Subido por Alexis Efrain Hernandez Barrera

tphysys-1

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL - FACULTAD REGIONAL ROSARIO
Departamento de Ingeniería Química
INTEGRACIÓN IV
Año 2001
Trabajo Práctico Regularizador Nº 1
Planta Deshidratadora/Regeneradora de TEG
La industria del gas natural comúnmente utiliza tri-etilen-glicol (TEG) para deshidratación del gas
cuando se requieren temperaturas de punto de rocío muy bajas, como en el caso de plataformas
offshore del Mar del Norte, o en otros procesos criogénicos. Normalmente se requieren temperaturas
de puntos de rocío de agua tan bajos como –40 ºF. HYSYS tiene la capacidad de simular
rigurosamente sistemas de TEG. La ecuación de estado de Peng-Robinson ha sido modificada para
representar el comportamiento no ideal de las fases líquido-vapor en todo el rango de operación
esperado para estos sistemas. El programa ha sido probado para presiones de operación de hasta
2000 psia.
Fig. 1 Proceso de Deshidratación/Regenerador de TEG
El objetivo del presente práctico es resolver con HYSYS los balances de materia y energía de un
proceso de deshidratación y regeneración con TEG (Fig. 1). La composición del gas natural, Gas a
Saturar, se proporciona en base libre de agua. Para asegurar la saturación con agua, la corriente
Gas a Saturar debe ser mezclada con la corriente Agua. La corriente de gas saturado en agua, Gas
+ H2O se alimenta a un separador a 85 ºF y 900 psia para eliminar el agua libre. Luego la corriente
Gas al Absorbedor se alimenta a la columna absorbedora de TEG. Aquí se pone en contacto una
corriente de TEG pobre regenerada (Alimentación TEG), secando el gas a menos de 4 lb de agua
por MMSCF (Millones de pies cúbicos en condiciones estándar) de gas (relación contenido masa de
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agua/volumen de gas). La columna absorbedora de TEG consiste en 20 etapas reales. La corriente
de TEG rica que sale por el fondo de la torre absorbedora se descomprime y se precalienta hasta
220 ºF con la corriente Fondo Reg proveniente de la columna Regeneradora TEG. Así la corriente
Alimentación Reg ingresa a la etapa de separación del agente deshidratante consistente en 3 etapas
teóricas. El TEG regenerado (99% peso) se enfría a 120 F y se retorna a la torre absorbedora,
mezclándolo previamente con TEG fresco.
A continuación se tabulan los datos necesarios para definir las corrientes del sistema.
Nombre de la Corriente
T
P
Caudal
Composición (mol %)
N2
CO2
H2 S
C1 (Metano)
C2 (Etano)
C3 (Propano)
iC4 (i-Butano)
nC4 (n-Butano)
iC5 (i-Pentano)
nC5 (n-Pentano)
Gas a saturar
85 ºF
900 psia
10 MMSCFD
Nombre de la Corriente
T
P
Flujo Vol.
Fracción Másica TEGlycol
Fracción Másica CO2
Alimentación TEG
120 ºF
900 psia
2 USGPM
0.99
0.01
Nombre de la Corriente
Temperatura
Presión
Fracción Molar TEGlycol
Fracción Molar H2O
TEG fresco
60 ºF
15 psia
0.99
0.01
0.1
2.84
1.55
89.99
3.1
1.48
0.59
0.3
0.1
0.05
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Datos de las operaciones unitarias del proceso.
MIXER
CONNECTIONS
Inlets
Saturador
Gas a saturar
Agua
Gas + H2O
Outlet
PARAMETERS
Pressure Assignment
Equalize All
Comentarios
Especificar el caudal de Agua en 1.1 lbmole/hr
Especificar la composición de la corriente Agua como agua pura y su temperatura en 85 ºF
SEPARATOR
CONNECTIONS
Feed
Vapour Outlet
Liquid Outlet
PARAMETERS
Pressure Drop
Separador
COLUMN
CONNECTIONS
No. of Stages
Feed Streams (Feed Stage)
Absorbedor
Ovhd Vapour
Bottoms Liquid
PRESSURES
Overhead Pres.
Bottom
EFFICIENCIES
Stage 1-20
Gas + H20
Gas al Absorbedor
Salida de agua
0
20
Alimentación TEG (1)
Gas al Absorbedor (20)
Gas-Seco
TEG rica
900 psia
900 psia
0.2
HEAT EXCHANGER
L/R Exch
CONNECTIONS
LP TEG
Shell Side Inlet
Fondo Reg
Tube Side Inlet
Alimentación Reg
Shell Side Outlet
Desde L/R
Tube Side Outlet
PARAMETERS
Tube Side Delta P
0.1 psi
Shell Side Delta P
10 psi
Passes
Counter Current
Comentarios
Especificar la presión y la temperatura de Alimentación Reg en 16 psia y 220 ºF
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COLUMN
Tipo de condensador
Numero de platos
Presión en el Condensador
Presión en el plato 1
Presión en el rehervidor
SPECIFICATIONS
1.- Tray Temperature
Stage
Spec Value
Active
Condenser
215 ºF
2.- Tray Temperature
Stage
Spec Value
Active
Reboiler
400 ºF
3.- Reflux Ratio
Spec Value
Estimate
3.0 Molar
4.- Draw Rate
Draw
Spec Value
Estimate
Sour Gas
3 MMSCFD
MIXER
CONNECTIONS
Inlets
Mezclador
Outlet
PARAMETERS
Pressure Assignment
HEAT EXCHANGER
CONNECTIONS
Shell Side Inlet
Tube Side Inlet
Shell Side Outlet
Tube Side Outlet
PARAMETERS
Tubeside Delta P
Tubeside Delta P
Passes
Regeneradora TEG
Reflujo total
1
14.70 psia
14.85 psia
15 psia
Desde L/R
TEG Fresco
TEG a Bomba
Equalize All
E-101
Gas-Seco
Salida Bomba
Gas de Salida
TEG a Reciclo
10 psi
5 psi
Counter Current
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Determinación del Punto de Rocío
Uno de los criterios utilizados para determinar la eficiencia de la deshidratación es la determinación
del punto de rocío de agua en la corriente de gas de salida. Este se puede determinar fácilmente
buscando la temperatura a la cuál el agua comenzará a condensar.
El primer paso es remover todas las trazas de TEG debido a que la presencia del mismo afecta el
punto de rocío del agua, para ello se utiliza la operación Component Splitter (Remover TEG). La
corriente de salida se enfría y su temperatura es variada por la operación ADJUST de modo de
encontrar el punto en el cual el agua comienza a condensarsee. La operación ADJUST requiere un
valor inicial para lo cuál especificaremos la temperatura de la corriente PtoRocio Agua en –5 ºF.
Las tablas siguientes indican los parámetros necesarios para establecer las operaciones de
Component Splitter, Separator y Adjust. El separador se instalará para remover el agua condensada.
COMPONENT SPLITTER
CONNECTIONS
Inlet
Outlet
Remover TEG
Gas de Salida
TEG puro
PtoRocio Agua
Qs
Energy.
PARAMETERS
Overhead Pressure
1 atm
Overhead Vapour Fracc.
1
Pressure Bottom
900 psia
OTHER
TEG Overhead Fraction
1.0
Comentarios
Especificar la temperatura de la corriente PtoRocio Agua en –5 ºF.
SEPARATOR
CONNECTIONS
Feed
Vapour Outlet
Liquid Outlet
PARAMETERS
Pressure Drop
V-101
PtoRocio Agua
Gas
XS H2O
0
La operación ADJUST variará la temperatura de la corriente PtoRocio Agua hasta que el flujo
másico de agua en la corriente XS H2O sea casi cero. El valor de temperatura alcanzado será el
punto de rocío del agua en la corriente de gas.
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ADJUST
CONNECTIONS
Adjustable Variable
Object
Variable
Target Variable
Object
Variable
Target Value
Source
Target Value
PARAMETERS
Method
Tolerance
Step Size
ADJ-1
PtoRocio Agua
Temperatura
XS H2O
Comp Mass Flow (H2O)
User Supplied
0.02 lb/hr
Secant
0.01 lb/hr
10 ºF
Tareas Propuestas
i.Resuelva el balance de materia y energía asociado al proceso.
ii.-
Determine el punto de rocío del gas deshidratado utilizando la operación lógica ADJUST.
iii..
Confeccione un Informe Técnico que incluya:
1.Las hipótesis, consideraciones y/o datos utilizados para ingresar la información del
proceso al modelo estacionario que construyó con Hysys.
2.Informe los resultados en forma de tabla, indicando las condiciones para las
corrientes de entrada y salida (materiales y energía) para cada equipo, obtenidos durante la
simulación estacionaria.
3.En función de los resultados obtenidos exprese sus conclusiones respecto a la
característica del gas si se sabe que el mismo se transporte a través de un zona donde la
temperatura ambiente media es de 5ºC.
Fecha de entrega: 16 de Noviembre de 2001
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