06 - Plantas Criogenicas de Gas Final 1

MANUAL                                                                Fecha Emisión: Edo. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS   ENE-10 1.0 1 de 65 PLANTAS  CRIOGENICAS                                    ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       MANUAL   Fecha Emisión: Edo. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS ENE-10 1.0 2 de 65 PLANTAS CRIOGENICAS DE GASOLINA. TABLA DE CONTENIDOS. INTRODUCCION. I. DESCRIPCION DEL PROCESO. II. EQUIPOS EN UNA PLANTA CRIOGENICA. A. Equipo deshidratador. B. Turbina-compresor. C. Intercambiadores de calor. D. Demetanizadora. E. Sistema de refrigeración. F. Tuberías y recipientes. III. PRINCIPIOS DEL PROCESO CRIOGENICO. A. Secciones funcionales de una planta criogénica. B. Efecto de la temperatura y la presión en la recuperación de hidrocarburos. C. Calor latente de vaporización. D. Teoría de la expansión de gas. E. Balance de materia. F. Demetanizadora. 1. Control de temperatura del fondo. IV. EXPANSOR-COMPRESOR. A. Control de la turbina B. Control del compresor. 1. Control anti oscilación. C. Sellos. D. Control verdadero. E. Sistema de lubricación. F. Instrumentos de seguridad Turbina-compresor. V. Control de la planta criogénica. A. Control del demetanizadora. B. Control de las alimentaciones. VI. OPERACIÓN. A. Arranque. 1. Secado (dryout). 2. Arranque en vacio. 3. Arranque de la turbina. Establecer flujo de gas en el sello. Arranque de la lubricación. Arranque del compresor. Arranque del enfriador de la turbina. Manual de operación. 4. Apagado de la turbina. B. Supervisión de rutina en operación. C. Operación de apagado de la turbina. VII. PROBLEMAS.   ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       MANUAL   Fecha Emisión: Edo. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS ENE-10 1.0 3 de 65     INTRODUCCION    Criogénico proviene de la palabra griega crio que significa muy frio. Las plantas criogénicas de gasolina son aquellas que operan a temperaturas por debajo de -75°C (-100°F). Cuando el gas se refrigera hasta estas temperaturas, la mayoría del etano, prácticamente todo el propano y los hidrocarburos pesados se licuaran. Los líquidos formados, pueden ser separados después por una serie de torres fraccionadoras en, etano, propano, butano y gasolina natural. Antes de 1965, las plantas de refrigeración por absorción, fueron usadas para recuperar el etano y los componentes pesados del gas. Las plantas más eficientes de absorción recuperaban cerca del 40% de etano y 95% de propano e hidrocarburos pesados del gas. Una comparación de recuperación de hidrocarburos del gas en plantas de absorción y criogénicas se muestran en la tabla. Puedes observar de la tabla, que la principal diferencia entre los dos tipos de plantas, es la recuperación de etano. La planta criogénica recupera de 2-3 veces más que una planta de absorción. El etano puede ser usado como alimentación de materia prima a plantas petroquímicas para hacer glicoles y plásticos; o puede ser vendido como combustible gas con metano. En algunos casos el etano incrementa el valor del gas porque el etano rinde 75% más que el metano, en cuanto a calor, cuando este se quema. Usualmente, el etano es usado mas como alimentación de materia prima en petroquímicas que como combustible gas, así que es deseable económicamente separarlo del metano. Las plantas criogénicas tienen menos equipos de proceso –sin absorbedores, pero tienen más equipo mecánico- turbinas de gas y compresores- más que una planta absorción de aceite pobre. El proceso criogénico es el modo más económico refiriéndose a recuperación de un gran porcentaje de etano e hidrocarburos pesados de la alimentación de gas. Las plantas de refrigeración por absorción, pudieran ser más económicas para la recuperación de propano e hidrocarburos pesados de la alimentación de gas cuando no se desea recuperar etano.                         ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       tienen las letras FO o FC entre ellas. Estas son abreviaciones de falla abierta o falla ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . con el fin de recuperar 70-90% de etano e hidrocarburos pesados del gas. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS DESCRIPCION DEL   El proceso simplificado. El gas del separador pasa a través de la turbina. La diferencia principal es que el gas entrante es enfriado previamente al entrar a la turbina en dos intercambiadores GasGas y un enfriador que usa propano como refrigerante. El resto del gas de entrada fluye y pasa a través del intercambiador Gas-Gas. a través de una planta criogénica se muestra en la figura de la siguiente pagina. fluye hacia el calentador de producto. Siendo bombeado hacia un calentador y posteriormente hacia las líneas de salida o a un sistema fraccionador para separar cada uno de los componentes. Cerca de la tercera parte del gas entrante. y la corriente combinada entra al separador de expansión. El gas sale del deshidratador y se divide en dos corrientes.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. butano y gasolina natural. se une a la proveniente del intercambiador Gas-Gas. donde el metano es evaporado del liquido. El producto del fondo de la demetanizadora es una mezcla de metano. propano. donde es enfriado con el gas proveniente de la demetanizadora. donde enfría la entrada de la corriente de gas. El proceso descrito podría ser aplicable a plantas en donde la recuperación de etano e hidrocarburos pesados es menos del 10% del total de gas entrante. El gas de entrada. Una condensación adicional de hidrocarburo ocurre cuando la temperatura del gas es reducida en la turbina. donde el líquido condensado cae al fondo y fluye a la demetanizadora. Cuando la recuperación de etano e hidrocarburos pesados es mayor del 10% la adición de refrigerante es necesaria para enfriar el gas hasta la temperatura deseada. Fluye a través de un deshidratador donde casi el 100% de humedad es retirada del gas para evitar congelamientos a medida que el gas se enfría. Las válvulas de control mostradas en los diagramas de flujo. El gas frio fluye por la parte superior de la demetanizadora y pasa a través del intercambiador Gas-Gas. El gas que deja la Turbina-Compresor entra al compresor de gas residual en donde su presión es aumentada hacia la tubería de salida del gas. La corriente combinada de gas-liquido de la turbina entra en la parte superior de la demetanizadora. al rehervidor de fondo y del rehervidor lateral en la demetanizadora (DeC1). algo de los hidrocarburos condensan. La temperatura en este punto es de -45 a -50°C (-50°F a -60°F). el cual es básicamente un separador. donde su temperatura es reducida aproximadamente hasta 90°C (-130°F). Después el gas fluye a través del compresor que es manejado por la turbina.   El proceso es similar al que se discutió previamente. Cuando se enfría el gas. El gas de entrada del rehervidor de la demetanizadora.0 4 de 65 PROCESO  demetanizadora. La fracción de liquido gotea hacia el fondo y fluye hacia abajo de la ENE-10 1. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS cerrada las cuales son posiciones que las válvulas toman ante la . Midland. Este líquido frio sirve como reflujo en el demetanizadora. la presión de gas en el reflujo de El efecto neto del diseño Ortloff es incrementar la recuperación de etano condensados es aproximadamente la presión del gas de entrada. algo de liquido se vaporiza. es enfriado cerca de -90°C(130°F) con gas frio de la parte superior de la demetanizadora. A esta presión la corriente del gas de entrada condensa completamente. La diferencia principal es en su diseño. Cuando la presión de esta corriente liquida es reducida a la presión de la demetanizadora en la válvula de control de flujo. cerca del 25% fluye a través de un recirculador de condensados y el resto entra a la turbina. lo que resulta que enfría la porción liquida cerca de los -105°C (-160°F).MANUAL   Fecha Emisión: Edo. Texas. es que en lugar de que todo el gas del separador por expansión. en un 10-25% a un costo relativamente bajo de la planta. La desventaja es que la energía ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . pérdida de presión de ENE-10 1. fluya hacia la turbina. La porción que entra al recirculador de condensados. fue desarrollado por la corporación Ortloff.0 5 de 65 aire                                                 DISEÑO ORTLOFF Otro proceso. Entra por la parte superior de la torre. El diseño Ortloff se puede usar también en sistemas de refrigeración. Las torres contienen material que retira el vapor de agua del gas. La humedad es retirada en un sistema desecador por absorción.                                                       A. Equipo deshidratador de gas. El gas que entra en una planta criogénica contiene vapor de agua así como el aire tiene humedad. o una combinación de ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       .MANUAL   Fecha Emisión: Edo. El flujo hacia el chiller (enfriador) es similar a este diagrama.0 6 de 65 ocurre cuando 1/4 de la entrada al separadora por expansión es desviado a la turbina. Casi todo el vapor de agua debe ser retirado del gas previamente a que su temperatura sea reducida en la planta criogénica. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS adicional de compresión (y combustible) se requieren para compensar la pérdida de energía en el compresor que ENE-10 1. El sistema tiene dos o más torres similares a las mostradas debajo. Los materiales podrían ser tamices moleculares. . 0 7 de d 65 es puesta en servicio de regen neración ar este. el gas flu uye a tra avés de la a torre ha asta que essta no retirrara más vapor de e agua dell gas. L La operac ción del para seca sistema de d secado por ab bsorción desecante e es descrito en el manual titulado. Proceso d de Deshidratación molecular por tamice es. a-Compres sor. El cual c a hasta e entonces a una to orre pasa rege eneradora seca. ¡Soluciones In ntegrales Que  Dan Resultad d       . esor es de tipo conve encional El compre centrífugo o que se en ncuentra montada m en la misma flecha de la turb bina. Su consstrucción es e lo contra ario a un n compreso or centrífugo. un turbina-compresorr es La ositivo pa ara enfriarr el gas de dispo entra ada y re e comprim mir el gas de salid da. El gass de alta presión entra a lo l que se ería norm del malmente la de escarga compresor. En amb bos casos.MANUA AL   Fecha Emisión: E Edo. Re evisión: Página:: PLAN NTAS CRIO OGENICAS S alúm mina y ta amices mo oleculares. La temp peratura y presión del gas de salid da son menores que e a la entrada de la turb emperaturra en la bina. y la torre que q habíía estado rretirando vapor v de ag gua EN NE-10 1.                                     B Turbina B. La turb bina es una u simple e de gas. La te turbina po odría llegar a ser ha asta de -115°C (-1 175°F) asíí que debe e de ser fabricada de metale es que resistan las bajas temperaturas. y fluye al revés en n la turbiina y sale en lo que normalme ente seria a la succiión del co ompresor. La energía re equerida por p el com mpresor es la missma que da la tu urbina a medida qu ue el gas pasa a tra avés de ella. lo cual requiere en su construcción el uso de metales especiales como aluminio o acero inoxidable. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS ENE-10 1. Intercambiadores de calor.       ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . Los placa-aletas son los menos costosos en servicios de temperaturas debajo de -50°C(-60°F). la tubería y equipo debe ser limpiada a todo lo largo de partículas solidas. Los intercambiadores pueden ser convencionales como: tubo y coraza. Algunos intercambiadores de calor operan a temperaturas extremadamente bajas. En una planta criogénica el gas es enfriado a temperaturas tan bajas como -115°C (-175°F). placa-aletas de aluminio o una combinación de los dos.0 8 de 65 C.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. El tipo placa-aletas tiene más eficiencia que el de tipo tubo y coraza. La desventaja es que estos actúan como filtros ´ para retirar partículas solidas de la corriente de materia que pasa a través de ellos porque los espacios en ellos son muy pequeños. Los intercambiadores de calor son usados para recuperar de la corriente de gas de residuo de baja temperatura y transferirlo a la corriente del gas entrante.                                           Antes de que un intercambiador sea puesto en servicio. se deben instalar filtros en la corriente de entrada de la planta para retirar el absorbente y otro material solido del gas. Cerca del 85 al 95% del enfriamiento de la corriente de gas entrante ocurre en los intercambiadores de calor. Deben operar con una alta eficiencia esto con el fin de enfriar el gas hasta su más baja temperatura y recuperar líquidos. MANUAL   Fecha Emisión: Edo. Demetanizadora La demetanizadora es un tipo de torre fraccionadora usada para retirar el metano del los hidrocarburos líquidos que condensan a medida que el gas se enfría. La parte superior de la torre es usualmente más larga en cuanto a diámetro. Es un separador que divide la corriente de entrada gas/liquido de la turbina. fluyendo a través de cada plato en la torre. El empaque tiene la misma función de servicio que los platos –Mezclar el gas que asciende con el liquido que desciende. Los productos de la torre son metano gas en la parte superior y liquido desmetanizado como producto en el fondo. Los vapores del gas caliente ebullen al metano del líquido en cada plato. que la parte inferior. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS ENE-10 1.                           ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . El líquido fluye a través de cada plato y se derrama sobre el plato siguiente. Un rehervidor y un calentador lateral proveen el calor necesario para ebullir al metano del líquido. El vapor de gas fluye desde el fondo de la torre ascendiendo y burbujeando a través del líquido en cada plato. El líquido cae al fondo y fluye en una porción fraccionada dentro del recipiente y el gas fluye saliendo por la parte superior. ebullir y retirar el metano del liquido. Algunas desmetanizadoras tienen varias secciones empacadas en lugar de platos.0 9 de 65                         D. La parte fraccionada de la torre generalmente contiene cerca de 30 platos con capuchas de burbujeo o válvulas. Propano usualmente se utiliza como refrigerante en el sistema. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS Los anillos de aluminio podrían también ser usados para empacar.MANUAL   Fecha Emisión: Edo.                   ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . ENE-10 1. Sistema de refrigeración. El sistema de refrigeración es utilizado en plantas donde se tiene                                               El sistema de refrigeración se encuentra descrito en más detalle en el manual titulado REFRIGERACION MECANICA. compresor.0 10 de 65 una alta concentración de etano e hidrocarburos pesados en la corriente de entrada. E. El sistema incluye un enfriador (chiller). condensador y un economizador para minimizar la energía requerida para manejar el compresor. Un diagrama de flujo de un sistema de refrigeración se muestra debajo. Un distribuidor de liquido debe de ser utilizado en la parte superior de cada sección empacada tener una distribución uniforme de liquido a través del la empaquetadura. 0 11 de 65                                                                       F. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS ENE-10 1. Tuberías y recipientes. ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . Si el acero fue utilizado para un servicio de bajas temperaturas este se volverá frágil y se romperá como cristal. se debe alear níquel al acero esto con el fin de evitar que se vuelva quebradizo. El equipo utilizado en servicios de bajas temperaturas debe estar hecho de metales especiales los cuales soportaran las bajas temperaturas a las que será expuesto el metal. y puede ser tratado especialmente con calor para hacerlo resistente a temperaturas de -46°C (-50°F). El acero mantiene su dureza a temperaturas debajo de -29°C (20°F).MANUAL   Fecha Emisión: Edo. A temperaturas bajas. Transferencia de refrigeración del gas de f. La siguiente tabla indica los metales aceptables para servicios de baja temperatura. particularmente si la nueva tubería es soldada a una existente.   __1. Cuando una tubería nueva es instalada esta debe de ser del material apropiado para resistir las temperaturas a las cuales será expuesta y debe también ser compatible con metales a los que serán unidos. Sistema de refrigeración. enfriar el gas de entrada con alto C2 +   ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       .Tuberías contenido  a. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS El níquel es el ingrediente principal del acero inoxidable. El aluminio también puede ser utilizado a bajas temperaturas. Un alto contenido de níquel se requiere a bajas temperaturas. Relaciona cada elemento en la columna derecha con el elemento correcto en la columna de la izquierda. Retirar C1 que se licua cuando el gas es b.MANUAL   Fecha Emisión: Edo.. c. Turbina-compresor __ 4. Demetanizadora __ 5. Retirar humedad del gas. Recipientes y tuberías deben de estar hechos del metal apropiado para soportar las temperaturas a las cuales serán expuestos. Usar acero con níquel debajo de -50°C d. Enfriamiento y compresión de gas.                               Problema 1. Deshidratación de gas enfriado __ 2.0 12 de 65 existente. e. salida al gas entrante __ 6. Cambiadores de calor __3. Esto es de interés particular cuando se hacen modificaciones a una instalación ENE-10 1. La sección de enfriamiento es el corazón de una planta criogénica. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS ENE-10 1. El sistema de refrigeración que usa propano como refrigerante puede ser utilizado para enfriar el gas a -40°C (-40°F). Por intercambio de calor con gas frio. Compresión para elevar la presión de gas a las tuberías de salida principal. Los compresores son manejados por turbinas de gas o por motores de gas.                       ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . Deshidratación para retirar el vapor de agua 2.Los compresores que son utilizados para levar la presión del gas de salida hasta la de salida principal de gas son centrífugos convencionales o del tipo pistón. Secciones funcionales una planta criogénica de Una planta criogénica tiene cuatro secciones funcionales: 1. 3. Por refrigeración. Enfriamiento y expansión para licuar parte del metano. Otro sentido de bajar la temperatura al gas es simplemente reducir su presión a través de una válvula de reducción de presión. A. una quinta sección será necesaria para tratar el gas o el producto liquido con el fin de retirar las impurezas. 4.0 13 de 65 III. 3. Por retiro de energía del gas en una turbina.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. La temperatura caerá aproximadamente 1°C por cada 125 kPa (1°F por cada 10 psi de caída de presión). Demetanización para retirar el metano que se licua. La unidad deshidratadora retira el vapor de agua del gas de entrada así que no se congelara cuando el gas se enfrié. El gas puede ser enfriado en cuatro formas: 1. La operación de estos equipos se cubre en el manual titulado COMPRESORES CENTRIFUGOS Y COMPRESORES TIPO PISTON. Por la reducción de presión. PRINCIPIOS DE LOS PROCESOS CRIOGENICOS. 2. A temperaturas debajo de esta. Si el gas de entrada contiene sulfuro de hidrogeno o más del 2% de dióxido de carbono. etano o etileno es usado para refrigerar y el sistema es muy costoso. La reducción de presión requiere recompresión así que su costo es alto. compresores reciprocantes. 4. Las graficas en las siguientes paginas indican la cantidad de metano y etano que condensara a varias temperaturas y presiones del gas teniendo la composición mostrada debajo. Seguidamente el costo de retirar el metano será menor si la cantidad de metano a retirar es poca. Consecuentemente cualquier metano que condense debe ser retirado de los otros hidrocarburos. Puedes ver de la tabla que todos los hidrocarburos excepto el metano pueden ser elevados en valor si pueden ser retirados del gas. La cantidad de metano que condensa acompañado a medida que el gas es enfriado depende directamente de la presión y la temperatura a la cual opera el sistema. algo de metano también se licua. Mire el ejemplo 1 en la pagina 13. el cual usualmente esta alrededor de 5500kPa (800psi). porque el único metano valioso es el que se encuentra en estado de vapor y que sirve de combustible. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS ENE-10 1. El gas natural producido de los pozos petroleros es una mezcla de muchos hidrocarburos.                         ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . Este muestra las temperaturas y presiones de operación que dan como resultado 80% de condensación de etano del gas. La tabla debajo muestra una composición típica de gas y su uso comercial que los hacen mucho más rentables. La corriente entera se licuara a presión de 2410 kPa (350psi) y a una temperatura de -100°C (-150°F). y minimizar la cantidad de metano que también condensara. un criterio en diseño y operación de una planta criogénica es que licuar tanto etano e hidrocarburos pesados como sea posible. Notaras que menos metano condensara a menor presión que a mayores presiones. La mayoría de los hidrocarburos tienen gran valor como componentes naturales que como combustible gas. Etano e hidrocarburos pesados cambiaran de gas a líquido si la temperatura es bajada. Esto es indeseable. Cuando el gas es enfriado para licuar algunos hidrocarburos contenidos en este. Decimos que queremos operar la planta para recuperar la máxima cantidad de etano y la mínima cantidad de metano.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. La desventaja de operar a una baja presión es que el gas de debe de re comprimir otra vez para dar salida al gas. Efecto de la temperatura y presión en recuperación de hidrocarburos. Así.0 14 de 65   B. ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       .MANUAL   Fecha Emisión: Edo. será necesario operar la sección de enfriamiento a una presión y temperatura baja. y 100% de butano y gasolina licua cuando al menos 60% del etano condensa. es igual al incremento del costo de comprimir el gas a la presión de la línea. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS ENE-10 1. La recuperación de etano puede variar desde 42% a 92% variando la presión en la sección de enfriamiento de 5520 a 138º kPa (800 a 200 psi). En algún punto el valor del etano incrementado que condensa a baja presión. Con la finalidad de incrementar la recuperación de etano. Las curvas de condensación nos indican la cantidad de propano y de hidrocarburos pesados que condensan del gas cuando este se enfría. Suponiendo que la capacidad de la demetanización es 20% del metano de la corriente de gas. 9098% del propano licuan. El punto de esto es.0 15 de 65                                               Observa el ejemplo 3 en la siguiente página. Como ya dijimos operar a una baja presión requiere más compresión para elevar la presión del gas a la tubería de salida. y no condensar más de 20% de metano. En una planta criogénica. que cambiar presiones y temperaturas de operación para recuperar más o menos etano tendrá pequeño efecto en el volumen de propano e hidrocarburos pesados que condensan porque casi 100% de estos condensaran a pesar del C2 recuperado. 4 5.4  3.5  8.6  5. La cantidad de metano que puede ser removida en la demetanizadora dependerá directamente del diámetro de la torre y del número de platos que esta tenga.1  44            5.2  44  10.6  5.5°C  ‐148°F  ‐126°F  ‐88°F  2760kPa 5520kPa 200psi  400psi  800psi 24%  50%  12%  24%  50%  80%  80%  80%  80%  80%            21.8  17.8  17.9 6. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS     1  Cuando el gas es refrigerado a  temperatura de:  A la presión de:  % C1 que condensa  % C2 que condensa  Volumen de C1 que condensa de  un volumen de 100 veces gas  Volumen de C2 que condensa de  un volumen de 100 veces gas  2  Cuando el gas es refrigerado a una  temperatura de:  A la presión de  % de C1 que condensa  % de C2 que condensa  Volumen de C1 que condensa de  un volumen de 100 veces gas  Volumen de C2 que condensa de  un volumen de 100 veces gas  3  Cuando el gas es refrigerado a  la  temperatura de:  A una presión de:  % de C1 que condensa  % de C1 que condensa  Volumen de C1 que condensa de  un volumen de 100 veces gas  Volumen de C1 que condensa de  un volumen de 100 veces gas    ‐100°C  1380kPa 12%  80%    10.9  17.6  5.6  ‐90°C  ENE-10 1.9 Metano el cual condensa con los otros hidrocarburos es retirado de la mezcla en la demetanizadora.3 2. Desde que la cantidad de metano que puede ser retirada es fijada por la dimensión de la demetanizadora.8  4.4              ‐107°C  ‐86°C  ‐60°C  ‐160°F  124°F  ‐75°F              1380kPa 2760kPa 5520kPa 20 psi  400psi  800psi             20%  20%  20%  20%  20%  20%              92% 75% 42% 92%  75%  42%             17.7  5.            ‐88°C  ‐66.8  17.8              6.8  17.6    5.5  6.9  17.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. el único modo de aumentar la recuperación de etano sin recuperar metano es operar la sección de refrigeración a baja temperatura y presión.4  5.0 16 de 65 Unidades SI  Unidades inglesas. ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       .8  3.6  99°C  ‐107°C  ‐130°F  ‐146°F  ‐161°F 1380kPa 1380kPa 1380kPa 200psi  200psi  200psi 5%  10%  20%  5%  10%  20%  53%  78%  92%  54%  78%  92%  4.6  21.8  5.6  5.8  17.5  8.5  6.3  2. En cualquier caso la demetanizadora tiene una cantidad máxima de metano que podrá retirar de la alimentación. hemos indicado que todo lo que es necesario hacer para licuar hidrocarburos es una simple reducción de la temperatura. El resultado neto es una reducción de producto líquido. La cantidad de líquido que se forma depende de la cantidad de calor latente que es retirado. debe ser retirado del gas. Para poder enfriar el gas 1°. la turbina y un enfriador (chiller) si este se encuentra instalado.65Btu/lb) de calor. Para hacer máximo el producto líquido. Hasta este punto. No se construyen equipos auxiliares de remoción de calor en la planta porque esto requeriría unidades refrigeradoras capaces de refrigerar el gas a una temperatura cerca de 100°C (-150°F). para que cualquier gas cambie a líquido. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS ENE-10 1.             ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . su calor latente de vaporización o simplemente calor latente. si un intercambiador de calor falla en el rendimiento que debería otros intercambiadores o turbinas están inhabilitadas para compensar la pérdida en la eficiencia del intercambio. La magnitud del calor latente es ilustrada con el siguiente ejemplo.0 17 de 65 Problema 2 La presión de operación en la demetanizadora de una planta criogénica es 13800 kPa (200 psi) si la condensación de C2 en la turbina es 90%. la condensación de C1 será __________%. En otras palabras. El costo de esta unidad haría toda la planta criogénica poco económica. Calor latente de vaporización. la temperatura de salida de la turbina será ____°. El calor retirado del gas enfriado es llamado supercalor. Esto es parcialmente cierto. Uno de los defectos de las plantas criogénicas es que no hay capacidad de diseño para retirar exceso de calor.72 kJ/kg (0. podrás ver que el porcentaje de calor latente (16%) es casi lo mismo que el porcentaje de gas que condensa (15%). Este calor debe de ser retirado por cada kg (lb) de gas antes de que este cambie a líquido. El calor latente de los hidrocarburos a temperaturas criogénicas es cercano a 465 Kj/Kg (200 Btu/lb). El calor es retirado de la entrada de gas en un intercambiador de calor. el líquido que condensara será de 1% menos o 14% en lugar de 15% lo cual es 7% de reducción en la producción de líquido. En las plantas criogénicas el gas es enfriado hasta su temperatura de condensación. el calor latente debe después ser retirado con el fin de cambiar el gas a líquido. Si el calor total retirado en el ejemplo de arriba es 99% de lo mostrado. las unidades de remoción de calor deben operar para retirar todo el calor que sean capaces de sacar. Una vez que el gas es enfriado a la temperatura con la cual condensara.   C.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. Arriba. debemos retirar cerca de 2. debe de haber un cambio en el contenido de calor (temperatura).MANUAL     Temperatura del gas entrante. Gas sobre la temperatura absoluta y una presión sobre el cero absoluto contiene energía interna. A.15 kg  0. La energía por velocidad no se muestra en las curvas porque la velocidad de entrada del gas y la de salida que deja el compresor o la turbina es casi la misma.15 lb  0. No podemos ver la energía. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS Unidades SI  2. presión o velocidad. La energía se encuentra contenida en un gas en forma de calor. La curva debajo y la que se encuentra en la siguiente página indican la energía interna en gases naturales comunes a varias temperaturas y presiones. si energía es agregada o retirada de un fluido como el gas. La turbina es capaz de retirar suficiente calor latente para recuperar cerca del 10% de la corriente de gas.72 kJ/kg  35°C ‐101°C  35 + 101 =136°C  Unidades inglesas  0.15 x 200 = 30 Btu  30 + 159 =189 Btu  (30/189) x 100 = 16%  En la sección previa. Teoría de expansión de gas.72 x 136  370 kJ  465 kJ/kg  0. ENE-10 1.15 x 465 =440 kJ  70 + 370 =440 kJ  (70/440) x 100 =16%  1 lb  1 x 0.65 x 245  159 Btu  200 Btu/lb  0.0 18 de 65 Una de las leyes básicas de la ciencia es que la energía contenida en un fluido no puede ser creada o destruida. pero sabemos que existe porque esta producirá trabajo. Así. presión o velocidad.65 Btu/lb  95°F  ‐150°F  95 + 105 =245°F  1 kg  1 x 2.                             ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       .      Total de temperatura  cambiada  Peso de gas    (súper‐calor)  Calor latente de vaporización  Peso de liquido (15% de gas)  Calor latente a retirar  Total de calor a retirar  % de calor que es latente    Fecha Emisión: Edo. hablamos que el efecto neto de refrigerar en la planta es retirar calor latente para condensar producto líquido. Estas condiciones de presión y temperatura son el punto A sobre las curvas. Su presión es 5500 kPa (800psi). Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS ENE-10 1. en unos intercambiadores gas-gas. Si la presión del gas es disminuida con estrangulación o una válvula de reducción hasta una presión de 1400 ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       .0 19 de 65                                                                                       Gas es enfriado en una planta criogénica hasta una temperatura de 40°C (-40°F).MANUAL   Fecha Emisión: Edo. la temperatura del gas caerá a -72°C (-100°F). Esto se representa con el punto C sobre las curvas. Notaras que la energía interna del gas no cambia cuando su presión es disminuida. La caída de temperatura ocurre cuando la presión es reducida esto es conocido como el efecto JouleThompson. los compresores y las turbinas se encuentran en un 80% de eficiencia. así que la energía interna del gas tiene que mantenerse.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. Decimos que la energía requerida para comprimir gas desde el punto B al A fue la misma que la retirada en la turbina cuando su presión fue reducida desde el punto A al B. el compresor acoplado a esa turbina proporcionara solo una porción de energía requerida es requerida para elevar la presión del gas del punto B al punto A. y no se está realizando trabajo para girar una turbina o algún otro dispositivo. La misma cantidad de energía es requerida para comprimir el gas del punto B al punto A. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS kPa (200psi). En este caso la energía entregada por el gas es indicada por la línea punteada A-B. La razón de esto es que no hay calor entrando o saliendo a la válvula de reducción de presión. la cual está conectada a un compresor así que la energía puede ser retirada del gas fluyendo a través de la turbina y . esto es teóricamente correcto                                       En la práctica. (J-T) Suponga que el gas en el punto A pasa a través de una turbina. ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . Esta representa la máxima cantidad de energía que puede ser retirada del gas cuando su presión es reducida desde el punto A al punto B. ENE-10 1.0 20 de 65 usándola para mover el compresor. así que cuando la presión cae desde el punto A al punto B en la turbina. Esta es una línea de compresión y expansión. La temperatura del gas en el punto B es -108°C (163°F) que es 36°C (63°F) más bajo que el punto C. para obtener la más baja temperatura de salida del gas de la turbina. Debido a la condensación.7°C (3°F) EJEMPLO.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. la temperatura de salida del gas de la turbina será la mostrada en el punto B. En la practica la temperatura de salida de la turbina no será tan fría como las mostradas en las graficas porque la corriente que deja la turbina es una mezcla de gas y liquido. 10% del gas condensa cuando su presión es reducida desde el punto A al punto B sobre las graficas de las páginas 16 y 17. Cuando esta cantidad de energía es retirada del gas a la presión y temperatura en el punto C. De gas de salida del a turbina (punto B). Temp. 1. Así. -108°C -163°F Porcentaje de gas que condensa. y el calor de vaporización dada por la porción de gas que condensa en la turbina resultara en la elevación de la temperatura total del la corriente. De cualquier forma. La diferencia en la temperatura entre los dos puntos B y C es el efecto neto de refrigeración por remover energía del gas en la turbina. simplemente mediante la reducción de su presión. cuando la presión y temperatura del gas de entrada a la turbina también son conocidas. Si no ocurre condensación. Observe la energía interna contenida en el gas en los puntos A y C. la temperatura de salida de la turbina será cercana a la temperatura mostrada en las graficas. El gas se enfriara su temperatura desde el punto A hasta el punto C. de cualquier forma si la turbina está conectada a un compresor.0 21 de 65 acoplado a la turbina no está completamente cargado.5 hp por MMcf/d) menos en el punto B que en el punto C. el gas se enfriara a la temperatura del punto B. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS La tabla de la página 18 resume los efectos en la temperatura del gas con la reducción de presión y la energía removible por una turbina. Determinar la temperatura del gas de salida de la turbina. Se enfriara a la temperatura del punto B bajando su presión y retirando energía.7x10=17°C 3x10=30°F Temp. el compresor debe estar completamente cargado. Si el compresor ENE-10 1. la temperatura del gas que deja la turbina caerá entre los puntos B y C. 10% 10% Elevación de temp. su temperatura será la del punto C. Las graficas de las páginas anteriores indican la temperatura teórica de salida del gas de una turbina a una presión conocida. Si el gas fluye a través de una turbina que no esté conectada a nada. De salida del gas y liquido de la turbina -108+17=-91° -163+30=-133°F     ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . esta es 800 kW por millón m3/d (29. y la máxima energía es retirada del gas para mover el compresor. cada porcentaje de gas que se licua en la turbina incrementara la temperatura del gas cerca de 1. Si el gas fluye a través de un compresor. La energía de la turbina es_________. la turbina es capaz de retirar suficiente calor para condensar cerca de 10% del gas de entrada. propano. la temperatura de salida del gas es: _____________ °.0 22 de 65 Problema 3. Si 8% del gas condensa. E.. a. d. En este hecho. dos formas de calor deben de ser retiradas.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. Si el gas tiene más del 10% de etano e hidrocarburos pesados. La corriente de materia que entra a una planta criogénica es gas. b. Para condensar hidrocarburos de una corriente de gas por enfriamiento. c.                               G. etano. El punto en el cual el calor es retirado del sistema es la turbina. la temperatura teórica del gas que abandona la turbina es _______ °. El liquido que condensa cuando la entrada de gas en enfriada es una mezcla butano metano todos de metano. Estas son:___________ y ________________. el calor de vaporización debe de ser retirado del gas para poder condensarlo. La energía en forma de calor retirada del gas a medida que su presión en reducida y la energía es retirada para mover el compresor es el mismo calor que es retirado para condensar a líquido el producto. Su presión de salida es 200 kPa (315psi). El efecto neto de la planta es condensar algo de gas. la cantidad de condensación está limitada por la cantidad de enfriamiento que la turbina es capaz de producir. la temperatura que sale de la turbina es: __________ °. y gasolina. El volumen de en el líquido es mayor que los demás hidrocarburos ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . Como aprendimos recientemente. En la mayoría de las plantas. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS ENE-10 1. Demetanizadora. Las corrientes de salida son gases y liquidas. Si el compresor esta 100% cargado. refrigeración debe de ser suministrada para condensar producto adicional. Gas que entra a una turbina a -50°C y 6300 kPa (-60°F) y 900psi).Balance de materia. el calor para vaporizar el metano de la alimentación es proporcionado en re-hervidores en el fondo y también a un lado de la torre donde una fraccionadora común.   En adición. El metano debe de ser retirado de los demás hidrocarburos para que estos tengan un valor comercial. y los otros hidrocarburos líquidos son el producto de fondo. Este entra a la cerca de la mitad de la torre. Una demetanizadora típica (DeC1) se muestra debajo. Metano gas es el producto de la parte superior.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. La demetanizadora (DeC1) es una torre fraccionadora en donde el metano es vaporizado de la mezcla de hidrocarburos líquidos. Solo 10 platos son mostrados en el dibujo. La porción liquida entra a la torre y fluye ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . Un sistema de control de nivel en el separador regula el flujo de líquido. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS combinados. solo tiene solo un re-hervidor en el fondo.0 23 de 65 común en la mayoría de las torres fraccionadoras. El diagrama de flujo es como sigue:                                                         La alimentación principal viene del separador de expansión. a pesar de ello una torre usualmente tiene cerca de 35 platos o empaquetadura. Su diferencia de la mayoría de las torres fraccionadoras es que esta tiene dos o más corrientes de entrada en lugar de una simple alimentación que es ENE-10 1. Si la temperatura en la demetanizadora cae. Este fluye hacia la sección ENE-10 1. Este es bombeado a través de un calentador para recuperar la refrigeración en la corriente. Este pasa a través del rehervidor. Este sirve como reflujo a la torre. El control de temperatura es establecido por el operador de planta hasta el punto que resulte en el producto de fondo una mínima cantidad de metano en el etano de producto. La corriente de salida de la turbina también entra al separador. El metano es vaporizado del líquido que entra a la DeC1 por adición de calor a la torre en los rehervidores lateral y de fondo. Esta burbujea a través del empaque o liquido en cada plato. donde es calentado por gas de entrada. Algo del líquido se vaporiza cuando este se calienta. Sistema de control de temperatura de fondo de la demetanizadora. La mayoría del C2 e hidrocarburos pesados en el gas son condensados por el líquido en los platos. ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . Diferentes diseñadores de plantas usan varios métodos para controlar el flujo del gas calefactor. El líquido del plato de fondo fluye hacia el rehervidor en el fondo. El líquido entrante al rehervidor lateral es retirado cerca 1/3 hacia la parte superior de la torre. La fracción vapor de la corriente del separador por expansión que entra a la DeC1 fluye hacia arriba.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. así que cuando el líquido alcanza el fondo de la torre. 1. así que el gas que deja el plato de la cima es mayoritariamente metano. donde toma calor del gas de entrada que pasa por el lado tubos del rehervidor. El dibujo de la página 21 muestra un controlador de temperatura en el fondo de la demetanizadora que regula el flujo de gas que pasa a través del rehervidor de la demetanizadora. propano. el control de temperatura mandara la señal de abierta a la válvula dejando pasar más gas a los rehervidores y viceversa. El liquido contenido en la corriente del la turbina cae al fondo del separador y fluye hacia el plato superior de la torre. El calor para evaporar el metano del líquido que va cayendo. La cantidad de calor transferido en los rehervidores es controlado regulando el flujo del fluido calentador (gas de entrada) que pasa a través del rehervidor. El gas se combina con gas proveniente del plato superior y sale de la torre en la parte superior y pasa a través de un intercambiador gasgas. El flujo de producto es regulado con un sistema de control de nivel. viene del fondo por el rehervidor y por un rehervidor lateral. El gas que se forma fluye hacia la parte superior de la torre. lo cual resulta en algo de vaporización. la mayor parte de metano ha sido evaporada. La corriente que sale del rehervidor retorna a la torre por la parte inferior del plato de donde fue retirado. de compresores y deja la planta. Esta es una mezcla de líquido y de gas. y el líquido que continúa es el producto de fondo el cual es enfriado. Desde el calentador este fluye a una tubería o una torre fraccionadora para separarlo en etano. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS a través de la sección empacada o de los platos en la torre.0 24 de 65 de separación en la parte superior de la torre. butano y gasolina. El gas que sube en cada plato vaporiza el metano del líquido. la mariposa debe de cerrarse solo lo suficiente para forzar al gas a fluir a través de los rehervidores de la demetanizadora. el cual requiere combustible adicional para manejar el compresor. Si la válvula de mariposa se mueve más hacia la posición de abierta. regula dos válvulas como las mostradas en el dibujo de la pagina 4. Si la temperatura del ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . La caída de presión a través del intercambiador de calor es usualmente 35-70 kPa (5-10 psi).En otras palabras la presión de salida es menos que la presión de entrada. Si se cierra demasiado. Consecuentemente debe de haber alguna restricción en la línea a los cambiadores gas-gas esto para forzar al gas a fluir a los cambiadores de la demetanizadora. el ENE-10 1. Para mantener el costo de re compresión al mínimo. La caída de presión debe de estar formada con el gas de residuo de los compresores. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS Es importante reconocer no es particularmente el gas no es un buen medio de calentamiento. La caída de presión a través de la válvula de mariposa es usualmente 70-140 kPa (10-20 psi). El resto de la corriente del gas de entrada pasa a través de un intercambiador gas-gas. Cuando esto ocurre la temperatura del fondo de la demetanizadora caerá o descenderá. la cual cerrara lo suficiente para forzar al gas a fluir a través de los cambiadores de la demetanizadora. En algunas plantas el control de temperatura de fondo de la demetanizadora. resultara una caída alta de presión. y podría no haber suficiente volumen fluyendo a la demetanizadora para proporcionar el calor para la torre. El resultado neto es que la caída de presión del gas que fluye a través de los intercambiadores de la demetanizadora es considerablemente más que lo que flujo a través de los intercambiadores gas-gas. El procedimiento para posicionar la válvula de mariposa en la línea principal de gas es abrir completamente la válvula y después cerrarla lentamente hasta la válvula de control de temperatura sea 50% de abertura al flujo normal de la planta.MANUAL   Fecha Emisión: Edo.0 25 de 65 gas entrante se moverá hacia los cambiadores gas-gas. y varios minutos serán necesarios para notar cualquier cambio en la temperatura después de que el flujo de gas que pasa a través de los rehervidores cambie. lo que incrementara la energía (y combustible) requeridos por el compresor para compensar las pérdidas de presión a través de la válvula. La porción del gas de entrada que pasa a los intercambiadores de la demetanizadora pasa por varios intercambiadores de cualquier forma el resto del gas de entrada pasara a través de solo un intercambiador gasgas. La válvula de control de temperatura abrirá completamente. Esta restricción es frecuentemente una válvula de mariposa en la línea de gas a los cambiadores gas-gas. Sera necesario cambiar la posición de la válvula de mariposa a flujos altos o bajos de gas. El sistema de control de la temperatura de fondo de la demetanizadora desvía una porción del gas de entrada al calentador del fondo de la demetanizadora y a los rehervidores.Esta es la presión requerida para forzar algo del gas de entrada a fluir a los cambiadores de la demetanizadora. Para obtener más producto liquido. y después su calor latente debe ser retirado. (Un exceso de calor transferido de 200 Btu resultara en la pérdida de 1lb de producto líquido). 3. Un exceso de calor transferido de 465 KJ resultara en la pérdida de 1kg de producto líquido. El enfriamiento máximo en la turbina ocurrirá a la máxima reducción de presión (presión mínima del gas de salida) y cuando el compresor acoplado a la turbina está completamente cargado. el gas es calentado con vapor. 2. ENE-10 1. En otras palabras. Durante las condiciones climáticas frías.0 26 de 65 La razón de usar gas de entrada como recurso de calentamiento para la demetanizadora es para recuperar la refrigeración en las corrientes frías en la demetanizadora. esta debe ser enfriada hasta su temperatura de condensación. Un compresor enfría gas. Un sistema de control de temperatura regula el flujo de calor para calentar el gas de entrada lo suficiente con el fin de proporcionar suficiente calor a la demetanizadora. el controlador abre las válvulas de control en la línea de gas a los rehervidores. En general el rehervidor de fondo es el punto preferido de adicionar calor y el rehervidor lateral es el punto de ajuste. La energía calorífica retirada del gas en una turbina y/o en un sistema de refrigeración es aproximadamente igual a la energía latente calorífica retirada del producto líquido fura de la demetanizadora.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. Consecuentemente el calor transferido en el calentador de ajuste debería ser mantenido hasta el mínimo. aceite caliente o gas caliente. bajando su presión y retirando energía del gas. Estas válvulas te permiten cambiar el calor adicionado a la torre desde el rehervidor de fondo al rehervidor lateral o viceversa. y cierra la válvula de control en la línea de gas al cambiador gas-gas. La energía retirada del gas es usada para mover el compresor acoplado a la turbina. Como previamente mencionamos. En este intercambiador. Los rehervidores y el calentador de producto podrían tener líneas de bypass en la línea de calentamiento de gas para manualmente derivar (bypass) algo de gas de tal modo que reduce la cantidad de calor transferido en los intercambiadores. la temperatura de gas podría no ser lo suficientemente alta para proporcionar el calor necesario para evaporar el metano del producto en el fondo. RESUMEN DE LOS PRINCIPIOS DEL PROCESO CRIOGENICO 1. mantener el máximo flujo de gas a través del rehervidor de fondo y ajustar el calor de entrada en el rehervidor lateral por puentear (bypass) algo de gas alrededor de este. En estas ocasiones calor se agrega a la entrada del gas en calentador de ajuste. Mas energía de ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS fondo cae. una porción del gas entrante es usada como medio de calentamiento en la demetanizadora. Para condensar parte de la corriente de gas. 4.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. como una bomba. Más de la mitad del total de líquido que condensa cuando el gas es refrigerado. La cantidad de refrigeración en una turbina depende   directamente___________________________________________________________   c. El eje puede ser acoplado a cualquier dispositivo de rotación. solo tiene un simple impulsor o rueda. Cerca del 85% de la refrigeración de gas ocurre en un intercambiador de calor gas-gas y en los rehervidores de la demetanizadora. el cual es retirado de otros hidrocarburos en la demetanizadora. es metano. ¿En qué pieza del equipo es retirado el metano de otros hidrocarburos que condensan a   medida que el gas es   refrigerado?_____________________________________________   b. Problema 4   a. causando que esta gire. 5. compresor. La velocidad de rotación de la turbina puede ser en exceso de 50 000rpm. Desde entonces casi todas las plantas de proceso han sido de un diseño criogénico. Este gira a la misma velocidad de la turbina. ¿Qué fluido es utilizado para el proceso de calentamiento en la   desmetanizadora?_______________________________________________________     IV. El resto ocurre en la turbina y/o en ENE-10 1. Las turbinas disponibles hoy en día pueden recuperar arriba del 85% de energía dada por el gas a medida que su presión es reducida. etc    En plantas típicas criogénicas un compresor es acoplado al eje de la turbina.0 27 de 65 intercambiador de refrigeración (chiller). que han sido utilizadas para manejar bombas. De cualquier forma no fue hasta los años 60´s que una turbina de alta eficiencia fue desarrollada. ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . La primera planta comercial criogénica fue instalada en 1965 con un prototipo de turbina que apuntaba a ser exitosa. Esta energía es trasmitida a un eje acoplado a los impulsores de la turbina. y la caída de presión que tiene el gas mientras fluye a través de la unidad (presión de entrada menos presión de salida). dependiendo del volumen de gas entrante en la unidad. generadores y otros equipos de rotación por muchos años. El gas fluye del centro del impulsor y sale de la turbina a baja presión. TURBINA-COMPRESOR La turbina de gas es una modificación de la turbina de vapor. ¿La mayoría del enfriamiento de gas ocurre en que equipo?   d. Gas de alta presión entra en la turbina y es dirigido hacia fuera de la extremidad de los platos de la turbina. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS calentamiento debe de ser retirada en la turbina y/o e bus sistema de refrigeración. El compresor también. un generador. Gas de baja presión entra en el centro del impulsor y la descarga es retirada del extremo de los platos impulsores a una presión de 1. Si el gas fluye con la turbina completamente cargada. En este punto. la presión en la línea de salida caerá.3 veces de la presión de succión. Este no comienza a abrir hasta que las mamparas de ajuste se encuentran completamente abiertas. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS Un alto caudal y una alta caída de presión resulta en una velocidad alta ENE-10 1. Si la presión de salida cae.                               La energía desarrollada en el eje de rotación de la turbina es usada para manejar un compresor de simple impulsor acoplado al otro extremo del eje.0 28 de 65 de la turbina y obviamente una salida de energía alta. el control de presión en la de la línea de salida. el control abre las mamparas y permite mas paso de gas a través de la turbina. la turbina está completamente cargada. En el dibujo de la siguiente pagina. esto con el fin de mantener constante la presión de salida. El diagrama de flujo contrario indica un sistema de control típico en la turbina. La presión de salida desde el controlador de presión entra a las mamparas del actuador. manda la señal a las mamparas para abrir o cerrar. El flujo de gas es incrementado por la apertura de mamparas localizadas a la entrada de gas en los impulsores de la turbina. para mantener una presión constante en algún punto del sistema regulando el flujo de gas a la turbina.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. una válvula de puenteo (bypass) abrirá y permitirá pasar un exceso de gas a través de esta. En este acontecimiento el flujo de gas a la turbina no es suficiente para mantener la presión. no es suficiente mantener presión. el cual opera a una presión de 20-60 kPa (39 psi). CONTROL DE LA TURBINA. Cuando la presión ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . La válvula de puenteo (bypass) es normalmente referida como la válvula JT (JouleThompson). A. Inversamente si el flujo decae la presión aumenta. y la presión de salida desde el controlador de presión se incrementara. el control de presión cierra las mamparas y restringe el flujo de gas que entra a la turbina. La turbina es controlada. o contiene humedad que congelara a bajas temperaturas en la unidad.               ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . presión y temperatura de entrada a la planta. Así. En esta situación el flujo de gas hacia el compresor es incrementado por la recirculación desde la descarga del compresor hasta la succión de este. B. El sistema de control de oscilación se usa para regular la tasa de recirculación como se muestra en la siguiente página. opera las mamparas de la turbina y la otra mitad opera las válvulas de puenteo o derivación (bypass). Si las condiciones de proceso no están al diseño. el compresor podría no estar completamente cargado. La energía requerida por un compresor centrífugo es sobre todo dependiente del flujo de gas hacia la maquina. esto para retirar la máxima cantidad de energía desde el gas que fluye a través de la turbina y de tal modo bajar su temperatura tanto como sea posible. El controlador de presión que regula la capacidad de la turbina se encuentra localizado frecuentemente en la demetanizadora. lo cual es esencialmente lo mismo que si estuviese en la línea de salida de la turbina.0 29 de 65 Una malla es normalmente instalada en la línea de entrada de gas a la turbina para retirar partículas solidas de la corriente de gas. Como ya dijimos previamente. Mas poder obviamente se requiere a un alto caudal de flujo. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS desde el controlador de presión excede 60 kPa (9 psi) la válvula JT comenzara a abrir y el gas pasara en la línea de puenteo (bypass). la presencia de materiales sólidos – desechos o hielodesgastara rápidamente los impulsores y la carcasa. Control Turbina Compresor. El impulsor del compresor de tal forma que la maquina será completamente cargado en las condiciones de diseño de flujo de gas.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. su temperatura es bajada y cerca del 10% de la corriente condensa. A las altas velocidades de la maquina. El liquido que forma no tiene efecto determinante en la turbina. Si la corriente gaseosa de entrada a la turbina contiene partículas solidas de suciedad o desechos. el compresor sobre el eje de la turbina debería operar con el flujo máximo de gas. ENE-10 1. De acuerdo a como el gas fluye a través de la turbina. Otras plantas controlan la capacidad de la turbina manteniendo una presión constante en la entrada de la planta o en la succión del compresor. A pesar de la localización del controlador. el sistema es un control de “rango dividido” en el cual la mitad de los controladores de presión de salida. queremos el compresor completamente cargado. pude resultar en un serio daño a la maquina. La humedad es retirada del gas por deshidratación en la parte inicial de la planta. En este punto.0 30 de 65   La velocidad de la turbina no debería cambiarse cuando el gas hacia el compresor es aumentado y el compresor no está completamente cargado. A medida que la energía es retirada del gas. En este punto.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. El compresor debe estar completamente cargado y el máximo enfriamiento de gas (y recuperación de C2) debe de ocurrir. incrementar el flujo de recirculación de gas al compresor sobrecargara la turbina y la velocidad caerá. En este punto. Esto no es necesario en el caso de que cuando se necesite menos energía para manejar el compresor.                                       La curva de expansión en las páginas 16 y 17 indican la máxima cantidad de energía que puede ser retirada del gas a medida que su presión es reducida. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS ENE-10 1. a medida que el compresor es cargado por incremento flujo en el reciclo de gas. la temperatura del gas que sale de la turbina será la mínima. el flujo de reciclo es bajo hasta que la velocidad regrese a la normalidad. El flujo de reciclo es aumentado gradualmente en hasta que no existan cambios en la temperatura de salida de la turbina o la caída de velocidad pare. Para resumir el control del compresor: el flujo de gas recirculado es aumentado gradualmente hasta que la energía requerida para manejar el compresor iguala la máxima energía que puede ser retirada del gas en la turbina. la capacidad de energía desde la turbina retirara del gas. la temperatura de gas saliente de la turbina caerá. Esto podría darte la apariencia de que la velocidad de la turbina se debe bajar cuando el flujo de gas hacia el compresor es incrementado. Así. Un flujo adicional de gas recirculado al ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . la temperatura del gas es bajada. La temperatura de salida del compresor estará a su mínimo cuando el compresor se encuentre completamente cargado. El sistema de control oscilatorio incluye una línea de recirculación y una válvula de control la cual es posicionada por un posicionado manualmente por el operador arriba del flujo de oscilación. Control anti oscilación del compresor. La oscilación es prevenida manteniendo flujo hacia el compresor por encima del punto de oscilación. la oscilación ocurrirá.0 31 de 65 maquina controlador de flujo. El punto establecido en el control de flujo es 1. lo cual puede dañar gravemente la unidad. A un flujo bajo de gas hacia el compresor centrifugo. y si este se encuentra debajo del punto establecido. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS compresor reducirá la velocidad de la                                                             ENE-10 1. el controlador mandara una señal de aire a la válvula de control oscilatoria para ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . El flujo total hacia el compresor es detectado por el controlador de flujo. el cual es normalmente 65% del flujo de diseño para el compresor. La oscilación es gas fluyendo en reversa a través del compresor.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. Así cualquier fuga que ocurra resultara en un simple puenteo (bypass) entre la turbina y la demetanizadora. aproximadamente 50-100 micrones (0.                                 El sistema de control de oscilación también es usado para cargar el compresor como se describió en la sección previa. C.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. Los sellos mecánicos no son usados en la turbina porque el aceite para lubricar el empaque puede entrar en la turbina y solidificarse a baja temperatura causando serios daños a la maquina. y establecimiento del punto de oscilación en el control será 65%.002-0.). Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS abrir y permitir que el gas recircule de la descarga a la succión. el gas de alta presión que entra a la turbina podría fugarse hacia el compresor. Sellos. La sección de la turbina compresor está conectada con una cubierta en común así que si llega a existir una fuga. una de las funciones del sistema de sellos es prevenir que gas de alta presión entrante a la turbina tenga fuga hacia el compresor. Así.0 32 de 65 la válvula de control oscilatorio para que 15% del flujo de diseño pasa a través de la línea de reciclo. Un sello de laberinto es una serie de dientes que están maquinados en los impulsores y sellan los anillos separando entre el final de cada diente y el eje. La presión en una típico turbinacompresor se muestran en el dibujo de la pagina 31.004 pulgs. Si el flujo de entrada de gas es 50% del diseño. El flujo total de gas que fluye hacia el compresor es 65% del cual 15% es recirculado. Sellos de tipo laberinto son utilizados en las turbinas y compresores para reducir el flujo de gas a alta presión que fuga a los puntos de baja presión. el controlador de presión. Un empaque es un dispositivo para prevenir que gas o líquido bajo alta presión tenga fuga hacia el punto de menor presión. El gas del compresor es gas de residuo de la demetanizadora. El laberinto ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . Un ejemplo común es un sello mecánico usado en las bombas centrifugas que previenen fugas de liquido bajo presión dentro de la bomba hacia fuera de esta. abrirá ENE-10 1. La presión más alta se encuentra en la entrada de la turbina. A medida que pasa a través de un diente a otro diente.                                                         ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . hay un flujo continuo de gas a través del sello de laberinto. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS actúa como un dispositivo reductor de presión. pero es una pequeña cantidad. El gas que fuga a través del sello de laberinto en la turbina y el compresor fluyen hacia la carcasa. Una pequeña cantidad de gas a alta presión fuga a través de cada diente en el sello. su presión es reducida y su volumen aumenta. Así la presión en la carcasa será la misma a la de succión en el compresor. Una leve cantidad de desgaste en el laberinto ENE-10 1. El gas se encuentra a más alta presión en un lado del laberinto que en el otro. la presión más baja es aquella de la carcasa entre la turbina y el compresor. Así. Este gas entra al depósito de aceite lubricante.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. el cual es venteado a la succión del compresor. se encuentra a la más baja presión y al más largo volumen. La separación entre cada diente y el eje permitirá solo un pequeño flujo de volumen de gas. Cuando este alcanza el diente final.0 33 de 65 dentado obviamente incrementara la cantidad de gas que fuga a través del sello. Los sellos de laberinto se muestran en el siguiente dibujo y se tabulan debajo. Como puede ver en el dibujo de abajo. algunos sellos de gas fugaran a través del sello de laberinto (numero 2) y terminara en la salida del gas en la turbina. Desde que esta presión es más alta que en la parte trasera de los impulsores de la turbina. Este es inyectado entre dos sellos de laberinto en el eje de la turbina.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. El sello de gas es gas limpio seco a presiones de 350 kPa (50 psi) por encima de la presión de salida de la turbina. Para prevenir que esto ocurra. ENE-10 1.   Los sellos de gas deben de estar por lo menos a 350 kPa (50 psi) por encima del gas de salida de la turbina. El gas de salida de la planta es frecuentemente utilizado como recurso de sello de gas. y mantenido durante la operación. un sistema de sellado es utilizado que sirve como barrera entre la turbina y el depósito de aceite lubricante. El sello de gas debe estar limpio y seco y aproximadamente a temperatura ambiente. Un filtro se incluye usualmente en la línea de gas para retirar las partículas solidas de este.                                               ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . Un regulador de presión se incluye en la línea de sello de gas para ajustar la presión. este puede enfriar el depósito de aceite lubricante al punto que este perderá sus propiedades de lubricación. El sello de gas es introducido en la turbina antes de que esta arranque. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS Si gas frio de la turbina fuga hacia la carcasa.0 34 de 65 Algunos sellos de gas también fugan a través del sello de laberinto (sello 3) en la carcasa entre la turbina y el compresor. MANUAL   Fecha Emisión: Edo. las fuerzas de impulsión a través de cojinetes debe de ser controladas a un nivel moderado para prevenir que los cojinetes fallen y existan serios daños a la maquina. La fuerza de impulsión es debida a la diferencia de presión en la succión y descarga que actúa en la parte frontal y trasera del impulsor. Control de impulsión. Gas de alta presión entra en la punta del impulsor. cojinetes rotatorios en cada extremo del eje previenen el movimiento lateral. En cualquier dispositivo centrifugo.0 35 de 65 impulsado por enfrente o la izquierda del impulsor. los impulsores podrían tocar la carcasa y rápidamente desgastarse. así que la presión en la parte trasera es levemente mayor a la presión de salida. Los orificios en el impulsor están localizados de tal forma que la presión detrás de los platos sea 175 kPa (25 psi) arriba de la presión de salida de la turbina. En una turbina-compresor. tiene orificios en el impulsor los cual permite al gas bajo presión detrás del impulsor. En cualquier caso. La presión de gas detrás de los impulsores es levemente más que aquella en la cara frontal. el gas que fuga a través del sello de laberinto en la cara trasera del impulsor fluye a la línea de salida del gas. Para poder neutralizar el empuje en el impulsor de la turbina. Observe el impulsor de la turbina en el dibujo siguiente. fluir a través de los orificios a la línea de salida del gas. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS D. Un fabricando. el desarrollo del impulso tiende a mover el eje hacia un extremo o el otro. y fuga a través del laberinto en el sello del impulsor hacia la cara trasera y ejerce una fuerza hacia la izquierda. así que una fuerza de impulsión moderada es ejercida a través de la turbina.                                     ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . Gas de baja presión es ENE-10 1. Otros fabricantes entuban el gas detrás del plato hacia la línea de salida del gas. Si este se moviera lateralmente a lo largo de su eje axial. la fuerza de impulsión del impulsor en la turbina es parcialmente neutralizada. De cualquier forma. Las presiones mostradas son típicas para una planta en la cual la demetanizadora opera a una presión de 1750 kPa (250 psi). Si el eje se mueve levemente en una dirección.0 36 de 65 impulsión a través del compresor hasta el extremo. El sistema de lubricación de aceite.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. Cualquier tipo de falla en el cojinete en el equipo rotatorio a 25 000 rpm o mas puede traer serios daños. el eje se moverá a la derecha la separación al cojinete de la derecha reducirá y la presión de aceite en el cojinete se incrementara. La lubricación para un periodo corto de tiempo puede resultar en una falla en el cojinete el cual podría resultar en un serio daño hacia la maquina. la fuerza de impulsión desarrollada será muchos más grande que lo que el sistema de control puede manejar. Por ejemplo. Compresor-turbina tiene un cojinete en cada extremo del eje. La fuerza de impulsión es hacia la derecha. si la fuerza de impulsión en el compresor (a la derecha) es más que en la turbina. Alta fuerza de impulsión a través de la turbina resulta en un rápido daño al sistema de impulsión de la turbina. La fuerza de impulsión del compresor es frecuentemente regulada con un pistón que actúa como válvula de control en la cual la presión en cada lado del pistón es aquella presión del cojinete sobre cada extremo del eje. el sistema de balanceo de impulsión debe ser cuidadosamente vigilado y mantenido adecuadamente. Un apagado por alta impulsión ocurre en esta situación para prevenir que la maquina tenga daños. El efecto neto es que el pistón actuador abrirá la válvula de control de movimiento. Al mismo tiempo. Este debe de ser continuamente lubricado con aceite lubricante limpio del tipo apropiado a la temperatura apropiada. lo cual puede causar que falle el cojinete del compresor. la cual está habilitada ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . Sistema de lubricación. Si el sistema de control de impulsión llega a fallar. Así. se muestra en el dibujo de abajo. El diagrama de flujo es como sigue: Aceite desde el depósito entra en una de las bombas. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS La fuerza de impulsión en el compresor se encuentra en dirección contraria. lo cual causara el movimiento del pistón así que más o menos gas detrás del impulsor fluirá a través de la válvula de control y así igualara la presión de los cojinetes. El dibujo previo muestra este sistema. y la presión de aceite disminuirá. la presión del cojinete se aumentara en un cojinete y caerá en el otro. Si el arreglo de neutralización de impulso en la turbina falla debido a los orificios en los impulsores de la turbina. resultara una gran fuerza de ENE-10 1. la separación a la izquierda del cojinete incrementara. La presión de succión es impuesta en la cara frontal o derecha del impulsor y la presión de descarga actúa a contra la parte trasera o cara izquierda. y la válvula de control cierra. El sistema de control de impulsión regula la fuerza de impulsión en el final del compresor es lo mismo que en el final de la turbina. E. lo cual liberara algo de la presión detrás del impulsor del compresor y bajar su fuerza de impulsión. El aceite después fluye a través de uno de los filtros para retirar partículas solidas y entrar al cojinete en cada extremo del eje. son manejadas normalmente por motores eléctricos. Las bombas de aceite de lubricación. El aceite de la bomba entra a la válvula de control de temperatura que permite puentear (bypass) . Si una falla de energía ocurre. El aceite fluye fuera de los cojinetes y cae al fondo de la carcasa. fluyendo por gravedad al depósito y el ciclo se repite La válvula de control en la línea de excesos. El cual es programado para mantener la presión de aceite entrante a los cojinetes cerca de 1050 kPa (150 psi) más alta que la presión de aceite que sale de los cojinetes. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS para elevar su presión varios miles de kPa (varios miles de psi). los motores obviamente se detendrán. El tanque presurizado tiene una membrana la cual es inflada por una ENE-10 1. un tanque presionado lleno con aceite. para mantener una temperatura constante. es utilizado. Esta diferencia de presión asegura un flujo adecuado de aceite lubricante a los cojinetes y viceversa. la cual se encenderá automáticamente en el caso que la presión en el sistema caiga debido a la falla en la primera bomba. Una válvula de control en la línea de descarga de la bomba libera el exceso de presión a través de una línea de exceso que regresa al acumulador. el aceite al enfriador.0 37 de 65 ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       .MANUAL   Fecha Emisión: Edo. es posicionada por un controlador de “presión diferencial”. y la turbina compresor se apagara por baja presión de aceite. Una bomba secundaria se encuentra provista. Para proporcionar lubricación a los cojinetes durante el periodo de paro. el cual permitirá fluir al aceite desde el tanque hasta los cojinetes cuando las bombas de aceite paren. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS presión levemente mayor que la del depósito de aceite. Mantener una lubricación adecuada de los cojinetes en la turbina de expansión es esencial para prolongar la vida de la maquina. Una línea de venteo conecta el depósito con la línea de succión del compresor. La temperatura de entrada del aceite lubricante a los cojinetes debería de ser cerca de 38°C (100°F). Las recomendaciones de los fabricantes deben de ser seguidas en la selección del tipo de aceite a usar. El sello de gas o el gas de descarga del compresor. la temperatura en el cojinete de la turbina podría enfriarse hasta el punto que el aceite lubricante se solidificara y el cojinete fallara rápidamente. el cual fuga a través de los laberintos del sello hasta la carcasa y a través del cojinete. El escudo térmico mostrado en el dibujo anterior es una placa de plástico detrás de los impulsores de la turbina la cual aísla el metal de la carcasa del gas de baja temperatura que pasa a través de la turbina. o en la poca probable posibilidad de que gas frio de la turbina fugue al depósito. si no también retira liberando del calor de la fricción cuando las caras del ENE-10 1. fluye al depósito de aceite y sale en el venteo a la succión del compresor. El aceite no solamente lubrica los cojines. Si la temperatura del aceite drenado al depósito es menor que la temperatura de aceite entrante a los cojinetes. es indicativo de que gas frio de la turbina fuga a la carcasa. La presión comprimirá la membrana. Una bobina de calefacción es instalada en el depósito de aceite para usar en climas fríos.0 38 de 65 cojinete rozan una con la otra. Sin la el escudo aislante. el depósito de aceite llenara con aceite el sistema de presión. 2. lo cual resulta en más fuga de gas a través del sello que en los orificios. El flujo de gas en el sello ha parado. Mientras la bomba de aceite este operando. Si ambas bombas de aceite lubricante paran.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. El depósito de aceite opera a la presión de succión del compresor. la temperatura del aceite drenado al depósito debería ser mayor que la temperatura del aceite entrante al cojinete. Esto puede ser el resultado de: 1. Si Una temperatura baja en el aceite es causada por el paro de flujo a los sellos de gas. La presión detrás del impulsor se incrementara por encima de la presión del sello de gas. de lo que el impulsor puede manejar. La temperatura del aceite debería subir a su punto normal si este es el problema. Uso excesivo en sello de laberinto del impulsor en la turbina. la presión del aceite caerá y el aceite fluirá fuera del tanque a los cojinetes. y este fluirá a través de los sellos de laberinto en el eje de la turbina a la carcasa enfriando el aceite lubricante. y la temperatura del aceite debe de ser cuidadosamente controlada por ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . Así. la situación puede ser corregida retornando el flujo de gas a su tasa de flujo normal. Los filtros de aceite deben ser vigilados rigurosamente y los cambios de los elementos cuando la caída de presión a través del filtro indicaran que este está tapado con suciedad. La unidad es pagada cerrando una válvula en la línea de entrada del gas a la turbina. y reemplazado cuando 10% de deterioro es alcanzado. Este debe ser reemplazado a intervalos de tres a seis meses. En ausencia de pruebas mensuales.MANUAL   Fecha Emisión: Edo.compresor ENE-10 1. El aceite debe de ser probado mensualmente en sus cualidades de lubricación. En la mayoría de las instalaciones. un panel anunciador es proporcionado. Los siguientes dispositivos de seguridad son instalados en la mayoría de las unidades Turbinacompresor los cuales apagaran estas unidades.                                             ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . La causa debe obviamente ser corregida antes que reinicie la maquina . o usando el calentador en el depósito. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS ajuste de la cantidad de refrigerante en el enfriador. F. Dispositivos de seguridad de la turbina. el cual suena una alarma e indica la causa de apagado.0 39 de 65 Debido a que la turbina opera a muy altas velocidades con pequeñas tolerancias entre las partes móviles. La irregularidades leves pueden causar serios daños a la maquina. Deposito de aceite a presión.  La planta criogénica es controlada para producir el máximo volumen de producto líquido de una calidad aceptable al mínimo costo de operación. Relaciona cada concepto en la columna de la derecha con el concepto apropiado en la columna izquierda 1. no solo bajara la temperatura de salida de la turbina. ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . Reciclo de gas en el compresor. Control de impulsión e. los rehervidores de la demetanizadora. 4. Control de capacidad de la a. Cagar completamente el compresor acoplado a la turbina incrementando el flujo de gas al compresor a través de la línea de puenteo (bypass). sino que también bajara la temperatura a través de la planta. Mamparas guía. El volumen de producto líquido dependerá de la temperatura a la cual el gas es enfriado en los cambiadores y en la turbina. lo que resultara en la máxima recuperación de producto. Mantener alta la presión del gas que en entra a la turbina y la más baja presión del gas que sale de la turbina. 3. Baja presión de aceite g. operar la demetanizadora a su mínima presión resultara en una baja temperatura de gas que abandona la turbina. Las bajas temperaturas son logradas retirando la máxima cantidad de energía calorífica del gas en la turbina. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS ENE-10 1. 5. 6. y la parte superior de la demetanizadora. Bajas temperaturas se presentara a la entrada del separador por expansión. Así. Sello de gas d. Despresurizando la línea de gas que fluye a través de la turbina tanto como sea posible. Control de carga del compresor b. Apagado de máquina. temperatura de 350 kPa (50psi) arriba de la presión del gas de salida de la turbina. Gas seco y limpio a turbina. La presión de salida en la turbina es la misma presión que en la demetanizadora. Bajar la presión de la demetanizadora. f. Regular la presión detrás del impulsor en el compresor 7. Apertura de válvula J-T c.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. 2. 2. La máxima energía es retirada en él la turbina por: 1.           V. El flujo de gas es mayor del que la turbina puede manejar. Más producto resultara a bajas temperaturas.0 40 de 65 Problema 5. Presión de succión del compresor. CONTROL DE UNA  PLANTA CRIOGENICA. 3. – metano en la salida superior. la válvula de recuperación de producto adicional por baja de presión en la demetanizadora debe preparada contra el combustible adicional requerido por el gas de residuo en el compresor para compensar la reducción de presión en la demetanizadora. Continuar con la reducción de la presión hasta el punto que el incremento en el costo del combustible en el compresor sea más que el incremento del valor en el etano recuperado. y determinar ya sea el incremento en la producción es más importante que el incremento de combustible.0 41 de 65 operación de la demetanizadora. es el etano. Control de la Demetanizadora. Desearíamos tener 0% de etano saliendo en la parte superior en el metano de ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . Bajar presión de la demetanizadora a 35-70 kPa (5-10 psi) y medir la cantidad de producto líquido y residuos de combustible 2. El procedimiento para determinar la presión de operación de la demetanizadora que resultara en las máximas ganancias económicas. la cual resulta de bajar la presión de la demetanizadora. el siguiente: 1. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS El principal costo de operación de una planta criogénica es el gas combustible al residuo de gas del compresor. el contenido de metano permitido del DeC1 en el producto de fondo es usualmente 1-2% del contenido de etano. y etano en la salida del fondo. Podría ayudar en la operación de la demetanizadora. de gas en el compresor. pensar que tiene dos productos. A. Calcular el incremento en la producción y gas combustible. Determinar el flujo producto y el gas residuo del compresor presión normal de de a la de ENE-10 1. La calidad del producto líquido es determinada por el contenido de metano. Como dijimos previamente. La mayoría parte de producto incremento en la recuperación. o hasta que el residuo del compresor sea cargado. Bajar la presión en la demetanizadora resultara en un mayor requerimiento de energía y combustible del gas de residuo en el compresor para elevar la presión del gas a la línea de salida.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. El valor de metano debe de ser conocido esto para optimizar la operación de la planta criogénica. El valor de gas combustible debe también ser conocido. Consecuentemente. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS producto y 0% de metano saliendo en el etano producto por el fondo. De cualquier forma no podemos operar económicamente con 0% de etano en el producto de la parte superior. Aumentar el punto establecido en el controlador de temperatura bajara el contenido de metano en el producto del fondo Así. bajar las temperaturas del fondo incrementara el contenido de metano e incrementara el volumen total en el producto de fondo.0 42 de 65 ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . Así. el punto importante en la operación de la demetanizadora es tener la máxima cantidad de metano en el producto de fondo el cual es usualmente 1-2% del etano contenido en el producto de fondo. aumentando las temperaturas del fondo bajara el metano contenido en el producto de fondo y también bajara el volumen total del producto de fondo. La temperatura apropiada en el fondo de la demetanizadora es el punto más bajo que resulta en el producto líquido. El contenido de metano contenido en el producto de fondo es controlado cambiando el punto establecido (set point) en el control de temperatura del fondo de la torre el cual regula la cantidad de calor agregado a la torre en los rehervidores. ENE-10 1.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. A la inversa. Podemos minimizar la cantidad de etano en el producto de la parte superior reteniendo la máxima cantidad de metano en el producto del fondo. lo cual indica una baja temperatura de fondo. algunos análisis de reconocimiento serán necesarios. lo cual incrementa la energía requerida para el compresor de gas residuo. Las graficas de la página anterior indican los ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       .610 a 0. Cuando el analizador de fondo no está trabajando.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. Cundo la presión de la demetanizadora es cambiada. Si la densidad relativa de por encima del gas aumenta de 0. si el gas de entrada contiene 8% etano. La presión mínima en la demetanizadora es aquella a la cual el compresor de residuo está completamente cargado. un decremento en la densidad relativa indica menos etano. Como previamente se menciono. Un incremento en la gravedad especifica de la torre por encima del gas. Un cromatografo de proceso es a veces instalado el cual indica la cantidad relativa de metano y etano en el producto del fondo. Por ejemplo.0 43 de 65 0. es también reducida. El efecto del contenido de etano en la densidad relativa por encima del gas en la demetanizadora es: un cambio de 1% de etano en el gas afectara su densidad relativa ENE-10 1.6Btu/cu ft). Al contrario. un incremento de 1% de etano en el gas de residuo representa 1/8 (12%) del etano total que entra a la planta.005. Esto quizá se vea como una pequeña cantidad. indica un incremento en el contenido de etano el cual es resultado de la alta temperatura en el fondo. el máximo producto se obtiene cuando la demetanizadora opera a la más baja presión. Otro método para estimar el cambio en el etano contenido en el gas de la demetanizadora es medir el valor de calor del gas con un calorímetro. la succión en el compresor de gas de residuo. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS teniendo la máxima concentración de metano. Un 1% de incremento en el contenido de etano aumentará su valor calorífico de 280 kJ/m3 (7. ajustando la temperatura del fondo de la demetanizadora. Pero esto representa cantidades de 10%20% del total de etano recuperado. Si el producto de fondo tiene demasiado metano. La concentración de metano debería ser mantenida cerca de su máximo.615. el contenido de etano en el gas habrá incrementado 1%. Con el fin de determinar el contenido de etano y metano en el producto de fondo. la temperatura del fondo también debe de ser cambiada. la temperatura se debe aumentar. la densidad relativa o gravedad específica del gas que sale por la parte superior de la demetanizadora es usualmente utilizado como un indicador de la cantidad de producto liquido en el fondo de la torre. Cuando la presión es bajada. Una banda baja establecida –decir 10%resultara en un movimiento completo de la válvula de control (abierta completamente o cerrada) con un pequeño cambio en el nivel. 2. El separador por expansión. Control de las corrientes alimentadoras. Un sistema de control de nivel también incluye un controlador ENE-10 1. B. determinara la cantidad de movimiento de las válvulas cuando hay un cambio en el nivel. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS grados de los cambios en la temperatura de fondo cuando la presión es cambiada. también sirve como un tanque oscilador para demetanizadora 1. Hay dos sistemas de control que afectan a la demetanizadora: que manda una señal a una válvula de control que abre o cierra cuando el nivel es alto o cae.0 44 de 65 ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . el cual provee la alimentación principal a la demetanizadora.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. Una banda proporcional establecida en el controlador de nivel. El controlador de presión que regula la capacidad de la turbina. El control de nivel del Separador por expansión. d. El gas de entrada será enfriado hasta su más baja temperatura. es necesario tener una alimentación constante. y la máxima condensación de hidrocarburos ocurrirá cuando la presión de salida de la turbina se encuentra al mínimo y el compresor acoplado a la turbina está completamente cargado. Problema 6.0 45 de 65 Resumen de control en una planta criogénica. Esto resultara en cercano al máximo. b. Un incrementara la carga (y flujo contante a la combustible) en el demetanizadora es deseable compresor de gas residual.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. La temperatura del fondo de DeC1 debe de incrementarse incrementara/ decrecerá/ se mantendrá igual. c. Esto resultara en un alto 3. El volumen de producto liquido incrementara/ decrecerá/ se mantendrá igual. El mismo principio aplica al sistema de control de presión que controla la posición de las ENE-10 1. La temperatura en el separador por expansión incrementara/ decrecerá/ se mantendrá igual. Bajar la presión de la o bajo flujo a través de la demetanizadora turbina a la demetanizadora. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS Con el fin de estabilizar la operación de la demetanizadora. Una baja banda abrirá completamente o cerrara las mamparas con un leve cambio de presión en el punto de control. 2. El combustible del compresor de gas residual incrementara/ decrecerá/ se mantendrá igual. Así. La presión de salida de la turbina es la misma que en la demetanizadora. demetanizadora. una alta banda de ser operada para que el de proporción debe de ser contenido de metano en el establecida en el controlador de producto de fondo sea temperatura. para mantener una alimentación constate el controlador de nivel. el cual un flujo más constante de gas es usualmente 1-2% del de la turbina a la contenido de etano. en el separador debe de ser establecido (set) con una alta banda proporcional -60% a 75%. El máximo producto liquido resulta de operar la demetanizadora a su mínima presión mamparas en la turbina. Bajar la presión del DeC1 resultara en (encierre en un circulo la respuesta correcta): a. La demetanizadora debe operación. 1.así pues siendo el flujo a la demetanizadora bastante constante. ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . Así. esto para estabilizar su 4. necesario bajar la presión del gas de entrada a la demetanizadora para evitar hacer estallar las válvulas de relevo en los recipientes. estos deben de ser purgados y El barrido es normalmente acompañado por circulación como se muestra en la figura debajo. El deshidratador de gas entrante es también operado para retirar humedad del gas. Arranque. y si hay presente humedad. El compresor de gas de residuo es operado para mantener la circulación. será ENE-10 1. presión normal del gas fue utilizada durante el barrido.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. Previamente a barrer. BARRIDO Si la planta es apagada y algunos equipos se encuentran abiertos para inspección o reparación. hidrato puede formarse y bloquear el flujo de gas secador. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS A. ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       .0 46 de 65 barridos. Bajar la presión del gas dará por resultado el enfriamiento de este. el equipo debe de ser drenado y el aire purgado de la planta. preferentemente con nitrógeno. antes de arrancar nuevamente para prevenir la posibilidad de congelamiento. Hay tres fases generales durante el barrido: 1.0 47 de 65 La unidad Turbina-Compresor se bloquea y es puenteada en ambos extremos tanto de la turbina como del compresor durante el barrido. Así. menos tiempo será requerido para barrer la planta a baja presión que el que se requeriría a una alta presión. El procedimiento es. La unidad es purgada y barrida con sello de gas previamente al arranque. Barrer el sistema principal de flujo de gas a través de los intercambiadores Gas-Gas 2. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS Otra razón por la cual se utiliza baja presión de gas durante el barrido es que la baja presión del gas mantendrá mas humedad que una alta presión en el gas. Descrito en la pagina 48. ENE-10 1. Barrer el sistema de flujo de gas a través de los rehervidores en la demetanizadora. De cualquier forma la presión es reducida a la presión de la demetanizadora antes de entrar al deshidratador. Si no hay barrido de la línea del compresor de gas de residuo al deshidratador.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. el gas de entrada es usado para hacer el barrido. Si el flujo a través de la planta se encuentra en su ruta normal. ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       .                                       ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . Cerrar la válvula de control de temperatura en la línea de entrada de gas a los rehervidores de la demetanizadora. Abrir válvula en la línea de entrada del gas a los rehervidores de la demetanizadora. b. y circule gas de barrido a través del sistema. Después de que el flujo de gas es estable. Podría ser necesario cerrar levemente la válvula JT con el fin de forzar el flujo de gasa través de la línea de liquido desde el separador por expansión a la demetanizadora  g. e. Abrir completamente la válvula JT. La secuencia de barrido es como sigue: 1. abra la válvula de control de nivel en el separador por expansión así el gas fluirá a través de la línea de líquido desde el separador a la demetanizadora. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS 3. Mantener el flujo de gas a través de esta sección del sistema hasta que sea barrida. Cerrar las válvulas a la entrada y salida de tanque separador por expansión y la TurbinaCompresor. Barrer el sistema principal de flujo de gas a través de los intercambiadores GasGas a. c. Barrer la porción baja de la demetanizadora. d.0 48 de 65 deshidratador.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. Todo el gas fluirá a través de los intercambiadores GasGas. Arranque el compresor de gas de residuo y el ENE-10 1. f. esto indica que la cantidad de humedad contenida en el gas que fluye a través de la planta. Barrer el sistema de flujo de gas a través de los rehervidores en la demetanizadora. En las páginas 16 y 17. Si la corriente entera de gas fuera circulada a través de la demetanizadora. la cual ocurre cuando la presión del gas es reducida. este podría dañar el empaque o los platos de la torre. La temperatura es bajada en dos pasos: 1. Esto dará como resultado una caída de temperatura significante en el gas. El barrido es completado cuando el contenido de humedad se estabiliza alrededor del contenido de humedad del gas que deja el deshidratador. Algunas plantas tienen una línea de barrido instalada en el fondo de la demetanizadora la cual puede ser utilizada para circular gas a través de la torre y barrerla. cada uno de los rehervidores laterales deben de ser venteados para retirar cualquier humedad en el lado carcasa de los intercambiadores. Cuando el barrido se completo. la caída de temperatura es suficiente para condensar cerca de 30% de la producción de liquido normal de aquella con la turbina operando.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. a. 2. Cerrar la válvula en la línea de entrada de gas a los intercambiadores. Abrir la válvula de control de temperatura en la línea de gas a los rehervidores de la demetanizadora. El analizador de humedad en la unidad deshidratadora es utilizado para determinaciones cuando la fase ENE-10 1. En hecho. discutimos la caída de la temperatura. c. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS 2. 1. Enfriamiento parcial con el apagado de la turbina y usando el efecto refrigerador de la válvula JT en la línea de puenteo de la turbina. Enfriamiento. Si no hay una línea instalada.0 49 de 65 de barrido ha sido completada. Durante la fase inicial del enfriamiento de la planta. b. El enfriamiento comienza inmediatamente después de que el barrido es completado. Todo el gas fluirá a través de los rehervidores de la demetanizadora. Arrancar la turbina y llevar la temperatura por debajo de lo normal. El controlador ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . la temperatura puede ser bajada y el arranque puede comenzar. Barrer la porción baja de la demetanizadora. 3. la demetanizadora debe de ser barrida venteando gas desde el fondo de esta. El analizador está conectado al gas de residuo que deja el compresor. Mantener el flujo hasta que el sistema este barrido. la reducción de la presión la cual es normalmente ocurre a través de la turbina toma lugar a través de la válvula JT. El caudal de flujo de gas a través de la demetanizadora durante el secado debe ser solamente una fracción del total del flujo de gas que se circula. MANUAL   Fecha Emisión: Edo. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS de presión de la demetanizadora es puesto en servicio para regular la posición de la válvula JT. El gas de entrada continúa fluyendo, y la salida de gas del compresor de residuo de gas es dividida en dos líneas de salida. En este punto, la entrada de gas debe fluir a través del intercambiador Gas-Gas al inicio del enfriamiento. La válvula de control de temperatura en la línea de gas que va a los rehervidores de la demetanizadora es cerrada. La temperatura en el sistema frio lentamente comenzara a decrecer, y liquido se comenzara a formar en el separador por expansión. Cuando el nivel en el separador alcanza su punto normal, el sistema de control de nivel es puesto en funcionamiento para permitir que el liquido fluya hacia la demetanizadora. En un tiempo corto, nivel de líquido aparecerá en el fondo de la demetanizadora. En este punto, el controlador de temperatura en el fondo de la demetanizadora es puesto en funcionamiento y algo de gas de entrada es dividido a través de la válvula de control de ENE-10 1.0 50 de 65 temperatura a los rehervidores de la demetanizadora para proporcionar calor a la torre y vaporizar el metano contenido en el producto líquido entrante a la torre. La bomba de producto es también arrancada La temperatura en el separador por expansión es la guía para determinar cuándo arrancar la turbina. La turbina no es puesta en servicio en tanto la temperatura no ha caído. De cualquier forma cuando la temperatura de salida del separador sale a su punto más bajo. El máximo enfriamiento usando la válvula JT ha sido alcanzado. En este punto la turbina es puesta en servicio. Referencia en las siguientes páginas se encuentra, para el arranque de la turbina. El expansor y la Turbina-Compresor son puestos lentamente en servicio hasta que la temperatura en la sección fría alcanza su punto normal de operación. Para cuando esto sucede, todo el gas debe de estar fluyendo a través de la turbina y nada a través de la válvula JT. La planta está en modo de operación normal, instrumentos y controles deben de estar revisados para la prueba final.                               ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       MANUAL   Fecha Emisión: Edo. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS ENE-10 1.0 51 de 65                                                    Problema 7 Un paro de 30 segundos ha ocurrido por falla de energía, el cual ha dejado fuera la planta. Se arranca nuevamente tan pronto como la energía es restablecida. a. ¿Es necesario realizar un barrido en la planta?_____________________. b. ¿Es necesario enfriar la planta?_________________________________.                                 ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       MANUAL   Fecha Emisión: Edo. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS 3. Arrancando la turbina Después que las temperaturas y los niveles han sido establecidos con todo el gas fluyendo a través de la válvula JT, la turbina es puesta en servicio. El arranque de la turbina incluye tres fases: 1. Drenar y purgar las carcasas de la turbina y el compresor. 2. Establecer el flujo en los sellos de gas. 3. Establecer la circulación de aceite lubricante. 4. Comenzar el flujo de gas hacia la turbina. Previamente a arrancar la maquina, lo siguiente debe de ser revisado: Las válvulas de entrada y salida de la turbina deben estar cerradas. Las válvulas de succión del ENE-10 1.0 52 de 65 compresor y la descarga podrían o no estar cerradas. El gas esta fluyendo a través de la válvula JT en la línea de la turbina, y a través de la línea de puenteo en el compresor  1. Turbina-Compresor se encuentren funcionando. Verificar luces de alarma para ver que los dispositivos de paro están en el estado de arranque. 2. Verificar que el sello de gas adecuado está habilitado. 3. Verificar que el depósito de aceite contiene la calidad adecuada en el aceite, y que el gas lubricante enfriador se encuentra en servicio. Si el enfriador es de tipo aéreo, el ventilador debe de estar operando. Si hay agua fría, esta debe estar fluyendo a través de la unidad.                                             ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       y después cierre la válvula de venteo en el tanque de aceite de lubricación. Abrir las válvulas de drene en la turbina y el compresor y drenar liquido en cada uno. Durante la operación normal. 4. 1. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS ENE-10 1. 1. con la posición MANUAL y la otra bomba de relevo se encuentra en posición AUTO. Arranque del sistema de aceite lubricante. 3. cada una con un interruptor MANUAL/APAGADO/AUTO . Después de que las cubiertas y el depósito han sido purgados.0 53 de 65                                               a. cierre las válvulas drene en las cubiertas del compresor ya la turbina. Abrir las válvula de venteo en el depósito de aceite lubricante. La bomba de relevo arrancara automáticamente si la presión aceite ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . Establezca el flujo normal en los sellos de gas. Establecer el flujo en el sello de gas. 5. b. Abra las válvulas de succión y descarga del compresor. 2. una bomba se encuentra operando. El sistema de aceite lubricante tiene dos bombas.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. Lentamente abrir la válvula en la línea del sello de gas y permita que fluya el gas del sello fuera de las válvulas de drene en la turbina y el compresor y en el depósito de aceite. y que el controlador de la temperatura del aceite lubricante esta puenteando aceite al enfriador. En este caso. Si la turbina esta fría cuando se arranca. La temperatura del aceite lubricante que fluye desde la cubierta al depósito debe ENE-10 1. revisar que el calentador en el depósito de aceite esta encendido. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS lubricante cae durante la operación. Es un buen procedimiento establecer cada bomba en posición manual y observar la presión de descarga después de que esta ha sido arrancada para asegurarse que ambas bombas están operando satisfactoriamente. revisar presiones y temperaturas en el sistema de aceite lubricante para su operación normal. Abrir las válvulas de drene en la cubierta del compresor y en la turbina para observar que no hay aceite lubricante no fuga en la unidad                                                    ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       .0 54 de 65 estar alrededor de 38°C (100°F). Mantener en circulación suficiente el aceite lubricante para calentarlo a su punto normal de operación. el aceite lubricante podría congelarse debajo de su punto normal de operación. 2.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. Después de que la circulación de aceite lubricante ha sido establecido. La estación de carga de la turbina se apaga el regulador de presión de aire así la presión de salida es cero. la válvula de tres vías se posicionada en AUTO. En este punto. una pequeña cantidad de gas fluirá a través de la turbina porque el controlador de las mamparas no detendrá positivamente todo el flujo de gas a la unidad. Abrir la válvula de entrada de la turbina. 6. PG-2. en el dibujo.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. A medida que la presión de aire al controlador de las mamparas aumenta. y el controlador de la presión en la demetanizadora regula el control de la posición de las mamparas en la turbina. El control de las mamparas de presión manométrica.0 55 de 65 Turbina-Compresor. y el compresor estará en servicio. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS c. la presión de descarga aumentara y cerrara la válvula de retencion en la línea de puenteo (bypass). debe leerse 60-100 kPa (9-15 psi). Esto es hecho aumentando la presión de aire fuera de la presión del regulador en la estación. Lentamente incremente la velocidad de la turbina aumentando la presión de aire al controlador de la paleta. Tanto como la presión hacia el controlador de las mamparas aumente. 4. Cuando las dos presiones son iguales. y la presión de salida desde el control de presión de la demetanizadora caerá. Las dos presiones manométricas indicando presión en el controlador de las mamparas y presión desde el controlador de la demetanizadora localizado en la estación de carga de la turbina. 2. 7. debe leerse 0. Mover la válvula de 3 vías a la posición MANUAL. 5. la presión de salida desde el controlador de la presión caerá. mas gas fluirá a través de la turbina y su velocidad se incrementara. 3. Arranque de la unidad Las válvulas en la descarga y succión del compresor deben estar abiertas. El controlador de presión de salida manométrica de la DeC1. ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . En este punto todo el gas debe estar fluyendo a través de la turbina y la válvula JT debe cerrarse. PG-1. En este punto la posición de las mamparas en la turbina son reguladas por ajuste de la presión de aire en el regulador de presión. Abrir la válvula de salida de la turbina. 1. Al mismo tiempo el flujo de gas a la válvula JT caerá. ENE-10 1. Tan pronto como el impulsor comienza a rotar. y las bombas de aceite lubricante se detienen. Si la planta está caliente. lo cual detendrá las bombas de aceite lubricante mandando esta baja presión de aceite al dispositivo de paro de la turbina. el aceite lubricante en el cojinete se podría congelar así que no habiendo aceite de lubricación fluyendo hacia el cojinete cuando las bombas de aceite lubricante arranquen. pero no proveerá un flujo continuo de aceite lubricante mientras la unidad se está apagando. En esta situación. ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . la lubricación durante el apagado de la turbina vendrá desde presión del sistema.0 56 de 65 cojinete en la turbina al final del eje. el tiempo para llevar la turbina hasta su velocidad completa deben haber varias horas para permitir el enfriamiento gradual. Si una interrupción de energía ocurre. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS El tiempo para llevar la turbina hasta la velocidad normal de operación dependerá de si la planta esta fría al tiempo del arranque. En cuestión de minutos. Esto proporcionara lubricación durante el apagado. Sin aceite fluyendo a través de los cojines. la carcasa de la turbina y el impulsor lentamente enfriaran el eje y el ENE-10 1. Precauciones especiales se deben de tener cuando se arranca una turbina en frio para prevenir serios problemas a la maquina. Cuando la temperatura del cojinete de la turbina aumenta 20°C (70°F). Procedimiento de arranque en frio de la turbina. 4. arranque la turbina utilizando el procedimiento de la sección previa. 2. El siguiente es un procedimiento para un arranque frio cuando la temperatura del cojinete es 15°C (60°F) o debajo: 1. Revisar de vista que el calentador en el tanque de aceite lubricante haya encendido si la temperatura del aceite esta debajo de 35°C (95°F). 3. d. Arranque la bomba de aceite lubricante. Asegúrese de que la válvula de descarga del compresor está abierta así habiendo una salida para el sello de gas.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. es necesario calentar el cojinete con vapor o con agua caliente hasta que la temperatura del cojinete sea lo suficiente alta para que el aceite lubricante circule a través de este. Arranque el flujo en el sello de gas. Arranque en frio de la turbina puede ocurrir en el re arranque después de una interrupción eléctrica. y circule aceite hasta que su temperatura sea por lo menos 25°C (80°F). será necesario operar la turbina por control manual. Presionando el botón de paro en el panel de control. 4. Así . para tener caída así que el ENE-10 1. A medida que bajes la presión desde el regulador.0 57 de 65 controlador de presión mandara la señal de abierta a la válvula JT. Ponga la turbina en control manual usando el procedimiento previamente descrito y reduzca la presión hacia el controlador de las mamparas a cero. En la estación de carga de la turbina. las bombas de aceite lubricante se detienen y después el sello de gas también. 2. Operación manual de la turbina. cuando el flujo a través de la turbina es reducido por la caída de presión al controlador de las mamparas puede tomar varios minutos presionar la demetanizadora. pero algo de gas pasara las mamparas y la turbina continuara girando a bajas RPM. La presión en la demetanizadora comenzara a caer. La maquina se parara poco a poco en un corto tiempo cuando el flujo de gas se detiene. la presión en la demetanizadora comenzara a caer. (PG-1 igual PG-2). 2. Si la unidad debe ser abierta para su inspección o reparación. Después de que la turbina deja de girar. El flujo de gas hacia el compresor pasara por la línea de punteo (bypass) cuando los impulsores del compresor paren de girar. las bombas. la mamparas en la turbina lentamente cerraran. lo cual incrementara la presión de salida desde el controlador de presión y abra la válvula JT. La válvula de entrada entonces es cerrada para detener la rotación. lo cual cerrara la válvula de entrada a la turbina. y menos gas fluirá a través de la unidad. El procedimiento para cambiar de control automático a manual es el siguiente: 1. Mueva la válvula de 3 vías a la posición manual. las válvulas en la salida de la turbina y en la línea ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . y el controlador de presión mandara señal de abierta a la válvula JT. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS e. La turbina puede ser apagada por dos métodos: 1. La capacidad de la turbina ahora está controlada con el control de presión. En este punto las mamparas están cerradas. el ajustar la presión en el controlador de las mamparas debe hacerse lentamente para impedir las fluctuaciones de presión en la demetanizadora. Apagado de la turbina. Hay un tiempo de retraso antes de que el controlador de presión en la demetanizadora reaccione al cambio de flujo a través de la turbina. ajuste la presión de aire del regulador de presión.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. Si surge la situación de que quieres operar la planta con algo de gas fluyendo a través de la turbina y el resto a través de la válvula JT. En otras palabras. Al mismo tiempo. así siendo la misma que a la salida del controlador de presión de la demetanizadora. Si se s espera arrancarr nuevame ente en un u tiempo corto de tiempo. o alg gún compresor deb p otro medio debe de ser provisto para oner del gas g de sello que entrra a dispo la unidad. Si se nota un cambiio. es e otro pun nto. Re evisión: Página:: PLAN NTAS CRIO OGENICAS S de entrada e (ssucción) del compre esor así como la descarga deben es star cerra adas. el cual debe ser revisad do rutinaria amente. A.MANUA AL   Fecha Emisión: E Edo. Ta anto tiemp po este el gas fluye endo en e el sello de d gas de e la unidad. la vá álvula de descarga del be ser abierta. de EN NE-10 1.0 58 8 de 65 rutina Las v verificacion nes ru utinarias operativas s de ccualquier unidad procesado ora incluye en la obse ervación de varios s instrume entos y controles c para obse ervar si h ha ocurrido o algún cambio en n previas le ecturas. la pres sión l carcasa a de la tu urbina pod dría en la de incre ementarse hasta aquella fuen nte en el se ello de gas. Verrificacioness ope erativa.                                                         ¡Soluciones In ntegrales Que  Dan Resultad d       . y al gas fluir por el e sello. las ca ausas deb ben ser determina adas y corrregidas antes a de que la condición c deteriore mas el sistema y pueda fina alizar en un n paro. qu las válvula as de contrrol se encu uentran abiertas. La posición de las válvu ulas de ue es el po orcentaje a cual control. De otra form ma. es buen na práctica a dejar la bomba de aceitte lubrican nte correr. Esta situación es referida frecuentemente como operación válvula JT. El flujo de gas durante el apagado de la turbina se muestra en el dibujo siguiente. Operación con la turbina apagada. 2. La temperatura de fondo en la demetanizadora tendrá que ser incrementada porque el líquido producto contendrá bajas cantidades de etano y propano. el sistema de control automáticamente cambiara la temperatura del fondo hasta el punto requerido para tener la cantidad deseada en producto de fondo. 6. La temperatura a través de la planta se encontrara en el punto máximo. Temperatura en el fondo de la demetanizadora. Presión del sello de gas y flujo en la turbina. 4. Nivel en el separador de expansión. B. Temperatura en la salida y entrada de los intercambiadores Gas-Gas. 7. Temperatura en el separador de expansión. La principal diferencia entre este flujo y el flujo normal es que todo el flujo de gas a través de la válvula JT en la línea de puenteo (bypass) alrededor de la turbina. mejor que las lecturas de temperaturas o presiones manométricas en los equipos. Presiones en descarga y succión de la TurbinaCompresor. Presión en la demetanizadora. La caída de presión en la turbina a través de la pantalla de entrada. 11. Relación Metano/Etano en el producto liquido. Temperatura. ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . Los siguientes son algunas de las observaciones rutinarias más importantes que se deben realizar en las plantas criogénicas: 1.0 59 de 65   Frecuentemente. 16. Presión en cojinete de la turbina. 3. pasa a través de la línea de puenteo (bypass) alrededor del compresor directamente al gas de residuo del compresor. 13. La caída de presión que normalmente ocurre a través de la turbina tendrá lugar en la válvula JT y algo de congelamiento de gas ocurrirá. Esto puede requerir reiniciar los controladores de nivel en el separador de expansión y en el fondo de la demetanizadora. 12. Temperatura en la cima de la demetanizadora. 8.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. 10. 5. Presión del aceite lubricante y temperatura en la turbina. 14. Si un analizador en el producto del fondo reinicia el controlador de la temperatura en la base de la demetanizadora. 9. un cambio en el sonido o ruido que el equipo hace es mejor indicativo de problemas. 15. Caída de presión a través del filtro de aceite lubricante. presión y flujo volumétrico de entrada. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS ENE-10 1. Nivel en el fondo de la demetanizadora. El volumen de liquido producido será alrededor de un tercio de aquella con la turbina operando. la planta puede continuar operando y produciendo cerca de la tercera parte de la producción normal de líquido. y el gas que normalmente fluye hacia el compresor. Temperaturas en el lado tubo y coraza de los rehervidores de la demetanizadora. Cuando la turbina es apagada. MANUAL   Fecha Emisión: Edo. debe de hacerse solo con el compresor lo cual reducirá su capacidad Sera necesario elevar la presión de la demetanizadora para hacer que incremente la presión suministrada por el compresor sobre la turbina                                                               ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       .0 60 de 65 La planta puede operar indefinidamente con la turbina fuera de servicio. ENE-10 1. la capacidad será ligeramente baja. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS Después del apagado de la turbina. particularmente en la demetanizadora es que el gas caliente que fluye en los rehervidores no es muy buen material de transferencia de calor y un tiempo considerable es requerido para estabilizar las temperaturas después de que la alteración ha ocurrido. se requerirán varias horas para estabilizar temperaturas y niveles en la planta. De cualquier forma. que normalmente sumistrada por la turbina-compresor. porque la energía del compresor de gas residual. Una de las razones de tomar cierto periodo de tiempo para estabilizar las temperaturas. Temperaturas de nieve. indique correctamente y estos no estén fallando. 2. se enlistan en detalle en las siguientes páginas.0 61 de 65 encuentra puenteando (bypassing) la turbina. la salida de la turbina y la parte superior de la demetanizadora. Uno de los mejores indicadores de una operación apropiada o no apropiada de la planta es aquella de la temperatura en el separador por expansión. 3. El líquido es aparentemente arrastrado a la parte superior de la demetanizadora en lugar de fluir por la parte inferior de la torre. o la cantidad de producto no apegado a las especificaciones –conteniendo mucho metano. Las causas más comunes para una temperatura fría en el separador-expansor son: 1. Las temperaturas son normales o altas en el fondo de la demetanizadora y el flujo de producto de fondo es menos. Un problema en la turbina. A. 5. 2. Nieve es un nombre dado para una situación en la cual la temperatura se baja y se enfría el separador-expansor. Los síntomas y procedimientos de solución para cada uno de los problemas que previamente se vieron. El sistema de control de temperatura de fondo en la demetanizadora no permite el suficiente flujo de gas al intercambiador de la demetanizadora.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. Un aumento en la temperatura del separador por expansión. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS SOLUCION DE PROBLEMAS La mayoría de los problemas en una planta criogénica resultaran en un congelamiento o bien una reducción en el volumen de producto liquido. Temperaturas de congelamiento. 4. El primer paso en la solución de problemas es revisar que los instrumentos que indican el problema. ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . Aumento en la temperatura del gas de entrada. es usualmente debido a una de las causas siguientes: 1.   El procedimiento para solución de problemas es revisar cada una de las posibles causas hasta que la culpable sea encontrada. Bloqueo del rehervidor de la demetanizadora. Varios problemas operativos pueden ser eliminados si pueden ser identificados tan pronto como una irregularidad en el sistema ocurra y se tome una acción inmediata de corrección. La válvula JT se encuentra abierta y el gas se ENE-10 1. Un congelamiento en el intercambiador de calor. Esta temperatura debería seguir siendo constante en tanto que el flujo de gas de entrada y la composición sean constantes. Un cambio en la temperatura del separador usualmente indica que un problema se está presentando. Conforme fluye hacia abajo es calentado. Para poder licuar el CO2 congelado se debe de enfriar a temperatura de -78°C (-109°F).MANUAL   Fecha Emisión: Edo. A presión atmosférica el gas se congela cuando este es refrigerado a -57°C (70°F). debajo del punto en que el liquido que entra al recipiente proveniente del Separador-expansor. Esto usualmente puede hacerse apagando la turbina                                       ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . cambia de liquido a solido y gradualmente se acumulara hasta el punto que restrinja el flujo de liquido hacia debajo de la torre. Debe de haber algo diferente en la presión de la demetanizadora y el la concentración del CO2.0 62 de 65 y en el algún punto. La nieve es corregida. TEMPERATURAS DE NIEVE. Cuando el CO2 fluye a través de una turbina. El congelamiento por CO2 no es usualmente un problema en tanto su concentración en el gas entrante a la planta sea debajo del 2%. Las temperaturas de fusión y el congelamiento. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS La nieve es causada por un congelamiento en la demetanizadora. Este tiene una propiedad única y poco común de otros componentes: este cambia de hielo a líquido cuando es enfriado. así que existe como liquido. su temperatura es reducida debajo de su punto de fusión. El material de congelamiento es dióxido de carbono CO2. el cual es de -57°C (70°F). ENE-10 1. y fluye hacia debajo de la torre. calentando el sistema encima del punto de congelamiento del CO2. anteriormente mencionada son para el CO2 puro a presión atmosférica. Este entra en la parte superior de la demetanizadora. y la combinación de esta corriente liquidovapor regresa a la torre debajo de la bandeja de chimenea. El liquido fluye por gravedad desde la torre demetanizadora a través del rehervidor lateral o de fondo. Esto da como resultado menos enfriamiento de la corriente de gas entrante. El líquido descendiente se colecta en una bandeja de chimenea. bajara la cantidad de liquido condensado y alimentado a la demetanizadora                                             ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . Si la caída de presión en la tubería y en el rehervidor es más que la altura de líquido en la bandeja de chimenea. Otro efecto de un rehervidor bloqueado es que la entrada de gas la cual provee el proceso de calentamiento en el rehervidor no es enfriada tanto como normalmente se hacía.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. el contenido de metano en el producto de fondo se incrementara. Bloqueo de los rehervidores en la demetanizadora. ENE-10 1. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS B. en donde su temperatura es elevada lo suficiente como para evaporar algo de esta corriente. Este líquido fluye a través del rehervidor. el nivel de líquido aumentara alrededor de la chimenea y un desbordamiento dentro de la porción baja de la torre. El nivel de líquido en la chimenea proporciona el cabezal de presión necesario para superar la caída de presión en la tubería y en el rehervidor. Esto dará como resultado menos calentamiento a la entrada de la demetanizadora.0 63 de 65 El efecto neto del desbordamiento de liquido en la chimenea es puentear (by-pass) el rehervidor. debido a que algo de líquido frio el cual regularmente atraviesa los pasos del intercambiador es desbordado en la bandeja de chimenea. lo cual incrementara la temperatura en la entrada de gas lateral. El gas de salida del compresor es frecuentemente una fuente de inyección de gas hacia un rehervidor tapado. Adicionalmente. El metanol es un anticongelante el cual baja el punto de congelamiento del agua. porque muy poca transferencia de calor ocurrirá en los tubos llenos con metanol. CONGELAMIENTOS. el flujo de gas inyectado debe de ser lentamente reducido hasta que no fluya gas. la formación de hielo ocurrirá a medida que el gas es enfriado en los intercambiadores. y también prevendrá la formación de hielo a medida que la humedad condensa cuando el gas es enfriado en el intercambiador.0 64 de 65 El hielo puede ser retirado inyectando metanol en el intercambiador. lo cual indicara que la acción de empuje del gas está funcionando. Esto es de preocupación particular en los rehervidores de la demetanizadora. La solución permanente es mejorar la eficiencia de la unidad deshidratadora en la corriente de gas que entra a la planta. Entonces será necesario calentar el intercambiador para derretir el hielo.MANUAL   Fecha Emisión: Edo. ENE-10 1. A.             ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       . Si los tubos o los pasos por la placa de choque en el intercambiador estar completamente bloqueados con hielo. La acción de empuje del gas debería restablecer normalmente el flujo de líquido al rehervidor y detener el derramamiento hacia debajo de la chimenea. Este derretirá el hielo que se ha formado. La inyección de gas debe de ser con gas caliente el cual no contiene hidrocarburos pesados. así los rehervidores podrían no transferir suficiente calor para la demetanizadora para su apropiado funcionamiento. Para derretir el hielo. Después las temperaturas regresan a la normalidad. el metanol debe de ser llevado por el flujo de gas. la entrada de gas no es enfriada tanto como lo normal. la inyección de metanol no será de beneficio porque este podría no llegar hasta el hielo. Algo del metanol el cual es inyectado en los intercambiadores se depositara en los tubos del fondo del intercambiador y deberá de ser drenado en el siguiente paro de planta. Si la unidad deshidratadora a la entrada de la planta no se encuentra retirando suficiente humedad del gas. Usar la inyección de metanol para prevenir congelamientos es una medida de síntoma-amenaza. la caída de presión a través del intercambiador aumentara porque algunos tubos se comenzaran a tapar con hielo restringiendo el flujo de gas. la temperatura a la salida del intercambiador se elevara. Cuando la formación de hielo ocurre en un intercambiador. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS Una manera de eliminar este problema es inyectando una corriente de gas dentro de la línea de liquido en la salida de el rehervidor. MANUAL   Fecha Emisión: Edo. Revisión: Página: PLANTAS CRIOGENICAS ENE-10 1.0 65 de 65   ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!       .