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simulacion hysys
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ENDULZAMIENTO DE GAS ÁCIDO CON DEA
CONSTRUYENDO LA SIMULACIÓN
Definiendo la Simulación
Para este caso, usted deberá usar el paquete de propiedad de aminas “Amine” con los siguientes
componentes: N2, H2S, CO2, C1, C2, C3, i-C4, n-C4, i-C5, n-C5, C6, H2O y DEAmine. Use el modelo
termodinámico en solución acuosa de amina: Kent-Eisenberg y el modelo de la fase vapor no
ideal.
Adicionando las corrientes de alimentos
1. Adicionar una nueva corriente de materia para el gas de entrada con los
Siguientes valores:
Conditions
Name Sour Gas
Temperature 25 °C (75 °F)
Pressure 6900 kPa (1000 psia)
Molar Flow 1250 Kgmole/h (25 MMSCFD)
Component Mole Fraction
N2 0.0016
H2S 0.0172
CO2 0.0413
C1 0.8692
C2 0.0393
C3 0.0093
i-C4 0.0026
n-C4 0.0029
i-C5 0.0014
n-C5 0.0012
C6 0.0018
H2O 0.0122
DEAmine 0.0
2. Adicionar una segunda corriente de materia para el alimento de amina pobre al contactor
de amina con los siguientes valores:
Conditions
Name DEA to Contactor
Temperature 35 °C (95 °F)
Pressure 6850 kPa (995 psia)
Std Ideal Liq Vol Flow 43 m3/h (190 USGPM)
Component Mass Fraction
H2O 0.72
DEAmine 0.28
Los valores par la corriente de materia “DEA to Contactor” serán actualizados una vez que la
operación “Recycle” este instalado y calculado.
Adicionando las operaciones unitarias físicas
SEPARADOR
Cualquier agua libre arrastrado por el gas es primero removido en un separador,
FWKO TK. Adicionar un separador y provea la siguiente información:
Connections Enter…
Name FWKO TK
Inlet Sour Gas
Vapor Outlet Gas to Contactor
Liquid Outlet FWKO
¿Cuál es el flujo de agua en FWKO? ___________________
CONTACTOR
El contactor de amina es simulado usando un “Absorber” en Aspen Hysys.
Adicionar una columna de absorción con las siguientes especificaciones:
Conditions
Name DEA Contactor
No of Stages 20
Top Stage Feed DEA to Contactor
Bottom Stage Feed Gas to Contactor
Ovhd Vapor Sweet Gas
Bottoms Liquid Rich DEA
Pressures
Top 6850 kPa (995 psia)
Bottom 6900 kPa (1000 psia)
Estimates
Top Temperature 40°C (100°F)
Bottom Temperature 70°C (160°F)
¿Cuál es la concentración de H2S y CO2 en el gas dulce?
H2S____________________ CO2___________________
VÁLVULA
La amina rica del Contactor se dirige a una Válvula, VLV-100, donde la presión se reduce hasta
620 kPa, que está cerca de la presión de operación del Regenerador.
Adicionar una válvula con los siguientes valores:
Connections Enter…
Inlet Rich DEA
Outlet DEA to Flash TK
Worksheet
Pressure, DEA to Flash TK 620 kPa (90 psia)
SEPARADOR FLASH
Los gases que son desprendidos, por flasheo, de la amina rica son removidos usando un tanque
flash de amina rica, Flash TK, que es instalado como una operación de separación.
Adicionar un Separador con la información mostrada a continuación:
Connections Enter…
Name Flash TK
Feed DEA to Flash TK
Vapor Outlet Flash Vap
Liquid Outlet Rich to L/R
INTERCAMBIADOR DE CALOR
El Alimento al Regenerador se calienta a 95 °C en el intercambiador de amina Rica/Pobre, L/R
HEX, antes de entrar en el Regenerador dónde se aplica calor para romper los enlaces de gas
ácido – amina, por consiguiente permitiéndole a la amina ser reciclado al contactor.
Adicionar un intercambiador de calor con los siguientes valores:
Conditions
Name L/R HEX
Tube Side Inlet Rich to L/R
Tube Side Outlet Regen Feed
Shell Side Inlet Regen Bttms
Shell Side Outlet Lean from L/R
Parameters
Tube Side ΔP 70 kPa (10 psi)
Shell Side ΔP 70 kPa (10 psi)
Heat exchanger mode Exchanger Design (Weighted)
Worksheet
Regen Feed, Temperature 95°C (203°F)
REGENERADOR
Adicionar una columna de destilación con la siguiente información.
Conditions
Name Regenerator
Nº of Stages 18
Feed Stream/Stage Regen Feed/4
Condenser Type Full Reflux
Ovhd Vapor Acid Gas
Bottoms Liquid Regen Bottoms
Reboiler Duty Rblr Q
Condenser Duty Cond Q
Profiles
Condenser Pressure 190 kPa (27.5 psia)
Condenser ΔP 15 kPa (2.5 psi)
Reboiler Pressure 200 kPa (31.5 psia)
Tray 1 Temperature 100ºC (210ºF)
Reboiler Temperature 125ºC (260ºF)
Column Temperature, Condenser 50ºC (120ºF)
Monitor
Overhead Rate (Estimate) 75 kgmole/h (1.5 MMSCFD)
Reflux Ratio (Estimate) 1.5
MEZCLADOR
La reposición de agua es necesaria, puesto que se perderá agua en el Contactor y en la corriente
de cabeza del Regenerador. Una operación de mezclado combina la amina pobre, procedente del
Regenerador, con agua de reposición. Esas corrientes se mezclan a las mismas presiones.
1. Adicionar una nueva corriente de materia.
Connections Enter…
Name Makeup H2O
Temperature 25ºC (77ºF)
Component Mole Fraction
H2O 1.0
2. Adicionar un “Mixer” con la siguiente información:
¿Cuál es el flujo de “Makeup H2O”?________________________
Connections Enter…
Intels Makeup H2O
Lean From L/R
Outlet DEA to Cool
Parameters
Pressure Assignment Equalize All
Worksheet
Std Ideal Liq Vol Flow, DEA to Cool 43 m3/h (190 USGPM)
ENFRIADOR
Adicionar un enfriador con los valores dados abajo:
BOMBA
Adicionar una bomba con la siguiente información:
SET
El “SET” es una operación en estado estacionario, usado para fijar el valor de una Variable de
Proceso específica en relación con otra variable. La relación es entre las mismas variables de
proceso en dos objetos iguales; por ejemplo, la temperatura en dos corrientes de materia, o el UA
(Coeficiente Global de Transferencia de calor por Área) de dos intercambiadores de calor.
Connections Enter…
Name Cooler
Feed Stream DEA to Cool
Product Stream DEA to Pump
Energy Stream Cooler Q
Parameters
Pressure Drop 35kPa (5 psi)
Connections Enter…
Inlet DEA to Pump
Outlet DEA to Recycle
Energy Pump Q
Worksheet
Temperature, DEA to Recycle 35ºC (95ºF)
1. Doble clic sobre el icono del “SET”. Complete la etiqueta de Connections como se muestra en la siguiente figura:
2. Ir a la etiqueta de Parameters. Fijar el multiplicador a 1, y el desplazamiento a -35 kPa como se
muestra a continuación:
RECICLO
1. Doble clic sobre el icono “Recycle”. En la etiqueta Connections selecciones las conexiones
desde la lista desplegable como se muestra a continuación.
GUARDE SU CASO
ANALIZANDO LOS RESULTADOS
El Gas Natural Ácido entrante contuvo 4.1 % CO2 y 1.7 H2S. Para nuestro flujo de entrada de gas
de 1250 Kmol/h (25 MMSCFD), una solución circulante de aproximadamente 28 % (peso) de
Dientanolamina (DEA) fue usado para remover CO2 y H2S. Las especificaciones de transporte de
gas por tuberías no permites más de 2.0 % (volumen) de CO2 y 4 ppm (volumen) de H2S.
¿Cuál es el % (v) de CO2 en el gas dulce?_________________________________
¿Cuál es el nivel de H2S en ppm (v)?_____________________________________
¿Se han cumplido las especificaciones?___________________________________
DESHIDRATACIÓN DE GAS NATURAL CON TEG
INICIANDO LA SIMULACIÓN
COMPONENTES: Nitrógeno, Sulfuro de Hidrógeno, Dióxido de carbono, Metano,
Etano, Propano, i-Butano, n-Butano, i-Pentano, n-Pentano, Agua y TEG.
ECUACIÓN: Peng-Robinson
SIMULACIÓN EN ESTADO ESTACIONARIO
Adicionando las corrientes de materia
Adicionar una corriente de materia para el gas de entrada con las siguientes especificaciones:
Conditions
Name Inlet Gas
Temperature 30 °C (85 °F)
Pressure 6200 kPa (900 psia)
Molar Flow 500 Kgmole/h (10 MMSCFD)
Component Mole Fraction
N2 0.0010
H2S 0.0155
CO2 0.0284
C1 0.8989
C2 0.0310
C3 0.0148
i-C4 0.0059
n-C4 0.0030
i-C5 0.0010
n-C5 0.0005
H2O 0.0000
TEG 0.0000
Adicionar una segunda corriente de materia para el alimento de TEG al contactor con los
siguientes valores:
Mezclador “Saturate”:
La composición del gas natural se ha proporcionado en base seca. Para asegurar la saturación
con agua, el gas es mezclado con agua antes de entrar al contactor. Adicionar un mezclador para
mezclar las corrientes: “Inlet Gas” y “Water to Saturate”.
¿Cuál es la fracción de vapor de la corriente “Gas+H2O”? ¿Cómo nos aseguramos de que el gas
se encuentre saturado?______________________________________
Conditions Enter…
Name TEG Feed
Temperature 50ºC (120ºF)
Pressure 6200 kPa (900 psia)
Std Ideal Liq Vol Flow 0.5 m3/h (2 USGPM)
Component Mass Fraction
H2O 0.01
TEG 0.99
Connections Enter…
Name Saturate
Inlets Inlet Gas
Water to Saturate
Outlet Gas + Agua
Parameters
Automatic Pressure Assignment Equalize All
Worksheet
Water to Saturate, Flowrate 0.5 kgmole/h (1.1 lbmole/hr)
Water to Saturate, Composition 100% Water
Water to Saturate, Temperature 30ºC (85ºF)
Separador “FWKO TK”:
Cualquier agua libre arrastrada con el gas es removido primero en un separador, adicionar un
separador y proveer la siguiente información:
¿Cuánta agua es removida por el separador?________________________________
¿Cuál es la temperatura de formación de hidrato del “Gas to Contactor”?__________
Contactor “TEG Contactor”:
Ahora puede ser simulada la torre de contacto, adicione una columna de absorción con las
siguientes especificaciones y ejecutar la columna.
Connections Enter…
Name FWKO TK
Inlet Gas + H2O
Vapor Outlet Gas to Contactor
Liquid Outlet FWKO
Conditions Enter…
Name TEG Contactor
Number of Stages 8
Top Stage Inlet TEG Feed
Bottom Stage Feed Gas to Contactor
Ovhd Vapor Dry Gas
Bottoms Liquid Rich TEG
Pressure
Top 6190 kPa (897 psia)
Bottom 6200 Kpa (900 psia)
Válvula “VLV-100”:
La corriente “Rich TEG” es flasheada a través de la válvula VLV-100. La presión de salida será
calculada posteriormente. Adicionar una válvula con los siguientes valores:
Intercambiador de calor “L/R HEX”:
El alimento al regenerador es calentado hasta 105 °C (220 °F) en el intercambiador de TEG
Pobre/Rico (Lean/Rich), L/R HEX, antes de ingresar al regenerador. Adicionar un intercambiador
de calor con los siguientes valores:
Columna de Destilación “TEG Regenerator”:
El regenerador de TEG es simulado con una columna de destilación. El regenerador consiste en
un condensador, un rehervidor y una etapa ideal.
Agregue una columna de destilación al caso, con los siguientes datos:
Connections Enter…
Inlet Rich TEG
Outlet LP TEG
Conditions
Name L/R HEX
Tube Side Inlet Regen Bottoms
Tube Side Outlet Lean from L/R
Shell Side Inlet LP TEG
Shell Side Outlet Regen Feed
Parameters
Tube Side ΔP 70 kPa (10 psi)
Shell Side ΔP 70 kPa (10 psi)
Worksheet
Regen Feed, Temperature 105°C (220°F)
Regen Feed, Pressure 110 kPa (16 psia)
Connections
Name Regenerator
Nº of Stages 1
Feed Regen Feed
Condenser Type Full Reflux
Ovhd Vapor Water
Bottoms Liquid Regen Bttoms
Reboiler Duty Reb Q
Condenser Duty Cond Q
Profiles
Condenser ΔP 2 kPa (1 psi)
Condenser 101 kPa (14 psia)
Reboiler Pressure 103 kPa (15 psia)
Reboiler Temperature 205ºC (400ºF)
Condenser Temperature 102ºC (215ºF)
Monitor
Overhead Rate (Estimate) 1 kgmole/h (0.02 MMSCFD)
Reflux Ratio (Estimate) 1.0
Mezclador “Makeup TEG”:
El TEG se pierde en pequeñas cantidades en el regenerador, por tanto una corriente de reposición
de TEG se requiere para asegurar que el balance de materia se mantenga.
1. Adicionar una corriente de materia:
Connections Enter…
Name Makeup TEG
Temperature 15ºC (60ºF)
Component Mass Fraction
H2O 0.01
TEG 0.99
2. Agregar un mezclador con la siguiente información:
¿Cuál es el flujo de “Makeup TEG”?_______________________________________
Bomba “P-100”:
Una bomba se instala para levantar la presión del TEG antes de que entre en el Contactor.
Agregue una bomba con la siguiente información:
Connections Enter…
Intels Makeup TEG
Lean From L/R
Outlet TEG to Pump
Parameters
Pressure Assignment Equalize All
Worksheet
Std Ideal Liq Vol Flow, TEG to Pump 0.5 m3/h (2 USGPM)
Connections Enter…
Inlet TEG to Pump
Outlet Pump Out
Energy Pump Q
Worksheet
Pump Out, Pressure 6275 kPa (910 psia)
Intercambiador de calor “E-100”:
Un segundo intercambiador de calor es agregado para enfriar el TEG que retorna al contactor.
Adicionar un intercambiador de calor con la siguiente información:
RECICLO:
En este caso, la corriente de materia TEG pobre “TEG Feed” que se estimó originalmente se
remplazará con la nueva corriente de TEG pobre “TEG to Recycle” calculada y el contactor y el
regenerador se ejecutarán hasta que el ciclo de recirculación converja.
Doble clic sobre el icono “Recycle”. Sobre la pestaña Conections, realice las conexiones tal como
muestra la siguiente figura:
¿Cuál es la temperatura de formación de hidratos en la corriente “Sales Gas”?
¿Cómo compara esto con la temperatura de formación de hidrato de la corriente “Gas to
Contactor”?
Conditions
Tube Side Inlet Pump Out
Tube Side Outlet TEG to Recycle
Shell Side Inlet Dry Gas
Shell Side Outlet Sales Gas
Parameters
Tube Side ΔP 70 kPa (10 psi)
Shell Side ΔP 35 kPa (5 psi)
Worksheet
TEG to Recycle, Temperature 50°C (120°F)
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