Diseño de Equipos
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1. Dimensionamiento de equipos que integran la sección de
regeneración
La GPSA (1998) presenta en la Fig. 21-12 de un estimado de las dimensiones
de los equipos que integran la sección de regeneración, tomando en cuenta la
tasa de circulación de amina:
(q MEA−ac)50%=141,7255gpm
a. Tanque de abastecimiento
D=84,0000 pulg ≈7,0000 pie
h=288,0000 pulg ≈24,0000 pie
b. Acumulador de reflujo
D=60,0000 pulg ≈5,0000 pie
L=96,0000 pulg ≈8,0000 pie
c. Tanque de venteo
D=84,0000 pulg ≈7,0000 pie
L=288,0000 pulg≈24,0000 pie
d. Filtro
D=60,0000 pulg ≈5,0000 pie
h=96,0000 pulg≈8,0000 pie
2. Características de la bomba de amina
(ΔP )B−AMP=440,0000 lpcm≈454,6960 lpca
ηB−AMP=60,0000%
(Tprom)B−AMP=125,0000oF
( ρAMP−pobre )125oF=60,8530 lbmpie3
≈0,9748lbmpie 3
(γAMP−pobre)125oF=0,9752
HB−AMP=1042,2389 pies
HPHB−AMP=98,1413hp
BHPB−AMP=163,5688hp
3. Dimensionamiento del absorbedor
a. Diámetro del absorbedor
- La GPSA (1998 y 2004) presentan un método para el cálculo del diámetro del
absorbedor. Se utiliza la Ecuación de Souders y Brown , que aplica para el
diseño de separadores usando el 60% del valor obtenido para la velocidad:
Pabs=464,6960 lpca
Tg=115,0000oF
qg=8,0902 pie 3seg
≈0,009m3seg
a C .O .
ρg=1,64662 lbmpie 3
ρl=60,8530 lbmpie 3
De la Fig. 7-9 (GPSA, 1998), se tiene:
K=0,3500... (conextractor deniebla)
Kcorr−p=0,28875
Factormáx=0,8000
Factormín=0,6000
Empleando la Ec. 01 - Velocidad de partícula, se tiene:
vg=K∗Factor∗√ Pi−PgPg
… (01)
vg−máx=1,3852 pieseg
vg−mín=1,0389 pieseg
Empleando las Ecs. 02 - Área disponible, 03 - Área disponible total y 04 -
Diámetro del recipiente, se tiene:
A=qv
… (02)
At= A0.8
…(03)
D=√ 4∗A3.1416
…(04)
Ag=7,7876 pie 2
At=9,7344 pie2
D=3,5205 pie ≈42,2466 pulg
- Otro método utilizado para el cálculo del diámetro del absorbedor es
empleando la Ecuación de Barton:
De la Fig. 3-3 de Martinez (1995), se tiene:
B=0,8200 ...(espaciamientoentre platos de24 pulg)
C=1,6500 ...( para :400 lpca<P<1000 lpca)
γg=0,70908
Tg=115,0000oF
γl=0,9873
Pabs=464,6960 lpca
qg=20,0000MMpcnd
Empleando la Ec. 05, se tiene:
A=( B∗qgC )∗√ yg∗T
yi∗P…(05)
A=9,3671 pie 2
D=3,4535 pie ≈41,4417 pulg
- De ambos métodos, se tiene que el diámetro más confiable para el
absorbedor, es:
Dabs=44,0000 pulg≈3,6667 pie
Nota 2: La velocidad del líquido en los canales de descenso del absorbedor es
un factor de cuidado. En este diseño se asigna un 20% del área total para la
circulación de la solución de amina.
b. Número de platos del absorbedor
- La GPSA (1998 y 2004) recomiendan el método de Absorción Promedio de
Krenser y Brown para estimar el número de platos del absorbedor:
(nAMP−pobre ) ent−|¿|2315,2650 lbmolhr
(K prom)gc=3,3749
(nga )rem=218,5712 lbmolhr
Empleando las Ecs. 06 - Factor de absorción promedio y 07 - Eficiencia de
absorción, se tiene:
FAP= n AMP−pobreK pobre∗(n ga )rem
… (06)
Ea=(n ga ) rem(n ga ) ent
…(07)
FAP=3,1387
Ea=99,94%
De la Fig. 7-9 (GPSA, 1998), se tiene:
nteóricos=4,5000
Empleando la Ec. 08 - Número de platos reales, se tiene:
n reales=n teoricon p
…(08)
−Platos deburbuja :ηpb=25,0000%→ nreales=18,0000
−Platos de válvula :ηpv=33,3000%→ nreales=13,5135
c. Altura del absorbedor
Espaciamiento entre platos=24,0000 pulg≈2,0000 pie
Extractor deniebla=18,0000 pulg≈1,5000 pie
Nivel o colchón de líquido=36,0000 pulg≈3,0000 pie
Empleando la Ec. 09 - Altura del recipiente, se tiene:
h=(n reales∗Espaciamiento )+ Extractor deniebla+Nivel de liquido …(09)
−Con platos deburbuja : h=486,0000 pulg ≈40,5000 pie
−Con platos deválvula :h=378,32432 pulg ≈31,5270 pie
4. Dimensionamiento del regenerador
a. Diámetro del regenerador
(nCO 2 )reg=218,5712 lbmolhr
(nH 2S ) reg=0,0571 lbmolhr
(nga )reg=218,6283 lbmolhr
(qga )reg=23,0468 pie 3seg
a C . N .
(nH 2O ) sal−reg=256,8311 lbmolhr
(qH 2O ) sal−reg=27,0739 pie 3seg
a C . N .
(qgt ) sal−reg=50,1207 pie 3seg
a C . N .
(qAMP−rica ) ent−reg=0,3738 pie 3seg
- El cálculo del área del regenerador se puede obtener con la sumatoria de las
áreas requeridas para el gas y el líquido. Es una técnica común asignar una
velocidad de 1,0 pie/seg al vapor en el recipiente y 0,25 pie/seg al líquido que
cae por los platos o bandejas. Así como garantizar entre el 10 y el 20% del
área total:
Ag=50,1207 pie 2
Al=1,4950 pie 2
Areg=51,6157 pie2
D=8,1067 pie ≈97,2807 pulg
- El diámetro más confiable para el regenerador, es:
Dreg=98,0000 pulg≈8,1667 pie
b. Número de platos del regenerador
- La GPSA (1998 y 2004) recomiendan el método Factor de Despojamiento, el
cual es similar al de Krenser y Brown, para estimar el número de platos del
regenerador:
Preg=24,6960 lpca
Empleando la Ec. 10 - Eficiencia de despojamiento, se tiene:
Es=(nga)sal(n ga ) rem
…(10)
Es=100,0261%
(nAMP−rica ) ent−reg=2533,8361 lbmolhr
(nga ) sal−reg=218,6283 lbmolhr
De la Fig. 19-49 (GPSA, 1998), se tiene:
HH 2S=18200,000 lpca
Empleando las Ecs. 11 - Constante de equilibrio en función de la constante de
Henry y 12 - Factor de despojamiento, se tiene:
K= HP
…(11)
St=K∗(n ga ) sal( n AMP ) ent
…(12)
K=736,9615
ST=63,5876
- Sumiendo valores de nteóricos, se busca aquel valor que reproduzca el valor
de Es; dicho valor será el número de platos teóricos requeridos:
nteóricos=5,0000
(Es)reproducido=100,00000%
−Platos deburbuja :ηpb=25,0000%→ nreales=20,0000
−Platos de válvula :ηpv=33,3000%→ nreales=15,0150
c. Altura del regenerador
Espaciamiento entre platos=24,0000 pulg≈2,0000 pie
Nivel o colchón de líquido=36,0000 pulg≈3,0000 pie
−Con platos deburbuja : h=516,0000 pulg≈ 43,0000 pie
−Con platos deválvula :h=396,36036 pulg≈33,0300 pie