Ejercicio Maestria

PROCESAMIENTO DEL GAS NATURAL DOCENTE. M. Sc. Ing. Mario Daza Blanco ALUMNO: Ing. José Antonio Poma Catacora

TRABAJO DE EVALUACIÓN 2. En base al siguiente análisis cromatográfico del Campo Sábalo determine mediante un Informe Técnico pormenorizado, de todas las características técnicas-operativas, cálculos, propiedades, clasificación, oportunidades, análisis FODA, haciendo consideraciones sobre el planteo de un Proyecto de Pre factibilidad para la construcción de una Planta de Procesamiento de Gas Natural, su tratamiento y adecuación final al gas natural explotado. COMPONENTE

FRACCION MOLAR

N2

0,4595

CO2

1,8895

C1

87,7388

C2

6,4092

C3

2,3628

iC4

0,3682

nC4

0,4709

iC5

0,1296

nC5

0,0856

C6

0,0570

C7

0,0210

C8

0,0071

C9+

0,0008

TOTAL

COMPONENTE

FRACCION MOLAR (%)

100,0000 Valor tabla GPA-2145 hv Ideal Net (BTU/scf)

N2

0,4595

0

CO2

1,8895

0

C1

87,7388

909,4

C2

6,4092

1618,7

C3

2,3628

2314,9

iC4

0,3682

3000,4

nC4

0,4709

3010,8

iC5

0,1296

3699

nC5

0,0856

3703,9

C6

0,0570

4403,9

C7

0,0210

5100,3

C8

0,0071

6249

C9+

0,0008

6996,3

TOTAL

100,0000

Hv ideal Gross (Btu/scf)

Poder calorifico Ideal Net (BTU/scf)

Ideal Gross (Btu/scf)

0 0 0 0 1010,3 797,8966 886,4251 1769,7 103,7457 113,4236 2516,1 54,6965 59,4504 3251,9 11,0475 11,9735 3262,3 14,1779 15,3622 4000,9 4,7939 5,1852 4008,9 3,1705 3,4316 4755,9 2,5102 2,7109 5502,5 1,0711 1,1555 5796 0,4437 0,4115 6493 0,0560 0,0519 993,6095 1099,5814 argentina 1000 brasil 1034 boca de pozo entre 1096-1100 0

0

5. Para la corriente de alimentación dada, estimar las composiciones de la corriente de productos para recuperar 159.5 mol de propano en el producto de

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cima, con un contenido máximo del 1% del componente clave pesado en la corriente de cima. COMPONENTE

ALIMENTO MOLES (Moles/hr)

%MOL

2,4

0,7

31,0 76,7 76,5

8,9 22,0 21,9

C2 C3 iC4 nC4 C5

SOLUCIÓN: -Se selecciona el C3 como componente clave liviano, por ser el más pesado de los componentes que se vaporiza. -Se selecciona el iC4 como componente clave pesado, por ser el más liviano de los componentes que permanece en la fase liquida. -Para determinar la cantidad total de moles de Propano a la entrada de la torre de fraccionamiento, se utiliza la suma parcial de los componentes dados y haciendo regla de tres con el porcentaje molar faltante, se determina dicha cantidad. COMPONENTE

ALIMENTO MOLES (Moles/hr)

C2 C3 iC4 nC4 C5 TOTAL TOTAL SEMI PARCIAL

2,4 31,0 76,7 76,5 186,6

%MOL

0,7 46,6 8,9 22,0 21,9 100,0 53,4

-Haciendo regla de tres con el porcentaje de 𝐂𝟑 : COMPONENTE

ALIMENTO MOLES (Moles/hr)

C2 C3 iC4 nC4 C5 TOTAL TOTAL SEMI PARCIAL

−Moles de C3 =

2,4 31,0 76,7 76,5 186,6

%MOL

0,7 46,6 8,9 22,0 21,9 100,0 53,4

186.6(Mol⁄hr)x46.6%Mol 53.4%Mol

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−Moles de C3 = 162.8 (Mol⁄hr) -Completando la tabla: COMPONENTE

C2 C3 iC4 nC4 C5 TOTAL TOTAL SEMI PARCIAL

ALIMENTO MOLES (Moles/hr)

%MOL

2,4 162,8 31,0 76,7 76,5

0,7 46,6 8,9 22,0 21,9 100,0

186,6

53,4

Para el propano: −%Moles en la cima = (X%) ∗ 162.8 = 159.5 moles de C3 159.5 −%Moles en la cima = x100% = 98% 162.8 −Moles en el fondo = 162.8 − 159.5 = 3.3 moles de C3 Para el etano: −Moles en la cima = 100% del alimento = 2.4 moles de C2

-Cálculo del total de moles en la cima de butano: Como el iC4 es el 1% mol del producto de cima, la suma de C3 + C2 será el 99% (todo el C4 y C5 están en el fondo). Entonces Moles de cima ∗ (0.99) = C3 + C2 159.5 + 2.4 = 163.5 moles 0.99 (C3 + C2 ) = (159.5 + 2.4) = 161.9 moles Moles de iC4 en la cima = 163.5 − 161.9 = 1.6moles Moles de cima = (C3 + C2 )⁄(0.99) =

En una operación real los componentes más livianos que el clave liviano (C3 ), y los componentes más pesados que el clave pesado (iC4 ), no se separan perfectamente. Para propósitos estimativos y cálculos a mano, asumir una separación perfecta delos componentes no claves es una simplificación muy útil, por lo tanto el balance global queda.

Componente

Alimento moles

Producto de cima moles %mol

Producto de fondo moles %mol

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C3 = 98% iC4 = 99%

2

2,4

2,4

1,5

0,98

3

162,8

159,5

97,6

3,3

1,8

0,99

4

31 76,7 76,5 349,4

1,6

1,0

163,5

100,0

29,4 76,7 76,5 185,9

15,8 41,3 41,2 100,0

4 5

Total

PARA EL PROPANO: MOLES EN LA CIMA DE C3 MOLES EN EL FONDO DE C3 PARA EL ETANO: MOLES EN LA CIMA DE C2

0,98 x 162,8 = 162,8 - 159,5 =

100%

159,5 PROD. CIMA 3,3 PROD. FONDO

2,4

PARA EL iC4

Moles de cima*0,99=C2+C3 Moles de cima de iC4=

(C2+C3)= 2,4+159,5 = Moles de [(2,4+159,5)/(0,99)] cima= =

161,9

163,5-161,9 =

1,6

163,5

-Resumiendo:

Componente 2 3 4 4 5

Total

Alimento moles 2,4 162,8 31 76,7 76,5 349,4

Producto de cima moles %mol 2,4 1,5 159,5 97,6 1,6 1,0

163,5

100,0

Producto de fondo moles %mol 3,3 29,4 76,7 76,5 185,9

1,8 15,8 41,3 41,2 100,0

6. Calcular la carga de calor en el condensador, la fracción liquida producida y el coeficiente de actuación (COP-Coeficient of performance) para el sistema de

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refrigeración con propano con las condiciones básicas mostradas en el diagrama. Ignorar la fuga de calor dentro el sistema y asumiendo que la eficiencia del compresor es del 88% y la entalpia a 250 psia es de 240Btu/lb. Utilizar las tablas de saturación.

SOLUCIÓN: Paso de compresión. -Cálculo del trabajo de compresión. Ws =

hB − hA h250 psia − h16 psia,−40°F = nLS nLS

Donde de tablas h16 psia,−40°F = 182.0Btu/lb Entonces: Ws =

240 − 182 = 65.9 Btu⁄lb 0.88

Entalpia actual final de la expansión debido a la no idealidad del compresor. ℎ𝐵´ = ℎ𝐴 + 𝑊𝑠 = ℎ16 𝑝𝑠𝑖𝑎,−40°𝐹 + 𝑊𝑠 ℎ𝐵´ = 182 + 65.9 = 247.9 𝐵𝑡𝑢⁄𝑙𝑏 Paso de condensación. -Cálculo de la carga: 𝑞 = ℎ𝑐 − ℎ𝐵´ = ℎ242𝑝𝑠𝑖𝑎,120°𝐹 − ℎ𝐵¨

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Donde de tablas h242 psia,120°F = 98.7 Btu⁄lb Entonces: q = 98.7 − 247.9 = −149.2

Btu lb

= 𝟏𝟒𝟗. 𝟐

𝐁𝐭𝐮 𝐥𝐛

Calculo de la fracción másica condensada. Donde de tablas: h242psia,120°F = 98.7 Btu⁄lb 𝑉 ℎ−40°𝐹 = 182.2 𝐵𝑡𝑢⁄𝑙𝑏 𝐿 ℎ−40°𝐹 = 0 𝐵𝑡𝑢/𝑙𝑏

Entonces: 𝑓=

182.2 − 98.7 = 𝟎. 𝟒𝟔 182.2 − 0

Calculo del COP 𝑉 𝐿 (ℎ𝐴 − ℎ𝐷𝐿 ) (ℎ−40°𝐹 ) − ℎ−40°𝐹 𝑂𝑃 = 𝑓 =𝑓 𝑊𝑠 𝑊𝑠 (182.2 − 0) 𝑂𝑃 = 0.46 = 𝟏. 𝟐𝟕 65.9