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Hoja 1 de 2

UNIVERSIDAD DEL VALLE EXAMEN Estudiante:

Carrera: IPG

Asignatura: Simulación de Procesos Hdrc

Grupo: A

Evaluación: 1erP 2doP 3erP 4toP Final Nota ____________________ Examen: Gestión: 1/2018 Fecha: 25/05/2018 Sede Central Sub Sede: LPZ. SUC.. TDD. Diseño de equipos para transferencia de masa, Absorción, Unidades temáticas Destilación. Diseño de sistemas de transporte, reactores quimicos avanzadas Diseño de equipos de transferencia de masa, Destilacion, Diseño Unidades temáticas a de sistemas de transporte de fluidos, reactores quimicos Evaluar: ______________ Nombre y Firma Docente(s):

Martha Siles

______________ VoBo Coordinador/Director

Ponderación Examen: Ponderación Prácticas: Ponderación Laboratorio: Firma Estudiante:

80% 20%

NOTA:

%

1. DISEÑANDO EL FUTURO INDUSTRIALIZADO DE BOLIVIA! Como futuros Ingenieros Petroleros, sabemos que la empresa estratégica de nuestro país tiene dentro de su plan de desarrollo a 20 años la implementación de una planta de propileno y polipropileno para producir tuberías de GN con este material. En este sentido trabajaremos un diseño completo de la estructura básica de una planta de producción de propileno. El proceso de diseño tendrá las siguientes unidades de proceso y etapas: a) b) c) d)

Diseño de una unidad de endulzamiento de GN Diseño de un tramo de transporte del GN tratado a través del GAA Diseño de la unidad de reacción para la síntesis de propileno Diseño de la unidad de fraccionamiento y purificación de propileno

Nota.- Antes de comenzar el diseño, se pide que lea muy bien el enunciado y la información dada, por favor tome en cuenta que el diseño de la planta es secuencial, es decir que usted requerirá los resultados de diseño de la unidad anterior para continuar con el de la siguiente unidad de proceso o etapa. (de nada servirá trabajar dividiéndose el trabajo y luego repartiendo ejercicios) a) Diseño de la Unidad de Endulzamiento de GN. (Paquete: Amine Pkj)

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Hoja 2 de 2 El gas natural que se trabajara para este diseño proviene del campo Inkahuasi, el mismo se encuentra a 735 psia de presión y 27 C de Temperatura. El flujo que se aportara a la planta es de 35 MMSCFD. La composición de este GN está dada en la siguiente tabla: ALIMENTACIÓN Componente % molar C1 57,7 C2 17,36 C3 13,34 n-C4 2,25 i-C4 3,56 n-C5 0,86 i-C5 1,09 n-C6 0,13 CO2 3,7 H2S 0,01 Elabore el diseño de la unidad de endulzamiento, conforme al siguiente diagrama: recuerde que el principio fundamental de la absorción es la interacción de fase gaseosa con fase liquida, por tanto, como el gas es muy condensado el separador bifásico previo a la columna juega un rol muy importante. Considere que el GN a la salida de esta unidad debe tener la siguiente composición de contaminantes: CO2 = 0,8 % H2S = 0 %. Seleccione la mejor de opción de amina para este proceso. Los datos de diseño se encuentran en el diagrama:

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Hoja 3 de 2 Determine: 1. La amina utilizada y el flujo requerido para tratar el gas agrio 2. El flujo de gas natural que ingresa a la absorvedora para endulzarse 3. EL flujo y la composición de salida del gas que va a transporte 4. La energía requerida en el reboiler de la columna de regeneración de amina

b) Diseño de un tramo de transporte del GN tratado a través del GAA (Paquete PR) El gas natural que sale de la unidad de endulzamiento, debe ser trasportado por el GAA del tramo de PAROTANI – VILA VILA, para ello se pide que diseñe el tramo mencionado, según el plano actual que indica la figura. Tome en cuenta que este gas es sumamente condensado por tanto en el diseño de la estación de compresión PAROTANI, tendrá una recuperación considerable de líquido en los separadores previos a la entrada de compresión. Para este líquido recuperado instale una bomba en paralelo a los compresores que bombee a la misma presión de transporte 1600 psia. Toda la información de diseño se muestra en las siguientes graficas:

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Hoja 4 de 2 Esquema de diseño de la estación de compresión Parotani:

Nota.- Tome en cuenta que la estación de compresión cuenta con un sistema completo que incluye enfriamiento y separación de fases. Si el diseño actual no es consistente (NO CONVERGE) elabore una propuesta ingenieril para que el mismo sea operativo, la cual podría incluir Loops, cambio de diámetro de ductos, estaciones de compresión o bombeo nuevas, etc. Pero es importante que considere criterios técnicos reales para ello. Determine: 1. Cual es la potencia de trabajo actual en el sistema de compresión Parotani? A que % de su capacidad nominal se encuentra operando? 2. Explique (en orden de prioridad) de las modificaciones realizadas al GAA en el tramo Parotani – Vila Vila. Justifique y explique estas modificaciones y las causas probables de porque el sistema no es consistente. 3. Cuál es la presión de llegada a la planta de Propileno? c) Diseño de la unidad de reacción para la síntesis de propileno (Paquete: Wilson) Antes de ingresar a los reactores de síntesis de propileno, se debe separar todo el metano del resto de los hidrocarburos, para ello se emplea un sistema de refrigeración que aprovecha la corriente de metano recuperada, como se indica en el siguiente diagrama: Es sistema es un sistema de refrigeración con propano que aprovecha la vaporización del mismo. Los datos se muestran en la figura. (utilice el paquete de fluidos PR para el sistema de enfriamiento.)

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Hoja 5 de 2

La síntesis de propileno comprende las siguientes reacciones químicas:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Ea (BTU/lbmol)

Reactivos

Productos

A

Etano --Propano--nButano-iButano-iPentano-nPentanoiPentano-nPentanonHexano-nHexano-Propano---

Etileno + Hidrogeno Propeno + Hidrogeno Propeno + Metano Metano + Propeno Propeno + etano

8,77E+11 2,38E+10 1,47E+12 1,19E+11 1,99E+13

67554 50637 43404 46702 51073

Propeno + etano metano + 1-Buteno

1,47E+13 1,67E+13

47792 47344

metano + 1-Buteno Propeno+Propano Etileno + nButano Carbon+Hidrogeno

1,23E+13 6,65E+12 5,50E+12 3,07E+08

44063 47104 50774 50851

El sistema de reacción es compuesto por dos reactores tubulares conectados en paralelo, las condiciones de operación de los reactores son: 650 C y 7,348 psia. El basis de las reacciones químicas se encuentra en: Lbmol/ft3 hr. Los reactores tubulares se consideran de un solo tubo. La longitud del reactor es de 6 mts. Determine: 1. Las dimensiones del reactor: Diámetro y volumen que permitan obtener la mejor conversión general de las reacciones químicas. 2. La composición de salida de los dos reactores tubulares 3. La cantidad de propileno formada y el rendimiento del proceso 4. Se forma carbón en el reactor?

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Hoja 6 de 2 d) Diseño de la unidad de fraccionamiento y purificación de propileno Finalmente se quiere diseñar un sistema de fraccionamiento y purificación de propileno. Que consta de dos columnas de destilación, la primera cumple la función de separar los productos secundarios, etileno y ligeros y la segunda se encarga de separar el propileno del propano, bajo las siguientes especificaciones:

TORRE 1 55

# Platos Considere como especificación una que permita recuperar la mayor cantidad de productos ligeros por la cabeza, quedando propano y propileno en fondo Presión Condensador: Presión Reboiler:

TORRE 2

100 120

psi psi

# Platos Especificaciones: Fracción molar de componente en condensador de propano no más de 4% . Radio de reflujo: 20 220 250

150

2,50% psi psi

Determine: 1. Las condiciones de operación de ambas columnas 2. Cuales fueron las especificaciones de la 1ra columna? Porque? Justifique su respuesta. 3. El grado de recuperación del propileno obtenido

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