Sistema de Refrigeración Por Propano

UNIVERSIDAD AUTONOMA GABRIEL RENE MORENO FACULTAD INTEGRAL DEL CHACO CARRERA INGENIERIA DE PETROLEO Y GAS NATURAL

SISTEMA DE REFRIGERACION POR PROPANO MATERIA

:

DISEÑO DE PLANTA

DOCENTE

:

ING. NAHIR MEDINA

UNIVERSITARIO

:

JOSE OSCAR NUÑEZ ARAMAYO SANTOS VARGAS MEDINA

FECHA

:

18 DE NOVIEMBRE DE 2010 CAMIRI – BOLIVIA

SISTEMA DE REFRIGERACIÓN POR PROPANO INTRODUCCIÓN El proceso de refrigeración se usa para cumplir con las especificaciones de punto de rocío por hidrocarburo y por agua para el gas de venta. La temperatura a la cual debe ser enfriado el gas depende del nivel requerido para alcanzar las especificaciones de punto de rocío. Este será el requerimiento mínimo de enfriamiento. Enfriar el gas a niveles de temperatura por debajo de este mínimo debe ser justificado por la economía de la recuperación del GLP. Esto requiere de una evaluación económica que considere el beneficio de la recuperación adicional de GLP y los costos de inversión y operación de las facilidades para ello. Entre las aplicaciones de refrigeración incluyen la recuperación de: Líquidos del Gas Natural LGN, Gas Licuado de Petróleo GLP, Control del punto de rocio de hidrocarburos, Plantas de Gas Natural Licuado LNG. La selección del refrigerante se basa generalmente sobre todo en los requerimientos de: Temperatura, Disponibilidad, Economía y experiencia previa. Por ejemplo en plantas de proceso de gas, el etano y el propano pueden estar a la mano. En este tema se hace referencia al sistema de refrigeración con el uso de propano, el cual al evaporarse en el caso del chiller enfría el gas natural que pasa por los tubos.

PROPANO Es uno de los hidrocarburos contenidos en el petróleo crudo y se suele obtener del gas natural o de los gases de los procesos de cracking producidos en los reacciones con catalizadores en una refinería. Su fórmula química es C3H8 y sus características principales son: punto de ebullición, 45 °C; densidad relativa del propano líquido a 4-15 °C, 0,51. El propano tiene la propiedad de enfriar por expansión. A continuación se describe el proceso del sistema. (fig. 1.1)

FIG. 1-3 Diagrama de flujo del proceso – diagrama

Diagrama de flujo del proceso

Diagrama presión - entalpía COMPONENTES DEL SISTEMA DE REFRIGERACIÓN      

TANQUE DE PROPANO O DE SURGENCIA ECONOMIZADOR CHILLER DEPURADOR DE PROPANO COMPRESOR. AEROENFRIADORES O CONDENSADORES

TANQUE DE PROPANO (ACUMULADOR) Unidad donde se almacena el propano en fase liquida, presurizado por la fase vapor del propano. De esta unidad sale el propano en fase líquida hacia el economizer.

ECONOMIZADOR. El economizador tiene la función de separar la fase gaseosa y la fase liquida de propano, y está ubicado entre el tanque de propano y el Chiller. Es unidad que suministra un incremento en la capacidad del sistema de refrigeración y una eficiencia sub-enfriando el propano líquido a través de un intercambiador de calor liquido-vapor antes que vaya al chiller; la fase gaseosa atraviesa un demister y va como carga al compresor de propano, y la fase liquida es en viada al CHILLER.

CHILLER (INTERCAMBIADOR DE CALOR) Es un intercambiador de calor con tubos en “U”, donde el refrigerante fluye por el lado del casco (Carcasa); el gas o carga al chiller ingresa por los tubos, El propano que viene el economizador de propano, el propano líquido que ingresa al chiller dentro de este por el efecto de calor desprendido por las tuberías se va evaporando y enfriando el gas hasta su punto de burbuja, bajando de nivel en el equipo el cual es regulado por una válvula controladora de nivel, y la fase vapor del propano va a la succión de un compresor. El líquido entra al Chiller a una temperatura que está entre 37 y 43 °F (3 y 6 °C) por debajo de la temperatura a la que se debe enfriar el fluido que está en el lado de los tubos. Es importante conocer la sumergencia de los tubos porque esto determina el rendimiento del proceso.

DEPURADOR DE PROPANO (SCRUBBER) El depurador de propano tiene como objetivo evitar que el propano en fase liquida pueda entrar al compresor. El depurador retiene el propano líquido y a traves de un calentador que lleva internamente, brinda calor de tal forma que el propano líquido evapora en su totalidad. La fase gaseosa de propano va como carga a la etapa de baja presión del MotoCompresor (succión).

COMPRESOR. El Moto-Compresor de propano es una unidad compuesta de motor y compresor que tiene la función de comprimir y elevar la presión de los gases La carga de propano fase vapor va a dimensionar el tamaño y tipo de compresor a utilizar.

AEROENFRIADORES O CONDENSADORES Es un intercambiador de calor donde el refrigerante va por el lado del casco y es enfriado con aire, para luego volver al tanque de propano en fase líquida.

DESCRIPCION DEL PROCESO. Siguiendo el circuito de propano, vemos que es un ciclo simple de refrigeración conformado por:  Expansión  Evaporación  Compresión  Condensación Expansión. El propano almacenado en el tanque de surgencia tiene una presión que oscila entre 150 – 200 Psi y a una temperatura de 100 º F, el propano es enviado al economizador, previamente pasa atreves de la válvula JT donde ocurre una caída de presión reduciendo la presión a 60 – 80 Psi y una temperatura de 45 ºF el propano entra al economizador. La fase gaseosa se encuentra en la parte superior del economizador que es enviada como carga a la succión de intermedia del Moto-compresor de propano (MC o CR) con una presión que oscila entre 60 – 80 PSI. Por la parte inferior del economizador la fase liquida es enviada al chiller, antes de entrar al chiller la fase liquida de propano pasa por una válvula JT ocurriendo una caída de presión de 10 – 20 Psi y una temperatura de -15 ºF, Evaporación. El propano liquido entra al chiller unidad donde se produce el intercambio térmico entre el refrigerante (Propano) y el medio a enfriar (gas). El gas previamente pasa por un pre-enfriamiento en los intercambiadores Gas-Gas, para optimizar el proceso de refrigeración en el chiller, donde el refrigerante liquido (propano) es evaporado por la corriente del gas que pasa por los tubos. Una vez que el propano ha refrigerado el gas este es enviado en forma gaseosa hacia el depurador de propano. El depurador retiene el propano líquido y a traves de un calentador que lleva internamente, brinda calor de tal forma que el propano líquido evapora en su totalidad. Compresión. La fase gaseosa de propano va como carga a la etapa de baja presión 10 – 20 Psi del MotoCompresor. El gas propano es comprimido a través de unos compresores reciprocantes o tipo tornillo, y es descargado con una presión que oscila entre 180 – 200 Psi. Condensación. Este gas es enviado a una serie de aeroenfriadores donde el gas pasa a traves de tubos, el gas propano es enfriado por ventiladores de aire, el propano es condensado hasta llegar a la fase liquida y es enviado al tanque de surgencia para comenzar un nuevo ciclo.

DIAGRAMA DE FLUJO DE UN SISTEMA DE REFRIGERACIÓN POR PROPANO.

SISTEMA DE CONTROL EN DCS (SISTEMA DE REFRIGERACIÓN DE PROPANO)