Ejercicio-Precalentar Aceite Crudo

 

  En una nueva instalación es necesario precalentar 149000 lb/h de aceite crudo de 34 °API de 170 a 285 °F, correspondiente al plato de alimentación de una torre fraccionadora. Hay una línea de gasoil de 33 °API que pasa cerca de la torre a 530 °F, disponible en cantidades relativamente ilimitadas. Debido a que el costo de bombeo de gasoil frio es  prohibitivo, la temperatura de gasoil del intercambiador, de regreso a la línea, no deberá ser  menor de 300°F. Se permite una caída de presión de 10 lbf/plg2 en el gasoil y de 15 lbf/plg2 lbf/pl g2 en la línea de alime alimentaci ntación. ón. Determ Determine ine el(los) intercambia intercambiador(es) dor(es) adecuados para este requerimiento. Selección del intercambiador

m ˙ c =149000 lb /h

T1=530°F

t1=170°F

T2=300°F

t2=285°F

34°API

170°F

cp=0,51 BTU/LB °F

33°API

530°F

cp=0,71 BTU/LB °F

 

 

Figuran° 4

˙ = (  ˙m cp ) c × (t 2−t   11) = (149000 lb/h x 0,51 BTU/LB °F) (285°F-170°F) Q ˙ = 8738850 BTU / h Q ˙ = (  ˙m cp ) h × (T   11 −T 2) Q

m h=¿

  ˙ Q˙  ¿  2) cph× ( T 1−T   2

˙ l b/ h ¿ m h=¿ 53514,08

Fluidos Fluido

T1 (°F)

T2 (°F)

°API

Posición

Estado

Gasoil Aceite

530 170

300 285

33 34

Coraza Tubos

Caliente Frio

crudo 530 170 ∆T1=360

 

˙  (lb/h)

m

149000 53514,08

Temperaturas Caliente Frio Diferencia

∆Tml =

300 285 ∆T2=15

345 ∆ T 1− ∆ T 2 1  = 360  ∆ T   1 ln ln 2 15 ∆ T   2

230 115 345

(  )   = 108,55 °F

∆Th=245 ∆Tc=130

 

2 − t 1 ∆ Th T   2  =   1 − t 2 ∆ Tc T   1

∆ Th  =0,53  ∆ Tc

 Figuran  Figura n ° 17

 Kc =0,42  Fc =0,425 Tc = T 2 + Fc × ( T 1 −T 2 )   1 )   tc =t 1 + Fc × ( t 2−t  1

 R = S=

Tc = 300 + 0,425 × 230 = 397,75 °F tc =170 + 0,425 × 115  = 218,87 °F

T 1 −T 2 230 = =2 t 1 −t 2 115

  t 2−t   1 1 115 = =0,32 T 1 −t 1 360

 Ft =0,88 

Será satisfactorio un intercambiador 1-2

Figura n°18

∆ T = Ft × ∆ Tml= 0,88 × 108,55 ° F  ∆ T = 95,53 ° F  Selección de tuberías (tabla n°9 y 10) Tubos

Coraza

DE= 1 pulg DI=0,81 pulg n=6 Pasos L= 16 pulg a´t=0,515  pulg2 a¨=0,2618  pie2 / pies Lin BWG=13

DI= 31 pulg De=0,72 pulg C´=0,25 pulg Pt=1,25 pulg B=7 pulg  N=424 Arreglo Triangular  

Según los fluidos de trabajo y la Tabla n°8 el Ud se encuentra entre 40-60

Ud =53

  Q˙

 A =

  8738850 =1726 pies2 U d × ∆ T   53 × 95,53

 N =

  A   1726  = =412,05  L × a ¨  16 × 0,2618

=

Según la tabla n° 9 el número de tubos a utilizar serán 424 Ud corregido

 

2

 A =424 × 16 × 0,2618 =1776,05 pies Ud =

  8738850 1776,05 × 95,53

=51,51

Fluido Frio, Tubos, aceite crudo

Área de flujo: at =

 Nt  Nt × a ´ t   424 × 0,515  = = 0,253 pulg2 144 × n 144 × 6

Masa vel:

¿=   ˙ =

m 149000   lb =589558,53 at  0,253  pieh  pie h

 A tc= 227,5 ° F µ =1,1 cp   μ= 1,1 × 2,42=2,66 lb / pie h   D= 0,810 / 12=0,0675  pie 0,0675 × 589558,53 =14949,36 ¿ ℜ= D > ¿ =

 μ

2,66

Según Figura n° 24

J  H  =  = 50

 Para μ =1,1 cp y 34 ° API Figur Figura a n ° 16 κ   ¿¿ ¿¿ hi= JH κ ¿ ¿ ¿   0,185 hi =50 × =137,04 Btu / h pie2 ° F  0,0675 ϕt 

Tomando en cuenta que ϕt es es igual a 1 2

hi=137,04 Btu / h pie ° F  hio = hi ×

  DI   0,810 =137,04 × =112,002 Btu / h pie2 ° F  1  DE

Fluido caliente, Coraza, Gasoil

Área de flujo: B=7  pulgC´ =0,25  pulg

 Figura n° 14

 

as =

 D  DII ×C´ ×C´ ×B 31 × 0,25 × 7 = 0,3014 pie2  = 144 × 1,25 144 × Pt 

Masa vel: Gs=

 m˙ = 53514,08 =177558,25   lb as

0,3014

h pie pie

2

 A Tc= 415 ° F µ= 0,55 cp   μ= 0,55 × 2,42=21,33 lb / pie h 

 Figura n° 14

 De= 0,72 /12 =0,06  pie  De Gs 0,06 × 177558,25  = =8004,13 1,33  μ

ℜ=

Según Figura n° 28

J  H  =  = 50

 Para μ =0,55 cp y 33 ° API Figuran° 16 κ   ¿¿ ¿¿ ho = JH κ  ¿¿  ¿ ¿ ¿  0,155 ho =50 × =129,17 Btu / h pie2 ° F  0,06 ϕs

Tomando en cuenta que ϕs es igual a 1 2

ho =129,17 Btu / h pie ° F  Caídas de Presión: Tubos:

ℜ=14949,36 f =0,00017 Figura  Figuran n ° 26 s= 0,79 Figura n ° 6 2

2

0,00017 × 589558,53 × 16 × 6 f ׿ × L × n = ∆ Pt = 10 10 5,22 × 10 × D × s × ϕ t   5,22 × 10 × 0,0675 × 0,79 × 1

 

∆ Pt =2,038 lb / pulg Coraza:

2

 

ℜ=8004,13 f =0,00021 Figura  Figuran n ° 29 s= 0,73 Figura n° 6  Ds=31 / 12 =2,58 pie

( N + 1 )=12 L / B =12 × 6 / 7 =27,43 2

∆ Ps =

  f ×Gs × Ds× ( N + 1 ) 10

5,22 × 10 ×De×s×ϕs

∆ Ps =0,139 lb / pulg

2

=

0,0002 × 177558,25 × 2,58 × 27,43 10

5,22 × 10 × 0,06 × 0,73 × 1

2

Coeficiente total limpio Uc

Uc =

hi hio o ×ho 111,00 × 129,17  = =59,689 Btu / h pie2 ° F  hio + ho 111,00+ 129,17

Factor de obstrucción Rd:Ud Uc−Ud 59,698−51,51 2  Rd = = = 0,003 h pie pie ° F / Btu Uc×Ud 59,698 × 51,51

Según la Tabla n° 12 Factores de obstrucción pág. (851) Para gas-oíl 500°F y mas el Rd será 0,003 129,17 Uc UD  Rd Calculado 0,139

   10 El intercambiador final será.

111,00

h exterior   59,698 51,51 0,003  Calculado ∆P P  R ∆  Re equerido

 

Tubos

Coraza

DE= 1 pulg DI=0,81 pulg n=6 Pasos L= 16 pulg Arreglo Triangular BWG=13

DI= 31 pulg De=0,72 pulg C´=0,25 pulg Pt=1,25 pulg B=7 pulg N=424

2,038

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