Investigaciones
Páginas: 108 (26786 palabras)
Publicado: 16 de diciembre de 2012
UNIVERSIDAD DEL ISTMO
“MODELACIÓN DEL PROCESO DE SEPARACIÓN DE GAS-CRUDO EN LA INDUSTRIA PETROLERA”
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE
INGENIERO DE PETRÓLEOS
PRESENTA
DANIEL ANGEL MALDONADO LUIS
DIRECTOR DE TESIS DR. ADRIÁN EFRÉN SÁNCHEZ CHACÓN
ASESOR EXTERNO M.C. IVÁN GALVÁN YESCAS
SANTO DOMINGO TEHUANTEPEC, ABRIL DE 2010
AGRADECIMIENTOS
A mis padres: AlbertoMaldonado y Angelina Luis por la confianza que me tuvieron y su apoyo incondicional.
A mis hermanos: Alberto, Germán, Román y Karolina
A mis compañeros por su gran amistad y valiosa ayuda durante la carrera.
A mis asesores: Dr. Adrián Efrén Sánchez Chacón y M.C. Iván Galván Yescas por sus enseñanzas, consejos, paciencia y tiempo.
A cada uno de mis profesores por todo lo que aprendí conellos.
Al departamento de transporte de hidrocarburos del IMP por las facilidades permitidas.
A PROMEP por la beca otorgada.
RESUMEN
En el interior de un yacimiento petrolero, los fluidos se encuentran a presiones elevadas. En su trayecto a la superficie, experimentan una considerable caída de presión que provoca la vaporización preferencial de los componentes volátiles. Laestabilización del crudo es el proceso que permite, a través de una serie de etapas, controlar la separación de los componentes ligeros minimizando la liberación de aquellos de mayor interés, como las gasolinas. El presente trabajo tiene como finalidad realizar un estudio del proceso de separación gas-crudo mediante la aplicación de metodologías utilizadas actualmente en simuladores de procesos ypublicaciones técnicas y especializadas. Se abordan simultáneamente el equilibrio termodinámico de las fases gas-crudo y los balances de materia y energía asociados. Asimismo, con el fin de observar el comportamiento dinámico de las variables del proceso y el sistema básico de control, se implementa un modelo preliminar.
Se desarrolla un programa de cálculo que permite determinar latemperatura y composición de las fases en función de la presión de operación del separador. Para el cálculo del equilibrio termodinámico de fases se emplea la ecuación de estado de PengRobinson (P-R), obteniendo la fugacidad para cada componente de la mezcla y con estas las relaciones de equilibrio K. La estimación de las entalpías se realiza a partir de procedimientos recomendados por el APITechnical Data Book. Las desviaciones de las entalpías por alta presión se estiman a partir de dos metodologías; la correlación de Lee-Kesler y la ecuación de estado de P-R. La entalpía de la fracción pesada del crudo, por su parte, es calculada a partir del método de Stevens-Thodos. Finalmente, se emplean las correlaciones de Riazi-Daubert y de Kesler-Lee para caracterizar la fracción pesada delcrudo y definir las propiedades críticas, la temperatura de ebullición y el factor acéntrico de las cortes o corrientes en que se divide.
Se realiza la validación positiva de resultados a partir de comparación con simuladores comerciales, así como una exploración del intervalo de presión, temperatura y composición para el cual es aplicable el código de cálculo desarrollado. Se mejora lacaracterización de la fracción pesada del crudo (tradicionalmente definida como C7+) introduciendo la división de esta en varios cortes; esto permite una estimación más realista de su porción vaporizada, al llevar a cabo un cálculo más detallado de la pérdida de componentes de interés (C7, C8, C9, etc.). Asimismo, se trabajó en la reproducción confiable de resultados publicados en la literaturay en la estimación de parámetros de interés técnico. Finalmente se ha efectuado un estudio preliminar del comportamiento dinámico del proceso de separación y el sistema básico de control.
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN……………..…….………………………………………………….…………..I JUSTIFICACIÓN……..……………...…………………………………………...………...….........III OBJETIVOS……..………………………..…………………………………………………….......IV
CAPITULO I.-...
“MODELACIÓN DEL PROCESO DE SEPARACIÓN DE GAS-CRUDO EN LA INDUSTRIA PETROLERA”
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE
INGENIERO DE PETRÓLEOS
PRESENTA
DANIEL ANGEL MALDONADO LUIS
DIRECTOR DE TESIS DR. ADRIÁN EFRÉN SÁNCHEZ CHACÓN
ASESOR EXTERNO M.C. IVÁN GALVÁN YESCAS
SANTO DOMINGO TEHUANTEPEC, ABRIL DE 2010
AGRADECIMIENTOS
A mis padres: AlbertoMaldonado y Angelina Luis por la confianza que me tuvieron y su apoyo incondicional.
A mis hermanos: Alberto, Germán, Román y Karolina
A mis compañeros por su gran amistad y valiosa ayuda durante la carrera.
A mis asesores: Dr. Adrián Efrén Sánchez Chacón y M.C. Iván Galván Yescas por sus enseñanzas, consejos, paciencia y tiempo.
A cada uno de mis profesores por todo lo que aprendí conellos.
Al departamento de transporte de hidrocarburos del IMP por las facilidades permitidas.
A PROMEP por la beca otorgada.
RESUMEN
En el interior de un yacimiento petrolero, los fluidos se encuentran a presiones elevadas. En su trayecto a la superficie, experimentan una considerable caída de presión que provoca la vaporización preferencial de los componentes volátiles. Laestabilización del crudo es el proceso que permite, a través de una serie de etapas, controlar la separación de los componentes ligeros minimizando la liberación de aquellos de mayor interés, como las gasolinas. El presente trabajo tiene como finalidad realizar un estudio del proceso de separación gas-crudo mediante la aplicación de metodologías utilizadas actualmente en simuladores de procesos ypublicaciones técnicas y especializadas. Se abordan simultáneamente el equilibrio termodinámico de las fases gas-crudo y los balances de materia y energía asociados. Asimismo, con el fin de observar el comportamiento dinámico de las variables del proceso y el sistema básico de control, se implementa un modelo preliminar.
Se desarrolla un programa de cálculo que permite determinar latemperatura y composición de las fases en función de la presión de operación del separador. Para el cálculo del equilibrio termodinámico de fases se emplea la ecuación de estado de PengRobinson (P-R), obteniendo la fugacidad para cada componente de la mezcla y con estas las relaciones de equilibrio K. La estimación de las entalpías se realiza a partir de procedimientos recomendados por el APITechnical Data Book. Las desviaciones de las entalpías por alta presión se estiman a partir de dos metodologías; la correlación de Lee-Kesler y la ecuación de estado de P-R. La entalpía de la fracción pesada del crudo, por su parte, es calculada a partir del método de Stevens-Thodos. Finalmente, se emplean las correlaciones de Riazi-Daubert y de Kesler-Lee para caracterizar la fracción pesada delcrudo y definir las propiedades críticas, la temperatura de ebullición y el factor acéntrico de las cortes o corrientes en que se divide.
Se realiza la validación positiva de resultados a partir de comparación con simuladores comerciales, así como una exploración del intervalo de presión, temperatura y composición para el cual es aplicable el código de cálculo desarrollado. Se mejora lacaracterización de la fracción pesada del crudo (tradicionalmente definida como C7+) introduciendo la división de esta en varios cortes; esto permite una estimación más realista de su porción vaporizada, al llevar a cabo un cálculo más detallado de la pérdida de componentes de interés (C7, C8, C9, etc.). Asimismo, se trabajó en la reproducción confiable de resultados publicados en la literaturay en la estimación de parámetros de interés técnico. Finalmente se ha efectuado un estudio preliminar del comportamiento dinámico del proceso de separación y el sistema básico de control.
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN……………..…….………………………………………………….…………..I JUSTIFICACIÓN……..……………...…………………………………………...………...….........III OBJETIVOS……..………………………..…………………………………………………….......IV
CAPITULO I.-...
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