Procesos criogenicos

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Se caracterizan porque el gas se enfría a temperaturas de -100 a -150 °F (Temperaturas Criogénicas); en este caso se requiere que el gas después de la deshidratación tenga un contenido de agua de unas pocas ppm, además se necesita que el gas se pueda despresurizar para poderlo enfriar. Las plantas criogénicas son la de mayor rendimiento en líquidos recobrados, son más fáciles de operar y máscompactas aunque un poco más costosas que las de refrigeración (1). La selección de una planta criogénica se recomienda cuando se presenta una o más de las siguientes condiciones (4).

Figura 79 -. Diagrama del procesamiento del Gas por Refrigeración.76
• Disponibilidad de caída de presión en la mezcla gaseosa
• Gas pobre.
• Se requiere un recobro alto de etano (mayor del 30%).
• Pocadisponibilidad de espacio.
• Flexibilidad de operación (es decir fácilmente adaptable a variaciones amplias en presión y productos).
Como el gas se somete a caída de presión, el gas residual debe ser recomprimido y por esta razón la expansión del gas, en lugar de hacerse a través de una válvula, se hace a través de un turbo expandir para aprovechar parte de la energía liberada en la expansión.
Lafigura 80, es el esquema de un proceso criogénico para remoción de líquidos de un gas.
El gas inicialmente se hace pasar por un separador de alta presión para eliminar los líquidos (agua y condensados). Luego se pasa por una unidad de deshidratación para bajarle el contenido de agua a valores de ppm; por esto la unidad de deshidratación debe ser de adsorción y el disecante del tipo mallasmoleculares.
De la unidad de deshidratación el gas intercambia calor con el gas que sale de las desmetanizadora a aproximadamente -150 °F y luego pasa a un separador de baja temperatura. De este separador el líquido y el gas salen aproximadamente a -90 °F y el líquido entra a la desmetanizadora por un punto donde la temperatura de esta sea aproximadamente -90 °F. El gas que sale de este separador pasa porel turbo expandir donde la presión cae a unos 225 IPC y la temperatura cae a -150 °F y a esas condiciones entra a la desmetanizadora.
En la desmetanizadora la temperatura varía desde uno 40 °F en el fondo, donde hay una zona de calentamiento, y -150 °F en el tope.
El gas que sale del tope a -150 °F y 225 LPC intercambia calor con el gas que sale de la unidad de deshidratación y luego pasa a uncompresor que es activado por el turbo expandir, aprovechando parte de la energía cedida por la expansión del gas, y luego otro compresor termina de comprimir el gas para llevarlo a la presión requerida.
Como el gas se calienta por la compresión al salir del último compresor, parte de este gas se usa para mantener el fondo de la desmetanizadora a 40 °F y el resto se hace pasar por un enfriadorpara llevarlo a la temperatura adecuada. Todo este es el gas residual, que en su composición es básicamente metano.
El líquido que sale de la desmetanizadora son los componentes pesados del gas y se envía a almacenamiento, o a fraccionamiento para obtener C2, C3 y C4 (o LPG) y NGL.
En una planta criogénica los rendimientos en componentes recuperados son: C2 > 60%, C3 > 100%.90% y C4+Ejemplo 6.1
El gas de la tabla 3 se somete a endulzamiento, deshidratación y procesamiento por refrigeración, donde se le remueve el 85% de C3, el 94% de C4 y el 98% de C5+, para llevarlo a los requisitos de calidad exigidos. Encontrar la composición del gas residual que sale de la fraccionadora en los procesamientos.
• Solución:
Tomando una mol de gas que entra al proceso, las moles de cada uno delos componentes que quedan luego del tratamiento del gas son
0.0 C1 = 0.855 N2 = 1.44H2S
C2 = 0.0574 C3 = (1 - 0.85) * 0.0574 = 0.0027
C4 = (0.0082) * (1 - 0.94) = 0.003
0.0C5+ = (0.0063) * (1 - 0.98)
Como el porcentaje de CO2 deben ser el 2%, las moles de C1, C2, C3, C4 y C5+ representan el 98% sea que las moles de CO2 presentes en el gas residual son:
y el número total de moles es...
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