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• Grissel Steffany

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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS

TECNOLOGÍA DEL GAS NATURAL II 2DO. PARCIAL

Nombre:………………………………………………………………………………………………………………………………. PARTE TEÓRICA (50%) Nº PREGUNTA F 1 En la licuefacción, el gas natural se somete a unas temperaturas muy bajas, próximas a 160ºC bajo cero, a las cuales el gas se comprime hasta transformarse en líquido. 2 El proceso de licuefacción es similar al de refrigeración común: se comprimen los gases refrigerantes produciendo líquidos fríos, tales como propano, etano / etileno, metano, nitrógeno o mezclas de ellos, que luego se evaporan a medida que intercambian calor con la corriente de gas natural. 3 El efecto Joule/Kelvin, que aprovecha el descenso de temperatura producido en la expansión de los gases reales, debido a que el trabajo en dicho proceso se efectúa a costa de la energía del sistema, por lo que se conoce también con el nombre de licuación del aire a expensas del trabajo interno 4 El método Claude, que es una modificación del anterior, en el que el enfriamiento se logra mediante una expansión adiabática lo más isentrópica posible, sin producción de trabajo exterior del mismo gas a licuar, que recupera parcialmente el consumido en la compresión. 5 6 7

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La eficiencia del proceso de licuefacción se puede mejorar si el gas se expande isoentrópicamente, por ejemplo con una turbina, en vez de isoentrópicamente a través del estrangulamiento en una válvula. En los procesos criogénicos, la expansión de gases produce frío. Todos los sistemas criogénicos consisten de un compresor, un intercambiador de calor y un expansor. Para un compuesto puro, el punto crítico es la temperatura y presión más alta a la que pueden coexistir las fases de vapor y de líquido, pero en las mezclas binarias esto no sucede, porque al cambiar la composición de la mezcla la ubicación del punto crítico es constante. Este proceso fue introducido por Hampson y mejorado por Carl Von Linde. En este proceso un gas se comprime hasta aproximadamente 150 bar, se enfría por un intercambiador de calor y posteriormente se estrangula por una válvula donde se obtiene una nuevo incremento en la temperatura del gas producto de una expansión isoentálpica aprovechando el efecto Joule-Thomson. El coeficiente Joule Thomson, representa la pendiente de líneas de entalpía variable en un diagrama PT. Estos diagramas se construyen con un fluido a temperatura (T1) y presión (P1), quedando fija la entalpía a esas condiciones. Lo que se hace después es medir su temperatura y presión a la salida, ya que el fluido se hace pasar por un tubo de poros. La refrigeración externa representa un rol muy importante en muchos de los procesos de recuperación de hidrocarburos, al ser usado para enfriar la corriente de gas para recuperar una cantidad significativa de C3+ y para bajar las temperaturas del gas mientras el gas circula por otras etapas en la recuperación de hidrocarburos. Y constituye en la única fuente de refrigeración cuando la presión de entrada es baja.

OPTATIVAS La termodinámica dice que para minimizar el trabajo de refrigeración (por ejemplo, compresión requerida), calor desde el chiller debería ser removido a la temperatura más alta posible. Una manera de reducir el trabajo del compresor por unidad de refrigeración obtenida es tener varias etapas en el proceso de refrigeración por remoción del proceso de calentamiento a más de una temperatura. 12 Los turboexpanders son compresores centrífugos que trabajan inversamente. Al contrario de la expansión de joule Thompson los turboexpanders se mantienen trabajando durante el proceso. Mientras la Expansión J-T es un proceso isotermico, ideal termodinámicamente reversible el turbó expander es isentrópico. PARTE TEÓRICA (50 %) 1. Calcular la carga de calor en el condensador, la fracción liquida producida y el coeficiente de actuación (COP-Coefficient of Performance) para el sistema de refrigeración con propano con las condiciones básicas mostradas en el diagrama. Ignorar la fuga de calor dentro del sistema y asumiendo que la eficiencia del compresor es del 77% y la entalpía a 250 psia es de 245 Btu/lb. Utilizar las tablas de saturación. 11

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