Balance de Materia y Energia

(1)

MEMORIA DE CÁLCULO

GERENCIA DE INGENIERÍA Y PROYECTOS

REEMPLAZA A: REV. REEMPLAZADO POR: REV.

TITULO:

BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA OBRA:

MEMORIA DE CÁLCULO ESTE DOCUMENTO ES PROPIEDAD DE STARK INDUSTRIES

IDENTIFICACIÓN: CND-FEND-MEXXX ESCALA: N/A REVISION:

A

A PARA APROBACIÓN 31.10.11 MPR ACS HDL

REV. DESCRIPCIÓN FECHA ELABORO REVISO APROBÓ

(2)

1 OBJETIVO... 3

2 ALCANCE ... 3

3 DATOS Y CÁLCULOS ... 3

3.1 Parámetros de las especificaciones técnicas ... 3

3.2 Tablas resumen del balance de materia y energía de la planta ... 4

3.3 Diagrama de flujo de procesos (PFD-PROCESS FLOW DIAGRAM) ... 21

Fig 1.Diagrama de flujo de Procesos Planta de GTL ... 21

3.1 Envolvente de fases del gas proveniente de Porvenir y de Los Productos... 22

Fig 2. Envolvente de Fases Gas proveniente de Porvenir... 22

Fig 3. Envolvente de Fases Nafta ... 22

Fig 4. Envolvente de Fases Diesel ... 23

(3)

1 O

BJETIVO

Mediante el presente trabajo se pretende realizar el balance de materia y energía de una

planta de tratamiento de gas, además de realizar la comprobación de los resultados

obtenidos con el programa de simulación HYSYS.

2 A

LCANCE

El trabajo se limitara al estudio de la zona de tratamiento de gas para la licuefacción y a la

determinación del balance de materia, estableciendo flujos másicos, volumétricos,

molares y composición molar para componente que interviene durante el proceso.

3 D

ATOS Y CÁLCULOS

3.1 P

ARÁMETROS DE LAS ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

Componentes del Gas Natural

Componente %MOL. CO2 0,001095 N2 0,013035 C1 0,861185 C2 0,069353 C3 0,032238 i-C4 0,009751 n-C4 0,004378 i-C5 0,001493 n-C5 0,001692 C6 0,000597 C7+ 0,000199 H2S 0,000001 TOTAL 100 Peso Molecular 19,916 Gravedad Especifica 0,7112

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El caudal de ingreso a la planta es de 100 MMSCFD y el caudal de salida de Líquidos es de

0,0857 MMSCFD para la Gasolina y 0,0276 MMSCFD para el Diesel. El gas ingresa con una

temperatura promedio de 60 ºF, la presión de ingreso que se tiene para de ingreso es de

14,7 psia y la de salida es de 120 psia luego de atravesar todo el proceso de GTL. Para la

obtención de líquidos a partir de Metano se debe seguir el proceso de Fischer Tropsch, el

primer paso consiste en el insulfado de oxigeno en un reactor para extraer los átomos de

hidrogeno y el segundo paso utiliza un catalizador para la recombinación del hidrogeno y

monóxido de carbono, dando lugar a los hidrocarburos líquidos.

3.2 T

ABLAS RESUMEN DEL BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA DE LA PLANTA

Gas entrada X-100

Caudal total, MMSCFD 100

Flujo molar, lbmol/hr 10980

Flujo másico, lb/hr 2,19E+05

Presión, psia 14,7

Temperatura, F 60

Contenido de CO2, %mol 0,001095 Gravedad específica, adim 0,71128571 Capacidad calorífica, Btu/lbmol-F 9,8236 Entalpía molar, BTU/lbmol 3,40E+04 Entropía molar, BTU/lbmol- F 44,623 Fracción de vapor, adim 0,99488 Presión parcial de CO2, Psia 1,17E-02

Viscosidad, cp 0,01393

Factor de compresibilidad, adim 0,89 Peso molecular, lb/lbmol 19,916

(5)

Gas salida X-100

Caudal total, MMSCFD 99,999

Tabla 3. Gas de salida Splitter X-100

Gas entrada E-100

(6)

Gas salida E-100

Contenido de CO2, %mol 0,001095 Gravedad específica, adim 0,71128571 Capacidad calorífica, Btu/lbmol-F 9,8236 Entalpía molar, BTU/lbmol -2,75E+04 Entropía molar, BTU/lbmol- F 53,933

Fracción de vapor, adim 1

Presión parcial de CO2, Psia 1,17E-02

Viscosidad, cp 1,95E-02

Tabla 5. Gas de salida Intercambiador E-100

Gas entrada K-100

(7)

Gas salida K-100

Presión, psia 1400

Temperatura, F 1609,3

Tabla 7. Gas de Salida Compresor K-100

Gas entrada MIX-101

Contenido de CO2, %mol 0,001095 Gravedad específica, adim 0,71128571 Capacidad calorífica, Btu/lbmol-F 9,8236 Entalpía molar, BTU/lbmol 3,40E+04 Entropía molar, BTU/lbmol- F 44,623

(8)

Gas Salida MIX-101

Flujo molar, lbmol/hr 1,15E+06 Flujo másico, lb/hr 2,19E+07

Contenido de CO2, %mol 0,001102 Gravedad específica, adim 0,7065 Capacidad calorífica, Btu/lbmol-F 20,958 Entalpía molar, BTU/lbmol -8203 Entropía molar, BTU/lbmol- F 55,543

Presión parcial de CO2, Psia 1,5427

Tabla 9. Gas de Salida Mixer MIX-101

Gas entrada CRV-100

Flujo molar, lbmol/hr 1,15E+06

(9)

Gas de Cabeza CRV-100

Tabla 11. Gas de Salida Reactor CRV-100

Gas de entrada E-101

Factor de compresibilidad, adim 1,0248 Peso molecular, lb/lbmol 19,031 Tabla 11. Gas de Entrada Intercambiador E-101

(10)

Gas de Salida E-101

Tabla 12. Gas de Salida Intercambiador E-101

Gas de entrada MIX-102

(11)

Gas de Salida MIX-102

Tabla 14. Gas de Salida Mixer MIX-102

Gas de Entrada CRV-101

(12)

Gas de Salida CRV-101

Tabla 16. Gas de Salida Reactor RCV-101

Gas de Entrada E-103

Factor de compresibilidad, adim 0,99565 Peso molecular, lb/lbmol 19,514 Tabla 17. Gas de Entrada Intercambiador E-103

(13)

Gas de Salida E-103

Tabla 18. Gas de Salida Intercambiador E-103

Gas de Entrada V-100

(14)

Gas V-100

Tabla 20. Gas de Salida Separador V-100

Liquido V-100

Caudal total, MMSCFD 7,95E-02 Flujo molar, lbmol/hr 8,7369

Flujo másico, lb/hr 1570,9

Presión parcial de CO2, Psia 0

Factor de compresibilidad, adim

Peso molecular, lb/lbmol 118,06 Tabla 21. Liquido de Salida Separador V-100

(15)

Gas de Entrada K-101

Tabla 22. Gas de Entrada Compresor K-101

Gas de Salida K-101

(16)

Gas de Entrada X-101

Viscocidad, cp 1,61E-02

Tabla 24. Gas de Entrada Splitter X-101

Producto de cabeza X-101

(17)

Producto de cola X-101

Flujo molar, lbmol/hr 327,08

Contenido de CO2, %mol 0

Gravedad específica, adim 0,07142857 Capacidad calorífica, Btu/lbmol-F 6,9336 Entalpía molar, BTU/lbmol 2,19E+03 Entropía molar, BTU/lbmol- F 24,152

Tabla 26. Gas de Salida Splitter X-101

Gas de Entrada CRV-102

(18)

Gas de Salida CRV-102

Tabla 28. Gas de Salida Reactor CRV-102

Gas de Entrada X-102

(19)

Gas de Salida X-102

Tabla 30. Gas de Salida Splitter X-102

Liquido de Salida X-102

Caudal total, MMSCFD 0,11341 Flujo molar, lbmol/hr 12,453

Gravedad específica, adim 0,746 Capacidad calorífica, Btu/lbmol-F 111,43 Entalpía molar, BTU/lbmol -1,09E+05 Entropía molar, BTU/lbmol- F 105,09

Viscocidad, cp 0,19036

Factor de compresibilidad, adim 0 Peso molecular, lb/lbmol 158,82

(20)

Gasolina de Salida X-103

Caudal total, MMSCFD 8,57E-02

Gravedad específica, adim 0,014 Capacidad calorífica, Btu/lbmol-F 100,55 Entalpía molar, BTU/lbmol -8,126E+04 Entropía molar, BTU/lbmol- F 101,96 Fracción de vapor, adim 0,48315 Presión parcial de CO2, Psia 0

Tabla 32. Gasolina de Salida Splitter X-103

Gasolina de Salida X-103

Caudal total, MMSCFD 2,77E-02

Gravedad específica, adim 0,014 Capacidad calorífica, Btu/lbmol-F 100,55 Entalpía molar, BTU/lbmol -1,949E+04 Entropía molar, BTU/lbmol- F 93,892

(21)

3.3 D

IAGRAMA DE FLUJO DE PROCESOS

(PFD-PROCESS

FLOW

DIAGRAM)

(22)

3.1 E

NVOLVENTE DE FASES DEL GAS PROVENIENTE DE

P

ORVENIR Y DE

L

OS

P

RODUCTOS

FIG 2.ENVOLVENTE DE FASES GAS PROVENIENTE DE PORVENIR

(23)

FIG 4.ENVOLVENTE DE FASES DIESEL

4 C

ONCLUSIONES