DISEÑO DE UN SISTEMA TERMODINÁMICO CON UNA ETAPA DE REFRIGERACION DE METANO PURO CON UNA MEZCLA DE PROPANO, ETANO Y NITROGENO EN TRES PORCIONES DISTINTAS

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Objetivo General

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3. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN

- Diseñar un sistema criogénico de una etapa para la licuefacción del gas metano mediante la utilización de propano, etano y nitrógeno como refrigerantes.

Objetivos Específicos

- Implementar software PRO II para la validación de los cálculos realizados

- Establecer los elementos componentes del proceso de refrigeración criogénica en un sistema compresión - expansión

- Validar las condiciones térmicas de operación del sistema de refrigeración por medio de la utilización de paquetes computacionales.

- Seleccionar, de las distintas alternativas, un sistema criogénico, tomando como base las condiciones térmicas de funcionamiento del sistema, el número de componentes y sus capacidades

- Determinar las propiedades termodinámicas del propano, etano y nitrógeno como refrigerantes en operación

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4. MARCO METODOLÓGICO

Hipótesis

Llevando a cabo la realización de un sistema criogénico utilizando como refrigerante una mezcla de Propano (C3H8), Etano (C2H6) y Nitrógeno (N2), se hace posible el proceso de licuado de gas Metano (CH2) a condiciones atmosféricas.

Alcance de la investigación

En la presente investigación se requiere diseñar un sistema criogénico de una etapa utilizando como refrigerantes propano, etano y nitrógeno para la licuefacción de gas metano. Este sistema forma parte de un proceso completo de una planta, la cual está constituida por otros conjuntos como lo son los de endulzamiento y deshidratación del gas previos a la licuefacción y los de almacenamiento y despacho posteriores al proceso de refrigeración, entre otros.

Limitación de la investigación

Las limitaciones existentes están sujetas a factores no controlados por el investigador, entre los cuales se pueden mencionar el logro del ingreso a las instalaciones venezolanas donde se desarrollan los procesos de refrigeración en la actualidad, el acceso a información técnica relacionada con la materia pues la misma constituye material confidencial y licencias de empresas transnacionales, el acceso a equipos de laboratorio para validación de simuladores y el uso de software especializados para simulación de procesos necesarios para la validación ya que éstos son de un elevado costo y difícil obtención.

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Delimitaciones

La presente investigación presenta las siguientes delimitaciones:

- No se hará la instalación de equipos térmicos, es decir, los dispositivos que integran el sistema de refrigeración criogénico.

- El análisis será netamente teórico. Solo se hará uso del software PRO II

- para su validación, esto por ser un software completo y económico.

- No se harán demostraciones experimentales ya que no se cuenta con un laboratorio especializado. Se contara con los resultados obtenidos usando el software PRO II.

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5. MARCO TEÓRICO

Antecedentes

Miller, J. Carmona, P y Lezama, Presentó un artículos en la sexta conferencia anual de (6th Doha Conference on Natural Gas, held 29 October-1

November 2007) en Doha, Qatar, por Vince Atma Row, gerente de producción, procesamiento de gas y refinación. El procesamiento de gas natural dependerá de la composición original de gas en el yacimiento. Most produced gas must be treated before the consumer can use it, and there were nearly 2,000 gas processing plants operating around the world as of mid-2006. La mayoría de gas producido debe ser tratado antes de que el consumidor pueda usarlo, existen cerca de 2.000 plantas de procesamiento de gas natural licuado GNL operando en todo el mundo contadas a partir del año 2006. Estas plantas van desde plantas relativamente simples, hasta instalaciones complejas

En instalaciones complejas, los compuestos de hidrocarburos gaseosos pesados y livianos se separan de la corriente de gas y grandes cantidades de gas licuado, se modifica a especificaciones de venta. Los clientes exigen que el gas que se les entreguen y cumpla determinadas adecuaciones de composición, temperatura y presión.

Vince, A. Históricamente, el gas ha sido producido y consumido localmente. Esto ha dado lugar a grandes diferencias en las especificaciones del producto establecidas por los clientes. La aparición del gas como fuente mundial de energía se traducirá inevitablemente en las demandas de mayor flexibilidad. El procesamiento de gas y las etapas de licuefacción tendrán que ser capaz de manejar cambios en la composición del gas crudo como la vida vegetal existente en el planeta. Solo las condiciones ambientales y las limitaciones metalúrgicas imponen límites a la pureza del gas en toda la planta de procesamiento de gas natural licuado (GNL). Las ventas al contado de gas a los diferentes mercados

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introducen problemas en el cumplimiento de los valores calorífico superior (PCS) y el Número de Wobbe.

Existen diferentes formas para despojar los gases de líquidos condensables y sólidos que se puedan arrastrar desde el yacimiento, los equipos usados para tal fin, se denominan separadores y su funcionamiento está ligado exclusivamente al tipo de impurezas y composición que contenga el gas. Sin embargo los equipos de separación no sólo están relacionados a las fases liquidas y gaseosas, puesto que en planta también será necesario separar por ejemplo, dos fases liquidas inmiscibles