3.4 Analizar las variables operacionales que influyen en el tratamiento de aguas agrias en un mejorador de crudos pesados 3.4.1 Variables Operaciones Flujo de vapor Se ajusta para mantener la temperatura requerida en la torre que garantice el despojamiento máximo de H2S y NH3 del agua agria. Si es muy alto se incrementa la temperatura del tope de la despojadora, aumentando el tráfico de vapor en el sistema de cabecera y sobrecargado el condensador. Esto originaria excesivo contenido de agua en el gas agrio y descontrol aguas abajo en la plantas de azufre. (PDVSA, 2009) Reflujo del Pumparound La cantidad de agua recirculada mediante el pumparound de tope está directamente relacionada con la composición y temperatura de la corriente de tope de la torre despojadora de aguas agrias. Al estudiar el efecto de la variación del reflujo del pumparound de enfriamiento de la torre despojadora sobre las cantidades de H 2S y NH3 removidas, Rivera R, (2008), llevó a cabo un caso de estudio donde el flujo de desvío hacia el pumparound de enfriamiento representa la variable independiente y la temperatura de la corriente tope, así como su composición, constituyen las variables dependientes. Ver figura 3.7. El control de la temperatura de tope es muy importante en la planta de tratamiento de aguas agrias, ya que si ésta sube demasiado saldrá mucho vapor de agua por el tope, el cual no debe ir a U.R.A debido a que afecta de manera negativa el proceso de recuperación de azufre. Si por el contrario la temperatura de tope es demasiado baja (aproximadamente 170ºF), el H2S y NH3 reaccionan en la fase gaseosa para formar la sal sólida de hidrosulfuro de amonio, la cual es sumamente corrosiva y además ocasiona taponamiento. En la figura 3.7 se aprecia el efecto directo de la variación del flujo hacia el pumparound (cantidad de agua recirculada) sobre la temperatura de la corriente de tope de la torre y por consiguiente en la composición de la misma. Se puede observar que a medida que disminuye el flujo de agua agria hacia el pumparound, la temperatura de la corriente de tope aumenta debido a que menor cantidad de agua está disponible para la transferencia de calor y por consiguiente es condensada menor cantidad de agua presente en el vapor ascendente generando un aumento de este componente en la corriente dirigida hacia la planta de recuperación de azufre. ALVAREZ, H. (2007). En su trabajo OPTIMIZACIÓN DE LA UNIDAD DESPOJADORA DE AGUAS AGRIAS MEDIANTE APLICACIÓN DE HERRAMIENTA DE SIMULACIÓN. Realizo un análisis de la Variación Del Flujo De Pumparound en donde se presentaron siete escenarios en los cuales se manejaron flujos desde 372 gpm hasta 900 gpm. Ver figura 3.8. Figura Fuente En la figura 3.8 se puede observar un gran despojo de NH3 y H2S cuando el reflujo está de 2 a 3 veces por encima del flujo de carga. Presión Si la presión de la torre es muy alta se requiere mayor temperatura para lograr el despojamiento adecuado, por lo que se excedería la capacidad. Si la presión es muy baja, se incrementa el tráfico de vapores dentro de la torre, causando inundación en esta y sobrecargando el sistema de cabecera. (PDVSA, 2009) WEILAND, R (2008) en su estudio del efecto de la presión del despojador quiso comprobar la teoría de que las presiones de extracción más altas favorecen la extracción de agua agria. (Ver tabla 3.2) Tabla 3.2 Resultados obtenidos del efecto de la presión del separador sobre los niveles residuales de NH3 y H2S Fuente: WEILAND, R (2008) La tabla 3.2 muestra que una presión más alta tiene un efecto negativo (aunque relativamente pequeño) de la calidad del agua con respecto al amoníaco, pero puede causar un aumento en el contenido residual de H 2S del agua extraída bajo estas condiciones. De acuerdo a los resultados Las presiones más altas no parecen favorecer la eliminación del amoníaco, y ciertamente tienen un efecto negativo en la calidad del agua eliminada frente al H2S. Temperatura En la torre, los componentes que se desplazan desde el tope en fase gaseosa tienden a disminuir la temperatura por liberación de calor y condensarse, llegando al punto de roció, esto a medida que se dirigen a los enfriadores ubicados aguas debajo de la torre. (Citar) ALVAREZ, H. (2007). Realizo un análisis de la variación de la temperatura de carga, la misma se ajustó a un rango entre 130 °F y 190°F con un incremento de 10 °F, la tendencia de la composición del agua despojada mostro que a medida que incrementa la temperatura de carga el despojo de NH3 como de H2S disminuye (Ver figura 3.9). Aunque al mantener más fría la carga se incrementa el duty del re-hervidor Figura 3.8 Variación Temperatura de Carga Fuente: ALVAREZ, H. (2007) 3.4.2 Variables de diseño Número de platos de la torre despojadora de aguas agrias Las concentraciones de H2S y NH3 en el gas de tope de la torre despojadora aumentan en la medida que aumenta el número de platos como resultado del mayor despojamiento. Debido a la baja magnitud de las composiciones de H2S y NH3 en el agua tratada resultante de la torre. De esta manera, a medida que crece la zona de despojamiento (aumento del número de platos) las concentraciones de H2S y NH3 aumentan en el gas ácido de tope y disminuyen en el agua agria resultante. Rivera R, (2008) en su trabajo “ESTUDIO Y SIMULACIÓN DE UNA UNIDAD DE TRATAMIENTO DE AGUAS AGRIAS DE UNA REFINERÍA NACIONAL” realizo un análisis del efecto de la variación del número de platos de la torre despojadora sobre la remoción de H2S y NH3. Es importante destacar, en dicho estudio mantienen constantes los platos que abarca el pumparound de enfriamiento de tope, es decir, que los platos añadidos o eliminados en la simulación para el análisis corresponden al fondo de la columna, aumentando o disminuyendo respectivamente la zona de despojamiento. Los resultados mostrados en la tabla 3.3. Tabla 3.3 Resultados de la variación del número de platos de la torre D201 sobre la remoción de H2S y NH3. Fuente: Rivera R, (2008) Como puede observarse mediante la composición de gas ácido mostrada en la Tabla 3.3, las concentraciones de H2S y NH3 en el gas de tope de la torre aumentan en la medida que aumenta el número de platos los efectos de la variación del número de platos no se aprecian de manera notoria en las composiciones correspondientes y presentadas en las dos últimas columnas en la Tabla 3.3, sin embargo, se observa que ambas concentraciones disminuyen con el aumento del número de platos Las diferencias entre las composiciones máximas y mínimas obtenidas por la variación del número de platos expuesta en la Tabla 3.3 también explican la dificultad de remoción del amoniaco. Es decir, con la variación de 8 platos de despojamiento evaluada se obtiene una diferencia de 15,3% en peso en la composición de H2S del gas de tope, mientras que sólo se obtiene una diferencia de 7,6% en peso para el NH3. Indicando una menor remoción del amoniaco contenido en el agua agria en comparación con la alcanzada para el ácido sulfhídrico. Variación del plato de alimentación de agua agria a la torre despojadora La localización del plato de alimentación de agua agria a la torre despojadora, define las dos secciones claves existentes en la columna, es decir, por encima del plato de alimentación se encuentran las etapas que abarca el pumparound de tope, donde el proceso predominante es la condensación de una porción del agua existente en el vapor ascendente, y por debajo del plato de alimentación, se ubica la zona de mayor despojamiento del H2S y NH3 contenido en el agua agria. En el estudio realizado por Rivera R, (2008), se puede observar que a medida que sube la localización del plato de alimentación, aumenta la concentración del H2S y NH3 del gas resultante de la torre despojadora. (Ver tabla 3.9). Este efecto es consecuencia del aumento de los platos integrantes de la zona de mayor despojamiento Tabla 3.4: Resultados de la variación del plato de alimentación de agua agria a la torre Fuente: Rivera R, (2008) La función principal del pumparound de la columna despojadora es disminuir la temperatura en los platos superiores con la finalidad de condensar parte del agua contenida en el vapor ascendente y así aumentar las concentraciones de H2S y NH3 en el flujo de tope, previniendo además el excesivo contenido de agua, lo cual afecta negativamente el proceso de recuperación de azufre para el cual se dispone ésta corriente. Por lo tanto, al disminuir las etapas que abarca el pumparound de tope, debido a la localización superior del plato de alimentación, aumenta la temperatura del gas resultante como resultado de la menor transferencia de calor debido al menor número de platos, tal como se aprecia en la tabla 3.4.
