido LAH-3, paro por alto y bajo nivel otra de respaldo, alarma por H altoO nivel EporCmuy bajo nivel de líquido LSLL-3181 y alarma por muy R de líquido LSD-2, paro E D dos válvulas de alivio de presión, PSV-3, de las cuales una está en operación y la bajo nivel de líquido LALL-3181. (Consorcio S&S Ing. 2008). 5. Tanque de succión de baja presión 3101-LF3 De acuerdo a Consorcio S&S Ing. (2008), El tanque de succión de baja presión 3101-F es del tipo cilíndrico vertical y tiene unas dimensiones de 48” OD * 8” H. La corriente de entrada al tanque de succión de baja presión 3101-LF3, está compuesta por los vapores del tanque de almacenamiento de propano 3101-F, la recirculación de la segunda etapa de compresión, la corriente liquida del tanque 3101-LF2, que es utilizada para controlar la temperatura. Las condiciones de operación de este tanque son 0.689 KPa y -41.67 ºC. Los vapores del tanque 3101-LF3 son enviados hacia la primera etapa de los compresores 3101-LJA/B para ser comprimidos, en esta etapa no se espera que exista presencia de líquido por lo que no dispone de facilidades para el manejo continuo de líquido. Como habíamos mencionado la temperatura de salida es 51 controlada con una fracción de la corriente del tanque 3101-LF2 a través del sistema de control TIC-1. Como sistema de protección el tanque de succión de alta presión 3101-LF3 posee dos válvulas de alivio de presión PSV-4 de las cuales una está en operación y la otra de respaldo, alarma por alto y bajo nivel de líquido HLAD-7103, paro por bajo nivel del líquido LSL-1, paro por alto nivel de líquido LSH-4, alarma por baja y alta temperatura TAL-3101, TAH-3101 nivel de líquido, alarma de muy bajo nivel de OS D A RV líquido PALL-3101 y baja y alta presión PAL-3101-PAH-3101. SE E R 6. Tanque receptor 3101-LO S O H C ERE D El tanque receptor 3101-LO es del tipo cilíndrico horizontal, con unas dimensiones de 30” OD * 5” LG. El líquido que sale desde el condensador 3101-LC1 se transfiere hacia el tanque receptor 3101-LO el cual sirve de acumulador de propano líquido, antes de ser enviado hacia el tanque de succión de alta presión 3101-LF1, a través de la válvula de control LV-1. Este tanque no dispone de facilidades para manejo de gas, ya que solo recibe el líquido que sale desde el condensador, el nivel de líquido en el tanque es controlado por el sistema de control de nivel LC-2. Como sistema de protección el tanque receptor 3101-LO posee paro por bajo nivel de líquido LSL-3100 con su respectiva alarma LAL-3100. (Consorcio S&S Ing. 2008). 7. Tanque de almacenamiento 3101-F 52 Consorcio S&S Ing. (2008), el tanque de almacenamiento de propano (3101-F) tiene una capacidad de 15276 toneladas de propano a nivel de rebose, a una temperatura de almacenamiento (por diseño) de -45 °C con una presión de la fase vapor en 10 inH2O. El tanque 3101-F fue construido originalmente para almacenar el propano producido en las plantas de LGN del complejo Petroquímico El Tablazo, para envío hacia Olefinas como materia prima. El tanque de almacenamiento cuenta con una unidad de refrigeración de propano, OS D A RV la 3101-LJ la cual está provista con dos compresores centrífugos de refrigeración marca York de motor eléctrico (3101-LJ A / B), uno en operación y el disponible SE E R O succión a - 43 °C y cuya función esS mantener la presión del tanque de propano en H C E R su valor normal (2.490 KPa ), mediante la compresión de los vapores DdeEoperación como respaldo de 3 etapas, con una capacidad 6.8 TM/h en la 1ra etapa de y posterior licuación para ser retornados al tanque en fase líquida. Como sistema de protección, el tanque 3101-F cuenta con 5 válvulas de alivio con descarga hacia la atmosfera y alarma de bajo nivel del tanque. Es importante resaltar que la capacidad del tanque en la figura está referida al propano a -45°C, de acuerdo a la tabla de calibración certificada de diseño del tanque. Los volúmenes ahí indicados muestran su equivalente a la temperatura de 15.6 °C (propano comercial), ya que el volumen correspondiente al nivel de rebose determina el rango de la indicación de nivel del 11-LI3101C y esta a su vez es la señal empleada para cargar los reportes diarios de producción de la Planta LGN II. 53 OS D A RV Figura 2.6. Niveles del tanque de almacenamiento de propano 3101-F. (Pequiven, SE E R OS 2009). CH E R DEgeneral de Proyecto ACRAP 2.3.5. Descripción 2.3.5.1. Función del Proyecto ACRAP Consorcio S&S Ing. (2008), describe las funciones principales del proyecto ACRAP, siendo estas las siguientes: Recuperar los vapores producidos de propano al momento de la recepción desde buques al tanque de almacenamiento de propano, ya que durante esta operación se ventean al FLARE 13.15 TM/ Hr de propano utilizando el compresor de propano 3101-LJC. Aumentar la capacidad del sistema de refrigeración de almacenaje de propano mediante la instalación de un nuevo compresor (3101-LJC) y un nuevo enfriador de vapores (3101-LC2); para así disminuir las pérdidas de propano durante el cabotaje reduciendo el tiempo de descarga de buques a un máximo de dos (2) días. 54 Eliminar las pérdidas generadas durante la operación de descarga (2 y 4% del total), incrementadas por el aumento de la frecuencia de estas operaciones. Aumentar la confiabilidad del sistema reemplazando los motores de compresores existentes 3101-LJA/LJB por nuevos. 2.3.5.2. Descripción del proceso ACRAP SE E R OS OS D A RV Consorcio S&S Ing. (2008), nos explica que los vapores provenientes del tanque CH E R E atmosférica 3101-LF3 y el nuevo tanque de succión de baja de succión deD presión de almacenamiento 3101-F, son compartidos a través de tuberías entre el tanque presión 31012-F. Estos vapores que recibe el tanque 3102-F son llevados hacia el nuevo compresor 3101-LJC para condensar el propano gaseoso y enviar el flujo hacia el tanque de succión de media presión 3101-LF2. El condensador 3101-LC2, comparte la corriente de propano que sale desde los compresores 3101-LJA/B, distribuyéndose el flujo con el condensador 311-LC1. La corriente de propano liquida que sale por el condensador 3101-C2, se transfiere hacia el tanque receptor 3101-LO2 para luego, enviar la corriente hacia la tercera etapa del compresor 3101-LF1. 55 CH E R DE SE E R OS OS D A RV Figura 2.7. Diagrama de flujo del sistema de refrigeración y almacenaje ACRAP. (Pequiven, 2008 56 2.3.5.3. Equipos asociados al Proyecto ACRAP 1. Tanque de succión de baja presión 3102-F El dicho informe antes mencionado Consorcio S&S Ing. (2008), indica que el tanque de succión de baja presión 3102-F es de tipo cilíndrico vertical tiene unas dimensiones de 46” OD * 8” de altura. OS D A V y exclusivamente para R 3102-F y el compresor 3101-LJC, está diseñado única E ES R recuperar el excedente de los vapores producidos al momento de descarga de S O H C buques de propanoR E víaEcabotaje y requiere que por lo menos uno (1) de los D compresores 3101-LJA/B este en servicio. El conjunto de equipos conformados por el tanque de succión de baja presión La corriente de entrada al tanque 3102-F, proviene desde el tanque de almacenamiento de propano 3101-F, una corriente de recirculación del compresor 3101-LJC y una fracción de la corriente liquida del tanque 3101-LF2, que es utilizada para controlar la temperatura. Las condiciones de operación de este tanque son 0.689 KPa y -41.67 ºC. Los vapores del tanque 3102-F son enviados al compresor 3102-LJC para ser comprimidos. Debido a las condiciones de alimentación de este tambor no se espera que exista la presencia de líquido en la corriente de entrada y se estima que trabaje en seco por lo que no dispone de sistema de manejo continuo de líquido. 57 Como habíamos mencionado la temperatura de salida del tambor es controlada con una fracción de la corriente del tanque 3101-LF2 a través delo sistema de control TIC-3102F. Este tanque posee un serpentín en el fondo por donde se puede hacer pasar una corriente de propano caliente desde la descarga de los compresores 3101-LJA/B, de manera de evaporar la posible presencia de líquidos dentro del tambor. El retorno de la corriente del serpentín es enviado hacia el tambor 3101-LF3 y de esta manera completar el ciclo. OS D A RV Como sistema de protección el tanque de succión de baja presión 3102-F posee SE E R S por alto nivel de líquido LAH.3102F y paro O operación y la otra de respaldo, alarma H ECLSHH-3102F con su alarma asociada. R por muy alto nivel de líquido E D dos válvulas de alivio de presión RV-3102F A/B de las cuales una está en 2. Compresor 3101-LJC Consorcio S&S Ing. (2008), reseña que el compresor 3101-LJC es del tipo centrifugo, el mismo succiona los vapores de propano a 0.689 KPa y -41.67 ºC, desde el tanque de succión de baja presión 3102-F para comprimirlos hasta 136.5 KPa y -5 ºC antes de ser enviado hasta el tanque de media presión 3101-LF2. Este compresor cuenta con un sistema de recirculación, que en caso de detectar alguna variación en la presión de descarga, abre la válvula de recirculación PCV1180 y envía el flujo hacia la succión del tanque 3102-F, para regular las condiciones. 58 En sala de control se dispone de todas las variables de operación del compresor, así como de posicionamiento de las válvulas de seccionamiento de entrada y salida. A medida que se generan más vapores en el tanque de almacenamiento 3101-F, producto del aumento de la tasa de descarga de propano de muelle, la válvula de control de presión PCV-2101ª abre para aumentar el flujo de vapores hacia los tambores de succión 3102-F y 3101-LF3 y mantener constante la presión del tanque. OS D A RV A medida que el flujo aumenta, los controles de presión PC-1 Y PC-2, que trabaja SE E R S O de recirculación, actúa inicialmente cerrando la válvula de recirculación, cuando se H C E encuentra completamente DER cerrada actuara sobre el posicionamiento de los vanes en rango dividido con el posicionamiento de los vanes del compresor y la válvula del compresor, ambas acciones se realizan para aumentar el flujo a través del compresor y mantener constante la presión en el tambor de succión. En sentido contrario, si la tasa de descarga de propano del buque disminuye, la presión del tanque bajara, la válvula de control de presión del tanque PCV-3101A cerrara disminuyendo el flujo hacia los tambores de succión del compresor. El control de presión hará que cierren los vanes del compresor y posteriormente abrirá la válvula de recirculación a medida que la presión de succión disminuya. Una vez que la válvula de recirculación del compresor 3101-LJC quede completamente abierta es necesario sacar el equipo de operación ya que la generación de los vapores en el tanque puede ser manejada en su totalidad por el compresor 3101 LJA/B. 59 3. Condensador 3101-LC2 Como señala Consorcio S&S Ing. (2008), el condensador 3101-LC2, es del tipo tubo-carcasa con orientación horizontal, tiene capacidad de 18.7 MM BTU/hr, unas dimensiones de 42” ¾” ID * 18” LG y el tipo de NEMA es “NEN”. Su función es condensar la corriente de propano que sale de los compresores 3101-LJA/LJB. Debido a su mayor capacidad el condensador 3101-LC2 reemplazaría de sus funciones al condensador 3101-LC1. OS D A RV El propano en estado gaseoso que sale desde los compresores 3101-LJA/B es dividida en dos, una de las corrientes se hace pasar por la carcasa del SE E R O enfriamiento que se hace pasar enS contra corriente por el lado de los tubos del H C E condensador.DER condensador 3101-LC2, para que transfiera calor con una corriente de agua de La corriente que sale por la carcasa del condensador es completamente líquida y se transfiere hacia el tanque receptor 3101-LO2, en caso que el condensador no pueda condensar toda la corriente, este equipo dispone de una línea de retorno de vapores de propano hacia el cabezal de recirculación de los compresores 3101LJA/B. En caso que el 3101-LC2 no pueda condensar toda la corriente de los compresores, se tiene el sistema de control PIC.005, el cual controla la presión en el condensador enviando el gas no condensado hacia la unidad de Olefinas I. Como elemento de protección de presión, este equipo dispone de dos válvulas de alivio de presión RV- 3101-LC2A/b de las cuales una está en operación y la otra de respaldo. 60 4. Tanque receptor 3101-LO2 El tanque receptor 3101-LO2 es del tipo cilíndrico horizontal, con unas dimensiones de 34” OD * 9’-9” T/T LG. El líquido que sale del condensador 3101-LC2 se transfiere hacia el tanque receptor 3101-LO2 el cual sirve de acumulador de propano líquido, antes de ser enviado hacia el tanque de succión de alta presión 3101-LF1, a través de la OS D A RV válvula de control LV-3101L. Este tanque no dispone de facilidades para el manejo de gas, ya que solo recibe el SE E R S de nivel LIC-3101L. (Consorcio S&S Ing. O controlado por el sistema de control H EC R 2008) E D líquido que sale desde el condensador, el nivel de líquido en el tanque es 2.3.6. Simulación de procesos Vinciguerra y Pineda (2002), exponen que los programas de simulación permiten predecir el comportamiento de un proceso utilizando relaciones de ingeniería como balances de materia y energía, relaciones de equilibrio químico y de fases, entre otras. Teniendo una base termodinámica confiable, condiciones reales de operación y modelos rigurosos de las operaciones unitarias, es posible simular el comportamiento real de plantas completas, o de un sistema y predecir su respuesta ante cambios en variables de proceso. La simulación es el proceso de elaborar un modelo computarizado de un sistema y conducir experimentos con el propósito de entender el comportamiento del sistema o evaluar distintas estrategias para su operación. 61 El proceso de simulación comprende la formulación precisa del modelo matemático, la conversión del modelo a un programa de computación, la validación del modelo, su aplicación, interpretación y uso de resultados. Aspen Plus® es uno de los simuladores más utilizados en la industria petroquímica, el cual ofrece un sistema de interfaz gráfico interactivo con el usuario. Provee herramientas necesarias para analizar resultados, generar reportes, gráficos y dibujos. OS D A RV Su funcionamiento modular secuencial le brinda las ventajas de fácil uso y comprensión, además de una operatividad estructurada. Su estructura contiene las siguientes partes: Un SE E R OS CH E R programa DE ejecutor (flujograma de proceso, secuencia de control y cálculos de la unidad) Una base de datos de operaciones unitarias. Una biblioteca de propiedades físicas, químicas y termodinámicas. En el nivel superior, el programa ejecutor procesa los datos de entrada, identifica las operaciones unitarias del diagrama de flujo y determina la secuencia en que se ejecutaran los cálculos, seguidamente el programa ejecutor transfiere el control al nivel de las operaciones unitarias para la ejecución de cada módulo; en este nivel se realizaran los balances de masa y energía. Finalmente, los dos niveles acensan conjuntamente el nivel de propiedades físicas para realizar las tareas unitarias como cálculos de entalpias, cálculos de equilibrio de fases, densidades y otras propiedades de las corrientes. Este paquete posee integrado un sistema de herramientas de análisis de propiedades que le permiten realizar regresiones de reacciones cinéticas, estimaciones de propiedades, caracterizaciones de mezcla de gases y generación 62 de curvas de propiedades de equilibrio. Además, posee herramientas de análisis que contribuyen a la optimización de procesos tales como el análisis de sensibilidad, donde se estudia como los resultados del proceso se modifican cuando se cambian las condiciones de operación. 2.3.7. Modelos Termodinámicos 2.3.7.1. Modelo Termodinámico de Peng-Robinson OS D A RV Es similar a SRK en algunos aspectos y se aplica a los hidrocarburos livianos tales SE E R S O como el amoniaco. Esta ecuación propuesta en 1977, consiste en un intento de H C mejorar la D calidad predictiva de la ecuación de Soave-Redlich-Kwong, ERE como el etano, metano y propano, y a la mayoría de los compuestos puros tales especialmente en la exactitud de los cálculos del equilibrio líquido-vapor. El enfoque de Peng y Robinson consiste en escribir el término de fuerza de atracción de la ecuación de Van der Waals de la siguiente manera. (Perry, 1999). Donde: 63 Por su parte, α(T) es una función de T y ω. El término de repulsión en cambio permanece igual que en la ecuación de Van der Waals. La ecuación queda entonces con la siguiente forma: El cálculo de los coeficientes se puede hacer por medio de: CH E R DE SE E R OS Tc y Pc = Temperatura y presión del componente. ω = Factor Acéntrico del componente. OS D A RV 64 2.3.7.2. Modelo Termodinámico de Soave-Redich-Kwong (SRK) Esta ecuación, al igual que Peng-Robinson, se aplica a los hidrocarburos livianos tales como el etano, metano y propano, y la mayoría de los compuestos puros tales como el amoniaco. Soave en 1972 modifica la ecuación de Redlich-Kwong al reemplazar a al término de atracción por una función dependiente de T y ω. Soave consiste en un cálculo diferente de la constante a. (Perry, 1999). OS D A RV El cálculo de los coeficientes se puede hacer por medio de: CH E R DE SE E R OS Donde: Tc y Pc = Temperatura y presión del componente. ω = Factor Acéntrico del componente. La ecuación S-R-K es más eficaz que la ecuación R-K en los cálculos de equilibrio de líquido-vapor. Su falla más notables es la estimación de densidad de líquido 65 saturado, que da errores que varían desde el 7 % al 19 %. Además es válida para todos los gases en condiciones lejanas a las ambientales. Es válida para todas las expresiones menos la crítica. Ha sido aplicada con éxito a gases y líquidos. Es moderadamente eficaz en la predicción de propiedades de mezclas. No es válida para sustancias polares y asociadas. Esta es una ecuación en función de tres parámetros: Tc, Pc y ω. Es la primera ecuación cúbica que emplea el enfoque de tres parámetros basados en ω, entre otras explicaciones OS D A RV 2.3.7.3. Modelo Termodinámico de Lee-Kesler-Plocker (LK-PLOCKER) SE E R S en la ecuación de Lee-Kesler, que es una que el método LK-PLOCK H se O basa C E R ecuación de tipo virial. Puede utilizar esta ecuación para componentes no polares E D Aspen Technology, Inc. (2001), en su libro de sistemas de propiedad física explica o mezclas ligeramente polares como lo son hidrocarburos y gases ligeros, como dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, Metano, Etano, Propano y Butano. 66 2.4. Sistema de variables Simular el sistema de refrigeración del tanque de almacenamiento de propano de las plantas LGN I/II a las condiciones actuales de operación y con la puesta en servicio del proyecto ACRAP. Objetivos Específicos Variables Sub- Indicadores variables Definir las condiciones actuales de operación del sistema de refrigeración del tanque de almacenamiento de propano. OS D A Condiciones V R E RES actuales de S O H EC R E D Simulación de Realizar levantamiento del sistema de refrigeración de almacenaje de propano. Estudiar y revisar la ingeniería del proyecto ACRAP. Simular el sistema de refrigeración del tanque de almacenamiento de propano a las condiciones actuales de operación y con la posible puesta en servicio del proyecto ACRAP. Presión, Temperatura, Flujos de alimentación de los equipos del sistema. Composición de alimentación del sistema Perdidas de propano. sistema de refrigeración y almacenaje de propano. operación. Equipos actuales. Levantamiento del sistema. Equipos en planos. Ingeniería del proyecto. Planos. Informes. Archivos. Documentos. Especificaciones de equipos. Simulación del sistema. Perdidas de propano. Temperatura, Presión, Flujos de alimentación y datos de diseño de equipos ACRAP. 67 CAPITULO III MARCO METODOLOGICO En este capitulo se describen los procesos desarrollados para lograr los objetivos propuestos, definiendo el tipo de investigación, diseño de la investigación, población y técnicas utilizadas para la recolección de información; además se establece la validez y confiabilidad del modelo termodinámico, para finalmente explicar el procedimiento llevado a cabo para el desarrollo de la presente S O D A proporcionar un modelo de verificación que permite constatar V hechos con teorías, R E S que determina las operaciones E y su forma es la de una estrategia o plan general R S O necesarias para hacerlo”. CH E DER investigación. Sabino (2007), refiere que “el marco metodológico tiene como objeto 3.1. Tipo de Investigación Arias (1999) define que la metodología del proyecto incluye el tipo o tipos de investigación, las técnicas y los procedimientos que serán utilizados para llevar a cabo la indagación. Es el “como” se realizará el estudio para responder al problema planteado. Según Bavaresco (1994), las investigaciones descriptivas, son aquellas que van más allá de la búsqueda de aspectos que desean conocerse, y de los cuales se pueden obtener respuesta. Consiste en describir y analizar sistemáticamente características de los fenómenos estudiados sobre la realidad. Para Hernández, Fernández y Baptista (2006), Los estudios descriptivos sirven para analizar cómo es y cómo se manifiesta un fenómeno y sus componentes, estos buscan especificar las propiedades importantes de personas, grupos, comunidades o cualquier otro fenómeno que se ha sometido a análisis, aquí se relaciona una serie de cuestiones y se miden cada una de ellas independientemente, para así describir lo que se investiga. Este estudio será de tipo descriptivo ya que se orienta a recoger información operacional del sistema para definir el comportamiento de las variables del sistema de refrigeración y almacenaje de propano de la planta LGN I/II del Complejo Petroquímico “Ana María Campos”. 3.2. SE E R S O Diseño de la investigación H EC R E D OS D A RV Según Arias (2006), la investigación de campo consiste en la recolección de datos directamente de los sujetos investigados o de la realidad donde ocurren los hechos, sin manipular o controlar variable alguna, es decir, el investigado obtiene la información pero no altera las condiciones existentes. Este estudio es de campo porque se realizó en el Complejo Petroquímico Ana María Campos donde se encuentra el objeto de estudio, de esta manera se pudo recolectar todos los datos que fueron necesarios para llevar a cabo la simulación, así mismo, se visualizó la verdadera condición de operación de la unidad para poder cumplir con los objetivos planteados. En la investigación no experimental, Kerlinger (2003), expresa que se “realiza sin manipular deliberadamente variables”. Es decir, se trata de estudios donde no se hace variar intencionalmente las variables independientes. Lo que se hace es observar fenómenos tal y como se dan en su contexto natural, para después analizarlos; en tal sentido, en esta investigación la variable de estudio, es decir, el 69 sistema de refrigeración y almacenaje de propano, no fue modificada por el autor, simplemente la observó, registro y describió la situación tal cual como estaba sucediendo. Según Hernández, Fernández y Baptista (1998), la investigación transeccional recolecta datos en un solo momento, en un tiempo único. Su propósito es describir variables y analizar su incidencia a interrelación en un momento dado. Para aportar una solución al problema planteado, se seleccionó una metodología OS D A V basa en la observación de una situación ya existente con la recolección de datos R E S REobteniendo de la fuente una gama de en un periodo de tiempo único y específico, S O H la temperatura, presión y flujos, para así dar Cellos, datos cuantitativos entre E R E de la investigación. Dobjetivos respuesta a los enfocada a la investigación no experimental, de diseño transeccional, el cual se Por otra parte Tamayo y Tamayo (2007), lo define como “Diseño bibliográfico”; a la utilización de dato secundarios, es decir, aquellos que han sido obtenidos por otros y no llegan elaborados y procesados de acuerdo con los fines de quienes inicialmente los elaboran y manejan, y por lo cual decimos que es un diseño bibliográfico. La investigación es documental, de diseño bibliográfico ya que se soportó en publicaciones de revistas, manuales de operación de la planta, referencias bibliográficas así como trabajos de grado, todo esto para obtener la información, sobre criterios y operación de equipos, el cual permitió el desarrollo de un modelo de simulación para evaluar el sistema de refrigeración y almacenaje de propano. 3.3. Técnicas de recolección de datos 70 De acuerdo con Arias (1997),”son las distintas formas o maneras de obtener la información”. Tamayo y Tamayo (2002), expresa que “depende en gran parte del tipo de investigación y del problema planteado para la misma, y puede efectuarse desde una simple ficha bibliográfica, observación, entrevista, cuestionario o encuesta, y aun mediante ejecución de investigaciones para este fin”. Para esta investigación, la información fue compilada a través de la observación indirecta que se muestra cuando el investigador utiliza los datos que ha tomado de OS D A V contacto directo con la fuente que proporciona los datos. R E ES R S O porque el investigador no adquiere de forma Se habla de observación C indirecta H E directa las variables a utilizar, sino por un estudio realizado en un laboratorio, en la DER otros, ya sea con testimonios orales o escritos de personas que han tenido sala de control de la planta, entre otros. Utiliza también la observación directa que según Ernesto Rivas González (1997), es cuando el investigador observa directamente los casos o individuos en los cuales se produce el fenómeno, entrando en contacto con ellos. Sus resultados se consideran datos estadísticos originales, por esto se llama también a esta investigación primaria. Para la investigación, se tomaron ciertos valores de las variables como: presión, temperaturas, flujos y composiciones. De igual forma, aquella información que se obtiene directamente de la realidad, recogida con instrumentos propios para el estudio y comprensión del área de trabajo. La técnica de análisis documental “es un proceso basado en la búsqueda, recuperación, análisis, critica e interpretación de datos secundarios, es decir, obtenidos y registrados por otros investigadores en fuentes documentales: impresa, audiovisuales o electrónicas. Siempre aportando nuevos conocimiento”. Arias (2006). 71 La utilización de esta técnica, fue necesaria para a la obtención de información a través de fuentes bibliográficas impresas de tipo mayor tales como: manuales de operación, trabajos de investigación e informes de trabajo; También se manejó cierta información desde fuentes electrónicas tales como el Internet. 3.4. Instrumentos de recolección de datos Según Sabino (1992), es cualquier recurso de que se vale el investigador OS D A V que la investigación R adecuada construcción de los instrumentos deE recolección ESentre teoría y hechos. R alcanza entonces la necesaria correspondencia S O H C ERE de diseño del Sistema de Refrigeración y Almacenaje Dcondiciones Para definir las para acercarse a los fenómenos y extraer de ellos información. Es mediante una de Propano de las Plantas LGN I/II, fue utilizada las Tablas 3.1 y 3.2, la cual permitió recopilar información para el intercambiador de calor y el compresor del sistema. Tabla 3.1. Recopilación de los parámetros por diseño para el intercambiador 3101LC1. Parámetros Diseño 3101-LC1 Diámetro Carcasa (m) Lado Caliente Lado Frío Número de Pasos Número de Tubos Longitud de los tubos (m) Diámetro Int. Tubos (m) Diámetro Ext. Tubos (m) Pitch (m) Arreglo Altura de Aletas (m) 72 Tabla 3.2. Recopilación de los parámetros por diseño para el compresor 3101-LJA. Parámetros Diseño 3101-LJA Etapas Curva de Desempeño Flujo Nominal (kg/hr) Flujo mínimo Lat1 (kg/hr) Flujo mínimo Lat2 (kg/hr) S O D A involucrados en el sistema. Dichos parámetros fueron V de importancia para el R E S levantamiento del área y la simulaciónR aE condiciones de diseño del sistema. La S O H en los diagramas de flujos de procesos (PDF), recolección de datos fue C obtenida E R DEe instrumentación (P&ID) y hojas de datos de los equipos. planos de tubería En las Tablas 3.1 y 3.2, se definieron los parámetros por diseño de los equipos A continuación se presentan las Tablas 3.3 y 3.4, que contienen las variables de las condiciones actuales de operación del sistema para llevar a cabo la simulación. Tabla 3.3.Condiciones de operación del sistema de refrigeración actual. Variables medidas Unidades Valores Vapores del Tope del Tanque 3101-F kg/hr Presión Tope del Tanque 3101-F KPa Vapores del Tope Separador 3101-LF3 kg/hr Presión del Tope Separador 3101-LF3 KPa Vapores del Tope Separador 3101-LF2 kg/hr Presión del Tope Separador 3101-LF2 KPa Vapores del Tope Separador 3101-LF1 kg/hr Presión del Tope Separador 3101-LF1 KPa Flujo de Purga de Gas del Sistema kg/hr Temperatura Salida Compresor 3101-LJA °C Potencia Requerida Compresor 3101-LJA KW Presión Descarga Compresor 3101-LJA KPa Temperatura Salida Intercambiador 3101-LC1 °C Calor Intercambiador 3101-LC1 KW 73 Tabla 3.4. Composición del sistema de refrigeración actual. Compuesto % Molar Metano (CH4) Etano (C2H6) Propano (C3H8) Isobutano (C4H10) Butano (C4H10) Dióxido de Carbono (CO2) En las Tablas 3.3 y 3.4, se encuentran expresadas las variables a condiciones OS D A V de mediciones en la R del sistema. Estos parámetros fueron recopilados a través E ES R planta y datos obtenidos en la sala de control de la planta. S O H EC R E D actuales de operación para la realización de la simulación a condiciones actuales 3.5. Fases de la investigación En las fases de la investigación, se describen detalladamente los pasos que se realizaron de manera organizada y seguidamente, para lograr la elaboración de este trabajo de investigación de acuerdo a los objetivos específicos señalados. Fase I: Definición de las condiciones actuales de operación del sistema de refrigeración del tanque de almacenamiento de propano. En esta fase se tomaron mediciones en planta de las diferentes variables necesarias para definir las condiciones que posteriormente serán utilizadas en la simulación. Las variables de presión y flujo de los tambores fueron determinadas mediante condiciones reportadas en la sala de control, y las demás fueron medidas en indicadores manuales en planta. 74 También, se logró concretar esta fase mediante la ayuda de referencias bibliográficas, manuales de operación, manuales de diseño, diagramas de flujos de procesos, hojas de datos de equipos y contando con la colaboración del personal de operaciones que labora en la planta (operadores, panelistas, ingenieros de procesos y producción) para el suministro de bitácoras, datos operacionales, entre otros. Fase II: Realización de levantamiento del sistema de refrigeración de almacenaje de propano. SE E R OS CH E R LGN I/II, DEdonde se compararon OS D A RV Se llevó a cabo la visita hacia el área de almacenaje de propano, ubicado en la planta detalladamente cada uno los equipos identificados en los diagramas de flujos del proyecto ACRAP y sistema actual, con respecto a los equipos que se encuentran en operación en el área y/o que no han sido instalados todavía. Estos equipos como: Compresores York 3101-LJA/B y Compresor Cameron 3101-LJC (ACRAP), intercambiadores de calor (3101-LC1 y 3101-LC2), tambores de succión (3101LF1, 3101-LF2, 3101-LF3), tambor de succión ACRAP (3102-LF), tambores receptores (3101-LO, 3101-LO2), se lograron observar en el área, siendo correspondiente a los equipos señalados en la revisión bibliográfica de manuales, diagramas de planta, diagramas de proceso del sistema y hojas de datos de diseño de los diferentes equipos sin presentar alguna modificación. Se corroboró su funcionamiento con los diferentes operadores de planta y con las señales recibidas en la sala de control. Todo esto se confirmó mediante la inspección visual de las líneas y recorrido del proceso. 75 Utilizando los datos recopilados, se elaboró un diagrama del sistema de refrigeración actual, el cual se comparó con el diagrama del sistema de refrigeración por diseño. Fase III: Revisión de la ingeniería del proyecto ACRAP. En esta fase, se procedió a indagar, revisar, explorar y estudiar la ingeniería OS D A RV conceptual, básica, de detalle y de diseño de este proyecto a través de referencias bibliográficas, manuales de diseño, diagramas de flujo de procesos, hojas de datos de nuevos equipos, etc. SE E R OS CH E R Así como también, DE se realizó la revisión detallada de memo base de diseño, filosofía de operación, descripción detallada de proyecto, ente otros, que fueron suministrados por Consorcio S&S, empresa que fue anteriormente la encargada de este diseño de este proyecto. Fase IV: Simulación del sistema de refrigeración del tanque de almacenamiento de propano a las condiciones actuales de operación y con la posible puesta en servicio del proyecto ACRAP. Antes de realizar todas las simulaciones del proceso, se realizó una preselección de los métodos termodinámicos adecuados para el sistema, utilizando una metodología apropiada recopilada de la bibliografía. Luego, usando toda la información recopilada, se procedió a elaborar la simulación con el software Aspen Plus®, de cada uno de los equipos involucrados en el proceso actual, bajo condiciones de diseño, y el sistema de refrigeración completo como fue diseñado inicialmente, de forma que se puedan validar los datos de 76 diseño y seleccionar el mejor método termodinámico que se ajuste al proceso. A continuación, se validó también los datos de diseño para los equipos del proyecto ACRAP, Se seleccionó el método termodinámico más adecuado para el proceso utilizando los resultados de esas validaciones de los datos por diseños. Con esto, se realizó la simulación del sistema de refrigeración a las condiciones actuales de operación y añadiendo los equipos del proyecto ACRAP, comparando los resultados de OS D A RV ambas desde el punto de vista de gasto de energía y reducción de las pérdidas de SE E R Los pasos para la realizaciónH deO lasS simulaciones fueron los siguientes: C RE E D 1. Se realizó una preselección de los métodos termodinámicos adecuados propano a la atmosfera. para el sistema, utilizando una metodología apropiada recopilada de la bibliografía. 2. Se seleccionaron tres métodos termodinámicos para validar la simulación. 3. Se abrió una hoja en blanco en el simulador Aspen Plus® V7.0. 4. Se realizó la simulación del compresor York 3101-LJA a condiciones de diseño, utilizando los parámetros en la hoja de datos del equipo. 5. Se realizó la simulación del Intercambiador de calor 3101-LC1 a condiciones de diseño, utilizando los parámetros en la hoja de datos del equipo. 6. Ya seleccionado los métodos termodinámicos, se utilizó una ecuación para conocer el porcentaje de desviación de cada uno, siendo esta la siguiente: 77 Se aplicó para las variables más importantes, los resultados arrojados por la simulación y cada método termodinámico. Cuando el porcentaje de desviación es menor al 10%, entonces se la simulación se encuentra dentro del rango aceptado. 7. Se validaron los resultados de la simulación a condiciones de diseño, efectuando una comparación con los datos de las hojas de especificación de los equipos con la ecuación ya señalada anteriormente. 8. Se seleccionó el método que obtuvo menor porcentaje de desviación y que OS D A V sistema actual bajo las Se procedió a realizar la primera simulación del R E S E R condiciones de diseño, ingresando los equipos involucrados ya simulados S O y los datos suministrados por la hoja de H C con sus respectivas corrientes RE E D especificación de los equipos. más se adaptó a la simulación. 9. 10. Se seleccionó el método que obtuvo menor porcentaje de desviación y que más se adaptó a la simulación. 11. Teniendo la simulación del sistema de refrigeración a condiciones de diseño, se procedió a efectuar la simulación a condiciones actuales de operación, utilizando los datos que fueron identificados en la fase I. 12. Luego de haber obtenido las simulaciones a condiciones reales del sistema actual, se procedió a realizar la simulación a condiciones de diseño de los equipos principales del proyecto ACRAP por separado. 13. Simulación del compresor Cameron 3101-LJC a condiciones de diseño, utilizando los datos suministrados por el licenciante. 14. Simulación del intercambiador 3101-LC2 a condiciones de diseño, tomando como referencia la hoja de datos del equipo suministrada por el licenciante. 15. Comparación de los resultados arrojados por la simulación con las hojas de datos de los equipos, utilizando la ecuación del porcentaje de desviación señalada anteriormente y aplicando el mismo principio. 78 16. Teniendo las simulaciones de los equipos (compresor e intercambiador), se llevó a cabo la adición de estos al sistema actual a condiciones de diseño ya simulado (Simulación 3), adicionando también aquellos equipos como tambor de succión 3102-LF y tambor receptor 3101-LO2. 17. Se procedió a correr toda la simulación con los equipos adicionados al sistema actual para así, observar la simulación a condiciones de diseño del proyecto ACRAP operando con el sistema actual. CH E R DE SE E R OS OS D A RV 79 CAPITULO IV ANALISIS DE RESULTADOS En este capítulo se darán a conocer los resultados obtenidos en las diversas fases de la investigación realizada y sus análisis respectivos, sustentado por diferentes tablas de registro. OS D A RV 4.1. Definir las condiciones actuales de operación SE E R S actual, las cuales se aprecian en la Tabla para definir las condiciones del O sistema H C R 4.1. Las variables deEpresión y flujo de los tambores fueron determinadas E D Se realizó la toma de mediciones en planta de las diferentes variables necesarias mediante condiciones reportadas en la sala de control, y el resto de las variables se midieron en indicadores manuales en planta. Tabla 4.1. Condiciones de operación del sistema de refrigeración actual. (Mediciones en planta). Variables medidas Unidades Vapores del Tope del Tanque 3101-F kg/hr Presión Tope del Tanque 3101-F KPa Vapores del Tope Separador 3101-LF3 kg/hr Presión del Tope Separador 3101-LF3 KPa Vapores del Tope Separador 3101-LF2 kg/hr Presión del Tope Separador 3101-LF2 KPa Vapores del Tope Separador 3101-LF1 kg/hr Presión del Tope Separador 3101-LF1 KPa Flujo de Purga de Gas del Sistema kg/hr Temperatura Salida Compresor 3101-LJA °C Potencia Requerida Compresor 3101-LJA KW Presión Descarga Compresor 3101-LJA KPa Temperatura Salida Intercambiador 3101-LC1 °C Calor Intercambiador 3101-LC1 KW Valores 18 810,5 101 352,9 8 100,3 102 042,4 14 968,6 237 869,1 19 050,9 592 949,1 12 700,6 116,7 2833,66 2 273 201,5 46,7 3514,5 80 Tabla 4.2. Composición alimentación del sistema de refrigeración actual. (Mediciones en planta). Compuesto % Molar Metano (CH4) 1,130 Etano (C2H6) 7,700 Propano (C3H8) 90,570 Isobutano (C4H10) 0,370 Butano (C4H10) 0,000 Dióxido de Carbono (CO2) 0,230 Las mediciones de la composición de entrada al sistema se aprecian en la Tabla OS D A RV 4.2, la cual expresa que los vapores alimentados al sistema de refrigeración se componen mayoritariamente de propano con menor concentración de otros gases. SE E R OS CH E R 4. 2. RealizarD levantamiento del sistema de refrigeración actual E En las Tablas 4.3 y 4.4 se pueden apreciar una recopilación de los parámetros de diseño más importantes del compresor 3101-LJA y el intercambiador 3101-LC1, que se obtuvieron luego de hacer una revisión a las hojas de datos de los diferentes equipos involucrados en el proceso, las cuales se incluyen en los Anexos 1 y 2. Tabla 4.3. Recopilación de los parámetros por diseño para el compresor 3101LJA. (Hojas de datos por diseño). Parámetros Diseño 3101-LJA Etapas 3 Curva de Desempeño Si Flujo Nominal (kg/hr) 9 062,8 Flujo mínimo Lat1 (kg/hr) 13 471,7 Flujo mínimo Lat2 (kg/hr) 13 771,1 81 Tabla 4.4. Recopilación de los parámetros por diseño para el intercambiador 3101LC1. (Hojas de datos por diseño). Parámetros Diseño 3101-LC1 Diámetro Carcasa (m) 1,1176 Lado Caliente Carcasa Lado Frío Tubos Número de Pasos 2 Número de Tubos 1572 Longitud de los tubos (m) 5,4864 Diámetro Int. Tubos (m) 0,01483 Diámetro Ext. Tubos (m) 0,01905 Pitch (m) 0,02381 Arreglo 30° Triangular Altura de Aletas (m) 0,001092 OS D A RV SE E R Dentro de la revisión bibliográfica también S se encontraron los datos del sistema de O H EfueCdiseñado originalmente. Con estos datos presentados refrigeración, tal y como R E D en el Anexo 2, se realizó un diagrama del proceso por diseño que se puede apreciar en la Figura 4.1. Los intercambiadores 3202-C y 3203-C se utilizan para garantizar el flujo mínimo de vapor a la entrada lateral al compresor, especificado por el fabricante, señalado en la Tabla 4.3. Desde la planta de LGN entra la alimentación líquida que se alimenta al separador de alta presión. El compresor 3101-LJB es usado como respaldo, en caso de falla del compresor 3101-LJA. 82 OS D A RV SE E R Sde refrigeración por diseño. Hojas de datos Figura 4.1. Diagrama del sistema O H EC del sistema de refrigeración original. por diseño R E D Luego de obtenidos todos estos datos de la revisión de manuales y hojas de datos del sistema, se procedió a realizar el levantamiento del sistema actual, para así verificar el funcionamiento de los equipos involucrados y la nueva distribución del proceso, con respecto al sistema de refrigeración que fue diseñado originalmente para procesar los vapores del tanque 3103-F. En la Tabla 4.5 se aprecia el resultado de realizar el levantamiento de los equipos que se encuentran en el área, comparando con aquellos que están presentes en los planos del sistema. Ninguno de los equipos ha sido reemplazado, encontrándose únicamente los equipos originales. Actualmente, el compresor 3101-LJB que funciona como respaldo se encuentra fuera de servicio debido a que está dañado. Serán reemplazadas sus piezas internas y motor, para poner en servicio el equipo y que este pueda sustituir al compresor 3101-LJA. 83 Tabla 4.5. Levantamiento de los equipos en el área. (Planos del área y levantamiento en sitio del sistema actual). Equipos Plano Área Tambor de succión 3101-LF1 Si Si Tambor de succión 3101-LF2 Si Si Tambor de succión 3101-LF3 Si Si Compresores Marca York 3101-LJA/B Si Si Intercambiador de calor 3101-LC1 Si Si Tambor receptor 3101-LO Si Si CH E R DE SE E R OS OS D A RV Figura 4.2. Diagrama del sistema de refrigeración actual. Levantamiento del sistema en el área de la planta. 84 En la Figura 4.2 se observa el diagrama del proceso, luego de realizar el levantamiento de los equipos que se encuentran en el área. Aunque ninguno de los equipos ha sido reemplazado, se puede ver un cambio en el proceso. La línea de alimentación líquida que proviene de la planta de LGN ya no está operativa, y el sistema maneja un volumen mayor de vapores, los cuales deben purgarse del sistema de refrigeración en dos lugares, el vapor en exceso que se alimenta al compresor 3101-LJA y los vapores no condensados que salen del intercambiador 3101-LF1. La línea que lleva a los intercambiadores 3202-C y 3203-C no está operativa, debido a que ya no son necesarios para mantener el OS D A RV flujo mínimo de vapores en la entrada lateral del compresor. CH E R DE SE E R OS 4.3. Revisar la ingeniería del proyecto ACRAP En las Tablas 4.6 y 4.7 se encuentra una recopilación de los parámetros de diseño más importantes del intercambiador 3101-LC2 y del compresor 3101-LJC, que se obtuvieron luego de hacer la revisión de las hojas de datos de los diferentes equipos involucrados en el proyecto ACRAP, las cuales se incluyen en el Anexo 3 . Tabla 4.6. Recopilación de los parámetros por diseño para el intercambiador 3101LC2. (Hojas de datos. Proyecto ACRAP). Parámetros Diseño 3101-LC2 Diámetro Carcasa (m) 1,0859 Lado Caliente Carcasa Lado Frío Tubos Número de Pasos 2 Número de Tubos 1572 Longitud de los tubos (m) 5,4864 Diámetro Int. Tubos (m) 0,01483 Diámetro Ext. Tubos (m) 0,01905 Pitch (m) 0,02381 Arreglo 30° Triangular Altura de Aletas (m) - 85 Tabla 4.7. Recopilación de los parámetros por diseño para el compresor 3101LJC. (Hojas de datos. Proyecto ACRAP). Parámetros Diseño 3101-LJC Etapas 1 Curva de Desempeño Si Flujo Nominal (kg/hr) 10 709,3 Luego de revisar toda la ingeniería del proyecto ACRAP, y con los resultados anteriores, se elaboró un diagrama del proceso que se muestra en la Figura 4.3. En este diagrama se puede ver, como los vapores en exceso, que no puede OS D A RV procesar el sistema actual, se envían hacia el nuevo compresor 3101-LJC, y se logra condensar una cantidad mayor de gases al usar en paralelo el nuevo SE E R S O la pérdida de vapores en el sistema. H EC R E D intercambiador 3101-LF2 en paralelo con el intercambiador 3101-LF1, reduciendo Figura 4.3. Diagrama del sistema de refrigeración incluyendo el proyecto ACRAP. Planos recopilados del proyecto ACRAP. 86 4.4. Simular el sistema de refrigeración a las condiciones actuales de operación y con la posible puesta en servicio del proyecto ACRAP Para poder realizar la simulación del proceso en el simulador comercial Aspen Plus V7.0, primero hace falta elegir el método termodinámico más apropiado para representar el sistema. La mezcla de compuestos en el sistema es una que posee compuestos no polares reales. Como los compuestos están presentes en la base de datos del simulador, se dice que tienen parámetros de interacción conocidos. La Figura 4.4 corresponde al “Árbol de Decisión para la Selección de Método OS D A RV Termodinámico”, el cual permite preseleccionar un rango de métodos más SE E R OS adecuado para una simulación de procesos. CH E R DE No Electrolito ARBOL DE DECISION DEL METODO TERMODIN ADIC. Polar Electrolito Real No Polar > 1 bar Pseudo Comp. < 1 bar ELECNRTL PENG-ROB, RK-SOAVE, LK-PLOCK, PR-BM, RKS-BM CHAO-SEA, GRAYSON, BK10 BK10, IDEAL Figura 4.4. Árbol de Decisión del Método Termodinámico. Manual de Usuario de Aspen Plus 11.1. Una vez aplicado para el tipo de componentes presentes en el sistema se encuentra que se deben usar los métodos Soave-Redich-Kwong, Peng-Robinson 87 y Lee-Kesler-Plocker en las simulaciones del proceso, y con base a eso seleccionar el método más apropiado. Para los efectos de validación del sistema se realizó la simulación de los datos de diseño de cada uno de los equipos involucrados. En la Figura 4.5 se aprecia el diagrama de la simulación usando los datos por diseño del compresor 3101-LJA. CH E R DE SE E R OS OS D A RV Figura 4.5. Diagrama de la simulación con datos de diseño del compresor 3101LJA. Simulación Aspen Plus V7.0 88 Tabla 4.8. Resultados de la simulación con datos de diseño del compresor 3101LJA y sus desviaciones utilizando diferentes métodos termodinámicos. (Simulación Aspen Plus V7.0) Parámetros Diseño 3101-LJA Variables Valor por Estudiadas Diseño Número de Etapas Eficiencia Politrópica Presión Descarga (Kpa) Temperatura Descarga (°C) Potencia Requerida (KW) DESVIACIÓN PROMEDIO PR Método Termodinámico SRK Simul. % Desv. Simul. 0,58 2 171,84 107,78 3 0,58 2 17,84 107,39 0,33 2 609,95 - 2 604,28 - 0,22 0,27 3 LKP 3 0,58 2 171,84 107,72 % Desv . 0,03 3 0,58 2 171,84 106,61 % Desv . 0,92 2 635,75 - 0,99 0,51 2 614,95 - 0,19 0,56 SE E R OS Simul. OS D A RV CH E R compresor 3101-LJA DE utilizando diferentes métodos termodinámicos. Las variables En la Tabla 4.8 se pueden observar los resultados de la simulación de diseño del que no presentan desviación son aquellas que fueron introducidas al simulador para obtener los resultados. Como se puede apreciar, las desviaciones con los diferentes métodos termodinámicos no fueron significativas, resultando el método termodinámico de Peng-Robinson aquel que reportó una menor desviación con los datos de diseño correspondiente a 0,27%, por lo que es el que mejor representa este proceso. En la Figura 4.6 está representado el diagrama de la simulación utilizando los datos de diseño para el intercambiador 3101-LC1, el cual corresponde al modelo de simulación de intercambiadores tubo y carcasa, donde se introdujeron los valores de geometría encontrados en la recopilación de datos del equipo, y sus respectivos valores de flujos por diseño. 89 CH E R DE SE E R OS OS D A RV Figura 4.6. Diagrama de la simulación de diseño del intercambiador 3101-LC1. Simulación Aspen Plus V7.0 En la Tabla 4.9 se pueden apreciar los resultados de la simulación de diseño del intercambiador 3101-LC1 utilizando diferentes métodos termodinámicos. Las variables que no presentan desviación son aquellas que fueron introducidas al simulador para obtener los resultados. Como se puede ver, las desviaciones con los diferentes métodos termodinámicos no fueron significativas, resultando el método termodinámico de Peng-Robinson aquel que reportó una menor desviación con los datos de diseño correspondiente a 0,52%, por lo que es el que mejor representa este proceso. 90 Tabla 4.9. Resultados de la simulación con datos de diseño del intercambiador 3101-LC1 y sus desviaciones utilizando diferentes métodos termodinámicos. (Simulación Aspen Plus V7.0). Parámetros Diseño 3101-LC1 Variables Valor por Estudiadas Diseño PR Simul. Flujo Propano (kg/hr) Flujo Agua (kg/hr) Temp. Entrada Prop. (°C) Temp. Entrada Agua (°C) Temp. Salida Prop. (°C) Temp. Salida Agua (°C) LMTD (°C) Área de Intercambiador (m 2) Calor (KW) DESVIACIÓN PROMEDIO Método Termodinámico SRK LKP % % Des Simul. Des Simul. v v 51029,14 51029,14 % Des v - 51029,14 51029,14 1054602,26 92,78 1054602,26 92,78 - 1054602,26 92,78 - 1054602,26 92,78 - 33,33 33,33 - 33,33 - 33,33 - 40,72 0,33 40,28 39,61 1,62 37 1,45 40,46 37,78 0,47 S O D A V 37,56 0,39 R37,94 0,34 E S 1,16 5,38 1,52 S6,05RE O1283,92 H C E DER5564,63 5593,91 5,78 1283,92 - - 0,18 1283,92 0,18 4,89 1283,92 3,69 0,18 0,53 0,52 5623,2 - 1,29 0,76 5652,49 - 1,55 1,70 Luego de haber realizado la simulación por diseño de los equipos originales del proceso, se realizó la simulación del sistema de refrigeración original, para poder determinar el mejor método termodinámico que represente al sistema de refrigeración, tal cual como fue diseñado originalmente. Para poder hacer lo anterior, se utilizaron los diagramas y datos correspondientes que fueron obtenidos en la recopilación bibliográfica de las hojas de datos por diseño del proceso que se encuentran en el Anexo 2. El diagrama de la simulación del sistema de refrigeración con los datos del diseño original se puede observar en la Figura 4.7, notando que tiene todos los equipos, simulados por separado anteriormente, integrados para validar el proceso completo. 91 OS D A V original. Simulación Aspen Plus V7.0 R E S RE S O CH E R DE Tabla 4.10. Resultados de la simulación del sistema de refrigeración con el diseño Figura 4.7. Diagrama de la simulación del sistema de refrigeración con el diseño original y sus desviaciones utilizando diferentes métodos termodinámicos. (Simulación Aspen Plus V7.0) Parámetros Sist. Ref. - Diseño Original Variables Valor por Estudiadas Método Termodinámico PR Diseño Simul. Alim. Almacen. (kg/hr) Alim. Planta (kg/hr) 6803,88 22362,1 6803,88 22362,1 Tope Sep. LF3 (kg/hr) 6803,88 6803,88 Tope Sep. LF2 (kg/hr) 15739,66 15739,66 Tope Sep. LF1 (kg/hr) 25083,66 25083,66 Temp. Salida Comp. (°C) Potencia Req. Comp. (KW) Temp. Salida Cond. (°C) Calor Cond. (KW) 118,33 115,78 DESVIACIÓN PROMEDIO 2609,95 261495 SRK % Desv . - Simul. 6803,88 22362,1 LKP % Desv . - Simul. 6803,88 22362,1 % Des v. - 6803,88 - 6803,88 - 15739,66 - 15739,66 - 25083,66 - 25083,66 - 1,88 116,17 1,57 114,78 2,61 0,19 2646,94 1,42 2648,65 1,48 64,39 1,32 63,33 62,28 1,30 61,33 2,46 4978,88 4949,59 0,35 5037,45 1,29 4920,3 1,47 - 0,93 - 1,68 - 1,72 - 92 En la Tabla 4.10 se pueden observar los resultados de la simulación del sistema de refrigeración con los datos del diseño original del proceso, utilizando diferentes métodos termodinámicos. Las variables que no presentan desviación son aquellas que fueron introducidas al simulador para obtener los resultados. Como se puede notar, las desviaciones con los diferentes métodos termodinámicos no fueron significativas, resultando el método termodinámico de Peng-Robinson aquel que reportó una menor desviación con los datos de diseño correspondiente a 0,52%, por lo que es el que mejor representa este proceso. Estos resultados de la última simulación confirman que el método termodinámico OS D A RV elegido para representar el sistema actual debe ser el de Peng-Robinson, por su menor desviación tanto en los equipos por separado, como en la simulación integrada de todo el proceso. SE E R OS CH E R DE proceso actual, cuyo diagrama se puede apreciar en la Figura 4.8, donde están los Usando el método termodinámico de Peng-Robinson, se realizó la simulación del cambios registrados en el proceso al realizar el levantamiento del sistema actual. Figura 4.8. Diagrama de la simulación del sistema de refrigeración con el diseño actual. Simulación Aspen Plus V7.0 93 En la Tabla 4.11 se pueden apreciar los resultados de la simulación del sistema de refrigeración actual, usando el método termodinámico Peng-Robinson, seleccionado anteriormente para el sistema, y los datos que fueron determinados mediante las mediciones de las condiciones actuales en la planta. Las variables que no presentan desviación son aquellas que fueron introducidas al simulador para obtener los resultados. Como se puede notar, las desviaciones de la simulación con respecto a los valores medidos difieren en mayor porcentaje que los datos de diseño que se han encontrado anteriormente. Sin embargo, esta desviación promedio apenas se OS D A RV ubicó en 3,755, por lo que sigue siendo pequeña (menor a 10%) y dentro del rango esperado. Por todo lo anterior se puede decir que esta simulación SE E R OS representa adecuadamente el sistema de refrigeración que se encuentra en CH E R DE servicio actualmente. Tabla 4.11. Resultados de la simulación del sistema de refrigeración con el diseño actual y sus desviaciones con respecto a los valores reales medidos en planta. (Simulación Aspen Plus V7.0). Parámetros Sistema de Refrigeración - Diseño Actual Variables Valor por Estudiadas Planta Simulación Vapores del Tope del 3101-F (kg/hr) 18810,47 18810,47 Vapores del Tope Sep. 3101-LF3 (kg/hr) 8100,25 8100,25 Vapores del Tope Sep. 3101-LF2 (kg/hr) 14968,55 14968,55 Vapores del Tope Sep. 3101-LF1 (kg/hr) 19050,88 19050,88 Flujo de Purga de Gas (kg/hr) 12700,59 12153,55 Temperatura Salida 3101-LJA (°C) 116,67 111,78 Potencia Req. Compresor 3101-LJA (KW) 2833,66 2748,65 Temperatura Salida 3101-LC1 (°C) 46,67 48,61 Calor Intercamb. 3101-LC1 (KW) 3514,5 3338,78 DESVIACIÓN PROMEDIO - % Desv. 4,31 3,65 3,01 3,03 4,78 3,75 Luego de validada la simulación del proceso actual, se hará un procedimiento análogo con los equipos y sistema que componen el proyecto ACRAP.En la Figura 94 4.9 se aprecia el diagrama de la simulación usando los datos por diseño del compresor 3101-LJC. En la Tabla 4.12 se pueden observar los resultados de la simulación de diseño del compresor 3101-LJC utilizando diferentes métodos termodinámicos. Como se puede apreciar, las desviaciones con los diferentes métodos termodinámicos no fueron significativas, resultando el método termodinámico de Soave-Redlich-Kwong aquel que reportó una menor desviación con los datos de diseño correspondiente a 0,68%, por lo que es el que mejor representa este proceso. CH E R DE SE E R OS OS D A RV Figura 4.9. Diagrama de la simulación con datos de diseño del compresor 3101LJC. Simulación Aspen Plus V7.0. Tabla 4.12. Resultados de la simulación con datos de diseño del compresor 3101LJC y sus desviaciones utilizando diferentes métodos termodinámicos. (Simulación Aspen Plus V7.0) Parámetros Diseño 3101-LJC Variables Valor por Estudiadas Diseño Número de Etapas Eficiencia Politrópica Eficiencia Mecánica Pres. de Descarga (KPa) Temp. de Descarga (°C) Potencia Requerida (KW) DESVIACIÓN PROMEDIO 1 0,77 0,89 136,52 -4,72 168,53 - PR Simul 1 0,77 0,89 138,58 -4,78 168,75 - Método Termodinámico SRK % Desv. 1,63 1,90 0,14 1,22 Simul 1 0,77 0,89 137,9 -4,61 168,75 - % Desv. 1,05 0,85 0,14 0,68 LKP Simul 1 0,77 0,89 139,27 -4,39 168,75 - % Desv. 2,03 2,37 0,14 1,52 95 En la Figura 4.10 está representado el diagrama de la simulación utilizando los datos de diseño para el intercambiador 3101-LC2 correspondiente al proyecto ACRAP. SE E R OS OS D A RV CH E R DE Simulación Aspen Plus V7.0 Figura 4.10. Diagrama de la simulación de diseño del intercambiador 3101-LC2. Tabla 4.13. Resultados de la simulación con datos de diseño del intercambiador 3101-LC2 y sus desviaciones utilizando diferentes métodos termodinámicos. (Simulación Aspen Plus V7.0) Parámetros Diseño 3101-LC2 Variables Valor por Estudiadas Diseño Flujo Propano (kg/hr) Flujo Agua (kg/hr) Temp. Entrada Prop. (°C) Temp. Entrada Agua (°C) Temp. Salida Prop. (°C) Temp. Salida Agua (°C) LMTD (°C) Área de Interc. (m2) Calor (KW) DESVIACIÓN PROMEDIO Método Termodinámico SRK PR LKP 6939,96 851,48 83,33 Simul 6939,96 851,48 83,33 % Desv. - Simul 6939,96 851,48 83,33 % Desv. - Simul 6939,96 851,48 83,33 % Desv. - 32,22 37,78 37,78 1,22 506,32 5476,76 - 32,22 38,11 37,5 1,67 516,17 5506,05 - 0,56 0,52 2,27 1,94 0,29 1,12 32,22 38,22 37,83 1,72 516,17 5564,63 - 0,81 0,14 2,56 1,94 1,11 1,31 32,22 37,22 36,67 0,89 516,17 5535,34 - 1,01 2,04 1,88 1,94 1,10 1,60 96 En la Tabla 4.13 se pueden observar los resultados de la simulación de diseño del intercambiador 3101-LC2 utilizando diferentes métodos termodinámicos. Como se puede apreciar, las desviaciones con los diferentes métodos termodinámicos no fueron significativas, resultando el método termodinámico de Peng-Robinson aquel que reportó una menor desviación con los datos de diseño correspondiente a 1,12%, por lo que es el que mejor representa este proceso. Una vez que todas las simulaciones de los diferentes equipos del proyecto ACRAP fueron validadas, se realizó la simulación del nuevo sistema de refrigeración propuesto, utilizando los mismos datos actuales, añadiendo los equipos OS D A RV comprendidos dentro del proyecto ACRAP, la cual se muestra en la Figura 4.11. CH E R DE SE E R OS Figura 4.11. Diagrama de la simulación del sistema de refrigeración propuesto con la incorporación de los equipos del proyecto ACRAP. Simulación Aspen Plus V7.0 97 Tabla 4.14. Resultados de la simulación del sistema de refrigeración propuesto con la incorporación de los equipos del proyecto ACRAP y sus diferencias con respecto a los valores reales medidos en planta. (Simulación Aspen Plus V7.0). Parámetros Sistema de Refrigeración - Diseño Propuesto (ACRAP) Variables Valor por Estudiadas Actual Propuesta % Dif. Vapores del Tope del 3101-F (kg/hr) 18810,48 18810,48 Vapores del Tope Sep. 3101-LF3 (kg/hr) 8100,25 8100,25 Vapores del Tope Sep. 3102-F (kg/hr) 10709,32 Vapores del Tope Sep. 3101-LF2 (kg/hr) 14968,55 14968,55 Vapores del Tope Sep. 3101-LF1 (kg/hr) 19050,88 19050,88 Flujo de Purga de Gas (kg/hr) 12153,55 1673,76 -86,23 Temperatura Salida Compresor 3101-LJA (°C) 111,78 117,67 4,56 Potencia Requerida Compresor 3101-LJA (KW) 2748,43 2669,53 -2,87 Temperatura Salida Compresor 3101-LJC (°C) -6,78 Potencia Requerida Compresor 3101-LJC (KW) 168,75 Temperatura Salida Intercamb. 3101-LC1 (°C) 46,67 36,67 -15,55 Calor Intercambiador 3101-LC1 (KW) 3514,5 907,91 -73,99 Temperatura Salida Intercamb. 3101-LC2 (°C) 36,78 Calor Intercambiador 3101-LC2 (KW) 3631,65 - CH E R DE SE E R OS OS D A RV En la Tabla 4.14 están reflejados los resultados de la simulación del sistema de refrigeración propuesto con la incorporación de los equipos del proyecto ACRAP, los cuales se comparan con los valores actuales medidos en la planta. Se puede apreciar que el añadir el nuevo intercambiador 3101-LC2 en paralelo tiene una disminución significativa en la temperatura de salida, logrando que se condensen la mayoría de los vapores comprimidos que alimentan esa sección. También se puede ver que, al añadir tanto el nuevo compresor 3101-LJC como el nuevo intercambiador 3101-LC2, se reduce en un 86,23% las pérdidas de propano que deben ir hacia la purga en el proceso. Mediante la simulación se pudo determinar que las modificaciones propuestas, efectivamente reduce el propano perdido del sistema y se opera de mejor forma el proceso, llevando a un ahorro en la operación del sistema de refrigeración. 98 CONCLUSIONES Usando los datos de la revisión bibliográfica y el acceso a las instalaciones, se efectuó el levantamiento del sistema de refrigeración que comprende los equipos involucrados como los separadores 3101-LF1, 3101-LF2, 3101-LF3, el condensador 3101-LC1 y los compresores 3101-LJA/B. El diseño original posee una línea de alimentación desde la planta, al comparar el diagrama del sistema actual con el diseño original, se logro observar que la línea de alimentación de la OS D A RV planta no está disponible. E S E R Los vapores que alimentan el tanque S de almacenamiento 3101-F tienen un O H C a 18786 kg/h con respecto a las condiciones de Ekg/hr incremento de 6795 R E D diseño. Se simularon en Aspen Plus V7.0 los equipos asociados al sistema por separado. Los intercambiadores de calor 3101-LC1 y 3101-LC2 presentaron desviaciones menores al 2%. Los compresores 3101-LJA/B y 3101-LJC presentaron desviaciones menores al 1%. Se seleccionó el método termodinámico de Peng-Robinson para representar todo el sistema debido a que las desviaciones fueron menores al 1% para todos los equipos con respecto a los datos de diseño. Se realizó la simulación del sistema a condiciones de diseño y condiciones actuales de operación. Se validó el método termodinámico con los datos del sistema actual medidos en planta, obteniendo desviaciones menores al 5%. Se simuló el sistema de refrigeración propuesto, que incorpora los equipos del proyecto ACRAP, obteniendo una disminución en las pérdidas de propano del sistema de de 86,23% al reducirse las pérdidas de 12138 kg/hr a 1672 kg/hr, 99 El balance de masa provisto del proyecto ACRAP es erróneo por no considerar los cambios en la cantidad de vapor que se genera en los separadores 3101LF1, 3101-LF2 cuando se condensa mayor cantidad de vapores de alta presión en el sistema, por la incorporación del condensador 3101-LC2. El balance de masa provisto del proyecto ACRAP, también tiene inconsistencias entre los flujos de las corrientes y la posición de las mismas en el diagrama, lo que lleva a pensar que el proceso no fue simulado o en su defecto fue mal transcrito, lo que explicaría las inconsistencias en los valores reportados. CH E R DE SE E R OS OS D A RV 100 RECOMENDACIONES Actualizar las hojas de datos de los equipos a las condiciones de operación actuales. Colocar medidores de flujo en los fondos de los separadores, para determinar con exactitud los volúmenes de líquidos condensados. Validar la simulación del proceso tomando datos de varios días diferentes para hacerla estadísticamente más robusta. OS D A V instalado, para tener un R Evaluar el desempeño del intercambiador E 3101-LF1 ES y mejorar la exactitud de la R coeficiente de ensuciamiento actualizado S O H C simulación. RE DE Tomar en cuenta que el proyecto ACRAP no reduce las pérdidas de propano en su totalidad y diseñar una adaptación para lograr la reducción total de pérdidas. Revisar el aislamiento de la tubería de descarga del muelle para transporte de líquidos hasta el tanque de almacenamiento 3101-F. Coordinar la comunicación entre buque, muelle-líquidos y planta para garantizar la descarga de propano a las condiciones requeridas. 101 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Arias, Fidias. (1997). El Proyecto de Investigación. (2ª Ed.). Editorial Espíteme. ORAL EDICIONES. Caracas. Arias, Fidias. (1999). El Proyecto de Investigación. (3ª Ed.). Editorial Espíteme. ORAL EDICIONES. Caracas. Editorial S Espíteme. O D VA Arias, Fidias. (2006). Proyecto de Investigación. (5ª Ed.). ER S E SR Venezuela. O H C E R E D almacenaje de Propano de las Plantas LGN I/II. Ubicadas en el Complejo Arria, M. y Paulaskas, I. (2001). Optimización del sistema de refrigeración y Petroquímico El Tablazo. Trabajo Especial de Grado para Optar al título de Ingeniero Químico, Universidad Rafael Urdaneta, Maracaibo, Venezuela. Aspen Tech (2001). Aspen Physical Property System. E.E.U.U. Bavaresco, A. (1994). Las técnicas de la investigación: manual para la elaboración de tesis, monografías, informes. (5ª Ed.). Editorial Illinois. Cengel, Y. y Boles, M. (2009). Termodinámica. (6ª Ed.). Editorial Mc Graw Hill. México. Chang, R. (2007). Química. (9ª Ed.). Editorial Mc Graw Hill. México Consorcio S&S. (2008). Ingeniería, procura, construcción y puesta en marcha del Proyecto Aumento de Capacidad de Refrigeración de Almacenaje de 102 Propano (ACRAP). (Documento técnico “SCV-ZLG2-031-P6-X005”), Gerencia Técnica de Ingeniería de Procesos de las plantas LGN I/II. Complejo Ana María Campos. Los Puertos de Altagracia. Venezuela Cistac, Bongianino, Filippi y Kovac. (2009). La simulación como medio de interrelación entre herramientas matemáticas y procesos tecnológicos. Scientific Electronic Library Online. Volumen 2, No 05, pp. 3-12. Consorcio S&S. (2008). Ingeniería, procura, construcción y puesta en marcha del Proyecto Aumento de Capacidad de Refrigeración de Almacenaje de OS D A Vde las plantas LGN Gerencia Técnica de Ingeniería de Procesos R E ES R Complejo Ana María Campos. Los Puertos de Altagracia. Venezuela. S O H C E DER Propano (ACRAP). (Documento técnico “SCV-ZLG2-031-P6-X006”), I/II. Hernández, R., Fernández, C., Baptista, P. (2003). Metodología de la Investigación. (3ª Ed.). Editorial Mc Graw Hill. México. Hernández, R., Fernández, C., Baptista, P. (2006). Metodología de la Investigación. (4ª Ed.). Editorial Mc Graw Hill. México. Kerlinger, F. (2003). Investigación del Comportamiento. Técnicas y Metodología. Editorial TRILLAS. México. Méndez, D. (2000). Optimización del sistema de refrigeración de Propano de la Planta LGN I. Trabajo Especial de Grado para Optar al título de Ingeniero Químico, Universidad del Zulia, Maracaibo, Venezuela. Morrison, R. y Boyd, R. (1998). Química Orgánica. (5ª Ed.). Editorial Pearson. México. 103 López, Sánchez, Hernández y Leal. (2003). Simulation of the EDC purification unit of a MVC plant. Scientific Electronic Library Online, Volumen 26, No 03, pp. 162-172. Pequiven (1999). Manual de inducción del Complejo El Tablazo. El Tablazo. Venezuela. Pequiven (2004). Jornada de adiestramiento de almacenaje de LGN/PPE. Los Puertos de Altagracia. Venezuela. OS D A V Complejo Ana María Campos. Los PuertosE deR Altagracia. ES R S O H C Perry, R. y Green, R D. E (1999). Perry´s Chemical Engineers´ Handbook. (7ª Ed.). DE Pequiven (2009). Manual de la gerencia corporativa de recursos técnicos. Editorial Mc Graw Hill. E.E.U.U Rodríguez, De Turris y Lares. (1999). Manual de operaciones de la planta LGN I. Pequiven. Sabino, C. (1992). El Proceso de la Investigación. Editorial Panapo. Caracas. Sabino, C. (2007). El proceso de investigación. Ediciones Panapo. Caracas. Smith, J., Van Ness, H., Abbott, M. (2007). Introducción a la termodinámica en la Ingeniería Química. (7ª Ed.). Editorial Mc Graw Hill. México. Tamayo y Tamayo. (2002). El proceso de la Investigación Científica. (4ª Ed.). Editorial Limusa. 104 Tamayo y Tamayo. (2007). El proceso de la Investigación Científica. (5ª Ed.). Editorial Limusa. Vinciguerra D., Pineda I. (2002). Incremento de la Recuperación de Etano por Enriquecimiento del Gas de Alimentación de la Planta LGN I del Complejo Petroquímico El Tablazo. (Trabajo especial de grado para optar al título de Especialista en Ingeniería de Procesos). Universidad de los Andes. Mérida, Venezuela. Wade. (2004). Química Orgánica. (5ª Ed.). Editorial Pearson CH E R DE SE E R OS OS D A RV