Torre de Contactora Con Amina
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“DISEÑO DE TORRE DE CONTACTORA CON AMINA”
3.1OBJETIVOS GENERALES Determinar la tasa de flujo de MEA (monoetanolamina) en la torre absorbedora o contactora, 3.2.-OBJETIVOS ESPECÍFICOS Describir el procesos de funcionamiento de la torre contactora con amina.Dar a conocer los tipos de aminas que se utilizara para el endulzamiento del gas.Mencionar las partes de una torre contactora.Tipos de torres de absorción.
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JUSTIFICACIÓN
El diseño de la torre contactora con amina, se lleva a cabo para satisfacer las diferentes necesidades para el endulzamiento del gas. Es por ello que se requiere conocer los diferentes aspectos para la elaboración del diseño y para retirar las impurezas con mayor eficiencia.
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DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
En este proceso se produce la absorción del gas ácido en una solución acuosa de amina. La corriente de gas a endulzar y la corriente de amina se ponen en contacto en una torre absorbedora. En esta torre los componentes ácidos del gas reaccionan con la amina y forman un complejo que es soluble en la fase liquida.
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Para que la reacción se lleve a cabo se deben cumplir las siguientes condiciones: presión elevada y temperatura baja. Por cabeza de esta torre se obtiene una corriente de gas dulce, y por fondo se obtiene una corriente de amina rica. A fines de minimizar costos de operación y de mitigar la contaminación al medio ambiente se regenera la corriente de solvente. Para ello se alimenta la corriente de amina rica a una torre de destilación donde se lleva cabo la de desorción de los componentes ácidos.
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Lo que realmente ocurre es que el gas acido que sale del separador, entra al absorvedor por el fondo de la torre y fluye hacia arriba para entrar en contacto con la solución de amina que va desde el tope de la torre. En este contacto, el gas acido es removido de la corriente gaseosa y transferido a la solución. El gas tratado, que deja el tope, debe salir con muy poca cantidad de componentes ácidos. El contenido de impurezas en el gas residual dependerá de las condiciones de diseño y de la operación del sistema.
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TORRE ABSORBERDORA O CONTACTORA DE UNA PLANTA DE AMINA
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La corriente rica en compuestos ácidos pasa al proceso de regeneración, almacenamiento, filtración, enfriamiento y bombeo de amina respectivamente, para ser introducida nuevamente al proceso de absorción de gases ácidos
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TORRES DE ABSORCION O CONTACTORA
En un recipiente a presión, de especificaciones rígidas. Existen diferentes torres en donde se lleva a cabo el proceso de absorción, entre ellas tenemos:- Torres Empacadas- Torres de Platos
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TORRES CONTACTORAS EMPACADASPara el contacto gas líquido se emplean mucho para operaciones de absorción, y hasta un punto limitado, para las de destilación.Por lo común las columnas se empacan con material orientado en forma aleatoria; pero en algunos casos, se puede colocar cuidadosamente en sus posiciones.
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El empaque de la torre debe ofrecer las siguientes características:- Proporcionar una superficie interfacial grande entre el líquido y el gas. La superficie del empaque por unidad de volumen de espacio empacado debe ser grande.
- Ser químicamente inerte con respecto a los fluidos que se están procesando.
- Ser estructuralmente fuerte para permitir el fácil manejo y la instalación.
- Tener bajo precio.
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Empaques al azar
Son aquellos que solamente se arrojan en la torredurante la instalación y que se dejan caer en forma aleatoria. Antiguamente se utilizaron materiales fácilmente obtenibles, por ejemplo, piedras rotas, grava o pedazos de coque, pero aunque estos materiales resultan baratos, no son adecuados debido a la pequeña superficie y las malas características con respecto al flujo de los fluidos.
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Empaques regularesEstos empaques ofrecen las ventajas de una menor caída de presión para el gas y un flujo mayor, generalmente a expensas de una instalación más costosa que la necesaria para los empaques aleatorios.
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TORRES CONTACTORAS DE PLATOSOtra torre utilizada para la absorción de gas es la torre de platos, aquí la absorción ocurre en cada plato o etapa, estas etapas se definen como una unidad de equipo en la cual las dos fases diferentes se ponen en contacto íntimo.Una torre contactora de platos esta compuesta por las siguientes partes:- Extractor de niebla - Platos
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Extractores de niebla
Estos dispositivos se utilizan para eliminar los líquidos (hidrocarburos y agua) de una corriente de gas a alta presión. Se utilizan generalmente en los sistemas de separación a baja temperatura.- Extractores de niebla tipo veletaConsisten de placas metálicas paralelas formando un laberinto. Cada una de estas placas, cuenta con varias bolsas para retener el líquido.
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Cuando el gas pasa a través del extractor cambia de dirección varias veces y es centrifugado, provocando que las gotas de líquido se muevan hacia el exterior, donde son retenidas por las bolsas colectoras.
Extractores de niebla tipo veleta
Consisten de placas metálicas paralelas formando un laberinto. Cada una de estas placas, cuenta con varias bolsas para retener el líquido.Cuando el gas pasa a través del extractor cambia de dirección varias veces y es centrifugado, provocando que las gotas de líquido se muevan hacia el exterior, donde son retenidas por las bolsas colectoras.
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a) EXTRACTOR DE NIEBLA TIPO VELETA CON FLUJO HORIZONTALB) EXTRACTOR DE NIEBLA TIPO VELETA CON FLUJO VERTICAL
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Extractores de niebla de malla de alambre entretejido
Extractor de niebla tipo Malla de alambre. Extractor de niebla tipo Malla metálica.
Consisten básicamente de un cojinete de malla de alambre, que tiene aberturas asimétricas y desalineadas. El mecanismo de separación del líquido es el choque, aunque también hay acción centrifuga.
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Extractores de niebla tipo ciclónico.Consiste de un conjunto de pares de tubos concéntricos, montados en recipiente, el número de tubos concéntricos depende del gasto de gas que se va a manejar.
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Las partículas de líquido en la corriente de gas son conducidas, por la fuerza centrífuga, hacia las paredes del tubo en donde se recolectan y arrastran hacia el fondo por el gas. Estas partículas se descargan a través de la salida localizada en el fondo de los tubos. El gas, libre de impurezas, sale a través del tubo interior.
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BANDEJAS O PLATOS
Otro de los componentes de la torre son los platos y generalmente están hechos de hojas metálicas y si es necesario de aleaciones especiales; el espesor depende de la rapidez de corrosión prevista, cada plato esta constituido por un derramadero y un vertedero.
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Existen tres tipos de platos: los platos de capsulas de burbujeo, los platos deválvulas y los platos perforados, generalmente los platos de válvulas son un poco más eficientes que los platos de capsulas de burbujeo a tasas bajas de gas. La elección del tipo de plato a utilizar es usualmente cuestión de costos y de la eficiencia de los platos.
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VertederosEl líquido se lleva de un plato al siguiente mediante los vertederos. Estos pueden ser tuberías circulares o, de preferencia, simples partes de la sección transversal de la torre eliminadas para que el líquido fluya por los platos verticales.El vertedero debe colocarse lo suficientemente cerca del plato inferior como para que se una al liquido en ese plato.
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Derramaderos.- La profundidad del liquido sobre el plato, requerida para el contacto con el gas,se mantiene mediante un derramadero, que puede ser o no una continuación del plato de descenso.Tipos de platosLas columnas de platos que se utilizan para el contacto líquido-gas se pueden clasificar según el tipo de flujo en sus dispositivos internos de contacto: 1. Platos de flujo cruzado• 2. Platos de flujo a contracorriente
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• Platos de flujo cruzado.- Utiliza un ducto descendente para líquidos y se emplea más que el plato a contracorriente debido a ventajas de eficiencia de transferencia y al intervalo operacional que es más amplio.
• Platos a contracorriente.- Son de construcción perforada o ranurada y no necesita ductos descendentes. El vapor y el líquido utilizan las mismas aberturas, alternándose en forma intermitente. La configuración de estos platos
• es muy simple.
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TORRES DE PLATOS vs. TORRES EMPACADAS
Los siguientes criterios pueden ser útiles al considerar la elección:- Caída de presión del gas. Generalmente las torres empacadas requerirán una menor caída de presión.- Retención del líquido. Las torres empacadas proporcionan una retención del líquido relativamente menor. Esto es importante cuando el líquido se deteriora a altas temperaturas; también es importante para obtener buenas separaciones en la destilación por lotes.
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- Relación líquido-gas. En las torres de platos se trabaja con valores muy bajos de esta relación. En las torres empacadas es preferible los valores altos.- Corrosión. Cuando se tienen problemas complicados de corrosión, las torres empacadas son probablemente las menos costosas.
- Limpieza. La limpieza frecuentemente es más fácil con las torres de platos.
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CARACTERÍSTICAS DE LAS AMINAS
TIPOS DE AMINAS:- Monoetanolamina (MEA): Es la más reactiva de las etanolaminas. Se utiliza para la remoción del CO2 y del H2S, aunque algunas impurezas tales como el COS, CS2 y el oxígeno tienden a degradar la solución, por lo cual no se recomiendan en esos casos.
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- Dietanolamina (DEA): Es mucho menos corrosiva que la MEA, pero la solución se vuelve muy viscosa en concentraciones altas.La reacción de DEA con COS y CS2 es más lenta que con la MEA, y los productos de la reacción son distintos, lo que causa menores pérdidas de amina al reaccionar con estos gases. Diisopropanolamina (DIPA): Es una amina secundaria como la DEA, tiene una gran capacidad para transportar gas ácido, pero debido al alto peso molecular del solvente, requiere de tasas másicas muy altas.
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- ADIP (Diisopropanolamina activada): Utiliza soluciones acuosas relativamente concentradas (30-40%). Es ampliamente usado para la remoción selectiva del sulfuro de hidrógeno de gases de refinería con altas concentraciones de H2S/CO2. El COS se remueve parcialmente (20-50%), pero es posible lograr concentraciones más bajas de H2S. - Metildietanolamina (MDEA): Es una amina terciaria que reacciona lentamente con el CO2.
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EJERCICIO.Una planta de endulzamiento tiene una composición de entrada como se indica en la fig. 5 adjunta. Si la tasa de remoción de gas acido es de 3 ft/gal ¿Cuál es la taza de flujo de MEA en el absorbedor?Q = 43 MM pcdnH2S = 0,4 % ; C02= 0,6%
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volumen de de gas acido que debe ser removidoQgas = (0,01) (43x106) = 430 000 pcnd
Gas acido que debe ser retirado el gas = 3.0 ft3/galTaza de flujo = Taza de flujo = = 143 333,33 gals/diaQ = = 99,53 gpmQ = 100 gpm