LUZ ALEJANDRA AMAYA ANDRES RICARDO MURCIA ROBINSON ANDRES QUITIAN GRUPO 7 INGENIERIA DE GAS ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS
Es una operación mediante la cual se separa en fracciones de compuestos los líquidos recuperados del gas natural. Este proceso se
basa en la separación de componentes por volatilidad relativa, producir un producto liquido el cual cumpla con las especificaciones de venta.
En la destilación el proceso de separación se basa en la volatilidad relativa de los compuestos a ser separados. La separación ocurre debido a que un componente se calienta hasta que
pasa a la fase de vapor y el otro componente permanece en la fase liquida. SEPARACION FACIL VOLATILIDAD RELATIVA > 1
MAS DE DOS COMPONENTES COMPONENTES CLAVE
Debe existir una diferencia de puntos de ebullición a una presión de operación.
A mayor diferencia de volatilidad, será más fácil la separación.
Se debe tener en cuenta la pureza y el grado de separación.
Los compuestos deben ser estables térmicamente.
Producto del desmetanizado (C2+) Producto del desetanizado (C3+) Mezclas de Etano/Propano (EP) Propano comercial Mezclas de Propano/Butano (GLP) Butanos Mezclas de Butano/Gasolina Gasolina Natural Mezclas con una presión de vapor específica.
Las
torres
de
fraccionamiento
son
cilindros verticales, altos
y de gran diámetro, que suelen
configurar
el
entorno de una refinería.
El gas natural es fraccionado pasando a través de una serie de torres de destilación que usa los puntos de ebullición de cada producto como principio de separación, al incrementar la temperatura los componentes más ligeros se evaporan por el tope de la torre como gas. Igualmente los componentes pesados salen por el fondo de la torre
donde pasan a la
siguiente torre como corriente de alimento. El proceso normal a seguir es:
1. Desetanizador o Deetanizador. 2. Depropanizador. 3. Debutanizadora.
COLUMNA DE PLATOS
COLUMNAS DE EMPAQUE
Los platos son diseñados para darle soporte al líquido y proveer un contacto con el vapor. Hay muchos tipos de platos diseñados pero los más comunes son los de cápsula, de burbuja, platos de válvula y los platos perforados. Figura 4. Pasajes que permiten el flujo de vapor Fuente: “Engineering Databook GPSA
Los últimos años se ha aumentado el uso de empaques ya que tiene como ventaja una menor caída de presión y permite el uso de equipos mas Pequeños. Hay 3 tipos: Estructuras aleatorias, estructuras de empaque y grids. Figura 5 y 6: estructura y tipos de empaques. Fuente: “Engineering Databook GPSA
Sección de despojo: Es la parte inferior de la torre. El vapor proveniente del rehervidor despoja los livianos del liquido descendiendo.
Sección de rectificación.
Sección de rectificación: Parte superior de la torre. Se condensan los pesados que se encuentran en la fase vapor.
Sección de despojo.
Figura 7. Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Tray_Distillation_Tower.PNG
Entre mas baja sea la volatilidad relativa la altura de la columna deberá ser mayor. En cada plato hay transferencia de masa y energía. En el reboiler se producen los gases de despojo.
Internos tales como platos promueven el contacto liquido vapor Figura 9. Fuente: GPSA Cap. 19
Se asume que la torre está compuesta de una serie de etapas de equilibrio que pueden ser consideradas como serie de separadores.
El número de etapas de equilibrio depende de:
1. 2. 3.
• Composición de la corriente de entrada, fase y tasa de flujo (en el fraccionador). • Composición, tasa, presión temperatura del gas de entrada. • Especificaciones del gas y líquido de salida.
y
La transferencia de masa y calor ocurre en cada etapa y tanto el
vapor como el liquido están en equilibrio
termodinámico,
es
decir, tienen igual punto de
saturación, por un lado el liquido se encuentra en su punto de burbuja y el gas en su punto de roció.
Definida como la división entre la fracción molar del componente de fase vapor y la fracción molar del componente de fase líquida
Gas y solución ideal:
Figura 2. Constante de equilibrio etano, Pconv = 3000psia Fuente: “Engineering Databook GPSA
Hay tres formas de especificar el producto deseado de una fraccionador: Un porcentaje de recuperación de un componente en las corrientes superiores o inferiores.
Una composición de un componente en cualquier producto. Una propiedad física específica de cualquiera de estos productos. Las especificaciones de recuperación y composición se pueden utilizar directamente en el balance de materiales. Sin embargo, las especificaciones de propiedades se utilizan indirectamente
En una mezcla de varios componentes, normalmente hay dos componentes claves para la separación.
Light Key • El componente más liviano, en el producto de la parte inferior en cantidades significativas.
Heavy Key • El componente más pesado, en el producto de cabeza en una significativa cantidad.
Tiene un impacto directo con el tamaño de la columna y las utilidades necesarias. Para mayor pureza se requieren mas bandejas, mas reflujo, mayor diámetro y una cantidad reducida de productos.
Este factor varia entre 500 y 2000
•
Presión de Operación.
Relación de reflujo
Número de etapas.
Aire
Temperaturas de 115-125°F Medio de enfriamiento disponible para el condensador
Consideraciones Para el cálculo de la presión de operación
Volatilidad relativa entre los componentes claves de separación
Costos y eficiencia de operación
Menor presiónmaximiza la volatilidad relativa
Menor presiónaumento en costo Presiones muy elevadas- menor eficiencia de proceso
La relación de reflujo es la tasa molar de reflujo liquido dividida por la tasa molar de producto neto de cima.
Figura 11. Fuente: “Engineering Databook GPSA Cap. 19
El método de Underwood es el más usado para calcular la mínima relación de reflujo. Se asumen constantes la volatilidad relativa y la relación molar líquido/vapor. Se evalúa por prueba y error.
(1932, 1948) Donde: q= Moles de liquido saturado en la corriente por mol de corriente.
El número de etapas teóricas requeridas para una separación dada, entre una relación de reflujo mínimo y reflujo total; esta dada por una correlación empírica. Sm = Mínimo Número de etapas S = Etapas Teóricas. Rm = Mínima relación de reflujo. R = Relación de reflujo.
Lo = Tasa de reflujo liquida. V1 = Tasa vapor parte superior de la columna Figura 13. Fuente: “Engineering Databook GPSA
El número de etapas mínimo para un sistema multicomponente puede ser calculado con la ecuación de Fenske: Sm = Mínimo Número de etapas Sf = Factor de Separación
