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on 16 July 2013

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UNIVERSIDAD DE ORIENTE
NÚCLEO DE ANZOÁTEGUI
ESCUELA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS APLICADAS
DEPARTAMENTO DE INGENÍERIA QUÍMICA
EVALUACIÓN DEL PROCESO DE EXTRACCIÓN DE LÍQUIDOS DEL GAS NATURAL DEL TREN “C” DE LA PLANTA DE EXTRACCIÓN SANTA BÁRBARA
Realizado por:
Solangel Lucia González Medina
Ing. Fidelina Moncada, M. Sc.
Asesor académico
Ing. Odalis Figueroa.
Asesor industrial
Puerto la cruz, enero de 2013
CONTENIDO
Introducción
Filosofía de la operación
Desarrollo del proyecto y análisis de resultados
Conclusiones
Recomendaciones
Ubicación
El
problema
Objetivos
Plantas de procesamiento de gas
Objetivo General
Evaluar el proceso de extracción de líquidos del gas natural del tren “C” de la planta de extracción Santa Bárbara.
Objetivos Específicos:
1.- Comparar el funcionamiento actual del tren “C” de la planta de extracción de líquidos del gas natural con respecto a las condiciones de diseño, empleando un simulador de procesos.

2.- Proponer recomendaciones que permitan mejorar el funcionamiento operacional del tren “C” de la planta de extracción Santa Bárbara.
INTRODUCCIÓN
Deshidratación con Tamices Moleculares
16-0502 A/B/C
Deshidratación
con TEG
16-0501
Gas natural
Gas
residual
15-0602/03
15-0601
16-0606 A/B
19-0603 A/B
11-0602 A/B
19-0601
16-0602
12-0601
16-0601
17-0601 A/B
16-0603
17-0603 A/B/C
17-0602 A/B
19-0602
LGN
15-0605/06
16-0301
Plato 1
Plato 11
Plato 25
DESARROLLO DEL PROYECTO
1. Comparación del funcionamiento actual del tren C de la planta de extracción de líquidos del gas natural con respecto a las condiciones de diseño, empleando un simulador de procesos.
Introducción de los componentes presentes en el gas de alimentación al proceso
Selección del método termodinámico
Definición del sistema de unidades
Creación de un modelo de simulación del proceso de extracción de líquidos del gas natural del tren C de la planta de extracción Santa Bárbara
Guía para la selección de métodos termodinámicos para sistemas de hidrocarburos (Rondón, 1995).
Criterios
de la simulación caso diseño
Construcción del diagrama de flujo del proceso de extracción de líquidos del gas natural del tren C
Escenario de operación caso normal; GPM=2,12
Joule Thompsom cerrada
Solo se representa el recorrido del gas de proceso
Tanques, separadores y filtros
Torre contactora con glicol y tamices moleculares
Intercambiadores criogénicos
Expansor asociado al precompresor
Eficiencia de los equipos rotativos
Bombas
Platos teóricos de la T. rectificadora= 6
Turbocompresores
Aeroenfriadores
Platos teóricos de la T. desetanizadora= 28
No se consideraron pérdidas de calor en las tuberías
Se utilizó la operación "Recycle"
DESARROLLO DEL PROYECTO
SIMULACIÓN
CASO
DISEÑO

Variables alimentadas a la simulación Caso Diseño
Corrida de la simulación Caso Diseño
Aceptación del modelo de simulación Caso Diseño
DESARROLLO DEL PROYECTO
SIMULACIÓN
CASO
ACTUAL

Variables alimentadas a la simulación Caso Actual
Corrida de la simulación Caso Actual
Aceptación del modelo de simulación Caso Actual
Diagrama de flujo de procesos (DFP) del simulador Aspen Hysys V7.1, perteneciente a la simulación caso diseño del proceso de extracción de líquidos del tren “C” de la planta de extracción Santa Bárbara.
Variables alimentadas a la simulación caso diseño
Valores de desviación aceptados en simulación de procesos
Cálculo del porcentaje de desviación
donde:
Valor
Valor
Simulado
Teórico
= Valor reportado por el modelo de simulación
= Valor de diseño de la variable estudiada del proceso
Comparación de los valores de las variables obtenidas en la simulación caso diseño con respecto a los valores del diseño original.
ANÁLISIS DE RESULTADOS
ANÁLISIS DE RESULTADOS
Variables alimentadas a la simulación caso actual
Diagrama de flujo de procesos (DFP) del simulador Aspen Hysys V7.1, perteneciente a la simulación caso actual del proceso de extracción de líquidos del tren “C” de la planta de extracción Santa Bárbara.
Valores de desviación aceptados en simulación de procesos
Cálculo del porcentaje de desviación
donde:
Valor
Valor
Simulado
Teórico
= Valor reportado por el modelo de simulación
= Valor de diseño de la variable estudiada del proceso
ANÁLISIS DE RESULTADOS
Validación del modelo de simulación caso actual del proceso de extracción de líquido del gas natural del tren C
Comparación de los valores de la variables obtenidas en la validación del esquema de simulación caso actual
ANÁLISIS DE RESULTADOS
Comparación del funcionamiento actual del tren C de la planta de extracción de líquidos del gas natural con respecto a las condiciones de diseño
ANÁLISIS DE RESULTADOS
ANÁLISIS DE RESULTADOS
Intercambiadores de calor
Comparación entre el caso diseño y el funcionamiento actual de los intercambiadores de calor involucrados en el proceso del tren C.
Turboexpansor precompresor Booster
Comparación entre el caso diseño y el funcionamiento operacional del turboexpansor y del precompresor Booster.
Turbocompresores
de gas residual
Comparación entre el caso diseño y el funcionamiento operacional de los turbocompresores de gas residual
Bombas centrífugas
Validación del LGN
Comparación entre el caso diseño y el funcionamiento operacional de las bombas centrifugas involucradas en el proceso.
Validación de la composición del LGN, entre las composiciones resultantes de la muestra del laboratorio y las resultantes del modelo de simulación caso actual.
Comparación de la composición del LGN entre los valores del balance de masa del diseño original y los valores arrojados por el modelo de simulación de la operación actual.
DESARROLLO DEL PROYECTO
2. Propuesta de recomendaciones que permitan mejorar el funcionamiento operacional del tren “C” de la planta de extracción Santa Bárbara
Valores de diseño del GPM del tren C
Componentes alimentados al gas de entrada del modelo de simulación operando a bajo GPM del proceso de extracción de líquidos del tren C
ANÁLISIS DE RESULTADOS
ANÁLISIS DE RESULTADOS
ANÁLISIS DE RESULTADOS
Recomendaciones propuestas ante un escenario de bajo GPM:
•Realizar una evaluación detallada del rehervidor de fondo de la torre desetanizadora 15-0604.

•Colocar en condiciones óptimas de operación el rehervidor de fondo de la torre desetanizadora.

•Realizar un estudio de las condiciones actuales del aceite de calentamiento del rehevidor de fondo de la torre desetanizadora.

•Revisar las condiciones de los quemadores del horno 15-0604, ya que puede estar presente en una cantidad apreciable algún factor de ensuciamiento (ollín) que disminuya la transferencia de calor del equipo, y por lo tanto su eficiencia.

•Aperturar la válvula J-T, pasando así menor cantidad de gas natural por el expansor, acción que implica una disminución en el recobro, pero, que enfriaría menos el condensado del gas natural que alimenta a las torres de estabilización y separación.

•Evaluar diferentes escenarios del proceso de extracción con bajo GPM, para definir por medio del simulador la forma de operación más efectiva y eficiente, y aplicarlo a la planta.
CONCLUSIONES
El modelo de simulación para el caso diseño del proceso de extracción de líquidos del gas natural del tren C, reproduce los datos de diseño de la planta con desviaciones menores al 3,13 %.
1.
La validación del esquema de simulación caso actual, reproduce las condiciones actuales de operación del proceso de extracción de líquidos del gas natural del tren C, con desviaciones menores al ± 4,39 %.
2.
El calor transferido por cada uno de los equipos de intercambio de calor en el funcionamiento actual del tren de proceso, se encuentra por debajo del valor de diseño.
3.
El expansor 12-0601 posee una eficiencia y potencia en su funcionamiento actual por debajo de los valores establecidos en el diseño.
4.
El pre-compresor 12-0601, en su funcionamiento actual posee una eficiencia por encima del valor establecido en el diseño y una potencia inferior a la condición de diseño de dicho equipo.
5.
Las eficiencias de los turbocompresores en su operación actual resultaron menores a las del diseño, mientras que la potencia mostró un incremento considerable.
6.
CONCLUSIONES
Las eficiencias de las bombas en la operación actual son similares a las condiciones de diseño, mientras que las potencias en el funcionamiento actual presentan una mínima diferencia por debajo de los valores de diseño.
7.
La comparación entre la composición del LGN en el caso diseño y la composición de LGN en el funcionamiento actual presentó poca diferencia.
8.
El funcionamiento actual del tren C difiere en altos porcentajes de desviación del caso diseño, sin embargo cumple con las especificaciones del LGN y gas residual.
9.
El requerimiento energético para el proceso de extracción caso diseño es de 308,67 MMBtu/h.
10.
La propuesta ante un bajo GPM del gas de entrada al tren de proceso es evaluar el horno lateral 15-0604 de la torre desetanizadora.
11.
RECOMENDACIONES
1. Realizar un plan de mantenimiento mayor para la instrumentación de dicho tren de proceso, en el cual se tome en cuenta:
2. Realizar una simulación rigurosa de las cajas frías, 15-0601, 15-0602/03, 15-0605/06, porque el simulador de procesos Aspen Hysys versión 7.1, solo utiliza ecuaciones de energía básicas para definir el comportamiento de este equipo, sin tomar en cuenta las dimensiones físicas y las limitantes que ella anexa al estudio.
3. Evaluar el sistema de facilidades de entrada al tren de proceso, ya que por diseño la temperatura del gas de entrada puede llegar a 130 F, pero operacionalmente no puede sobre pasar los 105ºF.
4. Realizar una evaluación de los equipos rotativos, donde se estudie la proximidad entre la curva de surge y la de operación actual, ya que hay equipos que registran una eficiencia mayor al 90%.
El medidor de flujo 02_FI_0902
El medidor de temperatura 02_TI_1201 a la descarga de la bomba 17-0601 A/B.
El medidor de temperatura de tope de la desetanizadora 02_TI_1305, ya que está dañado.
El medidor del diferencial de presión 02_PDI_1303, del intercambiador criogénico 15-0605/0606.
El medidor de temperatura 02_TI_1304, del intercambiador criogénico 15-0605/0606.
Rango de operación de las ecuaciones de estado
O.R
O.R
Tren C
DESARROLLO DEL PROYECTO
Y ANÁLISIS DE RESULTADOS
o
o
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