Tesis Sobre Simuladores

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN SUPERIOR

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL RAFAEL MARÍA BARALT

SEDE LOS PUERTOS DE ALTAGRACIA

PROGRAMA DE INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

PROYECTO: INGENIERÍA DE GAS

SOLICITUD DE ASIGNACIÓN DEL TRABAJO ESPECIAL DE GRADO

SIMULACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL DE UNA TORRE FRACCIONADORA DE PROPANO

Br. Gil Eduardo. Br: García Enrique.

CI: CI:19.328.704

TURORES:

Tutor Académico: JOHN LAMBERTHO

Tutor Metodológico: JOHN LAMBERTHO

JURADO PROPUESTO:

Jurado Principal: ________________________

Jurado Principal: ________________________

Jurado Suplente: ________________________

Aprobado por el comité Técnico del Programa de Ingeniería y Tecnología.

Sesión Nº: ___________ Oficio Nº: ___________ Fecha:_________

CAPITULO I

EL PROBLEMA

CAPITULO I

EL PROBLEMA

Planteamiento del problema

La industria del gas natural ha alcanzado un gran desarrollo en la actualidad debido a que es una fuente energética económica y de alto poder calorífico, con muchas aplicaciones y facilidades de uso. Desde el punto de vista petroquímico se requiere un gas completamente limpio, por lo cual se deberán extraer previamente ciertas sustancias contaminantes.

El gas natural tal y como se extrae de los yacimientos, se presenta generalmente a condiciones de saturación en cuanto al contenido de agua en forma de vapor. Esta condición implica que cualquier disturbio de presión y/ o temperatura en las tuberías o equipos de proceso pueden originar condensación de agua. Este fenómeno es indeseable debido a la alta corrosividad de los gases naturales en contacto con el agua a condiciones dinámicas dentro de las instalaciones.

Por ende, es esencial lograr la extracción del agua libre lo más cercano posible a las estaciones de producción y luego la remoción del vapor de agua para facilitar su transporte y procesamiento sin riesgo de condensación de agua adicional. El punto de rocío se define como la mínima temperatura a la cual podría enfriarse un gas sin precipitar la fase de agua. Este punto de rocío se fija por diseño en el proceso de deshidratación, definiendo el contenido de agua del gas en función de la presión y la temperatura del mismo. Uno de los principales procesos para acondicionar el gas natural para su transporte y comercialización es la deshidratación o extracción del agua presente en la corriente de gas. (PDVSA, 2007).

En Venezuela, los Líquidos del Gas Natural (LGN) son comercializados tanto en el mercado nacional como en el internacional. Estos pueden ser utilizados como fuente de energía/combustible o como materia prima para la obtención de otros hidrocarburos tales como etileno, propileno, butanol y otros.

Los líquidos del gas natural que alimentan a la planta de fraccionamiento provienen de las plantas de extracción. En la planta de fraccionamiento se separa en sus componentes; propano, iso-butano, n-butano, pentano, gasolina y residuales.

Una torre despropanizadora está diseñada para producir propano (constituyente principal del LGN) con una pureza de 98%, Si esta pureza se ve afectada se puede decir que el producto sale fuera de especificaciones. Los líquidos del gas Natural son fraccionados en sus componentes individuales: iso-butano, normal butano, pentano, gasolina natural y corte pesado. (PDVSA2003)

En el fraccionamiento del LGN la torre despropanizadora juega un rol muy importante ya que es la primera etapa de separación.

La presión de operación de muchas columnas está determinada por la temperatura del agua de enfriamiento. La volatilidad relativa casi siempre aumenta cuando se disminuye la temperatura y la presión disminuye cuando disminuye la temperatura. Para disminuir el consumo de energía, es entonces recomendable operar a una presión tan baja como sea posible. La limitación es la temperatura del agua de enfriamiento. Si la presión de la columna se fija en un valor muy bajo, no se puede usar agua de enfriamiento como medio de enfriamiento y hay que recurrir a un refrigerante. Sin embargo, la refrigeración es varios órdenes de magnitud más cara que el agua de enfriamiento para procesos de remoción de calor.

El agua de enfriamiento típica tiene una temperatura de 90 °F (32 °C), de modo que muchas columnas operan a una presión lo suficientemente alta para tener una temperatura de 110 °F (43 °C) en el acumulador de reflujo. Con esto se obtienen diferencias de temperatura satisfactorias para la transferencia de calor y áreas razonables del condensador. Esto constituye una transacción entre el costo de la energía en el rehervidor y la inversión de capital en el costo del condensador. (PDVSA, 2003)

Algunas columnas tienen límites en la presión de operación debido a las restricciones que imponen los límites de una temperatura máxima. Esto puede deberse a reacciones indeseables que ocurren a altas temperaturas (polimerización, coquización, explosión, etc). Los componentes pesados se concentran en la base de la columna, donde se da entonces la máxima temperatura. La presión de la base tiene que reducirse para que no se sobrepase la máxima temperatura.

A través de una estrategia de control se puede regular las variables antes mencionadas para estabilizar la dinámica del proceso y obtener una salida en cuanto al régimen operacional que se requiere. Los parámetros de control ayudan a establecer el arquetipo de ganancias necesarias para determinar el error y sensibilidad del proceso en cuanto a los instrumentos y a cada equipo que desempeña su función.

Con la simulación de los sistemas de control, se busca satisfacer la necesidad de controlar la obtención de los productos mediante el mantenimiento de las variables de proceso en los valores más estables posibles.

Formulación del problema

¿Cómo controlar las variables de operación de una columna despropanizadora mediante una estrategia de regulación automática?

Objetivo General

• Estudio de una Torre despropanizadora mediante una estrategia de control para regular las variables de operación.

Objetivos Específicos

• Identificar los parámetros operacionales de la Torre despropanizadora.

• Definir las características transitorias de cada equipo en la Torre despropanizadora.

• Establecer las ecuaciones de estado de cada fase en la torre despropanizadora.

• Analizar

...