Endulzamiento

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OPTIMIZACION INTEGRAL DE LA OPERACION Y CONSUMO DE ENERGIA DE UNA PLANTA DE ENDULZAMIENTO DE GAS NATURAL
De la Cruz-Guerra, Cornelio∗; Cervantes-Rodríguez José Manuel; CruzGómez, M. Javier; Sánchez-Marín Elías; Ramírez-Antonio Artemio y Casasola-Varela Victor Instituto Mexicano del Petroleo email: cdlacruz@imp.mx.

Copyright 2005, CIPM. Este artículo fue preparado para su presentación en elcuarto E-Exitep 2005, del 20 al 23 de febrero de 2005 en Veracruz, Ver., México. El material presentado no refleja necesariamente la opinión del CIPM, su mesa directiva o sus colegiados. El artículo fue seleccionado por un comité técnico con base en un resumen. El contenido total no ha sido revisado por el comité editorial del CIPM.

RESUMEN En este trabajo se presenta un modelo cinéticotermodinámico para la optimización integral de una planta de endulzamiento de gas natural. El modelo es capaz de predecir la concentración de gas ácido residual y minimizar el consume de energía usando los principios de transferencia de masa, la cinética de la reacción, la relación de equilibrio vapor-liquido y el análisis pinch. La metodología usada es la siguiente: a) Análisis termodinámico para encontrarla concentración optima de CO2 y H2S que minimice el consumo de energía, b) Análisis energético a fin de detectar las oportunidades de ahorro de energía aplicando el método pinch, c) Definición de la Función Objetivo para minimizar los costos de operación, la cual toma en cuenta el balance de masa y energía, la calidad y uso del gas tratado, la corrosión del equipo y el impacto ambiental, y d)Optimización integral de la planta de endulzamiento de gas natural. Los resultados fueron la concentración óptima de CO2 y H2S, el ahorro de energía en el condensador y en el rehervidor y los valores óptimos de la presión y temperatura. Con estos valores, es posible detectar el potencial de ahorro de energía en la planta de endulzamiento de gas natural. Finalmente, este trabajo será usado para laoptimización en tiempo real o en línea a fin de obtener los más altos beneficios de la planta de endulzamiento de gas natural. Palabras clave: Endulzamiento, Planta, En Línea, Optimización, Termodinámica

INTRODUCCIÓN Para la optimización global de una planta de endulzamiento de gas natural se siguieron tres pasos: 1. Formulación del modelo de equilibrio termodinámico para determinar lascomposiciones de cada uno de los componentes presentes tanto en la fase líquida como en la fase vapor. Una vez planteadas las ecuaciones necesarias para describir el fenómeno de absorción química que se presenta en el proceso de endulzamiento de gas natural por medio de solventes químicos (Aminas), se aplicó el modelo a una columna de absorción con platos perforados, 2. Formulación del modelo dinámico enMATLAB con el fin de analizar las predicciones que proporcione el modelo al realizar algún cambio en la composición de algún componente así como también observar en cuanto tiempo el sistema dinámico estudiado tardará en estabilizarse. Debido a que la reacción de los solventes con el H2S es infinitamente rápida, se ha establecido un modelo basado en la transferencia de masa con reacción química enla fase líquida, 3. Análisis energético usando la técnica PINCH y el simulador ASPEN cuyo objetivo es conocer el estado de la planta en función del consumo de energía, es decir, saber que tan bien trabaja la planta en cuanto al consumo de energía para aplicar un esquema de optimización global que permita mejorar la calidad del gas tratado, la integridad mecánica de las tuberías y del equipo, yreducir el consumo de servicios. El análisis PINCH está basado en los trabajos de Vikas Dhole y B. Linnhoff [Ref. 9] y [Ref. 10], el cual fue propuesto originalmente para el diseño y rediseño de procesos. Sin embargo, en este trabajo se está utilizando el análisis PINCH para optimizar la operación de la planta de endulzamiento de gas

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natural de la siguiente manera: a). Revisión del consumo...
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