Endulzamiento Por Aminas

Endulzamiento por aminas

1.1. UNIDAD DE ENDULZAMIENTO

El endulzamiento del gas se realiza mediante una absorción con amina. Cada tren cuenta con una unidad de amina que puede procesar entre el 25% y el 45% del caudal total de gas que se procesa en él, que corresponden aproximadamente a 1.7 MMSCMD y 3 MMSCMD.

Equipos principales:

E-403 A/B, Aeroenfriador de Amina Pobre: es un aeroenfriador de 11m de largo por v 3.5m de ancho. Tiene dos bahías con un mazo de tubos cada una. Los tubos son de 1” BWG 14 y 11m de largo, y tienen una presión de diseño de 150 psig. El calor intercambiado en es del orden de los 18 MMBtu/hr. Cada bahía tiene dos ventiladores con motores de 30 HP.

E-404, Aerocondensador de Torre Regeneradora de Amina: es un aeroenfriador de 11m de largo por 3m de ancho. Tiene solamente una bahía con un mazo de tubos. Los tubos son de 1” BWG 16 y 11m de largo, y tienen una presión de diseño de 50 psig. El calor intercambiado en es del orden de los 7.4 MMBtu/hr. La bahía tiene dos ventiladores con motores de 20 HP.

E-401 A/B, Intercambiador Amina Rica-Amina Pobre: es un intercambiador de 49 placas paralelas, de 1.65m de alto, 0.53m de ancho y 0.19m de profundidad. El calor intercambiado es aproximadamente 6.8 MMBtu/h y la presión de diseño del equipo es de 150 psig.

E-402, Reboiler de Torre Regeneradora de Amina: es un intercambiador vertical de tipo termosifón. La carcasa tiene 1.1 m de diámetro y 4.9 m de largo. Los tubos son de ¾” BWG 16. El calor intercambiado es de 27 MMBtu/h. La presión de diseño del lado tubos es de 50 psig y la del lado carcasa 85 psig.

E-410, Intercambiador Gas Ácido-Gas Dulce: es un intercambiador horizontal de casco y tubo. El casco tiene 0.8 m de diámetro y los tubos son de ¾” BWG 14 y 4.5m de largo. El calor intercambiado es de 5.6 MMBtu/h. La presión de diseño del lado tubos es de 1393 psig y la del lado carcasa 1395 psig.

F-402, Filtro Coalescedor de Gas Ácido de Entrada: es un filtro vertical coalescedor que está dividido en dos cámaras, una inferior y otra superior. La cámara inferior posee un dispositivo de entrada para favorecer la coalescencia de las gotas que ingresan con el gas. El filtro tiene un diámetro de 0.8 m y 2.75 m de alto. La presión de diseño del filtro es de 1395 psig.

F-403, Filtro Coalescedor de Gas Dulce de Salida: es un filtro coalescente vertical de 0.8 m de diámetro y 2.75 m de alto, que está dividido en dos cámaras, una inferior y otra superior. La presión de diseño del filtro es de 1393 psig.

F-408, Pre-Filtro de Partículas de Amina Rica: es filtro mecánico vertical de 0.9 m de diámetro y 1.25 m de alto que remueve partículas sólidas de tamaño mayor a 5 La presión de diseño del filtro es de 150 psig y está construido en acero inoxidable.

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F-409, Filtro de Carbón Activado de Amina Rica: es un filtro vertical de 3.25 m de diámetro y 4.8 m de altura. Está relleno de carbón activado y tiene conexiones para permitir el contra lavado del mismo con agua tratada. La presión de diseño del filtro es de 150 psig.

F-410, Post-Filtro de Partículas de Amina Rica: es filtro mecánico vertical de 0.9 m de diámetro y 1.25 m de alto que remueve partículas sólidas de tamaño mayor a 5 La presión de diseño del filtro es de 150 psig y está construido en acero inoxidable.

P-401 A/B, Bombas Booster de Amina Pobre: son bombas centrífugas modelo In Line 4x3V-13 de Flowsere Durco Pumps. Se diseñaron para operar con un caudal de 500 gpm y elevar al fluido una altura de 140 ft. Tiene un motor eléctrico de 40 HP.

P-404 A/B, Bombas de Reflujo de la Torre Regeneradora de Amina: son bombas centrífugas modelo In Line 2x1.5V-6 de Flowserve Durco Pumps. Se diseñaron para operar con un caudal de 30 gpm y elevar al fluido una altura de 113 ft. Tiene un motor eléctrico de 5 HP.

P-406 A/B/C, Bombas de Amina Pobre: son bombas centrífugas de 10 etapas modelo DVMX 3x4x9 B de Flowserve. Se diseñaron para operar con un caudal de 256 gpm y elevar al fluido una altura de 2848 ft. Tiene un motor eléctrico de 360 HP. Estas bombas cuentan con dispositivos de seguridad que la protegen por alta temperatura de los cojinetes, alta temperatura del bobinado y carcasa del motor, alta vibración, pérdida del fluido del sello, alta y baja presión de descarga y muy baja presión de succión.

P-420, Bombas del Tanque Sumidero de Amina: son bombas de cavidad progresiva modelo E2DS 600 de Bornemann Pumps, diseñadas para operar con 26.5 gpm y elevar al fluido una altura de 195 ft. Tiene un motor eléctrico de 5.5 HP.

P-430 A/B, Bombas de Antiespumante: son bombas neumáticas a pistón modelo LU 3.1 DC 800 P de Mirbla. Se diseñaron para operar con 5.5 gph y con una presión de descarga de 1335 psig.

T-401, Torre Contactora de Amina: es una torre contactora de 1.7 m de diámetro y 18.3 m de altura cilíndrica. Tiene 20 platos de un paso construidos en acero al carbono con válvulas construidas en acero inoxidable. La torre tiene en el tope un demister para evitar el arrastre de gotas y 1” de espesor de aislación hasta los 12.2 m de altura. La presión de diseño de la torre es de 1393 psig.

T-403, Torre Regeneradora de Amina: es una columna de destilación de 2 m de diámetro y 21.3 m de altura. El tercio superior está construido en acero inoxidable y el resto es de acero al carbono. Tiene 22 platos de válvulas de acero inoxidable. La presión de diseño de la torre es de 50 psig.

T-404, Columna Lavadora del Flash de Amina: es una torre rellena con anillos Nutre 0.7 de 316L, que está colocada sobre el separador flash de amina V-404. Tiene

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0.3 m de diámetro y 3 m de altura. En el tope tiene un demister para evitar el arrastre de gotas. La presión de diseño es de 150 psig.

TK-409, Tanque de Almacenaje de Amina: es un tanque API construido en acero al carbono de 6.4 m de diámetro y 5.05 m de altura, diseñado para contener 150 m 3 de amina fresca. Tiene un blanketing de 50 mmca, venteo seteado a 75 mmca y una válvula de presión y vacío seteada a 85/-22 mmca.

TK-421, Tanque de Almacenaje de Agua Tratada: es un tanque API de acero al carbono pintado interiormente con epoxi, de 7.9 m de diámetro y 5.05 m de altura, diseñado para contener 150 m3 agua.

V-403, Separador de Gas Dulce: es un recipiente horizontal de 1.3 m de diámetro y 7.2 m de longitud entre tangentes. Tiene un demister en la salida de gas y presión de diseño de 1393 psig.

V-404, Separador Flash de Amina: es un separador trifásico horizontal de 1.9 m de diámetro y 9 m de longitud entre tangentes. Cuenta con un skimmer manual para drenar la fase líquida superior, que son hidrocarburos condensados, y con un visor de flujo. Tiene gas de blanketing a 74 psig. La presión de diseño es de 150 psig.

V-405, Acumulador de Reflujo de la Regeneradora de Amina: es un recipiente horizontal de acero inoxidable 316L, de 0.9 m de diámetro y 2.5 m de longitud entre tangentes. Tiene un demister en la salida de gas y un skimmer manual con visor de flujo en la cañería por la que se descargan los hidrocarburos condensados que puedan aparecer en el reflujo. La presión de diseño del recipiente es de 50 psig.

V-410, Knock Out Drum de Gas Ácido: es un recipiente horizontal de 1.2 m de diámetro y 4 m de longitud entre tangentes. La presión de diseño de 30 psig.

V-416, Pulmón de Amina: es un recipiente horizontal de 1.9 m de diámetro y 7.8 m de longitud. Tiene un blanketing de 43 psig, venteo a 50 psig a flare y una presión de diseño de 150 psig.

La corriente de gas de entrada a la unidad de amina se filtra en el filtro coalescedor de gas ácido de entrada F-402. Este es un filtro coalescedor en el que se remueven las pequeñas gotas de líquido arrastrado que forman aerosoles o nieblas, y las partículas sólidas superiores a 0,3 . El filtro tiene dos cámaras; la cámara inferior, que es por la que ingresa el gas y en la que se recogen las partículas grandes de líquido, y la cámara superior que es en la que se encuentran los elementos filtrantes. Como el gas fluye a través de los elementos filtrantes, el líquido residual coalesce y forma gotas más grandes que caen hacia el fondo de la cámara superior. El líquido que se acumula en ambas cámaras se envía al separador flash de condensados V-8. Para asegurarse un determinado nivel de líquido en las dos cámaras, cada una cuenta con un controlador de nivel que actúa sobre las válvulas de salida de condensados hacia el separador flash de condensado V-8. Estas válvulas son las LV-1503 para la cámara superior y la LV-1502 para la cámara inferior. Las dos válvulas se cierran por muy bajo nivel de líquido en las cámaras.

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El filtro coalescedor de gas ácido de entrada F-402 cuenta con válvulas de seguridad diseñadas por incendio y seteadas a 1395 psig y un transmisor de presión diferencial con alarma por alta presión diferencial PDT-1509 que indica la colmatación de los elementos filtrantes. Este filtro cuenta también con una conexión de by pass que permite continuar operando la planta durante el cambio de los elementos filtrantes.

Aguas abajo de la unión de las líneas por las que sale el condensado de las cámaras del filtro coalescedor de gas ácido de entrada F-402, se encuentra un cambio de serie de 600# a 300#.

Una vez filtrado, el gas se precalienta en el intercambiador gas ácido-gas dulce E-410 con la corriente de gas dulce que sale por el tope de la torre contactora de amina T-401. Cuando la temperatura del gas que abandona el filtro coalescedor de gas ácido de entrada F-402 es suficientemente alta, una parte de la corriente de gas dulce del tope de la torre contactora de amina T-401 puede bypassear al intercambiador gas ácido-gas dulce E-410.

Dentro de la torre contactora de amina T-401 el gas fluye en dirección vertical ascendente a través de los platos en los que entra en contacto con la solución de amina que fluye en dirección contraria. Para que evitar la condensación de hidrocarburos dentro de la torre, se requiere que la temperatura de la amina pobre que ingresa por el tope sea 9°F mayor que la temperatura del gas ácido que ingresa por el fondo. Esta diferencia de temperatura se controla con el TDIC-9362. La torre contactora de amina T-401 cuenta también con un transmisor de presión diferencial con alarma por alta presión diferencial PDT-9301 que detecta problemas dentro de la misma, como formación de espuma, y trasmisores de temperatura para establecer el perfil de temperatura dentro de ella.

Por el tope de la torre contactora de amina T-401 se obtiene el gas dulce o gas tratado que se encuentra saturado en agua por el contacto con la solución de amina. El agua que contiene el gas condensa al enfriarse en el intercambiador gas ácido-gas dulce E-410. Esta corriente de gas y agua se envía al separador de gas dulce V-403 donde se separan el agua y pequeñas cantidades de solución de amina de la corriente de gas dulce. El líquido separado se dirige al separador flash de aminas V-404 a través de la válvula LV-1507 que está actuada por el controlador de nivel LT-1507 y que se cierra por muy bajo nivel. El separador de gas dulce V-403 se diseñó con una capacidad lo suficientemente grande como para recibir la amina de la torre contactora de amina T-401 en caso que se forme espuma en la misma.

El gas dulce sale del separador de gas dulce V-403 y se filtra en el filtro coalescedor de gas dulce de salida F-403 antes de inyectarse en la línea de entrada a la unidad de ajuste de punto de rocío. Este filtro de la salida de la unidad es similar al filtro coalescedor de gas ácido de entrada F-402 y cuenta con los mismos controles de nivel y presión diferencial. El hecho de tener este filtro coalescedor a la salida de la unidad de endulzamiento, reduce el consumo de amina porque disminuye el arrastre de la misma con el gas dulce. Este filtro coalescedor de gas dulce de salida F-403 también tiene válvula de seguridad diseñada por fuego y seteada a 1393 psig. Este filtro cuenta también con una conexión de by pass que permite continuar operando la planta durante el cambio de los elementos filtrantes.

Por el fondo de la torre contactora de amina T-401 se recoge la solución de amina rica en dióxido de carbono, y se envía al separador flash de amina V-404 a través de las válvulas

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LV-9364 donde se produce un gran salto de presión y un cambio de serie de 600# a 150#. Estas válvulas reciben la señal del trasmisor de nivel LT-9364.

Aguas arriba de las LV-9364 se encuentra la SDV-9315 donde se realiza el cambio de material de acero al carbono a acero inoxidable, debido al incremento del potencial de corrosión por la presencia de CO2 libre.

Entre la torre contactora de amina T-401 y el intercambiador gas ácido-gas dulce se encuentran dos válvulas de seguridad diseñadas por incendio y seteadas a 1393 psig.

El separador flash de amina V-404 es un separador trifásico que permite la separación del gas de flash, de cualquier hidrocarburo líquido condensado en la torre contactora de aminas T-401 y de la amina rica.

El gas de flash asciende hacia la columna lavadora del flash de amina T-404. Dentro de dicha columna el gas de flash es tratado en un lecho de relleno desordenado con una pequeña corriente de amina pobre proveniente de la descarga de las bombas de amina pobre P-406 A/B/C y cuyo caudal está regulado por una válvula aguja ubicada aguas abajo de la placa orificio RO-9301 en la línea de entrada de amina pobre a la columna lavadora del

flash de amina T-404. La amina pobre absorbe el dióxido de carbono del gas de flash y luego se mezcla con la amina rica que se encuentra en el separador flash de amina V-404. El gas tratado sale por el tope de la columna lavadora del flash de amina T-404 a través de la PV-9376B. Esta válvula recibe señales del controlador de presión PIC-9376, que controla la presión del flash, y del trasmisor de presión PT-9376A que controla la presión de entrada a los quemadores del horno de aceite térmico H-201. Para mantener la presión de operación del flash, se cuenta también con la válvula PV-9377 que alivia la sobrepresión del flash descargando directamente al sistema de venteos.

Los hidrocarburos líquidos acumulados en el separador flash de amina V-404 pueden ser drenados manualmente y enviados al sistema de drenajes presurizados utilizando las válvulas skimmer que están localizadas a un costado del separador. La línea de salida de hidrocarburos líquidos que se dirigen al sistema de drenajes cuenta con un visor de flujo.

El nivel de líquidos del separador flash de amina V-404 se controla con el controlador de nivel LT-9379 que regula la apertura de la LV-9379 ubicada inmediatamente aguas arriba de la entrada de la amina rica a la torre regeneradora de amina T-403. Este separador cuenta también con válvulas de seguridad diseñadas considerando la traba abierta de las válvulas LV-93010 y seteadas a 150 psig.

La amina rica sale por el fondo del separador flash de amina V-404 y se envía al pre filtro de partículas de amina rica F-408, donde se remueven partículas sólidas de tamaño mayor a 5 . Luego ingresa al filtro de carbón activado de amina rica F-409 que es un filtro cuyo relleno de carbón activado permite remover los hidrocarburos pesados y las impurezas solubles y productos de degradación de la solución de amina a través de su superficie activa. Esto reduce la tendencia de la amina a la formación de espuma. Dentro de este filtro la amina rica es forzada a fluir hacia abajo a través de un lecho de 4m de profundidad.

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Finalmente la amina se filtra en el post filtro de partículas de amina rica F-410 que es similar al pre filtro de partículas de amina rica F-408 y se utiliza para remover las partículas de carbón activado que pudieran escaparse del filtro de carbón activado de amina rica F-409. Todos estos filtros disponen de trasmisores de presión diferencial con alarma por alta presión diferencial que indican la colmatación de los elementos filtrantes, en el caso de los filtros de partículas de amina rica F-408 y F-410, y taponamiento, que no necesariamente implica pérdida de actividad, en el filtro de carbón activado de amina rica F-409, que se puede solucionar realizando un contra lavado. Cuentan también válvulas de seguridad diseñadas por fuego y seteadas a 150 psig.

En los trenes de procesos #1 y #2 el pre filtro de partículas de amina rica F-408, el filtro de carbón activado de amina rica F-409 y el post filtro de partículas de amina rica F-410 están separados en dos subtrenes cada uno diseñado al 100% de la capacidad de procesamiento de cada tren.

Una vez filtrada la amina rica se precalienta en el intercambiador amina rica-amina pobre E-401 y se envía a la torre regeneradora de amina T-403 a la cual la amina rica ingresa por encima del tercer plato. El intercambiador amina rica-amina pobre E-401 cuenta con trasmisores de presión diferencial con alarma por alta presión diferencial en las líneas de amina rica y en las de amina pobre. También cuenta con válvulas de seguridad para alivio térmico del caudal que pudiera quedar atrapado en las placas del intercambiador, tanto de amina rica como de amina pobre. La presión de set de estas válvulas es de 150 psig.

Cada tren de procesos, tren #1 y tren #2, cuenta con dos intercambiadores de amina rica- amina pobre E-401 que están diseñados para procesar cada uno el 50% de la capacidad de un tren.

En la torre regeneradora de amina T-403 el dióxido de carbono absorbido por la amina en la torre contactora de amina T-401 es desorbido de la solución de amina rica con el vapor de agua que se genera en el reboiler de la torre regeneradora de amina E-402. El caudal de aceite térmico del reboiler se controla con el controlador de caudal FIC-9414. Este controlador trabaja en un lazo en cascada entre la temperatura del tope de la torre regeneradora de amina y el caudal de aceite térmico que sale del reboiler de la torre regeneradora de amina E-402.

La presión de operación de la torre regeneradora de amina T-403 se mantiene en 24 psig por medio de la válvula de control de presión PV-21010 ubicada aguas abajo del acumulador de reflujo de la regeneradora de aminas V-405. Además cuenta con blanketing seteado a 3 psig para evitar ingreso de aire, que pueda degradar la amina, durante una parada. La torre cuenta con válvulas de seguridad diseñadas por pérdida de los motores del aerocondensador de la torre regeneradora de amina E-404 y seteadas a 50 psig y con un transmisor de presión diferencial con alarma por alta presión diferencial que indica la posible formación de espuma dentro de la torre.

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Por el fondo de la torre regeneradora de amina T-403 sale la amina pobre regenerada y por el tope de la misma sale el dióxido de carbono saturado en agua.

La amina pobre se envía por medio de las bombas booster de amina pobre P-401 al intercambiador amina rica-amina pobre E-401. Estas bombas cuentan con un variador de velocidad con el que se regula el caudal de descarga de las mismas en función del nivel de líquido en la torre regeneradora de amina T-403. Antes de ingresar al intercambiador amina rica-amina pobre E-401 la amina pobre se filtra en el filtro canasto de amina pobre F-407. La amina pobre que abandona el intercambiador amina rica-amina pobre E-401 continúa enfriándose en el aeroenfriador de amina pobre E-403 en el que la temperatura de salida de la amina se controla con variadores de velocidad en los motores de los ventiladores. Luego la amina pobre se dirige al pulmón de amina V-416.

La corriente de vapor con dióxido de carbono que abandona por el tope la torre regeneradora de amina T-403 se envía al aerocondensador de la torre regeneradora de amina E-404. Allí condensa la mayor parte del vapor de agua que contiene la corriente y se dirige al acumulador de reflujo de la regeneradora de amina V-405. La temperatura de condensación se controla a través de lazo entre el controlador de temperatura TIC-9348 y el variador de velocidad SC-9348A/B. En este acumulador se separan el vapor, que se denomina “gas ácido” por su alto contenido en dióxido de carbono, y el líquido condensado.

La corriente de gas ácido que abandona el acumulador de reflujo de la regeneradora de amina V-405 se envía al knock out drum de gas ácido V-410 donde se terminan de separar los líquidos del gas ácido. Los líquidos que puedan acumularse en el knock out drum de gas ácido V-410 se drenan utilizando el controlador de nivel LIC-9352 que actúa sobre la válvula LV-9352 hacia el sistema de drenaje de baja presión de amina. El gas ácido se envía a la atmósfera a través de la chimenea de gas ácido L-410 previa medición de caudal con el FE-9417. La chimenea de gas ácido está equipada en su extremo con un silenciador ST-401 para reducir el nivel de ruido.

El líquido condensado en el fondo del acumulador de reflujo de la regeneradora de amina V-405, llamado simplemente “reflujo”, es fundamentalmente agua. Este reflujo es bombeado a través de las bombas de reflujo de la torre regeneradora de amina P-404 A/B hacia el tope de la torre regeneradora de amina T-403, donde lava la amina que pudiera ser arrastrada con la corriente de vapor utilizando los dos primeros platos. El nivel de líquidos en el acumulador de reflujo de la regeneradora de amina V-405 se controla con el controlador de nivel LIC-1400 que actúa sobre la LV-1400 ubicada en la descarga de las bombas de reflujo de la torre regeneradora de amina P-404.

La unidad de endulzamiento cuenta con un sistema de inyección de antiespumante. La inyección del producto se realiza con las bombas de antiespumante P-430 A/B/C en tres puntos:

Aguas arriba de la LV-9379 ubicada sobre la línea de amina rica que ingresa por el tope a la torre regeneradora de amina T-403;

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En la descarga de las bombas de amina pobre P-406 A/B/C;

En la línea de amina rica que ingresa al separador flash de amina V-404 proveniente del separador de gas dulce V-403.

La amina de reposición se almacena en el tanque de almacenaje de amina fresca TK-409 que cuenta con blanketing y válvula de presión y vacío seteada a 85/-22 mmca. El tanque tiene un serpentín y está dotado de conexiones para eventualmente, durante épocas de muy baja temperatura, hacer circular aceite térmico por el mismo y evitar así que la viscosidad de la amina sea muy elevada. La reposición de amina al tanque de almacenaje de amina fresca TK-409 se puede realizar por medio de tambores, a través de la bomba de carga de amina P-410, o bien por medio de camiones. La frecuencia de reposición debe ser de 15 ton cada 6 meses por tren.

La amina fresca del tanque de almacenaje de amina fresca TK-409 se envía, por medio de una operación asistida, al pulmón de amina V-416 por medio de las bombas de reposición de amina fresca P-409 A/B. El caudal de amina que se repone al sistema se monitorea con el FT-1310 que está ubicado en la línea de amina pobre que ingresa al pulmón de amina V-414. La presión de este pulmón se mantiene estable con blanketing alrededor de 43 psig.

El pulmón de amina V-416 cuenta con válvulas de seguridad diseñadas por incendio y seteadas a 150 psig.

Las bombas de amina pobre P-406, toman la amina pobre del pulmón de amina V-416 y la envían al tope de la torre contactora de amina T-401 y al tope de la columna lavadora del flash de amina T-404. El caudal de descarga de estas bombas se controla con el controlador de caudal FIC-9365 que envía la señal a los variadores de velocidad de los motores de las bombas de amina pobre P-406 A/B/C, SC-9365A/B/C respectivamente. Además en la línea de descarga de las bombas se encuentra el transmisor de caudal FT-9365 que protege a las bombas por caudal mínimo. Las líneas de succión de estas bombas son tres líneas independientes que no deben tener bolsillos. El nivel en el pulmón de amina no se controla sino que simplemente se trasmite al DCS con el transmisor de nivel LT-9406. Este trasmisor cuenta con alarmas y enclavamientos por muy alto y muy bajo nivel. El muy alto nivel detiene las bombas booster de amina pobre P-401 y el muy bajo nivel detiene las bombas de amina pobre P-406.

El agua tratada se almacena en el tanque de almacenaje de agua tratada TK-421. El agua tratada puede ingresar al tanque desde la unidad de tratamiento de agua de amina (ósmosis inversa) M-830 A/B o desde camiones. Para ingresar al proceso es bombeada por las bombas de agua tratada P-421 hacia el acumulador de reflujo de la regeneradora de amina V-405. En la línea de entrada de agua tratada al acumulador de reflujo de la regeneradora de amina V-405 hay un transmisor de caudal con el que se controla esta reposición, es el FT-1401.

El agua tratada del tanque de almacenaje de agua tratada TK-421 también se utiliza para el contra lavado del filtro de carbón activado de amina rica F-409.

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