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• Física Aplicada e Interdisciplinaria
• Ciencias fisicas

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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA

SUPERIOR E

DE

INDUSTRIAS

INGENIERIA EXTRACTIVAS

SELECCION Y DISEÑO QUEMADOR

T

E

Para

obtener

INGENIERO

DE ÜN

ELEVADO

S

I el

QUIMICO

S Título

de:

INDUSTRIAL

p r e s e n t a

Manuel

Hernández

Flores

ai llM ICA

INSTITUTO POLITECNICO NACIONA1 ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS E X TR AC TI VA S

SELECCION

Y

DISEÍJO

QUEMADOR

T

E

S

DE

UN

ELEVADO

I

S

pora obtener el titulo de :

INGENIERO QUIMICO BUSTKAL p

r

M A N U E L

o » , D.F.

e

s

a

a t a

H E R N A N D E Z

F L O R E S

1984

T.-39

o»*»*,

INSTITUTO POLITECNICO N A C I O N A L ESCUEI A SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

.5 w

DIVISION DE SISTEMAS DE TITULACION

MCKIIMil\ Meneo, D F !3 de Abn ] de j9Q4

LUIL\ClUPi 1LILIC.\

c MANUEL HERNANDEZ FLORES. Pasante de Ingeniero QUIMICO INDUSTRIAL. Presente

1 9 7 9 -1 9 8 3

El tema de trabajo y/o tesis parasu examen profesional en la opcion TESIS TRADICIONAL INDIVIDUAL, es propuesto por elc ING. LUIS MATEO SILVA MARTINEZ... de la calidad de trabajo que usted presente, referida al tem^ " "SELECCION Y DISEÑO DE UN QUEMADOR ELEVADO." el cual deberá usted desarrollar de acuerdo con el siguiente orden

quien sera el responsable

RESUMEN. INTRODUCCION. SISTEMAS DE DESFOGUE. CLASIFICACION DE LOS QUEMADORES DE CAMPO COMPARACION DE LOS METODOS DE CALCULO PARA EL DISEÑO DE UN QUEMADOR El EVADO. METODO DE CALCULO PARA EL DISECO DE UN QUEMADOR ELEVADO. V.- CALCULO DEL QUEMADOR ELEVADO PARA UNA UNIDAD TRATADORA-

I.II.III.IV.-

ING.

ING.

Kt qIo>u.o&o tn A & u tu to

A

Potct¿c.ru.c.o UacA.ona¿

iru. eAaueZa

A

: La E. S.

todoi

m -có

I. Q.

I.

E.

compañeAoi que compa/itceAon

lcu> -

atzoAMU y mome.ntoA cU^Z caI ía en nueAtAoi cU oa de. eAtu.cUa.ntzA.

A

todoa nu> p/io{,tioKZA.

Mamet.

J u n c o de. 1 9 8 4 .

Como neconoc-uncento a mes padLAM

■

Vetea Flanea de H. y fXcóeo HeAnández J. le,ó onezco con todo íí caAcño que Acento pon. eJUloi este tn.aba.jo, el que. tal vez pana ellos sea un (¡nato di la ¿em-ctla que AembnaAon con iu amen., apoyo, consejos, es(¡ueAzo y tantas otnas cosas.

CompaAto la ategnXa de kaben teAmcnado este tnabajo con nuj¡ henmanos : Estela, Constantino, LetxcAjx. y Hícton, quienes me kan compn.encU.do en m¿s eAn.oh.ek, pon. su apoyo monoJL, pon la (¡eJU.ccdad de están unidos.

A todos ñus (¡am-ctcaAes ¿es agnadezco iu.i palabnas, iu amatad y canino; y aunque no nombno a nacUe.en rru. mente están todos.

Como AeconocuMcento a su ejejnp&o

Enasto y Lu c a c . GnaCstai.

Manuel. Junco

de

19&4.

A í pHjo{¡ej>o>1 o a u o k de eó-fe

V ia b a

jo , £e

agnadezco

■ótu e n d é c a t u o n & i , ¿ u o h A .e .n ta c u .6 n y a p o y o , ¿A.n ¿ o c u a l n o h u b e & ia M o J U .z a d o U t e

ING.

A¿ ING. ERNESTO ALFARC

tA a b a jo .

L U IS MATEO S IL V A

M.

P . , n U m d i ¿ e n c i n o a g n a d e c Á m c in to

pon. ¿ u ofu.ejxtcLCj.6n y a p o y o p a r ia p o d e A é n e c J jx n . y t e A m in a K

U te , tn a b a jo .

A ¿o¿ INGS. HONORATO (JRBAN

C.

y ERNESTO 0R01C0 M i l

l* .,

¿ej> agnadízco íuj¡ ¿ugeAíncucu pana, ¿a mzjon. titzaJUXri-JfM de. u t t tAabajo y también pon. aceptan. ¿eA pnx>¿0At!*i¿ ¿enodaieA en me eximen pn.oí&¿-eona¿.

A todoi me-i compañZAoi dz¿ VepanXamentO itt TiiflP de Se¿tma¿ ISIPPl) d&¿ INSTITUTO MEXZf/'W ‘ Ptl ¡ pon. iix ameitad y apoyo pana eZ dzianAOÍÍ

o

'I

SELECCION

Y

DISEÑO

DE UN Q U E M A D O R E L E V A D O

CONTENIDO.

RESUMEN ...................................................

1

INTRODUCCION ...........................................................................................................................

3

SISTEMAS DE DESFOGUE .....................................................................................................

4

1. S el ec ci ón del sistema de desfogue ..................................................................... 2 . C l a s i f i c a c i ó n y c a r a c t e r í s t i c a s de los sistemas de d e s f o g u e ......................................................

5

I

12

I I CLASIFICACION DE LOS QUEMADORES DE C A M P O ........................................................................................................................................55 1. Sel ección del t i p o de q u e m a d o r ..............................................................................56 2. C l a s i f i c a c i ó n de los quemadores de c a m p o ....................................................................................................................................57 3. Quemadores elevados ................................................................................................. 57 4. Tipos de quemadores elevados ............................................................................ 58 5. Componentes de un quemador elevado .................................................................. 65 6 . Quemadores de p i s o ....................................................................................................... 74 7. Quemadores s in h u m o ....................................................................................................... 80 I I I COMPARACION DE LOS METODOS DE CAL­ CULO PARA EL DISEÑO DE UN QUEMADOR ELEVADO.................................................................................................................................... 83 1. Origen de las pruebas en los quem£ d o r e s .................................................................................................................................... 85 2. Resultados de las p r u e b a s ...........................................................................................85 3. Longitud e i n c l i n a c i ó n de la f l a m a .........................................................................89

4. Fracción de ca lo r radiado (f a c t o r .................................................................................................................................92 5. N iv e le s de r u i d o .................................................................................................... 6 . Flu jo s de ca lo r p e r m i s ib l e s para ex p os ic ió n del personal ............................................................................. 99 IV.

METODO DE CALCULO PARA EL DISEÑO DE UN QUEMADOR E L E V A D O .......................................................................................... 1. Determinar las bases para los c á l ­ culos de diseño del q u e m a d o r ........................................................................1 17 2. Cálculo de la ve lo c id a d sónica dé­ los gases desfogados ( V s . ) ........................................................... 118 3. Cálculo de la v e l oc id a d de s a l i d a del gas ( V E ) ..........................................................................................................118 4. Cálculo de la v e l oc id a d rea l d el f l u j o volu mét rico en la punta de la chimenea ( a c f s ) .............................................................................................118 5. Cálculo del diámetro de la chime­ nea ( d ) .................................................................................................................. 119 6 . Cálculo de la lon gi tu d y d e s v i a ­ ción de la flama (Método de ---B r z u t o w s k i ) ............................................................................ 119 7. Cálculo d e l Centro de la f l a m a ....................................................................123 8 . Cálculo d el f l u j o de c a l o r permisi b L e ........................................................~ ..............................................................124 9. Cálculo de la d i s t a n c i a del centro de la flama al punto de in t en si d a d p e r m i s i b l e ( D ) ............................................................................................................................................................................... -¡24

10. Cálculo de la a l t u r a del q u e m a d o r ...................... iL

-

tRN

F lo r » M rn u tl 1 bo l ' »«*»o

TABLA

III.

7

C O M P O S IC IO N

COMPONENTE

DEL

GAS

PORCIENTO

D ioxido de carbono

0 . 84

N itrógeno

0.30

Metano

95. 68

Etano

2.99

Propano

0.16

Isobutano

0 .0 2

Butano Normal

0.01

T O T A L

MOL

100.0

NOTA : P e s o m o l e c u l a r = 16.8 I b / m o l; p o d e r c a l o r í f i c o i n f e r i o r 923 B T U / p i e 3.

P o d e r c a l o r í f i c o s u p e r i o r = 1024 B T Ü / p i e 5.

106

o

OJ

o '

oo o o

tD- -rT>

+-> "D

TABLA

O

OJ

oooooooooooooooooo ^NOyitmn-íKimívONfOOiAt-inroooooooooooooooooo N 'OA ^N tOlOr-'O f'JM ’OrPJ «'rO NJN OIO nroniA (\JClM O'íO ‘O-íO lAr-Nir\ o on ooo o oo I o m k>ia rororo ojf\j(mi> t— o I I I I I I I f \ l r - 0 > O N N ( \ i n r - '0 « - ( N J ( \ J 'Í ^ N '0 ( N J

>íiA(\lN«-r-síNNf1 ONr-NO'0»-v^ •O O'M O'W r-*«— (\lr-OO'íW t“(\í(\J CO'finM r— A'íaoO'O fO (\i LU UJ UJ o LU LU LU LU LU LU LU > >

4->

+-> *-> co co

i-

1

E

E

m

111

1< flu m o O lA N

O

O

'O

O

C O

in c O

O

O

lA r f M

W

n 'O

O

J O

f O

N !>K NN Kí)f\J'0 in'íin0 'í'íi sí-Oj-NL'0 Ato ojL>in'0 n'í'J-' 0.5

:

SL

= 2.51

( C L ) " 0 '6 2 5

( I V . 7)

CALCULO DE LA COORDENADA XL ( A D I M E N S I O N A L ) EN D I R E C C I O N DEL V I EN T O (m )

Si

SL > 2 .3 5

:

XL

=

SL - 1 . 6 5

(4 )

Si

SL 5 2 . 35

:

SL r 1 .0 4 (XL)2 + 2. 05 ( X L ) 0 * 28

-

( I V . 8) ( I V . 9)

En e l c a s o ( i v ) XL e s u n a f u n c i ó n d e S L y s e m u e s t r a e n l a F ig.iv i

L a c o o r d e n a d a XL e s t a r e l a c i o n a d a c o n l a l o c a l i z a c i ó n d e l a flam a en la b o q u i l i a .

F)

CALCULO DE LA E L E VA C I O N ZL ( A D I M E N S I O N A L ) DE LA FLAMA SOBRE LA B OQUI LLA DEL QUEMADOR

ZL

G)

=

2 . 0 5 ( X L ) ° - 28

CALCULO DE LA R ELA C I O N ( R ) , DE EL MOMENTO DEL FLUJO DE GAS AL

(IV .

w

122

1.0

FIG . IV. I

RELACION ENTRE S L V X L PARA. S L ¿ 2.36

M O M E N T O D E L F L U J O DE V I E N T O C R U Z A D O

R

( Pj U 32 ) / (Pau

=

C A L C U L O DE L A S C O O R D E N A D A S

|)

(IV.

(DIMENSIONALES)

11)

DE L A F L A M A R E L A ­

TIVAS A LA B O Q U I L L A DEL Q U E M A D O R

ZL

= ZL

dj r'2

(IV. 12)

XL

= XL

dj R/2

(IV. 13)

CALCULO DEL

C ENTRO DE L A FLAMA

vi

Xc

1)

Lc~ ’T

ZL

( I V - 145 y C I V *

E s t e p r o c e d i m i e n t o n o d e b e s e r u s a d o pa r a :

Uj/Ua

2)

i

=

>

110

P a r a u n a m e z c l a d e g a s e s f l a m a b l e s , el

limite

inferior d e f l a m a b i l i d a d puede ser aproximado c o n la s i g u i e n t e e c u a c i ó n :

1 /CL

=

(Xi / C U )

Componentes

124

E sta e c u a c ió n es una a p ro x im a c ió n . nentes in e rte s .

CL

= A i r e p a r a compo­

EL v a p o r n o e s e s t r i c t a m e n t e u n i n e r t e y e l u s o d e

e s t a s i m p l e r e g l a p a r a m e z c l a s de v a p o r - h i d r o c a r b u r o s p u e d e no s e r exacta.

3)

Los l i m i t e s de f la m a b i lid a d i n d i v i d u a l e s (CLi) p u e d e n o b t e n e r s e d e l a s t a b l a s d e l a p é n d i c e A.

IV. 8

CALCULO DEL FLUJO DE CALOR P E R M I S I B L E

P a r a d e s f o g u e c o n t i n u o u s a r u n f l u j o t o t a l d e 600 B T U / h r p i e 2 T abla I I I . 6

y p a r a d e s f o g u e s no c o n t i n u o s c o n s u l t a r l a m ism a t a b l a .

„ K

CD

=

_

F lujo calo r Do P e pm r m ni sr i,U| ble

=

CD - Cp

... ( I V . 16)

C a lo r p e r m i s i b l e , de a c u e rd o a l t i p o de desfogue (continuo o in te rm ite n te ) BTU/hr. p i e 2 .

Cp

=

In t e n s id a d de c a lo r por r a d ia c ió n s o la r p ro p io d e l lu g a r donde se e n cu e n tre lo ­ c a li z a d a la p la n t a . BTU/hr p i e 2 .

IV . 9

CACULO DE LA D I S T A N C I A DEL CENTRO DE LA FLAMA AL PUNTO DE I N T E N S I D A D DE CALOR P E R M I S I B L E CD)

125

O'

(IV. 17)

Donde: D' F

- D i s t a n c i a d e l c e n t r o de l a f l a m a a l p u n t o de in te ré s, p ies. = F r a c c i ó n d e c a l o r r a d i a d o ( c o n s u l t a r c a p . I I I . 4)

Q

= C a l o r t o t a l d e c o m b u s t i ó n , BTU/hr

K

= F l u j o d e c a l o r p e r m i s i b l e = B T U / h r p i e 2.

Q

La d i s t a n c i a

W • LHV

(.tí)

( I V . 18)

c a l c u l a d a e s l a r e q u e r i d a d e l c e n t r o de la

f l a m a a l p u n t o má s c e r c a n o d e i n t e n s i d a d d e r a d i a c i ó n p e r m i s i b l e .

E l c e n t r o d e l a f l a m a e s t á l o c a l i z a d o a l a d i s t a n c i a Xc --( p i e s ) en l a d i r e c c i ó n d e l v i e n t o y Zc ( p i e s ) s o b r e l a p u n t a de l a — D o q u illa de la chim enea.

La g e o m e t r í a de l a s i t u a c i ó n s e m u e s t r a en-

la F ig . I V .2

I V . 10

CALCULO DE LA ALTURA DEL QUEMADOR

Por lo que asum iendo una d i s t a n c i a h o r i z o n t a l L se puede — ca lcular

la a l t u r a d e l quemador (H), de acuerdo a la f i g u r a s ig u ie n t e :

126

FIG IV 2 j.

H =

2

Íí

_|

H1 - Zc

( I V . 19)

2+ H ’ 2

0' =

(L - Xc)

H1 =

(D'2 - (L-Xc)2 )

( I V . 21)

H

(D’ 2 - ( L - X c ) 2 ) J- Zc

(IV.

=

( I V . 20)

22)

127

Donde:

H

=

A lt u r a d e l quemador ( p ie s ) , d e l n i v e l d e l p un to de i n t e n s i d a d p e r m i s i b l e a la p u n ta d el quemador.

H'

=

A lt u r a d e l punto m edio de la flam a ( p i e s ) , d e l n iv e l d e l punto de in te n s id a d p e r m is i­ b le a l c e n t r o de la f la m a .

L

=

D is ta n c i a d e l punto de in t e n s id a d permisj_ b le a l quemador ( p ie s ) .

D1

=

D is t a n c ia d e l ce n tro de la flam a a l punto de in t e n s id a d p e r m is ib le ( p ie s ) .

Se p u e d e n o b t e n e r d i f e r e n t e s v a l o r e s de H v a r i a n d o l a d i s t a n ­ c ia L.

Con l o s v a l o r e s c o n o c i d o s D 1 y H s e p u e d e c a l c u l a r e l c a l o r r a ­

d ia d o en o t r o s p u n to s c e r c a n o s de i n t e r é s .

F-Q

4

D'

71.(0,')*

= ( H' )Z + (L - X c)2

( I V . 23)

( I V . 24)

128

Donde

:

Li

D is ta n c ia d e l quemador a l punto de in t e r é s (p ies)

D is ta n c ia d e l c e n tro de la flam a a l punto de i n t e r é s ( p ie s )

D,'

t

D 1 a menos q u e s e a en e l mismo r a d i o d e l p u n t o d e i n t e n s i ­ dad p e r m is iD le .

I V . 11

CALCULO DE LA CONCENTRACI ON MAXI MA DE GAS TOX I C O A N I V E L DE PISO

Suponiendo que la flam a d e l quemador se e x t in g u e m ie n tr a s e l s i s t e m a de d e s f o g u e e s t á en o p e r a c i ó n , ¿Cual s e r i a la c o n c e n t r a ­ c i ó n m áxim a a n i v e l d e p i s o y a q u e d i s t a n c i a s e r i a e s t a c o n c e n t r a ­ ción?

La c o n c e n t r a c i ó n máxim a se c a l c u l a p o r :

V

379 p i e 3 PM

La d i s t a n c i a a l a c u a l e x i s t e l a m áxim a c o n c e n t r a c i ó n se calcula por

129

2 2-n X m áx

(IV. 26)

Donde

C

- C o n c e n tra c ió n a n i v e l de p i s o , en p a r t e s por m i l l ó n en volum en

V

= Volumen e s p e c i f i c o d e l g a s t ó x i c o ( p ie 3 / lb)

M

= Peso de la d e s c a r g a d e l componente co n ta m in a^ t e . (Ton/dia)

D*z

= C o e fic ie n t e de d i f u s i ó n v e r t i c a l

=

V e lo c id a d d e l a i r e a n i v e l de p i s o

(MPH)

H

= A ltu ra d e l quemador (p ie s)

Dy

= C o e f i c i e n t e de d i f u s i ó n h o r i z o n t a l

X

= D is ta n c ia d e l quemador a l punto de co n c e n tra ­ c ió n máxima.

n* *

=

Factor am biental

V er d a t o s en API M anual on D is p o s a l o f R e f i n e r y W a s t e s , V o l . I I C a p i t u l o 9 , P á g . 53.

CALCULO

D EL QUEMADOR E L E V A D O P A R A UNA U N I D A D

TRATADORA Y

FRACCIONADORA DE HIDROCARBU ROS.

131

V.

CALC ULO DEL QUEMADOR ELEVADO PARA U NA UNID AD

TRATADORA

Y FRACCI ONADORA DE HI DROCARBUROS.

V. 1

B A SES DE D I S E Ñ O PARA EL CALCULO DEL QUEMADOR

A)

P R O P I E D A D ES DEL GAS DESFOGADO

a ) P e s o m o l e c u l a r (PM) = 36. 32 I b / m o l . b ) P o d e r c a l o r í f i c o i n f e r i o r ( L HV ) = 4260 B T U / l b ( 5 * ) c ) T e m p e r a t u r a ( T ) = 580 °R d ) R e l a c i ó n de c a l o r e s e s p e c í f i c o s (Cp/Cv) 0 T = 1.3132 e ) P r e s i ó n a l a e n t r a d a d e l q u e m a d o r CP) = 9 P s i g .

B)

FLUJ O DEL GAS DESFOGADO ( s c f h ) = 39220 p i e 3/ h r .

C ondiciones e sta n d a r :

60 °F y 1 4. 7 P s i a . = 3753 I b / h r .

* P r o c e d i m i e n t o d e c á l c u l o ; c o n s u l t a r B i b l i o g r a f í a (5)

132

C)

BASES DE DI S E Ñ O PARA EL V I E N T O

D)

a)

D irección d el v ie n to :

d e l N oreste

b)

V elo cidad d e l v ie n to :

6 . 2 2 MPH

NUMERO DE MACH DE D I S EÑ O ( N o . DE MACH) = 0 . 2 p a r a f l u j o s c o n t i n u o s , ( v e r c a p i t u l o I V . 1.D)

V. 2

CALCULO DE LA V ELOCI DA D S O N I C A DE LOS GASES DESFOGADOS ( V s )

Vs

V.

3

i ( 1 . 3 1 3 2 ) (580) - 223 \ ^ ■-^2------ =

4

pies/seg.

CALCULO DE LA V EL O CI DA D DE S A L I D A DEL GAS ( V E )

VE = 0 . 2 ( 1 0 2 1 . 2 )

V.

, 1021. 2

CALCULO DE

=

2 04. 24 p i e s / s e g .

LA V ELOCI DA D REAL DEL FLUJO VOLUMETRI CO EN LA

PUNTA DE LA CHI MENEA ( a c f s )

. acfs

_ 3 9 2 2 0 p i e 3/hr x 1 0 . 7 3 Í ¿ I Í - L J 1 2 £ 3 ( 5 8 0 ) °R - _______________________________________ I b m o l QR__________________ 379.5 ( p i e 3 )tl(Jx 3600 s e g / h r x 14. 7

133 acfs

V. 5

-

1 2 . 1 5 p i e 3 /seg.

C A L C U L O D E L D I A M E T R O D E L A P U N T A DE L A C H I M E N E A

(d)

12.15^ =

= 12V - x 71 204.24

(d)

3.3 P l g .

E l d i á m e t r o s e d e b e a p r o x i m a r a 4" n o m i n a l .

A p é n d i c e B d e l c r a n e ( t a b l a B-19) p a r a a c e r o i n o x i d a b l e : S T D , C e d . 40 S

V.

6

Diám etro e x t e n o r

: 4.5"

Diám etro i n t e r i o r

: 4.026"

=

(4.026/12)'

CALCULO DE LA LONGITUD Y D E S V I A C I O N DE LA FLAMA (METODO DE B R ZUST OWSK I )

A)

=

I NFORMACI ON R EQUE RI DA DEL GAS DESFOGADO

a)

Peso m o le c u la r (M j)

b)

D ensidad ( ^ j )

=

=

36. 32 I b / m o l .

0 . 1403 l b / p i e 3 .

0 . 3 35 5'

134

c)

V e lo c id a d de d e s c a r g a (U j)

d)

D iá m e tro i n t e r i o r de (d j)

=

=

2 04 . 24 p i e s / s e g .

la pun ta de la chimenea =

0 . 335 5 p i e s .

e)

V elo cidad d el vien to

f)

D ensidad d e la ir e am biente

(Pa ) -0 . 07 6

lb/pie3 .

g)

Pesom o le c u la r d e l a ir e

=

Ib/m ol.

h)

C o m p o sició n d e l g a s en f r a c c i o n e s mol ( Y i ) .

COMPUESTO

B)

(Uw)

(Ma)

= 9.1 p i e / s e g .

2 8. 96

=

6 . 2 2 MPH

Yi

C02

0.34

H2S

0.60

H20

0.06

CALCULO DEL L I M I T E I N F E R I O R DE F L A M A8 I L I D A D DE LA MEZCLA

( CL )

-

135

COMPONENTE

FRACCI ON MOL

i

Yi

L I M I T E I N F . DE FLAM.

Y i/ CLi

( * ) FRACC. VOLUMEN CLi

C02

. 34

-

o

H2S

. 60

0.04

15

H20

. 06

-

Q

1/CL

=

15

C02 y H20 s o n c o n s i d e r a d o s i n e r t e s . *

C o n s u l t a r l i m i t e s d e f l a m a b i l i d a d e n e l A p é n d i c e A. 1 / CL

C)

=

15

CL

=

0. 0667

CALCULO DEL L I M I T E I N F E R I O R DE CONCENTRACI ON DEL C OM B USTI BL E, CL ( A D I M E N S I O N A L )

CL

= CL ( U j / U w ) ( M j / M a )

CL

=

0.0667

CL

=

1.877

(204.24/9.1)

(36.32/28.96)

136 D)

CALCULO OE LA COORDENADA SL ( A D I M E N S I O N A L ) DI LA CONCENTRACION CL EN EL E J E DEL FLUJO DEL GAS y a q u e CL

>

0.5

SL

= 2 . 5 1 ( C L ) ' ° " 625

SL

= 2.51 ( 1 . 8 7 7 ) ' ° ‘ 625

SL

= 1. 693

SL

< 2 . 35

Como:

:

SL = 1 . 0 4 (XL)2 + 2 . 0 5 (X l P 128

En e s t e c a s o XL e s t á co mo u n a f u n c i ó n d e S L :

(9)

XL

=

0.38

SL

=

1.04 ( 0 .3 8 )2 +

XL

=

0 . 37

SL

=

1 . 04 ( 0 . 3 7 ) 2 + 2. 05 « ( 0 . 3 7 0 ) 0 ' 28 =

XL

E)

F ig.

=

2 .0 5 x ( 0 . 3 8 ) 0 ' 28

1.71

1 .694

0.37

CALCULO DE LA E L E VA C I O N ( Z L A D I M E N S I O N A L ) DE LA PUNTA DE LA CHI MENEA ZL

=

2 . 0 5 “( 0 . 3 7 ) 0 '2 8

LA

FLAMA SOBRE

137

ZL

F)

=

1.552

CALCULO DE LA R E LA CI O N R; MOMENTO DEL FLUJO DEL CHORRO CON E L MOMENTO DEL FLUJO DE V I E N T O CRUZADO D

“

_

(0.1403) x(204.24)*

-

(0 .076).(9.1)

R

G)

V.

= ' 929.91

CALCULO DE LAS COORDENADAS ( D I M E N S I O N A L E S ) DE LA F LAMA, RE­ L A T I V A S A LA PUNTA DEL QUEMADOR

7

ZL

=

1 . 5 5 2 . ( 0 . 3 3 5 5 ) p i e s ( 9 2 9 . 914)' 2

ZL

=

15. 88 p i e s .

XL

=

0 . 3 7 . ( 0 . 3 3 5 5 ) p i e s . ( 9 2 9 . 9 1 4) ' '

XL

=

3.785 p i e s .

CALCULO DEL CENTRO DE LA FLAMA

Xc

=

=

1-8925 P ^ s

138

Zc

F ig.

V. 1

1 5. 88 = — 2—

_

_ 0/ p les

L O C A L I Z A C I O N DEL CENTRO DE LA FLAMA

i-— i la --- 1

V. 8

P a r a e l f l u j o c o n t i n u o u s a r un f l u j o t o t a l p e r m i s i b l e de

475 B T U / h r . p i e 2

-

( in c lu y e n d o la r a d i a c ió n s o l a r ) , ya que de acu e rd o

a l p la n o de lo c a l i z a c i ó n g e n e r a l, F ig . V. 2, la a l t u r a d e l quemador s e r i a más g r a n d e q u e l a a l t u r a a l a q u e se e n c u e n t r a n l o s r a c k s y e l e q u i p o más c e r c a n o .

Se e s t a b l e c i ó q u e l a r a d i a c i ó n s o b r e l o s r a c k s

d e b e r í a s e r d e 200 B T U / h r p i e 2

y d e 175 S T U / h r . p i e

para e l equipo

E-U2

139

140 más cercano.

(F A-3Q0Q)

Para e l lu g a r donde se e n c u e n tr a l o c a l i z a d a la p l a n t a , a s u m i r u n a i n t e n s i d a d d e r a d i a c i ó n s o l a r d e 300 B T U / h r . p i e 1 .

K

K

V .9

=

=

(475-300)

=

175

BTU /hr.pie*.

F lu jo de c a lo r p e r m is ib le

CALCULO DEL CENTRO DE LA FLAMA AL PUNTO DE I N T E N S I D A D PE_R MISI8LE

F

= 0.5

Q

= ( 3 , 7 5 3 ) _Ü3 x 4260 J3TU hr Ib

D' =

V

y a q u e PM

=

3 6. 32 = 40

=

/ 0 . 5 x (15 . 99 x 1 o V 4 « 7t~ T ('Í 7 5 ) ------- =

15 987 780 B T U / h r .

, . 60.3 P1e s .

Se r e q u i e r e una d i s t a n c i a d e 60.3 p i e s d e l c e n t r o d e l a f l a m a a l p u n t o más c e r c a n o d e i n t e n s i d a d d e r a d i a c i ó n p e r m i s i b l e . E l c e n t r o de l a f l a m a e s t á l o c a l i z a d a a 1.9 p i e s en d i r e c c i ó n d e l v i e £ t o y 7.9 p i e s s o b r e l a b o q u i l l a de l a c h im e n e a .

141

LO CALIZACIO N El cercano,

centro

estará

del

área

localizada

D E L QUEMADOR

(CB-3000¡

dispon ible

relacionada

con

las

2

coordenadas

2

L

=

(4.5)

+

(140-132.25)

L

=

8 .96

m. ~ 9 m. ~ 2 9 . 5 2 '

al

equipo

indicadas:

más

142

V. 1 0

C A L C U L O DE L A A L T U R A D E L Q U E M A D O R

H’

= [(60.3)2

H'

=

53.6 p i e s .

H.

=

5 3. 6 -

(H)

-

( 29 .5 2 - 1 . 8 9 ) 2 ] 4

7.94

= 4 5. 66

p ies.

En e s t e c a s o , como e l p u n t o d e i n t e n s i d a d p e r m i s i b l e s e e n c u e n t r a e n l a p a r t e s u p e r i o r d e l e q u i p o FA-3000, p a r a d e t e r m i n a r l a a l t u r a t o t a l d e l q u e m a d o r (H^.), s e d e b e s u m a r l a a l t u r a q u e t i é n e e l r e c i p i e n t e FA-3000 d e s d e e l n i v e l d e p i s o t e r m i n a d o h a s t a e l p u n ­ to donde se e s t á co n sid era n d o la in t e n s id a d p e r m i s i b le , F ig . V. 4

Ht

=

45. 66

+

Ht

=

68.11 p i e s .

H^.

=

68. 5 p i e s .

8 .4 5

+ 14

Se p u e d e d e t e r m i n a r l a v a r i a c i ó n d e l a i n t e n s i d a d d e r a ­ d i a c i ó n e n e l e q u i p o FA-3000, e n e l l i m i t e d e b a t e r i a y l a v a r i a c i ó n de la a l t u r a d e l quemador

p a ra v a l o r e s d i f e r e n t e s de L.

143

F IO .

V

4

R E L A C IO N

DEL

QUEM ADOR

E

IP N

CON

EL

E Q U IP O

M AS

CERCANO

0 . / . E . S . 1 T m 9t m S E L E C C I O N Y DI S E ÑO DE UN QUE MADOR E L E V A D O ( • T O P N / Í L. 1904 M « r n a n d «x F lo ft* Manual | b o l 7W **4»o .

144

Como s e p u e d e o b s e r v a r e n L o s r e s u l t a d o s o b t e n i d o s , e l f l u ­ jo de c a lo r p e r m i s ib le c a lc u la d o p ara d i f e r e n t e s v a lo r e s de 1 y

—

queda d en tro d el rango p e rm itid o p ara e x p o s ic ió n d e l p e rso n a l en Io sl í m i t e s d e b a t e r í a , ( c o n s i d e r a n d o u n m u r o d e 3 m. d e a l t u r a ) . S i n — em bargo se p r e f i r i ó u b i c a r a l quem ador en e l c e n t r o d e l á re a d is p o n i­ b l e , p re vien d o in s t a la c io n e s cercan as de o tr a s p la n ta s a l lim it e de B a t e r í a de e s t a p l a n t a .

Las coordenadas de c o lo c a c ió n d e l quemador q u e d a r ía n enton ces:

S :

4 . 5 m. = 1 4 . 7 6 p i e s .

E =

7 . 7 5 m . = 2 5. 42 p i e s .

Los r e s u l t a d o s de l o s c á l c u l o s s e e n c u e n t r a n en l a F i g . V .5.

V.11

CALCULO DE LA CONCENTRACION MAXIMA DE H jS A N IV EL DE PISO

C máx.

=

3697 V-M-D*z

fj- H 2 -

¿ y

145

Fl« V. S

DIMENSIONAMIENTO DEL QUEMADOR CALCULADO

E

!PÑ\

S 1 O 1 E S E L E CCI ON Y DI SE ÑO DE UN QUEMADOR E L E V A D O H ern á n d ez

F lo re s

M anuel

|

bol

146

34

'~3

x ( | f )

= 1 2 . 4 3 p i e J / lb

3753 I b / h r d e g a s d e s f o g a d o

y h 2s

W

=

=

°‘6

3753 3 o.

=

103. 33 I b m o l / h r

WH2S

=

103. 33 ( 0 . 6 ) = 61. 998 l b < n o l / h r

WH2S

=

2107.93

M

2107. 93 I b / h r hr = r=-= T773— r m — » 2 4 j r = 2 . 2 x 10 I b / t o n . día

D*

=

Ib/hr.

„ Ton 22. 995 día

0 .1 3

6 .2 2 MPH

Hy

=

75.45'

D*

=

0 .1 3

n*

= 1 / 4

V e lo c i d a d en e l lu g a r de la planta

147

C. m a. x .

-_

3679x ( 1 2 . 4 3 ) * ( 2 2 . 9 9 5 ) x ( 0 . 1 3 ) ---------------------------------------6 . 22■( 6 8 . 50) x ( 0 . 1 3 )

C máx.

=

36. 03

C máx.

=

36. 03/1000

„ , X máx*

_

/ 6 8 . 5 0 \ 2 ’ 025 V 0.13 7

=

0.036

=

ppm . v o l u m e n

1290 p i e s .

EL L í m i t e d e t o x i d a d a c e p t a d o g e n e r a L m e n t e p a r a e L H^S e s d e 20 p p m .

Los c á l c u l o s m u e s tr a n que la c o n c e n t r a c ió n máxima de —

l-y! a n i v e l d e p i s o e s d e 0. 0 36 p p m . a u n a d i s t a n c i a d e 1290 p i e s de la a lt u r a d e l quemador.

Por lo que l a a l t u r a c a l c u l a d a d e l quema

d o- d e 68.50' e s a d e c u a d a p a r a e s t a s i t u a c i ó n a n o r m a l d e l d e s f o g u e .

l a s d im e n s io n e s y e l t i p o de quem ador s e l e c c i o n a d o p a ra la U nidad T r a ta d o r a y F r a c c io n a d o ra de H id r o c a r b u r o s , d e l e je m p lo p r o p u e s t o , s e p r e s e n t a n e n l a f i g . V.6 .

14S

E

t R N

. S . / . O . 1 . E S E L E C C I ON Y DISEÑO DE UN QUEMADOR E L E V A D O H • m anda*

F lo ra *

M an u al

1 bol

76224K

149

COMPONENTES DEL QUEMADOR EL EV ADO.

CLAVE

DESCRIPCION

NI

S A L I D A DE LA CHI MENEA A LA ENTRADA DEL QUEMADOR

N2

ENTRADA DEL GAS DESFOGADO

N3

DREN

CI

CONEXI ON

DE I G N I C I O N DEL P I L O T O

C2

CONEXION

DEL GAS DEL P I L O T O

C3

CONEXION DEL DREN DEL SELLO MOLECULAR

C4

CONEXI ON

DE I G N I C I O N DEL P I L O T O A N I V E L

C5

CONEXION

DEL GAS DEL P I L O T O A N I V E L

A

ENTRADA DE MANO

I

M I R I L L A DE I N S P E C C I O N DEL S E LLO MOLECULAR

DEL P I S O

DEL P I S O

150 A P P E N D IX A

—1 Summary ojhmxts ojfiammabxlity, Uncer tomptraiurt hmiit ( Tl) , and mxmmum a\Uo\ffnUvm tenpemturea ( A I T ) oj \ndicidual Qcutt and c o p o ? i t n air ai atmosphenc pressure

T a b lk A

L im ita o f flam m a b ih ty (v o lu m e p eroen t) (,T¿ )

L lm lU o f flam * m a b ílity (v o lu m e p eroent)

A c e t a ] ............................. A o e ta ld e h y d e ................. A w t lo « i d ...................... A e e tio a n h y d rid a .......... A e e t a n lL d e ................... A a e t o n e .. ....................... A c e to p h e n o n e ............... A o e ty la c e to n e . ... A o e t y l c h lo n d e ............. A e e tr le n e ......................... A oróle i n ............. A c r y lo m tr ile ................... A o e to n e C y a n o h y d rin A d lp le a o k L .................... A ld o l A lly l « lc o h o l . A U y l it a m e ................ A lly l b r o m id e .. ____ A lly l c h l o r id e .. e -A m :n o d ip h e n y l _ A m n o a li. _____ « - A m y l a c e ta te . « - A m y l a lc o h o l . . ta ri-A m y l a l c o h o l. . * - A m y l c h lo n d e fart-A m y l c h l o n d e .. » - A m y l e th e r . A m y l n i t r i t e ... « - A m y l p ro p io tia to . A m y le n e .. . ............. A ñ il» A a t h r a e e n e ____ « - A m y l n i t r a U .. B e n z c n e ___ B e n t y l bcn x o a t e . B e n iy l c h l o n d e .. B ie r e l o h e iy l. . . B l p h e n y l ... ... 3 -B lp h e n y la m in e B r o m o b c n ie n e . .. B u ta d ie n e (1 ,3 ) . . . . «• B u ta n e . 1 ,3 - B u U n d lo l.. B u t* n e -1 ................ . B u ten « - 2 .................... « - B u t y l a c e ta te «• B u ty l a lco h o l • « -B u t y l a lco h o l .. te rl-B u ty l a l c o h o l .. fe rt-B u ty l a m i n e .. . « • B u ty l b e n je n e

AIT C) (,7¿) C

1I

23 0 175 465 39 0 545

4. 0 ‘ 5 .4 * 2 .7 «

1 0l *Z1f1

4 6 6

•I 7 • 5. 0 2 .5

1 0 0 2 .8 & 0 2 2 16 ............. • ♦ 2 0 22 20 >1 0 •1 0 * fl *1 *l1 0 0 m4.. »'1to 2 18 1i «12 •5.1 *2 8 60 1 21 8 82 1fl io " 8 .0 ''1 2 8 1 *9 80

• w (M tM tH at «ad

31

570 34 0 390 305 236 42 0 25 0

25

'2 . 7

08

15

4. 1 28 ' 7 1

> 1 4 * 1 4 1 5 « 7

«

1 4

*1 3 ♦ 7

‘ *

8 .7 . 3

•7 9

65 70

*

. 4

375 295 485 450

2 0 0 435 26 0 345 170

2 1 0

38 0 275 015 540 195 500 480 585 245 54 0 45 0 565 420 405

« 1 9

1 • 1 • 1 ' 1 1 ' 1 »

taMa.

7 4 7 7 9 7 82

9 7

« 9

« 9 ' 5

8

«« c -B u ty l b e n * e n e .. .. U r t -B u t jl b e n ie n e ___ « - B u t y l b r o m id e . B u ty l c e l l o e o l v e ____ n -B u ty l c h l o n d e . ..., «-B u ty l f ó r m a t e .... n - B u t r l « t c a r a t e ____ B u ty r lo a c id . « -B u t r y o la c t o n e .... C a r b ó n d itu lfld o _____ C a rb ó n m o n o x i d o .. . C h l o r o b o n z o * e ...... m -C re e o l........................ C r o to n a ld e h y d e . C u m e n e . ______ . . . . . C y an ogcn ___ _____ C y c lo h c p ta n e _____ C y c lo h c x a n e . . . . . . . . C y cI o h cT a n o l................ C y c lo h o v e n e ____ C y c lo h e x y l a c e t a t e ... C jc l o p r o p a n e ............... C ym eoe. ___ _ D ecab ora n e . D e c a lm ...................... .. n -D e c a n e ................... D e u tc r iu m ____ D ib o r a n e . . D iesel fu el c e tañe) D ie t h j l a m in e ___ D ie t h y l a n a h n e ____ 1 ,4 - D ie th y l b e n x e n e .. D ie t h y l c y c lo h e x a a e .. D ie th y l e th e r . — . . 3 ,3 -D io th y I p en ta n e . D ie th y l k c t o n e ............. D O s o b u iy l c a r b in o l.. . DOso b u ty l k eton e - , D ü - t o c y a n a t e . ... D U > op r»p y l e t h e r ____ D im ctliy l a m i n e .. . . - D im e th y l b u t a n e . 2 3 - D im e th y l b u ta n e . D im e th y l d e c a lm ____ D i m e th y l d ich loroa il a n e ............................. D im e th y ) e t h e r . n ,n -D ir u e th y l fo rm a m id e .............................. 2 .3 - D im eth y! p en ta n e. , - Df m c ih y l p r o p a n e . D im e th y l íu lfiü e . . . . D im e th y l lu lfo x id e . D io x a n e .. . D ip c n u n e . . ___ _ D lp b e n y la m in e ____

77 11 1 18 21 •Z 11

24 22

16 8 11 10 82

‘ 5 .8 * *

1 7 .

0

0

> fl. 5

1

3

7

2. 4 > 85

2

74 75

8

.............

450

21

640

9

425

8

245 300

ia 4

50 0

>4 9 “ 5 6 75

' 57* ” 25 0 4fl

10 !

.............

74

fl.

» “

265 245

90

5

(60

22 401. 4 SO 38 0 410

» 0 77 i 2. 5 •

«

AIT CC)

Vu

Xw

210

225 80

36

160 450

> 82 » 79

>

21 28 12

6.2 *120

.

.......... 400

• 5. 3

3. 4

27

18 2 2 20 "'ZQ 22 1 • 14

»

235

-------

350

67

435

8

205

7 5

.

“

• 75 • 7

*' Í‘ * ' •fl. '* '4 6 '

265 237 635

AWtNDIX A. L im ita o f fl&m. m a b iiity (v o lu m a paroant)

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