para el reflujo de glicol frio, la temperatura del tope de la columna despojadora se puede bajar aumentando la tasa de circulaci6n.

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1 para el reflujo de glicol frio, la temperatura del tope de la columna despojadora se puede bajar aumentando la tasa de circulaci6n. Presion. La presi6n en la contactora tiene poco efecto siempre y cuando este por debajo de unos 3000 Lpc., a mayor presi6n menor contenido de agua, por 10 tanto menor agua se tendra que remover del gas. A mayor presi6n menor tasa de circulaci6n de solucion en la contactora y esto tambien implica menor diametro requerido de la misma, pero a la vez presiones altas implican mayor espesor de lamina de la contactara. Valores tipicos de presion de operacion en deshidratacion por absorcion estan entre 500 y 1200 Lpc. Cuando el rehervidor trabaja a presiones por encima de la atmosferica se reduce la concentracion del glicol y la eficiencia de la deshidrataci6n. A pre iones por debajo de la atmosferica se pueden tener concentraciones muy altas del glicol, del eden de un 99.5%, pero se usan poco estas presiones porque el equipo se hace mas complejo y ademas se corre el. riesgo de que el aire entre y establezca contacto con el glicol deteriorandolo; cuando se requieran concentraciones muy altas de glicol se acostumbra usar gas de despojamiento. La columna despojadora debe tener un sistema de venteo adecuado y el empaque se debe reemplazar peri6dicamente para evitar contrapresiones en el rehervidor. Concentracion de Glicol. EI gas seco sale de la contactora en equilibrio con el glicol pobre. Cuando la temperatura de contacto es de unos 95 F un glicol pobre de una concentracion del 99% dejara el gas con un punto de rodo de -2 of, mientras que si la concentracion es del 95% el punto de rocio del gas al salir, si alcanza a establecer el equilibrio con el glicol, es de 43 of. Tasa de Circulacion de Glicol. Para un arreglo de contactora y de concentraci6n de glicol dados, la depresion del punta de rocio de un gas saturado es una funcion de la tasa de circulaci6n de glicol. Mientras la concentracion de glicol afecta principalmente la depresion del punto de rocio, la tasa de circulacion afecta la cantidad de agua a remover. La minima tasa de circulaci6n requerida para asegurar un buen contacto glicol - gas es de unos 2 gals.lmin. por cada libra de agua a remover y,ia maxima tasa es de unos 7 gals.lmin.; una tasa promedia tipica es de 3 gals.lmin. por libra de agua a remover. La depresi6n del punto de rodo se consigue mas facilmente aumentando la concentracion que la tasa de circulacion del glicol. Una tasa alta de glicol puede afectar el funcionamiento del rehervidor en cuanto a calidad del glicol y requerimientos de calor. Numero de Platos. Se habla de platos te6ricos y platos reales. Los teoricos son los platos que se necesitarian si en cada plato se presentara equilibrio entre el gas y el glicol, como esto no ocurre porque el proceso es continuo solo se presentara un equilibrio parcial que depende del tipo de plato y su diserio, de la tasa de circulaci6n y de la concentracion del glicol; esta fraccion de equilibrio se conoce como eficiencia del plato y par tanto el numero de platos reales es igual al numero de platos te6ricos dividido por la eficiencia del plato. Es normal suponer como eficiencia del plato un 25%. Los platos teoricos se obtienen con el diagrama de Mc-Cabe - Thiele como se vera mas adelante. Cuando se fija el numero de platos y la concentracion de glicol, la depresion del punto de rocio depende de la rata de circulacion de glicol. Para una tasa de glicol y un numero de platos dados, a mayor concentracion de glicol mayor depresion del punto de rocio. Aumentando el numero de platos se puede reducir la tasa de circulaci6n de glicol 10 cual implica reduccion en los requerimientos de calor y de gas de despojamiento en el regenerador para obtener una 172

2 ~A \ {\ \vl' determinada depresion del punto de rocio. La depresion del punto de rocio es mas facil aumentando el numero de platos, en platos, que aumentando la tasa de circulacion. La separacion entre plato y plato en torre es de unas de 24". manejar unos 7 MPCN requiere de unos 6-8 platos. Normalmente una torre para Gas de Despojamiento. Como gas de despojamiento se usa, normalmente, gas humedo saturado con vapor de agua a temperatura ambiente y presiones entre 25 y 200 Lpc. EI gas de despojamiento se usa en casos como los siguientes: Se r quiere aumentar la concentracion del glicol por encima de 98-99%. Fue necesario aumentar la tasa de glicol y ya el rehervidor no puede alcanzar la temperatura a la que debe liegar, segun el diseno, para obtener una calidad dada de glicol. Aunque el gas de despojamiento se inyecta directamente al rehervidor, se puede conseguir mejor calidad en el glicol si antes de entrar este al rehervidor establece contacto con el gas a traves de una columna. ~ Diseno de la Planta de Glicol (2) La referencia (2) presenta la siguiente aproximacion para disejiar una planta de glicol. - Informacion Requerida: * Tasa de flujo de gas, MPCNID * Gravedad espegifica del gas * Presion de operacion (Ipca) * Presion maxima de operacion en la torre (Ipc) * Temperatura de entrada del gas (contenido de agua inicial) * Contenido de agua requerido en el gas al salir (lbm/mpcn) /'... - Informacion Supuesta: * Relacion tasa de glicol/agua removida. Generalmente se toma entre 2.5 y 4 galones de glicol por libra de agua removida. Se representa por Lw. * Concentracion del glicol al salir del regenerador; varia de 99% a 99.9%. La relacion tasa de glicol/agua removida depende de la concentracion de glicol y del tamajio de la torre; a su vez la concentracion del glicol depende fundamentalmente de la cantidad de gas de despojamiento que se agrego al regenerador del glicol y de Iia viscosidad que debe tener el glicol para que no presente problemas en la planta.. Procedimiento: Calculo de la Cantidad de Agua que se Debe Remover. Esto se hace mediante la siguiente expresion: (4.18) 173

3 donde: Cantidad de agua a remover en Ibm/hr Contenido de agua del gas al entrar y salir de la torre respectivamente, Ibm/MPCN Tasa de gas MPCNID EI valor de Wi se puede determinar utilizando correlaciones para determinar el contenido de agua en un gas a la presion y temperatura de entrada a la torre; el valor de Wo es un dato 0 se puede determinar conociendo la presion y temperatura a la salida del gas. La presion de salida es normalmente la de operacion pues en la torre las caidas de presion son muy bajas. * Ccilculo de la Concentraci6n del Glicol a la Salida de la Torre, TEG d. Para encontrar una expresion que permita calcular la concentracion del glicol al salir de la torre, TEG d, se procede de la siguiente manera: Balance de agua donde: (1 - TEG c ) * X + Wr =(1 - TEG d ) * Y (4.19) TEG c, TEG d XyY Wr Concentraciones del glicol concentrado y diluido respectivamente Cantidad de glicol en ellbs/hr que entran y salen de la torre respectivamente Agua removida del gas en Ibs/hr Balance de glicol de don de: TEG c " X =TEG d " Y y = TEO c X TEG d Ahora, recordando la definicion de Lw se tiene: L -.. L". = Ka/ones de T EG, X *_1 lbs.de H 2 0 Pi w,. (4.20) de donde: W = X r P, * L.,.. (4.21) donde Pi es la densidad del TEG c Uevando (4.20) Y(4.21) a (4.19) se tiene finalmente: (4.22) I \'. "'. 174

4 Selecci6n del Oespojador de Entrada. Este despojador (purificador) se selecciona conociendo la cantidad de gas y la presi6n de operaci6n con ayuda de la Figura 58. Pero un procedimiento alterno y quizas mas riguroso es el siguiente (ver capitulo separaci6n gas/llquido, referencia 1', capitulo 3 y referencia 5) : La velocidad maxima permisible del gas en el despojador para permitir la separaci6n de las gotas de Ifquido se calcula de (4.23) EI area transversal del recipiente, 0 sea perpendicular al flujo, se calcula de. / w V/I) (4.24) donde, v m, velocidad masica permisible, Ibs.lhr.lpie 2 Co, constante de Souder - Brown, depende de la tensi6n superficial del liquido y de la separaci6n entre platos. Los separadores y despojadores que usan extractor de humedad tipo malla de alambre usan un valor de CD de 600 para separadores y 1000 para despojadores. PI.y Pv, densidades del 1liquido y vapor en Lbs.lpie 3. W, Tasa masica total, Ib.lhr. 6 De las ecuaciones (4.23) y (4.24) se puede despejar el diametro *Wo s D - (pies) (4.25) ( - [PI ' (P,. - PI' )T25 ~) para separadores verticales y ~ f (v... J " * Wo s \S) 1 '? rj v D =[ ( _ )11 25 ( pies) P~ ' P,. PI" J ---~ para despoja ores verticales. \...-.~ (4.26) Para separadores horizontales se usa un valor de CD de 1440 y para despojadores hor,izontales se usa un valor de 2400, entonces para separadores y despojadores horizontales de dos tubos (..,, * W OS D=. [La * p,. (p, - pv)r S (4.27) D = * W 05 [LC * PI' (P,. - Pv)T25 (4.28) donde LG es la distancia de flujo de gas entre entrada y salida. Las anteriores ecuaciones son para cuando la trayectoria de flujo del gas es de 20 pies, si esta es diferente de 20 pies se deben hacer correcciones. 175

5 _0 - u.. u..o o o II... ci II. 3: :i}... <II ~... ~,:;r.> r.>~ ~rii _ 0 ~~ :eo >'0... tv o... '0 l:!!o 0 tv tv a c (1)8 c tv :::l C l:!! :::l tv '0 (I) (I) tv tv (!)(!) I I co CJ) It) It)... tv tv :::l :::l.~.21 u..u..

6 Cuando los recipientes son de un solo tubo pero de todos modos la trayectoria de flujo del gas es de 20 pies las ecuaciones para separadores y despojadores son respectivamente * W05 D '* ( )j.25(pies) (4.29) [ LG PI' PI, - Pv *W0 5 D * ( )j.25(pies) (4.30) [ LG Pv PI, - Pv Las ecupciones para recipientes horizontales suponen que cuando el recipiente es de dos tubos toda el Area transversal del recipiente superior esta disponible para el flujo de gas y cuando el recipiente es de un solo tubo 2/3 del area transversal esta disponible para flujo de gas Selecci6n de la Contactora. EI diametro de la contactora se puede determinar usando las figuras 59 y 60 para torres de platos y empacadas respectivamente. Tales figuras se obtuvieron suponiendo una gravedad especifica del gas de 0,7 y una temperatura de operaci6n de 100 F. Si la temperatura y la gravedad son diferentes de 100 y 0,7 se deben hacer las correcciones del caso de la siguiente... manera donde: q =q b C C (4.31 ) t g q, Tasa real del gas a tratar MPCN/D qb' Tasa equivalente a q pero suponiendo T =100 F Y Yg =0,7. Con este valor se debe entrar a las figuras 59 y 60. C g, C t : Factores de correccion por gravedad y temperatura respectivamente. Estos valores se pueden obtener de las tablas 16 y 17 para torres de platos y empacadas. Aunque la contactora puede ser de platos 0 empacada la mas usada para deshidratacion es la de platos y estos, tipo valvula. Ademas del procedimiento anterior para dimensionar la contactora, tambiem se podria encontrar su diametro aplicando el procedimiento descrito antes para los separadores y los despojadores verticales, pues la contactora es vertical. Teoricamente este procedimiento, conocido como procedimiento de Sauders - Brown, no se pod ria aplicar para encontrar el diametro de la contactora porque no tiene en cuenta el efecto del tiempo de residencia del liquido en cada plato en la capacidad de la torre; sin embargo este efecto es tan pequeno que se puede despreciar. Se pueden usar entonces las ecuaciones (4.23) - (4.26) pero con un valor de Centre 550 y 600 Y siempre y cuando la sepraci6n entre platos no sea menor de 24 pulgadas. Una vez determinado el tamano de la torre se debe determinar el numero de platos 0 la longitud de la seccion empacada; en la mayoria de los casos se considera que el numero de platos es igual al numero de pies de la secci6n empacada. EI numero de platos 0 pies se determina conociendo la depresion del punto de rocio y la relacion galones de glicol 1 libra de agua removida y usando la figura 61. La depresion del punto de rocio es la diferencia entre la temperatura de entrada del gas y la temperatura de salida; estas temperaturas se conocen 0 se pueden determinar usando las correlaciones para determinar contenido de agua y los valores de presion de operacion y contenido de agua en el gas al entrar y/o salir de la torre. 177

7 TABLA 16. Factores de Correcci6n por Temperatura para Torres de Platos y Empacadas Temperatura de Operaci6n of De latos Em acada 40 1, ,06 0, ,05 0, ,04 0, ,02 0, ,01 0, , ,99 1, ,98 1,02 TABLA 17. Factores de correcci6n por gravedad especifica del gas para torres de platos y empacadas. Yg.G;! C g De platos Empacada 0,55 J. 1 4 \ 1,13 0,60 1,08 1,08 0,65 1,04 1,04 0,70 1,00 1,00 0,75 0,97 0,97 0,80 0,93 0,94 0,85 0,90 0,91 0,90 0,88 0,88 Una forma mas precisa para determinar el numero de platos (0 la longitud de la seccion empacada) es usando el metodo grafico de Mc Cabe-Thiele el cual se basa en 10 siguiente: En el tope de la contactora la concentraci6n del glicol es la maxima y el contenido de agua en el gas es el minimo, en el fondo de la torre la concentraci6n del glicol es la del glicol diluido y el contenido de agua en el gas es el maximo, 0 sea el contenido de agua inicial Wi; esto quiere decir que el contenido de agua en el gas en el recorrido a traves de la torre varia desde Wi hasta Wo Y que la concentracion del glicol varia desde la concentraci6n del glicol concentrado, TEGc, Y la concentraci6n del glicol diluido, TEG d ; 0 sea que se puede considerar que si se graficara contenido de agua en el gas contra concentraci6n del glicol a traves de la torre cualquier punto en la t~rre estara ubicado sobre una linea recta definida p~r los puntos que identifican el fonda y el tope de la torre, esta linea se conoce como linea de operaci6n. Graticamente es 10 siguiente 178

8 j ;:; " Figur~ 60-. Capacidad al Gas de Contactoras Empacadas.(Yg=0.7) 1 :; V, 1., l> 9 '"" <..' 16 t_!:. ~ ' 7 " ạ,.. U ' ', ",.b l O ~----~-----2~----~-----J ~~----~ ~----~~----S Figura 61-. Numero de Platos 0 de Pies de Empaque requeridos en una Contactora. 179

9 Fondo. TEG La linea de operacion supone que el cambio en el contenido de agua del gas y en la concentracion de glicol es continuo y uniforme a traves de la torre, pero en la practica este cambio es escalonado y se hace en cad a plato de la torre, suponiendo una torre de platos yen el el glicol y el gas permanecen en contacto hasta alcanzar el equilibrio y de arriba hacia abajo, en cada plato, el contenido de agua en el gas aumenta y la concentracion aumenta. Conociendose la concentracion de glicol y el contenido del gas en equilibrio en cada plato se puede trazar en el mismo grmico anterior otra curva conocida como curva de equilibrio; esta curva se puede obtener con ayuda de la figura 6~ en la cual entrando con la temperatura de entrada del gas a la torre y para diferentes valores de concentracion del glicol, se toman entre TEG c Y TEG d, se lee la temperatura a la cual se tiene equilibrio para dichas concentraciones, luego se puede determinar el contenido de agua en el gas a la temperatura de equilibrio y par tanto se tiene el valor de contenido de agua en el gas en equilibrio con el glicol a una concentracion dada. De esta forma se obtiene la 'linea de equilibrio, que tam bien se muestra en el grmico anterior. Una vez obtenidas las curvas de operacion y equilibrio se determina el numero de platos teoricos (0 pies) de la siguiente manera: Partiendo del punto que representa el fonda de la torre en la linea de operacion se baja una perpendicular hasta la linea de equilibrio y de aqui una horizontal hasta cortar nuevamente la linea de operacion, esto es un plato; desde el punto de retorno a la linea de operacion se repite el procedimiento anterior hasta liegar al punto que identifica el tope de la torre 0 pasarlo, cada vez que se pueda hacer el procedimiento completo es un plato y de esta forma se obtiene el total de platos teoricos (0 pies te6ricos) y si este valor se divide por la eficiencia se obtiene el numero de platos (0 pies) reales. Las eficiencias de los platos se toman entre 25 y 35%. En el caso de torres empacadas la I~ minima del empaque es 4'. Intercambiador Glicol - Glicol. EI glicol rico sale de la contactora a una temperatura aproximadamente igual a la temperatura de entrada del gas ( de 80 a 120 OF) Y se debe calentar en el regenerador a unos 375 of Tipicamente el glicol rico entra al intercambiador a 100 of y sale del mismo a unos 180 of y el glicol pobre entra a 375 y sale a 200 OF. Con los datos de calor especifico. diferencia en temperatura y tasa de circulacion es posible calcular los requerimientos de intercambio de calor en el intercambiador. ~ 180

10 .' ~- I r - 1 " 1: \ I.', t,.-,.,,,' - r.. -,..I.' I ',4" - I - ~- o- f I. --,,0. I / : ~1 I,",,. ~V6 r,.. ~ 'I!. _~...: 1<:.0 CC-I\ 1t7C J,~"",-,:~'~.u,1f' f. ~\ \"c,...:! \ ~"'''''o-w, '(/0 ~fr ' vy~ Figura 62-. Temperatura de Roclo de Gas en Equilibrio con Soluciones Acuosas de TEG contra Temperatura de Operacion. 181