Informe Estanques Final

8/18/2019 Informe Estanques Final

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Proyecto I

“Diseño de estanques y recipientes”


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Índice.

1 Introducción. ............................................................................................................... 3

2 Objetivos..................................................................................................................... 3

3 Diseño de recipientes y estanques de almacenamiento .............................................. 4

3.1 Bases de diseño para recipientes y estanques Área 100 .......................................... 4

3.1.1 Diseño estanque de almacenamiento de NaOH T-101 ............................................... 4

3.1.2 Recipiente separador F-101 ....................................................................................... 9

3.1.3 Acumulador y estabilizador F-102 ............................................................................. 15

3.1.4 Estanque de almacenamiento de NaHS T- 102 ..................................................... 20

3.2 Bases de diseño para recipientes y estanques Área 200 ........................................ 24

3.2.1 Separador y estabilizador F-201 ................................................................................ 24

3.2.2 Separador y acumulador de reflujo F-202................................................................. 29


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1 Introducción.

En la industria el diseño de equipos ocupa un lugar preponderante dentro de ella, y es

labor del Ingeniero Químico encargarse de llevar a cabo esta tarea, es por esto que en el siguiente

informe se darán las condiciones de operación como presión y temperatura de los estanques y

recipientes a utilizar en el proyecto, como también el balance de materia detallado para cada uno

de ellos.

2 Objetivos.

Diseñar rigurosamente estanques y recipientes.


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3 Diseño de recipientes y estanques de almacenamiento

3.1 Bases de diseño para recipientes y estanques Área 100

3.1.1

Diseño estanque de almacenamiento de NaOH T-101

Este estanque cumple la función de almacenar soda la que proveerá una industria cercana

a la planta, el llenado de estanque se hará desde camiones repartidores de esta industria.

Esta soda se ocupara en el proceso de producción de NaSH.

1.1 Consideraciones para el diseño del estanque.

El estanque operara a presión atmosférica así que para su diseño se considero la regla

heurística de diseño de estanques que muestra que la relación altura- diámetro es la siguiente D/L

=1.

Se estimo un tiempo de residencia en el estanque de dos días (48h) para calcular su volumen.

Se consideró un sobredimensionamiento de un 20% para efectos de seguridad

1.2 Ejemplos de cálculo

Datos:

5285 / F Kg h

31350 / Kg m

. 48t residencia h

Se tiene el flujo y la densidad de la soda, con estos datos podemos calcular el flujo volumétrico

que se alimenta al estanque y así calcular su volumen.

3

5285 /*48

1350 /

Kg hV h

Kg m

3188V m


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Ahora consideramos el sobredimensionamiento de un 20% por seguridad.

3226V m

Con el volumen se puede calcular el diámetro y el largo del estanque.

2* *

4V D L

3*4

V D

La expresión para el diámetro está dada por:

3 4V D

6.5 D L m

2. Diseño de las boquillas

A continuación se presentan las boquillas que se consideraron para el estanque:

Tabla 1: Boquillas para el estanque T-101

Cantidad de Boquillas Función

1 Alimentación

1 Salida

2 Manhole

1 Drenaje

1 Venteo


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En la siguiente tabla se muestra las medidas de las boquillas consideradas anteriormente:

Tabla 2: Especificación de las boquillas del estanque T-101

Servicio Cantidad D(in)

Alimentación 1 6

Salida 1 1.5

Venteo 1 0,75

Drenaje 1 1,5

Manhole 1 24

Manhole 1 24

2.1 Ejemplos de cálculo

La velocidad recomendada para una solución de NaOH al 32%, está entre 1 y 2 m/s, se escogió por

razones de seguridad 1 m/s.

Se tiene para la boquilla de salida.

34 4 3.89 /

0,037 3,7 1,5 lg· 1 /

Q m h D m cm unaboquillade pu

v m s

Para la boquilla de alimentación se calculo un nuevo flujo considerando que el llenado del

estanque tiene que ser rápido, se estimo que el llenado debe ser entre 4 a 5 horas, se considerara

el peor caso para el diseño (5 horas de llenado)

34 4*45.2 /

0.126 12.6 5 lg*1 /

Q m h D m cm una boquillade pu

v m s

Nota: Observar que la boquilla calculada es de 5 in , pero en el mercado no existe tal boquilla solo

se encuentra las de 4 y 6 in es por esta razón que se escoge para efectos de diseño una boquilla de

6in.

A continuación se presenta la hoja de especificación del estanque T-101:


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Hoja de especificación

Estanque de almacenamiento de NaOH T-101

Proyecto Planta de tratamiento de gases combustibles

Fecha 28/09/2009

Localización planta Talcahuano

Cantidad 1

Estanque Nº T-101

Diseñado por Alejandro Astete Soto

Función Almacenamiento de NaOH

Tipo Estanque horizontal a presión atmosférica

Diámetro 6,5 m

Largo 6,5 m

Volumen 226 m3

T. de operación 25 ºC

Presión de operación 1 kg/m2

Presión de diseño 2 kg/m2

Tipo cabezal Plano

Espesor cilindro 1/8"

Materiales

Cilindro acero

Cabezal acero

Temperatura ambiente min:-5 ºC y máx.: 35ºC

Aislación No tiene 1

2

4

5

6

3 h


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Boquillas

item CantidadDiámetro

(in)Servicio

1 1 6 alimentación

2 1 1,5 salida

3 1 ¾ venteo

4 1 1,5 drenaje

5 1 24 manhole

6 1 24 manhole


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3.1.2 Recipiente separador F-101

Las bases de diseño para el separador F-101 son las siguientes:

La función del recipiente F-101 es separar de la corriente gaseosa cualquier resto de líquido

que pueda tener para su ingreso al compresor J-105.

El estanque debe ser hecho con acero al carbón, ya que la corriente gaseosa contiene ácido

sulfhídrico. Además se añadirá un recubrimiento de 1/8" para efectos de corrosión.

El equipo a utilizar es un recipiente cilíndrico vertical, con razón altura-diámetro L/D=3 por

tratarse de un estanque a presión mayor que la atmosférica. El tiempo de residencia del líquido

dentro del separador es de 30 minutos porque antecede a un equipo crítico.

Se considerarán velocidades de líquido y gas de acuerdo a lo comúnmente recomendado. Para

líquidos 3 m/s y para gases 30 m/s.

Se considerará una temperatura normal de diseño de 10 ºC por sobre la temperatura de

operación, y una presión 50% más alta que la presión de operación, como lo propone ASME.

Para efectos de diseño se considerará la corriente de líquido como la totalidad de compuestos

condensables a la temperatura de la corriente, es decir, la suma del butano, pentano, hexano y

agua.

La corriente de entrada al estanque es la corriente 125, la salida de líquido es la corriente 126 y

la salida de gas es la corriente 127.

El diseño del separador se realizó en base a las condiciones de operación y los balances de

materia obtenidos de la simulación en Hysys. La siguiente tabla resume los datos utilizados para el

diseño del separador F-101


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Tabla 3. Condiciones de operación y diseño de principales corriente en separador F-101

Condiciones 125 126 127

Temperatura de operación [ºC] 49 48,7 48,7

Temperatura de diseño [ºC] 60 60 60

Presión de operación [kg/cm2] 7 6,5 6,5

Presión de diseño [kg/cm2] 10 10 10

Flujo molar[kmol/hr] 1748 26 1722

Flujo másico [kg/hr] 49525 968 48557

Densidad [kg/m3] 7,5 698,77 7

La metodología para diseñar el separador F-101 fue la siguiente:

Cálculo del factor de separación

Se determinó el factor de separación del líquido y el vapor de acuerdo a sus densidades y flujos

másicos. El resultado fue el siguiente:

986 7,50550,002

49105 698,77

V L

V L

W

W

Luego determinamos gráficamente el factor Kv

0,2 Kv

Cálculo de la velocidad máxima del vapor y área mínima del flujo de vapor

max

698 7,50,2 1,92 [ / ]

7,5

L V vapor v

V

U K pie s

Una vez calculada la velocidad máxima del vapor, se estima el área mínima del flujo de vapor

mediante la siguiente ecuación:

2

minmax

64,7233, 7 [ ]

1,92

vv

vapor

Q A pie

U


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Cálculo del diámetro y altura del recipiente

Una vez calculada el área del separador, es posible estimar un diámetro mínimo para el equipo,

de acuerdo a la siguiente ecuación:

minmin

4 4 33,76,55 [ ] 78,6 [ ]

v A

D pie in

Para estimar el diámetro de diseño del recipiente se aproxima al múltiplo de 6 [in] más cercano al

diámetro mínimo. En este caso el múltiplo más cercano es 78 [in] por tanto

78 [ ] 1,98 [ ]diseño D in m

Por tratarse de un recipiente a presión, entonces se puede estimar la altura del separador de

acuerdo a la razón largo-diámetro, que debe estar en un rango de 3 a 5. Se elige una razón L/D=3,

por tanto la altura del recipiente resulta

3 3 3 78 234 [ ] 6 [ ]diseño

H H D in m

D

El recipiente es de forma cilíndrica por tanto su volumen se puede calcular de la siguiente manera

2 2

31,98 6

= 18,5 [ ]4 4

diseño D H

V m

Cálculo del espesor de pared

En el cálculo del espesor de pared del recipiente es necesario considerar un sobre espesor de 1/8’’

por la corrosión que podrían llegar a generar el H2S

10 39( ) 0,125 0,125 0,695 [ ] 17,65 [ ]

0,6 690 0,6 10

PRt in in mm

SE P

Cálculo de boquillas:

El cálculo del diámetro de las boquillas se obtuvo considerando las velocidades recomendadas para

gases y líquidos. En el caso de los gases se usó 15 m/s y para líquidos 3 m/s.

limlim

lim

4 4 4 1,830,88 [ ] 34,7 [ ] 36 [ ]

3

a entacióna entación

a entación

Q A D m in in

v


12/33

4 4 4 0,000381 30,0127 [ ] 0,5 [ ] [ ]43

líquido

líquido

líquido

Q A D m in in

v

4 4 4 1,97650,289 [ ] 11,4 [ ] 12 [ ]

30

gases

gases

gases

Q A D m in in

v

Cálculo de niveles en el recipiente:

Se considerará a un tiempo de llenado hasta el nivel de la alimentación de 30 minutos

3 31,3853[ ] 0,5[ ] 0,7 [ ]líquido líquido

mV Q t hr mhr

0,7/ [ ] 0,36[ ]

1,98líquido H V D m m

Como nivel mínimo se tomarán 12” (0,3 m) desde el fondo. Desde ese nivel se tomarán 0,36

m hasta el nivel nornal (0,66 m desde el fondo). Para el nivel máximo se tomarán nuevamente

0,36 m desde el nivel normal, y del nivel máximo hasta la alimentación se tomaran 12” (0,3 m) más

la mitad del diámetro de la boquilla de alimentación, es decir, 0,44 m.

Los distintos niveles en el separador se definen de

las siguiente manera

H0: altura de los cabazales del separador.

H1: Nivel superior de boquilla de alimentación

H2: Nivel máximo de líquido en el recipiente

H3: Nivel normal de líquido en recipiente

H4: Nivel bajo de líquido en el recipiente


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Luego, desde el fondo del recipiente (H0), las alturas serán:

H4=0,3 m

H3=0,66 m

H2=0,96 m

H1=1,7 m


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Separador F-202

Proyecto: Planta de tratamiento de gases combustibles

Fecha: 28/09/2009 Hoja nº:Cantidad: 1

Estanque nº : F-101

Diseñado por: Francisco De Veer E.

Función: separar líquido del gas a compresor

Tipo: Separador Bifásico vertical de cabezales fijos

Diámetro(D): 1,98 m

Largo total (H): 6m

Volumen: 18,5 m3

Temperatura de diseño: 64 ºC

Temperatura de operación: 49 ºC

Presión de diseño: 10 kg/cm2 Presión de operación: 7 kg/cm

2

Tipo de cabezal: Elipsoidal

Espesor cilindro: 17,65 mm

Sobreespesor corrosión: 3,175 mm

Área total: 37,3 m2

Material cilindro:

Acero carbono SA240 grado 304

Material cabezal:


Obs:

Temperatura ambiental, Min 0ºC

Temperatura ambiental, Max 30ºC

Boquillas

N° cantidad diámetro (in) servicio

1 1 12 alimentación

2 1 12 salida gases

3 1 3/4 salida líquido4 1 24 manway


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3.1.3 Acumulador y estabilizador F-102

Las bases de diseño son las siguientes:

Este estanque tiene por función estabilizar la corriente de NaHS proveniente de los reactores

D-101 y D-102 y amortiguar cualquier alteración en las condiciones de operación para luego

ser recirculada y almacenada.

El material del que estará construido es Acero al Carbon con un revestimiento para prevenir

la corrosión del material de 1/8”, debido al posible desprendimiento de vapores de H2S.

El recipiente es cilíndrico en posición vertical. Debe tener 4 boquillas; una para la corriente de

alimentación, una para la salida de líquido por el fondo, un escape de vapores por el tope el

cuál se dirige a la flama y una para mantención y limpieza de este.

Se considerará una temperatura normal de diseño de 50 ºF por sobre la temperatura de


El estanque opera a presión atmosférica, por lo que la razón L/D = 1. Se considerará un

tiempo de residencia de 4 horas para asegurar la estabilización de la corriente. El recipiente

no llevará ningún tipo de aislación de temperatura.

El diseño de este estanque se realizó en base a las condiciones de operación, los balances

de materia obtenidos del simulador HYSYS y balances dinámicos de energía. La Tabla 4 muestra un

resumen de las condiciones y datos utilizados.

Tabla 4. Condiciones de operación y diseño de acumulador F-102

Condiciones Alimentación

Temperatura de operación [ºC] 52

Temperatura de diseño [ºC] 80Presión de Operación [kg/cm

2] 1

Presión de Diseño [kg/cm2] 2

Flujo molar [kmol/h] 216,2

Flujo másico de operación [kg/h] 5103

Flujo másico de diseño [kg/h] 5103

Fracción vaporizada de operación 0,000

Fracción vaporizada de diseño 0,000

Densidad [kg/m3] 851,1

El proceso para diseñar este estanque fue el siguiente:


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Cálculo del volumen de líquido almacenado y sobredimensionamiento:

Debido a que la alimentación es completamente líquida, evitamos el cálculo de la

velocidad recomendada de vapor y considerando un tiempo de residencia de 4 horas se tiene que

el volumen de líquido almacenado en el estanque es:

35103

4 23,98851,1r

m

V t m

Ahora considerando un factor de sobredimensionamiento (factor de seguridad) de un 20%

se obtiene:

31, 2 28, 78S

V V m

Cálculo de diámetro y alturas:

Considerando la relación L = D se tiene que el diámetro es:

2 3

34

3,324 4

S S

V D L DV D L m

Por lo que de aquí se puede apreciar que el nivel normal de líquido en el estanque es:

3,32 NLL m

Para obtener los otros niveles se recurre a la situación en la que se encuentra el estanque.

Si bien es considerablemente delicado que el líquido llegue a la zona de descarga de vapores, estos

vapores van a la flama y no a otra parte del proceso. Por otro lado si llegase a bajar demasiado el

nivel a tal punto de vaciar el estanque se verían afectadas las 3 bombas dependientes de este

acumulador y por ende el reflujo, la mojabilidad en los reactores y con esto la conversión del H2S,

para finalizar en el almacenamiento de NaHS, por lo cuál es crítico mantener muy controlado el

nivel mínimo de este estanque. Por este motivo se considerará el LLL de un 30% de la altura de

líquido normal, por lo que:

0,3 1 LLL NLL m

Siguiendo este argumento, el HLL se obtendrá sumando un 50% al NLL, por lo que el valores:

1,5 5 HLL NLL m


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Cálculo de Altura de Boquilla de alimentación y altura total del estanque:

Con la información podemos obtener la posición de la boquilla en el estanque mediante:

alim 6 7 0,17782

Dh in in m

Esto quiere decir que la boquilla se encuentra aproximadamente a 0,18[m] por sobre el

nivel máximo.

Por regla general se puede considerar que entre el eje de la boquilla de alimentación y el

tope del estanque (no se considera el cabezal) hay una distancia mínima de 48”(1,22 m), esta será

la distancia que consideraremos, por lo que la altura total del estanque, sin contar los cabezales,

es de:

Total liq, max alim vap 5 0,18 1, 22 6, 4 H H H H m


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Acumulador F-102


Fecha: 28/09/2009 Hoja nº:

Cantidad: 1


Diseñado por: Sergio Sepúlveda M.

Función: Acumulador y Estabilizador de NaHS

Tipo: Recipiente Acumulador Vertical cabezal fijo

Diámetro(D): 3,32 m

Largo total (H): 6,4 m

Volumen: 55,4 m3



Presión de diseño: 2 kg/cm2

Presión de operación: 1 kg/cm

2



Sobre-espesor corrosión: 3,2 mm

Área total: 67 m2

Material cilindro:


Material cabezal:


Obs:



Boquillas


1 1 2 alimentación

2 1 1 salida gases

3 1 2 salida líquido

4 1 24 manway


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3.1.4 Estanque de almacenamiento de NaHS T- 102

Las bases de diseño para el estanque T-102 son las siguientes:

La función del estanque T-102 es almacenar el NaSH en solución antes de sercomercializado.

El estanque será diseñado con una aleación de acero pues el compuesto a almacenar es

clasificado como corrosivo, por la misma razón se sumará un espesor extra de 1/8 pulg.

El recipiente estará en posición horizontal pues la corriente de alimentación es líquida. El

recipiente debe poseer por lo menos 5 boquillas. 2 boquilla para alimentación y

productos, una boquilla manhole para efectos de mantención y limpieza del recipiente,

una boquilla de venteo y una de drenaje.

Por tratarse de un estanque a presión atmosférica se considerará L/D=1.

El tiempo de residencia será de 2 días.

Para efectos de diseño se debe considerar una conversión del 100% del H2S.

El diseño del estanque se realizó en base a las condiciones de operación y los balances de


diseño del estanque T-102.

Tabla 5. Condiciones de operación y diseño en el estanque T-102

Condiciones de diseño

Temperatura de operación [ºC] 30

Temperatura de diseño [ºC] 55

Presión de operación [kg/cm2] 2

Presión de diseño [kg/cm2] 4

Flujo molar[kmol/hr] 146,2

Flujo másico de operación [kg/hr] 3913,5

Flujo másico de diseño [kg/hr] 10000

Densidad [kg/m3] 1065


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Para diseñar el estanque se siguió la metodología mostrada a continuación:

Se consideró el caso extremo, es decir: Planta de NaSH es la encargada de retirar el 100%

de H2S.

Cálculo de diámetro y largo del estanque:

Considerando un tiempo de residencia de 2 días se obtiene el volumen a almacenar:

3217,8 2 435, 7 Liq Solución RV Q t m

Utilizando un sobredimensionamiento del 20%

31.2 522,8total liqV V m

Para el cálculo de el diámetro y largo se considera una razón de L/D=1

1/3

2 3 522,88,7

4 4 0,7854total V D L D D m

D=8,7m

L=8,7m

Cálculo de espesor de la pared del estanque

Considerando un material resistente a soluciones corrosivas se ocupará (según la

especificación ASME) aleación de acero, como ya se mencionó en las bases de diseño, se utilizará

un espesor por corrosión adicional de 1/8 pulg.

El espesor de pared del cuerpo cilíndrico esta dado por la siguiente relación:

2 171 0,125 lg 0, 62 lg0.6 690 0.6 2

P Rt Cc pu puS E P


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Cálculo de diámetro de las boquillas

Diámetro boquillas de entrada

La velocidad usada es de 3m/s para este caso, el flujo de entrada es el máximo (conversión 100%).

3

lim4 4 217,8 /

0,033 1,3 2 lg· 3 86400

A

recomendada

Q m d D m pulg pu

U

Diámetro boquillas de salida

Para la boquilla de salida se considera un flujo mayor que el de entrada, ya que es

necesario vaciar el estanque en menor tiempo. Para un tiempo de 4 h con un volumen de 220 m3,

se tiene un flujo de 1320 m3/d

3

lim4 4 1320 / 0,08 3,15 lg 4 lg· 3 86400

A

recomendada

Q m d D m pu pu

U


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Estanque T-102

Planta de tratamiento de gases combustiblesProyecto:

Fecha: 28-09-2009 Hoja nº:

Cantidad: 1

Estanque nº : T-102

Diseñado por: Ivonne Troncoso González

Función: Almacenamiento de NaSH

Tipo: Estanque atmosférico horizontal

Diámetro(D): 8,7 m


Volumen: 517 m3



Presión de diseño: 4 kg/cm2

Presión de operación: 2 kg/cm2

Tipo de cabezal: Plano



Material cilindro:

Aleación de acero

Material cabezal:

Aleación de acero

Obs:



Boquillas

N° Cantidad Diámetro(in)

Servicio

1 1 2 Alimentación

2 1 4 Salida

3 1 3/4 Venteo

4 1 1,5 Drenaje

5 1 24 Manhole


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3.2

Bases de diseño para recipientes y estanques Área 200

3.2.1

Separador y estabilizador F-201


El equipo F-102 tiene la función principal de separar los gases livianos arrastrados por la

corriente de MDEA en el absorbedor, para luego ser devueltos a la corriente de gas

combustible. Además, cumple una función secundaria de estabilizar el flujo de MDEA rica en

ácido para ser entregado a la columna regeneradora.

El material a utilizar es acero al carbón, capaz de soportar las condiciones de operación del

proceso. Se debe considerar un recubrimiento de 1/8" para efectos de corrosión, debido a la

presencia de trazas de H2S en la corriente.

Se considerará un recipiente cilíndrico en posición horizontal debido a que la corriente de

alimentación es casi completamente líquida. El recipiente debe poseer por lo menos 4

boquillas. 3 boquillas para alimentación y productos, y una boquilla manway para efectos de

mantención y limpieza del recipiente.



Razón de L/D=3 por tratarse de un estanque acumulador a presión mayor a la atmosférica y el

tiempo de residencia del líquido dentro del separador es de 15 minutos. Además, se

considerará como condición de operación normal 70% de líquido dentro del separador.

Se deben considerar en el diseño posibles fallas que afecten el funcionamiento normal del

separador, como una falla en la bomba de descarga de líquido que produzca un aumento en el

nivel del estanque o una falla en la válvula de alimentación al separador.


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39,66 0,1835,4

0,388 65,11

V L

V L

W

W

Luego determinamos gráficamente el factor Kv y calculamos KH

0,02

1,25 1,25 0,02 0,025 H

Kv

K Kv


max

1043 2,930,025 0,47 [ / ]

2,93

L V vapor H

V

U K pie s

Condiciones Alimentación Líquido Vapor

Temperatura de operación [ºC] 41 41 41


Presión de operación [kg/cm2] 3 3 3

Presión de diseño [kg/cm2] 5 5 5

Flujo molar[kmol/hr] 2334 4,5 2329,5

Flujo másico de operación [kg/hr] 65406 0,175 65405,8

Flujo másico de diseño [kg/hr] 65406 64772 634

Fracción vaporizada de operación 0,0006 0 1Fracción vaporizada de diseño 0,001 0 1

Densidad [kg/m3] 1018 1043 2,93


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2

minmax

2,124, 51 [ ]

0,47

vv

vapor

Q A pie

U

Cuando el recipiente está lleno entonces el área total es

2min

min

4,5122,53 [ ]

0,2 0,2

v

total

A A pie




minmin

4 4 22,535,35 [ ] 64 [ ]

total A

D pie in



66 [ ] 1,7 [ ]diseño

D in m

Por tratarse de un recipiente a presión, entonces se puede estimar la altura del separador de

acuerdo a la razón largo-diámetro, que debe estar en un rango de 3 a 5. Se elige una razón L/D=3,por tanto la altura del recipiente resulta

3 3 3 66 198 [ ] 5 [ ]diseño H

H D in m D


2 2

31,7 5

= 11 [ ]4 4

diseño D H V m



por la corrosión que podrían llegar a generar las trazas de H2S

71 31( ) 0,125 0,125 0,47 [ ] 12 [ ]

0,6 11200 0,6 0,671

PRt in in mm

SE P


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El cálculo del diámetro de las boquillas se obtuvo considerando las velocidades recomendadas para

gases y líquidos. En el caso de los gases se usó 15 m/s y para líquidos 3 m/s.

limlim

lim

4 4 4 0,018 0,087 [ ] 3,4 [ ] 4 [ ]3


a entación

Q A D m in inv

4 4 4 0,0170,086 [ ] 3,4 [ ] 4 [ ]

3

líquido

líquido

líquido

Q A D m in in

v

44 4 4 4 10

0,006 [ ] 0,2 [ ] 1 [ ]15

gases

gases

gases

Q A D m in in

v


Los distintos niveles de líquido dentro del recipiente se determinaron de acuerdo a reglas

heurísticas y considerando el tiempo de residencia del líquido dentro del separador. Este tiempo

de residencia corresponde a 15 min.

El nivel alto de líquido (HLL) se determinó de acuerdo a la regla heurística para recipienes

horizantales donde se debe dejar por lo menos un 20% o 12” para gases. Para el nivel bajo de

líquido (LLL) debe ser de por lo menos 6” o 12”para darle tiempo al operador de apagar la bomba

y evitar infiltración de gas. El nivel normal de líquido (NLL) se determinó en base al tiempo de

residencia y considerando que el separador funciona con, por lo menos, un 70% de líquido.

1,4 [ ]

1,2 [ ]

0,3 [ ]

HLL m

NLL m

LLL m


28/33


Separador F-201




Diseñado por: José García F.

Función: Acumulador hidrocarburos y estabilizar

MDEA rica.

Tipo: Separador Bifásico horizontal de cabezales fijos

Diámetro(D): 1,7 m

Largo total (H): 5 m

Volumen: 11,2 m3


Temperatura de operación: 41 ºC Presión de diseño: 3 kg/cm

2

Presión de operación: 5 kg/cm2


Espesor cilindro: 9 mm


Área total: 26 m2

Material cilindro:


Material cabezal:


Obs:



Boquillas


1 1 4 alimentación

2 1 1 salida gases3 1 4 salida líquido

4 1 24 manway


29/33

3.2.2 Separador y acumulador de reflujo F-202


La función del recipiente F-202 es almacenar agua líquida y devolverla como reflujo a la torre

regeneradora. Además, separa el ácido sulfhídrico de la solución acuosa, para luego ser

enviado a la planta de tratamiento de ácido.

El material a utilizar es acero al carbón, capaz de soportar las condiciones de operación del

proceso. Se debe considerar un recubrimiento de 1/8" para efectos de corrosión, debido a la

presencia de trazas de H2S en la corriente.

El equipo a utilizar es de forma cilíndrica y dispuesto en posición vertical y la razón altura-

diámetro se considerará L/D=3 por tratarse de un estanque acumulador a presión mayor a la

atmosférica. El tiempo de residencia del líquido dentro del separador es de 10 minutos.

Se considerarán velocidades de líquido y gas de acuerdo a lo comúnmente recomendado. Para

líquidos 3 m/s y para gases 15 m/s.







Condiciones Alimentación Líquido Vapor

Temperatura de operación [ºC] 55 55 55


Presión de operación [kg/cm2] 1,75 1,75 1,75

Presión de diseño [kg/cm2] 3,5 3,5 3,5

Flujo molar[kmol/hr] 99 67 32

Flujo másico [kg/hr] 2265 1211 1055Fracción vaporizada 0,324 0 1

Densidad [kg/m3] 4,51 1047 2,1


30/33





0,741 0,1310,052

0,646 65,33

V L

V L

W

W

Luego determinamos gráficamente el factor Kv

0,4 Kv


max

1046 2,10,4 8,92 [ / ]

2,1

L V vapor v

V

U K pie s



2

minmax

4,920,55 [ ]

8,92

v

vvapor

Q A pie

U

Cuando el recipiente está lleno entonces el área total es

2min

min

0,552,76 [ ]

0,2 0,2

v

total

A A pie




minmin

4 4 2,761,87 [ ] 22 [ ]

total A

D pie in


31/33



24 [ ] 0,61 [ ]diseño

D in m

Por tratarse de un recipiente a presión, entonces se puede estimar la altura del separador deacuerdo a la razón largo-diámetro, que debe estar en un rango de 3 a 5. Se elige una razón L/D=3,

por tanto la altura del recipiente resulta

3 3 3 24 72 [ ] 1,8 [ ]diseño H

H D in m D


2 2

30,61 1,8= 0,53 [ ]

4 4

diseño D H V m



por la corrosión que podrían llegar a generar las trazas de H2S

50 12( ) 0,125 0,125 0,22 [ ] 5,5 [ ]

0,6 11200 0,6 0,6 50

PRt in in mm

SE P


El cálculo del diámetro de las boquillas se obtuvo considerando las velocidades recomendadas paragases y líquidos. En el caso de los gases se usó 15 m/s y para líquidos 3 m/s.

limlim

lim

4 4 4 0,140,24 [ ] 9,6 [ ] 10 [ ]

3


a entación

Q A D m in in

v

4 4 4 0,0003210,0117 [ ] 0,46 [ ] 1 [ ]

3

líquido

líquido

líquido

Q A D m in in

v

4 4 4 0,140,12 [ ] 4,3 [ ] 6 [ ]

15

gases

gases

gases

Q A D m in in

v


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Los distintos niveles delíquido dentro del recipiente se determinaron de acuerdo a reglas

heurísticas y considerando el tiempo de residencia del líquido dentro del separador. Este tiempo

de residencia corresponde a 15 min.

Los distintos niveles en el separador se definen de

las siguiente manera

H0: altura de los cabazales del separador.

H1: Nivel superior de boquilla de alimentación

H2: Nivel máximo de líquido en el recipiente

H3: Nivel normal de líquido en recipiente

H4: Nivel bajo de líquido en el recipiente

La ubicación de la boquilla de alimentación se determinó de acuerdo a las condiciones de

diseño que señalan el nivel máximo de líquido a 12” más la mitad del diámetro de la boquilla. El

nivel máximo de líquido fue calculado de acuerdo al tiempo de residencia del recipiente y el nivel

mínimo según el diseño que indica una altura de líquido mínima de 6” antes de que se apague la

bomba. El nivel normal de líquido se estimó suponiendo que el separador funcionaba a un 70% de

la capacidad máxima como condición normal de operación.

1 1,55 [ ]2 0,99 [ ]

3 0,69 [ ]

4 0,15 [ ]

H m H m

H m

H m


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Separador F-202




Diseñado por: José García F.

Función: acumular agua y separar H2S.

Tipo: Separador Bifásico vertical de cabezales fijos

Diámetro(D): 0,6 m


Volumen: 0,5 m3



Presión de diseño: 1,75 kg/cm2 Presión de operación: 3,5 kg/cm

2




Área total: 3,5 m2

Material cilindro:


Material cabezal:


Obs:



Boquillas


1 1 10 alimentación

2 1 6 salida gases

3 1 1 salida líquido4 1 24 manway

Documents

Informe Estanques Final