Doc.: 14089-C-PRO-MCA-401

PROYECTO N OT14089INGENIERA DE DETALLESIMPLEMENTACIN PLANTA DE TRATAMIENTO DE GASES DE COLABalance de Materia Zona Agua y Aire (rea 400)N: 14089-C-PRO-MCA-401

PROINGESANEXXO INGENIERACODELCO D. VENTANA

REVFECHADESCRIPCINPREPREVAPRREVAPRREVAPR

A22-01-2015Para Coordinacin InternaIMRJMMBSO

INDICE

21.OBJETIVO

22.ANTECEDENTES y REFERENCIAS

33.ALCANCE.

34.BASE DE CLCULO

45.METODOLOGA

1. OBJETIVOEl presente documento entrega el balance de masa de los sistemas que intervienen y son parte del rea 400 (Suministro de servicios de Aire de Instrumento y Agua potable y de Procesos) del proyecto Ingeniera de Detalles Implementacin Planta de Tratamiento de Gases de Cola, y su relacin de proceso con las otras reas involucradas en el proyecto y las instalaciones existentes, da informacin para diseo y dimensionamiento del rea en cuestin. 2. ANTECEDENTES y REFERENCIASPara el desarrollo de los clculos, se utilizaron los siguientes planos y documentos:

14089-A1-PRO-PFD-401:

Diagrama de Procesos rea 400.14089-C-PRO-MCA-101:

Balance de masa Zona PTGC.

14089-C-PRO-MCA-201:Balance de masa Zona Perxido

14089-C-PRO-MCA-301:Balance de masa Zona cido14089-A1-MEC-LYT-001:

Plano de Ubicacin (LAYOUT).

14089-C-PRO-INF-002:

Estudio de Antecedentes Ingeniera Bsica- Proceso

14089-C-PRO-CRD-001:Criterio de Diseo General y de Procesos.

PIP PCCIA001

Design of Instrument Air SystemsV13F505-FI-PR-PA-REP-004-0

Manual de Operacin planta PTGC.3. ALCANCE.

El alcance del balance que se presenta a continuacin, se enmarcan esencialmente en la definicin de los flujos requeridos para dimensionar los equipos del rea 300, a continuacin se define el lmite de batera para los flujos de procesos y servicios:

Aguas Arriba:

Conexin a matriz principal de Agua de proceso Colmo existente en la planta (ver plano 14089-A1-PRO-PFD-101). Matriz de Agua potable de la planta de cido (ver plano 14089-A1-PRO-PFD-401). Matriz de Agua Aire de instrumento existente en la Planta de cido (ver plano 14089-A1-PRO-PFD-401).

Aguas Abajo: Conexin de agua de procesos a el rea 100 (planta PTGC) segn plano 14089-A1-PRO-PID-101, tie-in TP01.

Conexiones de agua potable a entregar a las reas 100, 200 y 300. Conexin de aire de instrumento a vlvulas de control en las reas 100, 200 y 300 (ver plano 14089-A1-PRO-PFD-401).4. BASE DE CLCULOSe utilizo como bases de clculos los criterios adoptados en el documento Criterio de Diseo de Procesos (14089-C-PRO-CRD-001) de la actual ingeniera. La base de clculo principales utilizadas se muestran en las tablas a continuacin:La tabla 1 muestra el nmero de vlvulas con actuadores neumticos con las cuales haremos las estimaciones de consumo de este insumo, esto fue definido en el documento 14089-C-PRO-INF-002.

Tabla 1 Cantidad de vlvulas con actuadores neumticos en las reas 100, 200 y 300.

Por Vlvulas de Control y On/OffV Control - On / Off

PTGC rea 100

Fondo de K-100 (K10003, K10004)2

Agua de procesos 3

Producto Acido a T-02 (J10030)1

Irrigacin 1ra etapa K-1002

Recirculacin a B103 (J10321)1

Dosificacin de Perxido2

Manejo de Perxido - rea 200

Carga de estanques T-01 A/B2

Enfriamiento de estanques T-01 A/B2

Descarga de estanques T-01 A/B2

Total de vlvulas17

Por otro lado de los documentos 14089-C-PRO-MCA-101, 14089-C-PRO-MCA-201 Y 14089-C-PRO-MCA-301 se extraen los diferentes consumos de agua de potable y agua de proceso en las tres reas, ver tabla 2.Tabla 2 Consumos de agua de Proceso y Agua de servicio en las reas 100, 200 y 300.EspecificacinAgua de procesos requerida rea 100Agua de Servicio rea 100Agua de servicio rea 200Agua de servicio rea 300

Flujo Continuosinonono

Flujo de Masa Totalkg/h4.4928.00013.00011.000

Flujo Volumtrico Instantneom3/h4,581311

5. METODOLOGA

A continuacin se presenta el mtodo de clculo usado para el balance correspondiente a los servicios requeridos por las diferentes reas, los flujos volumtricos de diseo, los cuales se utilizaran en el dimensionamiento de las lneas requeridas en esta ingeniera, se listan segn el tipo de servicio.5.1Agua de proceso.Solo existe un consumo de este tipo de agua y es el del rea 100 (planta PTGC), este consumo est definido por HP como se explica en el manual de operacin de la misma (V13F505-FI-PR-PA-REP-004-0) y el documento 14089-C-PRO-MCA-101 de esta ingeniera.Consumo normal agua de procesos por rea 100: 4,5 m3/h.Para diseo de caera tomaremos como flujo de diseo el mximo posible a alcanzar ms un factor del 10%, este consumo mximo de agua de proceso es el presentado por HP a una carga mximo de 150.000 Nm3/h de gas de cola y con una concentracin mxima de 8000 ppm de SO2 con la consideracin que tener capacidad de tuberas en el caso de que un evento como ese se presente.

Consumo mximo: 15,21m3/h * 1,1= 16,7 m3/h.5.2Agua Potable.

Para este servicio se tomaron los diferentes consumos de las tres reas y se totalizaron los consumos por reas, a este flujo total por rea se multiplica por un factor de 1,1 para tomar un 10% de sobre diseorea 100:

Consumo en ducha de emergencia lavaojos = 8 m3/h.

Consumo de agua en dilucin de derrames= 3 m3/h.

Total a consumir de agua potable por rea 300 = (8 + 3) m3/h. = 11 m3/h.

rea 200:

Consumo en ducha de emergencia lavaojos = 8 m3/h.

Consumo de agua en aspersin de estanque = 2 m3/h.

Consumo de agua en dilucin de derrames= 3 m3/h.

Total a consumir de agua potable por rea 200 = (8 + 2 + 3) m3/h. = 13 m3/h.

Flujo total de diseo = 13 m3/h*1.1 = 14.3m3/h.rea 300:

Consumo en ducha de emergencia lavaojos = 8 m3/h.

Consumo de agua en dilucin de derrames= 3 m3/h.

Total a consumir de agua potable por rea 300 = (8 + 3) m3/h. = 11 m3/h.

Flujo total de diseo = 11 m3/h*1.1 = 12.1 m3/h.5.3Aire de Instrumento.

El Aire de Instrumento ser empleado solamente en vlvulas de control. Para el clculo preliminar de los requerimientos de Aire de Instrumentos se contabilizan nicamente las vlvulas asociadas a los lazos de control principales que usan vlvulas automticas con actuador neumtico, tambin las vlvulas de emergencia. El sistema de aire de instrumento no debe ser usado para suplir de aire en operaciones con herramientas neumticas o limpieza de tuberas y equipos.

Para el clculo de los requerimientos de Aire de Instrumentos para las reas se multiplica el flujo de aire por vlvula, en nuestro caso podemos definir 3,5 Nm3/h (2,0 SCFM segn PIP PCCIA001) por el nmero de controladores o instrumentos neumticos que tenga dicha rea, de esta manera garantizamos un flujo para todos los instrumentos operando de manera simultnea en su consumo mximo de aire. Tambin se recomienda considerar un 10% de capacidad adicional para purgas de instrumentos diversos y fugas en el sistema de distribucin.

En cuanto a los requerimientos de presin, Instrumentos con accionamientos neumticos requieren presiones de aire de 35 psig (2,4 barg) o menos, posicionamiento de vlvulas de control y actuadores de piston pueden requerir aire a 60 psig (4,1 barg) o superior. Para mayor flexibilidad en cada de presin a travs de equipos de secado, lneas de distribucin y reguladores de presin, la presin de entrega de aire se recomienda ser de 100 psig mnimo (6,9 barg).

Segn lo anterior tenemos la tabla 3 con el clculo de consumo de aire de Instrumento en las reas 100 y 200, en el rea 300 no se estima consumo ya que no hay elemento con accin neumtica en dicha rea.Las condiciones mnimas de calidad se indican en el documento 14089-C-PRO-CRD-001 CRITERIO DE DISEO GENERAL Y DE PROCESOS.Tabla 3 Consumos de aire de instrumento reas 100 y 200.

REQUERIMIENTOS DE AIRE DE INSTRUMENTOS

Vlvulas de Control y On/OffReq UnitV Control - On / Off

PTGC rea 100

Fondo de K-100 (K10003, K10004)2,0 SCFM24,0 SCFM

Agua de procesos 2,0 SCFM36,0 SCFM

Producto Acido a T-02 (J10030)2,0 SCFM12,0 SCFM

Irrigacin 1ra etapa K-1002,0 SCFM24,0 SCFM

Recirculacin a B103 (J10321)2,0 SCFM12,0 SCFM

Dosificacin de Perxido2,0 SCFM24,0 SCFM

Total rea 10022,0 SCFM

15% (Vlvulas adicionales)3,3 SCFM

15% (Fugas y Expansiones Fut)3,3 SCFM

Total AI para Vlvulas rea 10028,6 SCFM

Manejo de Perxido - rea 200

Carga de estanques T-01 A/B2,0 SCFM24,0 SCFM

Enfriamiento de estanques T-01 A/B2,0 SCFM24,0 SCFM

Descarga de estanques T-01 A/B2,0 SCFM24,0 SCFM

Total rea 20012,0 SCFM

15% (Vlvulas adicionales)1,8 SCFM

15% (Fugas y Expansiones Fut)1,8 SCFM

Total AI para Vlvulas rea 20015,6 SCFM

Total Aire de Instrumentos44,2 SCFM

Los recipientes a disear deben considerar los siguientes datosEstanque acumulador AR-01 (rea 100)Consumo Normal de aire:22 SCFMCapacidad de Diseo:28,6 SCFM

Estanque acumulador AR-02 (rea 200)Consumo Normal de aire:12 SCFM

Capacidad de Diseo:15,6 SCFM

En la tabla 4.1 y 4.2 se muestran la tabla de flujo y condiciones de las diferentes corrientes, que prestan servicios de agua de proceso, potable y aire de instrumento a las reas 100, 200 y 300, la tabla 4.1 y 4.2, corresponde a las diferentes corrientes de procesos presentadas en el diagrama 14089-A1-PRO-PFD-401.

Tabla 4.1 Corrientes de Procesos y servicios rea 400 (Aire de Instrumento).

Corriente401402

MedioAire de InstrumentoAire de Instrumento

EspecificacinAire de Instrumento hacia estanque AR-02Aire de Instrumento hacia estanque AR-01

Flujo Continuonono

Flujo de Gas secoNm3/h25,1246,07

Flujo de Gas hmedoNm3/h25,1246,07

Flujo de Gas insta.m3/h

TemperaturaC

Presin totalmbar6.900,06.900,0

Densidad estandarkg/Nm3

Densidad actualkg/m3

Concentracin base Seca

SO2%vol

O2%vol21,0021,00

CO2%vol

H2O%vol0,000,00

N2%vol78,0078,00

Peak de SO2 en carga

3000 ppm %vol SO2

8000 ppm%vol SO2

Tabla 4.2 Corrientes de Procesos y servicios rea 400 (Agua de Proceso y Agua Potable).

Corriente403404405406

MedioAgua de ProcesosAgua potableAgua potableAgua potable

EspecificacinAgua de procesos requeridaAgua de Servicio rea 100Agua de servicio rea 200Agua de servicio rea 300

Flujo Continuosinonono

Flujo de Masa Totalkg/h4.4928.00013.00011.000

Flujo de Agua kg/h4.4928.00013.00011.000

Flujo de Perxidokg/h0

Flujo de cido Sulfricokg/h0

Flujo Volumtrico Instantaneom3/h4,581311

Flujo Volumtrico Diseom3/h16,781412

TemperaturaC20202020

Presin totalmbar

Densidadkg/m39981.0001.0001.000

Concentracin de cido Sulfrico% p/p

Peak de SO2 en carga de K-100

3000 ppm kg/h6.302

8000 ppmkg/h11.404

PROINGESA INGENIERA

FONO: (32) 3140790, CASA MATRIZ CONCN.

FONO: (41) 2245918, SUCURSAL CONCEPCIN.

FONO: (34) 2402550, SUCURSAL LOS ANDES.WWW.PROINGESA.CL

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