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• Guillermo Taboada Leiva

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PROBLEMA Un flujo de gas natural húmedo de 51.4 MMscfd con gravedad especifica γ =0.6564 y z= 0.8629 entra a una contactora con TEG a 950 psia y 100ºF. La especificación de humedad para el gas de salida es 7 lb de H20 / MMscf. Calcular el número de platos reales, el diámetro y la altura para platos de burbujeo y empaque estructurado. Usar una temperatura de aproximación de 10ºF para el punto de rocío. Para la torre despojadora de agua o regeneradora, calcular la cantidad de calor “duty” del rehervidor, si la carga a la despojadora entra a 280ºF y la temperatura del rehervidor es 370ºF. DESARROLLO 1. Determinar el contenido de agua en el gas de entrada a P y T. En Fig. 20-4 (@ 100ºF, 950psia), Win =64 lb H2O/MMscf.

2. Determinar el contenido de agua a ser removida. ∆H20 = Win - Wout =64- 7= 57 lbH2O/ MMscf 3. Determinar el punto de rocío por agua del gas deshidratado. En Fig. 20-4 (@ 7lb H2O / MMscf, 950psia), punto de rocío = 31ºF.

4.

Descontar la temperatura de aproximación al punto de rocío por agua: T punto de rocío con aproximación = 3110 = 21ºF 5. Determinar la concentración de TEG para la temperatura de equilibrio del punto de rocío con aproximación: En Fig. 20-68 (@Pto. Rocío del equilibrio = 21ºF y T contactora = 100 ºF), concentración de TEG = 98.5% peso.

6. Determinar la eficiencia de remoción de agua ( Win - Wout )/ Win : ( Win - Wout )/ Win = ( 64-7)/64 = 0.89 7. Determinar el número de platos reales: Suponiendo una tasa de circulación de TEG = 3 gal TEG/lb H2O y con la pureza de TEG = 98.5%, se lee la eficiencia y se compara con la calculada para determinar N (número de platos

teóricos): En Fig. 20-69 (N=1), ( Win - Wout )/ Win = 0,76 En Fig. 20-70 (N=1.5), ( Win - Wout )/ Win = 0,86 En Fig. 20-71 (N=2), ( Win - Wout )/ Win = 0,90

Como ninguno de los valores leídos resultó igual al calculado, entonces suponemos otra tasa de circulación de TEG y se realiza el mismo procedimiento: Con una tasa de circulación de TEG = 2.5 gal TEG/lb H2O y con la

pureza de TEG = 98.5%, se tiene: En Fig. 20-69 (N=1), ( Win - Wout )/ Win = 0,72 En Fig. 20-70 (N=1.5), ( Win Wout )/ Win = 0,84 En Fig. 20-71 (N=2), ( Win - Wout )/ Win = 0,89 Como el valor de la eficiencia para la figura de N=2 coincidió con el valor calculado, entonces el número de platos teóricos es 2, luego los platos reales son: NR = N/0,25 = 2/0,25 = 8 platos reales 8. Determinar la tasa mínima de circulación de TEG: GPM = (QMMscf/d*(∆H20) lb/MMscf*(TEG)gal/lb H2O 24h/d*60min/h GPM = (51.4) MMscf/d*(57)lb/MMscf*(2.5)gal/lb H2O= 5.1 gpm 24h/d*60min/h 9. Determinar la densidad del TEG: En Fig. 20-40 (@T contactora=100 ºF y concentración de TEG = 98.5% peso), Densidad relativa de TEG = 1.109 ρTEG= 1.109 * 62.4 lb/ft3 = 69.2 lb/ft3

10. Determinar la densidad del gas: ρgas= (2.7 Pγgas) / (zT)= (2.7*950*0.6564)/(0.8629*560) = 3.48 lb/ft3 11. Determinar la velocidad permisible del gas: De la tabla de factores KC(@espaciamiento platos de burbujeo 24”), K = 0.16 ft/s Velocidad permisible del gas.

12. Determinar diámetro de la contactora y altura de platos y empaque: Altura para platos = [(NR – 1)* espaciamiento)]+10ft = 7*[24 in/ (12 in./ft)]+10 = 24.0 ft Para empaque estructurado, De la tabla de factores K-C (@ Espaciamiento platos de burbujeo 24”), C= 576 ft/h De la tabla de factores K-C (@ Empaque estructurado), C= 1200 ft/h Altura de empaque = N*5 ft/ plato teórico = 2*5= 10 ft

13. Determinar la cantidad de calor “duty” del rehervidor: a. Calor sensible para elevar la temperatura del glicol desde la T de entrada hasta la T del rehervidor. Se toma como base 1 gal de TEG, De la fig. 20-40 m = 9.38 lb/gal se determina Cp a T promedio =(370+280)/2=325

De la fig. 20-46 Cp= 0.655 Btu/lb Qs= mCp∆T= 9.38*0.655*(370-280)=553 Btu/gal de TEG

b. Calor de vaporización del agua absorbida : De la fig. 23-2 del GPSA se lee el calor de vaporización del agua a presión atmosférica, ∆Hv = 970 Btu/lb de H20

c. Calor de reflujo o “duty” del condensador: Qr= 0.25(Qv) = 0.25(382) = 95.5 Btu/ gal de TEG d. Cantidad de calor “duty” del rehervidor incluyendo 10% de perdidas: Qrb= (Qs + Qv + Qr) * 1.1 = (553+382+95.5)*1.1 Qrb = (1,133.6 Btu/ gal de TEG El nivel de deshidratación del gas depende de la composición del glicol pobre alcanzada en la regeneradora. Como la temperatura en el rehervidor no puede ser superior a 400 para evitar degradación del TEG, su pureza está limitada a 98.4- 98.8% peso.