MODELAJE DE PROCESOS - SIMULADOR ASPEN HYSYS Se requiere diseñar una planta de deshidratación de gas natural con TEG que remueva el contenido de agua en el gas hasta alcanzar un punto de rocío del agua en el gas de 14 °F a la presión de salida de la planta. El gas de entrada a planta tiene un flujo de 20 MMSCFD con una temperatura de 86 °F y una presión de 1015 psia, la composición del gas natural se muestra en la tabla 1. Tabla 1. Composición del gas natural Componente nitrógeno sulfuro de hidrógeno dióxido de carbono metano etano propano iso-butano Normal-butano iso-pentano normal-pentano C6+ agua
Fracción molar 0,0010 0,0155 0,0284 0,8989 0,0310 0,0142 0,0049 0,0010 0,0010 0,0005 0,0036 saturado
La fracción de C6 + tiene un punto de ebullición normal promedio de 217ºF y una densidad de 42,54 lb/ft3. La columna contactora tiene 10 etapas, el TEG alimentado al contactor se encuentra a 95 °F y 1000 psia, con una composición de 99.5% masa de TEG y el resto agua. El TEG a la salida de la columna contactora se expande en una válvula hasta 18 psia y luego es enviado a un tambor de flasheo para remover los hidrocarburos disuelvos, posteriormente es precalentado en un intercambiador de TEG rico/TEG pobre hasta 220 °F, el intercambiador de calor tiene una caída de presión 2 psi en ambos lados. El TEG precalentado ingresa al regenerador con una presión de 16 psia, el cual tiene 5 platos y la alimentación entra en el plato central, la presión de operación del regenerador es de 15 psia y el condensador tiene una caída de presión de 1 psia, en el regenerador la temperatura del producto de fondo no debe superar los 400 °F para evitar la descomposición térmica del TEG, el gas agrio en el tope de la columna se encuentra a 210 °F, se requiere que en el regenerador se alcance una composición de 99% masa de TEG en el producto de fondo. Una bomba eleva la presión del TEG para enviarlo nuevamente a la torre contactora. Un segundo intercambiador de calor con el gas seco en el lado carcasa enfría el TEG hasta 120 °F antes de ingresar a la torre, la caída de presión en ambos lados es de 5 psi. En la figura 1 se muestra el diagrama del proceso. Nota: En el regenerador se recomienda utilizar como estimado una tasa de flujo de vapores de tope de 40 lbm/h, y como primera solución aproximada a la columna las especificaciones de Temperatura de tope y composición de TEG en el fondo, posteriormente especificar con temperatura de tope y fondo. Usar un factor de Damping adaptativo y algoritmo ‘Modified HYSYM Inside-Out’ Ing. Wilfredo Ruiz
MODELAJE DE PROCESOS - SIMULADOR ASPEN HYSYS El flujo de TEG en una planta de deshidratación típica oscila de 2 a 3 gal de TEG por lb de agua en el gas, dependiendo del tamaño y eficiencia de la columna contactora. Utilice para este proceso una relación de 1,5 como base de cálculo inicial. Y reporte el valor final para esta relación en una tabla.
Ing. Wilfredo Ruiz
MODELAJE DE PROCESOS - SIMULADOR ASPEN HYSYS Determine:
Flujo de TEG requerido (gpm TEG/lbm H2O entrada) Calor transferido en el rehervidor del regenerador (MMBTU/h) Potencia requerida de la bomba (hp) Cantidad de agua removida (lbm) La envolvente de fase del gas seco junto con su curva de formación de hidrato El efecto de la temperatura de la corriente de alimentación al Regenerador (desde 210°F hasta 260°F) sobre la carga térmica del Rehervidor, en un Case Study.
Todos los resultados deben ser presentados mediante tablas en el DFP Gas tratado TL
Vapores
LC
1000 psia
LC
Al quemador
TC
1015 psia
LC
T = 400 °F
Gas de alimentación TL
Figura 1. Diagrama del proceso de deshidratación del gas natural con TEG. Tip: emplee un Balance para calcular el Punto de rocío en la corriente de gas seco para la especificación de temperatura.
Ing. Wilfredo Ruiz