Diseño de una columna de absorción de relleno para la desulfuración de gas natural

Abstract

El objeto principal del presente proyecto es la creación de una unidad de pequeñas dimensiones para el tratamiento de amina en una planta de extracción de gas natural, con la finalidad de eliminar el ácido sulfhídrico en corrientes de hidrocarburos gaseosos para reducir así, las características corrosivas y el mal olor de este compuesto. Al ser la unidad de pequeñas dimensiones permite su instalación en cualquier lugar, sirviendo como suplemento a la industria para conseguir una mayor producción anual. La unidad principal de la instalación es una columna de absorción de relleno que separara el sulfuro de hidrogeno de la corriente de gas natural. Con el objetivo de reducir así las características corrosivas y el mal olor de este compuesto. Para la separación se usa un relleno al azar, que nos permite separar prácticamente todo el sulfuro de hidrogeno presente en la corriente de gas natural. La columna estará diseñada en acero al carbono SA-285 C con un diámetro de 0,835 metros y una altura 10,07 metros. La corriente de alimentación de la columna de absorción tiene una composición del 6,00% en peso de acido sulfhídrico (además de metano con un 75,00%, etano con un 15,00% y dióxido de carbono con un 4,00%) y entra a razón de un caudal de 1.000 kg/h con una temperatura de 30 ºC. El diseño de la columna comprende la determinación de la altura de relleno y el cálculo del diámetro y altura de la torre. Asimismo, el diseño mecánico de la unidad comprende el material, la presión y temperatura de diseño, el cálculo de los espesores, las dimensiones de los fondos, entre otros factores incluyentes. Se diseña a continuación el intercambiador de calor. Este equipo está destinado a enfriar la corriente de líquido que procede del fondo del regenerador, antes de entrar en el absorbedor de la unidad T-100, como corriente de reflujo por la cabeza del mismo. Esta corriente está compuesta por un 20% de DEA y un 80% de agua. El intercambiador de calor diseñado en el presente proyecto es un intercambiador de calor por aire o dicho de otro modo, un aerorefrigerador de tiro forzado con una disposición del haz de tubo triangular al trebosillo. El material empleado para su construcción es acero al carbono SA- 283 C. Se dispone de un total de 426 tubos, estos se reparten en 3 haces y a su vez cada haz contiene 6 filas de tubos paralelas entre sí. Estos tubos tienen una longitud de 24ft (7,315m) y un diámetro exterior de 1 in (0,0254 m). Además estos tubos disponen de aletas para aumentar el área de transferencia, aumentando así la transferencia de calor. Estas aletas son de aluminio y tienen una altura de 1/2 pulgadas y un espesor de 0,016 pulgadas. La densidad recomendada de estas es de 11 aletas/in. Y finalmente el aerorefrigerador también lleva instalado un ventilador para impulsar y mover grandes cantidades de aire para refrigerar el sistema. Se emplea un ventilador circular de flujo axial, de 16 ft de diámetro y una potencia de 4,84 kw. Además de estos equipos se realizara el diseño de los equipos de impulsión y de transporte de fluidos, así como otros accesorios necesarios para el correcto funcionamiento de la línea. Los equipos de impulsión serán instalados por duplicado mediante un bypass, para posibles fallos en el funcionamiento del equipo principal. Para el emplazamiento de la línea de proceso se ha tenido en cuenta una serie de condiciones que deberá cumplir la zona geográfica para asegurar un correcto funcionamiento de la planta y poder suplir sus necesidades, algunas de estas condiciones son el suministro de materia prima, las comunicaciones de la zona, el clima, el suelo, etc. Debido a la índole de las materias primas utilizadas así como de los productos obtenidos, se hace necesaria que la línea de proceso este ubicada lo más próximo posible a una refinería. Por ello la unidad de proceso se situara en la provincia de Cádiz, en la Refinería Gibraltar-San Roque del Grupo CEPSA, situada en la bahía de Algeciras. Por último, el coste de todos los equipo necesarios para el correcto funcionamiento de la línea de purificación, así como otros costes de instalación, materiales, gerencia, etc. , hacen que el coste de inmovilizado del proceso ascienda a un total de 1.235.627 euros