Maestría en Ingeniería Química · 2018
Diseño y selección de un sistema de recobro de amina en la corriente gaseosa de la unidad de cracking "uop i" antes de alimentarse a la unidad recuperadora de etano etileno de la refinería de Barrancabermeja
Este proyecto fue planteado con el objeto de reducir los altos costos de mantenimiento de los compresores recíprocos debido al arrastre de líquidos (Amina MEA) originado por la corriente de gases de la unidad de craqueo catalítico (UOP I), después de pasar por la sección de tratamiento con amina (MEA) para remover H2S y CO2. El compresor resulta ser de vital importancia para asegurar la licuefacción de los gases y lograr la recuperación de etano-etileno, el cual es materia prima para la producción de polietileno. Se implementó simulación de procesos utilizando el modelo termodinun modelo especializado para simulación de absorción de gases ácidos y corrosivos como H2S, COS y CS2 usando aminas secundarias y/o terciarias, definido por árbol de decisiones y las recomendaciones de ASPENTECH en el uso de cada modelo termodinámico. La torre fue simulada de acuerdo con la hoja de especificación de diseño, con el objeto de alcanzar un modelo más cercano al proceso real y con una validación confiable. Para precisar la simulación y el diseño de intercambiadores de calor se utilizó simulación de diseño riguroso bajo la herramienta EDR (Exchanger Design & Rating), obteniendo datos exactos para la construcción y las configuraciones mecánicas. Luego se procedió con la determinaron de relaciones entre variables de procesos para definir rangos de operación óptimos y de estabilidad, donde se plantearon variables como flujo de gas de carga, flujo de amina, temperaturas del gas de proceso, presión del sistema etc. Con este trabajó se concluye que un sistema de condensación y separación vapor-líquido garantiza la remoción del 85% de la amina en la corriente gaseosa, de tal forma que se reduce el impacto del líquido en la succión del compresor.
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Contenido
- INTRODUCCIÓNp. 16
- 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMAp. 19
- 2. OBJETIVOSp. 23
- 2.1 OBJETIVO GENERALp. 23
- 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOSp. 23
- 3. MARCO CONCEPTUALp. 24
- 3.1 REFINACIÓN DE PETROLEOp. 24
- 3.1.1 Principales procesos de refinaciónp. 26
- 3.2 UNIDAD DE CRAQUEO CATALÍTICOp. 26
- 3.3 TRATAMIENTO DE GASES PARA REMOCIÓN DE H2Sp. 29
- SUCCIÓN DE UN COMPRESORp. 32
- 3.4.1 Ciclonesp. 32
- 3.4.2 Separadores Bifásicosp. 33
- 3.4.3 Separadores por Choquep. 34
- 3.5 SIMULACIÓN EN ESTADO ESTACIONARIOp. 36
- 4. MARCO REFERENCIALp. 39
- 5. DISEÑO METODOLÓGICOp. 40
- 5.1 SIMULACIÓN DEL SISTEMA ACTUAL DE ABSORCIÓN CON AMINAp. 40
- CORRIENTE DE GASES A LA ENTRADA DEL COMPRESORp. 44
- 5.2.1 Enfriamiento y Separador bifásicop. 44
- 5.2.2 Enfriamiento y Separadores por Choquep. 46
- 5.2.3 Enfriamiento y Separadores con cambio de velocidadp. 47
- DEL SISTEMAp. 48
- 5.4 BENEFICIOS ECONÓMICOS AL IMPLEMENTAR LA TECNOLOGÍAp. 48
- 6. ANÁLISIS DE RESULTADOSp. 43
- 6.1. ANÁLISIS DE SIMULACIÓN DE LA CONDICIÓN ACTUALp. 49
- LÍQUIDA EN LA SUCCIÓN DEL COMPRESORp. 55
- 6.2.1 Implementación de enfriamiento y separador bifásico estándarp. 55
- 6.2.2 Implementación de enfriamiento y separador por choque tipo KOp. 57
- 6.2.3 Implementación de enfriamiento y separador Ciclónicop. 59
- 6.3 SELECCIÓN DE LA ALTERNATIVA A IMPLEMENTARp. 64
- 6.4 INGENIERÍA BÁSICA DE LA ALTERNATIVA SELECCIONADAp. 66
- 7. CONCLUSIONESp. 73
- 8. RECOMENDACIONESp. 74
- BIBLIOGRAFÍAp. 75
- ANEXOSp. 82
- Tabla 1. Recomendaciones para escogencia del modelo termodinámicop. 41
- Tabla 3. Resumen de tabla ANOVA y aleatoriedad de la toma de datosp. 46
- simuladop. 50
- gases de salida, frente a las variables independientesp. 51
- gases de salida, frente a las variables independientesp. 52
- gases de salida, frente a las variables independientesp. 54
- estándarp. 52
- separador bifásico estándarp. 57
- liquido-gasp. 60
- ciclónico liquido-gasp. 60
- mantenimiento y operación de los 2 equipos en paralelop. 62
- actual optimizado para reducción de MEA en la succión del compresorp. 65
- Figura 1. Tratamiento con Aminap. 21
- Figura 3. Rangos de temperatura para la refinería de Barrancabermejap. 26
- Figura 4. Esquema típico de una Unidad Destiladora de Crudop. 28
- y el sistema de tratamiento con aminap. 31
- Figura 6. Esquema de un ciclónp. 32
- Figura 7. Separador bifásico gas-líquidop. 34
- choquesp. 58
- Figura 9. Diagrama de flujo para la selección del paquete termodinámicop. 38
- CO2. con MEAp. 43
- MEA en los gases antes de la succión del compresorp. 45
- Figura 12. Vida útil de las válvulas cargadoras de los compresoresp. 61
- combustiblep. 63
- Figura 14. Diagrama esquemático del proceso de tratamiento de amina actualp. 67
- alternativa 2p. 65
- realizadap. 69
- Figura 17.Datos mecánicos del separador tipo K.O. Drump. 70
- Figura 18. Diseño mecánico del intercambiador de calor y plano mecánicop. 71
- Anexo A. Simulación del sistema actual de la torre de absorción de H2Sp. 83
- Anexo B. Simulación del separador de fases sencillo horizontalp. 84
- Anexo C. Simulación del sistema con separador tipo KO (Knock out)p. 85
- Anexo D. Simulación del sistema de separación con elemento ciclónicop. 86
- Anexo E. Evaluación de costos de la alternativa bifásico estándarp. 87
- Anexo F. Evaluación de costos del separador tipo KOp. 88
- Anexo G. Evaluación de costos del tipo ciclónicop. 89
- Anexo H. Evaluación económica del sistema estándarp. 90
- Anexo I. Evaluación económica del tipo K.Op. 91
- Anexo K. Resultados de análisis de sensibilidad de simulaciónp. 93
- correlación de variablesp. 96