4. Bases Y Criterios Del Diseño. 95w2

PLANTA DE TRATAMIENTO CON AMINAS PARA LA OBTENCIÓN DE PROPANO-PROPILENO LIBRE DE H2S MEDIANTE UN SISTEMA DE ABSORCIÓN QUÍMICA

Documento: Bases y criterios de diseño Fecha: 05/2013

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1. OBJETIVO DEL DOCUMENTO Tiene como objetivo definir las bases y criterios de diseño para la disciplina de procesos a utilizar para la puesta en marcha del proyecto de Ingeniería Básica. Se debe conocer las condiciones ambientales que se deben cumplir, establecer las especificaciones de la alimentación, como también estudiar la disponibilidad de los servicios necesarios para lograr el proceso deseado. 2. ALCANCE DEL DOCUMENTO Cuando

se

define

un

proyecto

de

ingeniería

se

establecen

parámetros

y

responsabilidades, indicando las fases de trabajo para su diseño de acuerdo con la magnitud en el desarrollo del mismo. Para esto ambas partes definen el contexto de trabajo y empleo ó no de nuevas tecnologías de acuerdo a los costos que se manejen y la magnitud del mismo. 3. ALCANCE DEL PROYECTO El presente proyecto tiene como finalidad primordial la realización del diseño de una planta de tratamiento con aminas para la obtención de propano-propileno libre de impurezas. Para lograr tal fin, tiene previsto la realización de diversas actividades y tareas relacionadas con dicho proceso. Se han desarrollado algunas de ellas, entre las que se encuentran: El estudio de factibilidad económica, la selección de la tecnología a aplicar en la planta, determinación de la capacidad de la planta y por último la escogencia de la ubicación geográfica para la construcción de la misma. 4. BASES DE DISEÑO 4.1. Premisas Generales Para la elaboración del proyecto de obtención de propano – propileno, fue necesario basar los cálculos y procedimientos realizados en los siguientes estándares y normas:





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Normas PDVSA: Usadas en el diseño y selección de los equipos involucrados en el proceso, así como también como criterios de seguridad industrial en la planta.



-

Bombas

-

Intercambiadores de calor (selección)

-

Columnas de separación

-

Diagramas de proceso

-

Manual de seguridad industrial volumen 1 (SI- S-04).

Normas COVENIN: Regulaciones ambientales, parámetros sísmicos, y comités de seguridad.



Ley Penal del ambiente: Regulaciones ambientales. -

TITULO II, CAPITULOS I, II, IV, VII.

4.2. Condiciones Ambientales La empresa estima cumplir con las regulaciones ambientales establecidas, por los entes competentes para ello dispone de una estructura organizacional que le permite implantar y monitorear sus programas ambientales. Se dispondrá de organismos y departamentos especializados, que implementaran sus propios programas ambientales, auditorías ambientales internas e inspecciones de las instalaciones y alrededores con base en los lineamientos de las leyes ambientales. Se deberá establecer evaluaciones continuas, así como estrategias correctivas, cuando las auditorías internas revelan alguna deficiencia, las acciones implementadas deben ser suficientes para eliminarlas y en el caso de suelos y cuerpos de agua contaminados con niveles superiores a los indicados en la normativa, se registran en los Estados Financieros consolidados auditados, como pasivos ambientales, cuando se conocen y se tiene información suficiente para calcular los costos estimables para su remediación. Adicionalmente la dirección de Seguridad Industrial, Salud Ocupacional y ambiente, debe fomentar en el interior de la empresa una cultura corporativa enfocada a mejorar la seguridad industrial y la protección al medio ambiente. Este sistema es una herramienta



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istrativa compuesta de diversos elementos interdependientes e interrelacionados enfocados al diagnóstico, evaluación, implantación y mejoras preventivas continuas relacionadas con la seguridad y la protección ambiental. Las etapas de diagnóstico y evaluación sean finalizadas y el sistema se encuentra en la etapa avanzada de implantación sus operaciones en el medio ambiente. La empresa mantendrá una estructura interna a fin de identificar y resolver problemas ambientales y de ser necesario contratara consultores externos para realización de auditorías operativas en sus plantas industriales, incluyendo estimaciones de costos para remediar cualquier incumplimiento con las leyes ambientales. Tales medidas pueden incluir el mejoramiento de la eficiencia operativa de las plantas, la limpieza de aguas y tierras contaminadas y gastos de capital para minimizar el efecto de sus operaciones en el medio ambiente. La organización debe mantener un registro adecuado todos los estudios, estimaciones, trabajos realizados y cualquier otra información que los organismos competentes pudieran solicitar de tiempo en tiempo. A su vez la empresa invertiría en el desarrollo de proyectos ambientales que promuevan el crecimiento de infraestructura ecológica básica, a ello se le suma la modernización de las instalaciones, la implantación de sistemas y mecanismos para monitorear y controlar la contaminación atmosférica, la adquisición de equipos para cubrir cualquier contingencia o accidente. 4.3. Descripción de las instalaciones existentes La empresa que se considera, se encuentra en su inicio con vista en un futuro de éxitos. Actualmente no posee instalaciones, pero se pueden considerar las instalaciones adyacentes a donde se ubicara la planta, como el CRP-CARDON con su amplia trayectoria y años en funcionamiento, posee sus propias normas del cual se prevé, se regirá este ambicioso proyecto.



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4.4. Capacidad de diseño Por medio de la estimación de la capacidad se considera que la planta esta en la disposición de procesar 700ton/día, con un sobrediseño considerado del 15%, esto para cubrir la demanda emergente en el mercado local e internacional. Esto quiere decir que en su primera fase de arranque esta contara con un diseño de procesamiento de 805 ton/día. 4.5. Factor de Servicio Agua de enfriamiento: Se requiere de agua de enfriamiento a la salida de reactor esta puede provenir de la red de agua potable, ya que luego esta agua es refrigerada para ser utilizada nuevamente en el proceso. Electricidad: Esta es de proveniencia del servicio eléctrico de la localidad, además de contar con una pequeña planta de emergencia para cuando se presenten fallas en el servicio. Vapor: La reacción necesita calor y se le suministra con una sales fundidas, las cuales se recirculan y la energía necesaria se le suministra mediante un horno de combustión directa DEA: Esta es importante en el proceso ya que es la que absorbe el contaminante del propano-propileno



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4.6. Características / Especificaciones de la Alimentación. Componentes

% p/p

Etileno

CH2=CH2

0,0478

Etano

C2H6

1,87

Propileno

(CH2=CHCH3)

62,47

Propano

C3H8

31,27

I-butano

(H3C)2=CH –CH3

2,33

Sulfuro de hidrógeno

H2S

4,5

Fuente: Los autores En estos procesos las aminas comúnmente utilizadas son: MEA (monoetanolamina), DEA (dietanolamina), DGA (diglicolamina) y MDEA (metildietanolamina). Para nuestro estudio se trabajara con la amina DEA Normalización de la Alimentación Componentes

.

% p/p

Etileno

CH2=CH2

4,66*E-4

Etano

C2H6

0,0182

Propileno

(CH2=CHCH3)

0,6095

Propano

C3H8

0,3051

I-butano

(H3C)2=CH –CH3

0,0227

Sulfuro de hidrógeno

H2S

0,0439

Total

1



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4.7. Características / Especificaciones de los Productos PROPILENO 

Temperatura. Normal ebullición: -47,7 ºC



Temperatura crítica: 91,8 ºC



Presión crítica: 4,47 MPa



Límites de explosividad: 2,2 – 10 %v



Muy reactivo (polimerización, oxidación, halogenación, alquilación): radical alilo estabilizado por resonancia

PROPANO Propiedades del gas Peso Molecular: 44.096 g/mol Fase Sólida Punto de fusión: -187.7 °C Calor latente de fusión (1,013 bar, en el punto triple) : 94.98 kJ/kg Fase líquida 

Densidad del líquido (1.013 bar en el punto de ebullición) : 582 kg/m3



Equivalente Líquido/Gas (1.013 bar y 15 °C (59 °F)) : 311 vol/vol



Punto de ebullición (1.013 bar) : -42.1 °C



Calor latente de vaporización (1.013 bar en el punto de ebullición) : 425.31 kJ/kg



Presión de vapor (a 21 °C o 70 °F) : 8.7 bar

Punto Crítico 

Temperatura Crítica : 96.6 °C



Presión Crítica : 42.5 bar



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Fase gaseosa 

Densidad del gas (1.013 bar en el punto de ebullición) : 2.423 kg/m 3



Densidad del Gas (1.013 bar y 15 °C (59 °F)) : 1.91 kg/m3



Factor de Compresibilidad (Z) (1.013 bar y 15 °C (59 °F)) : 0.9821



Gravedad específica (aire = 1) (1.013 bar y 21 °C (70 °F)) : 1.55



Volumen Específico (1.013 bar y 21 °C (70 °F)) : 0.543 m 3/kg



Capacidad calorífica a presión constante () (1 bar y 25 °C (77 °F)) : 0.075 kJ/(mol.K)



Capacidad calorífica a volumen constante (Cv) (1 bar y 25 °C (77 °F)) : 0.066 kJ/(mol.K)



Razón de calores específicos (Gama:/Cv) (1 bar y 25 °C (77 °F)) : 1.134441



Conductividad Térmica (1.013 bar y 0 °C (32 °F)) : 15.198 mW/(m.K)

Misceláneos 

Solubilidad en agua (1.013 bar y 20 °C (68 °F)) : 0.039 vol/vol



Temperatura de Autoignición : 470 °C

4.8. Capacidad de Almacenamiento La capacidad de almacenamiento se realizara en función de la demanda del producto y subproductos, se establece un rango de almacenamiento ya que se estima que no siempre serán constantes la ventas del mismo. Almacene los recipientes en lugares autorizados, (NOM-002-SEDG-1999, “Bodegas de Distribución de Gas LP en Recipientes Portátiles: Diseño, Construcción y Operación”), lejos de fuentes de ignición y de calor. Se debe disponer precavidamente de lugares separados para almacenar diferentes gases comprimidos o inflamables, de acuerdo a las normas aplicables.



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4.9. Disponibilidad de los Servicios De acuerdo a lo descrito anteriormente si hay la disponibilidad de dichos servicios, ya que la planta estará ubicada en las adyacencias del CRP CARDON, y en las refinerías existe un área llamada servicios industriales, la cual garantiza la generación de agua, aire, gas y electricidad requerida para procesos 4.10. Filosofía de Mantenimiento Conjunto de actividades y procesos estratégicos realizados para conservar y/o restablecer infraestructuras, sistemas, equipos y dispositivos a una condición que le permita cumplir con las funciones requeridas dentro de un

marco económicamente

viable y de acuerdo a las normas técnicas y de seguridad establecidas. En los actuales momentos, existen una gran cantidad de tendencias, metodologías, software y herramientas en general, que contribuyen a que las labores de mantenimiento efectuadas sobre equipos o sistemas sean cada vez más eficaces. En este sentido, se dedica este capítulo a la explicación de todos los conceptos, técnicas y herramientas empleadas durante la ejecución del trabajo Algunos tipos de mantenimientos son: 

Mantenimiento Preventivo.

Son las acciones que se planean y programan con el objetivo de ajustar, reparar o cambiar partes en equipos, antes de que ocurra una falla o daños mayores, reduciendo al mínimo los gastos producto de paradas no programadas. Entre las ventajas de la aplicación de un buen plan de mantenimiento preventivo, se pueden citar las siguientes: · Disminuye el tiempo de parada de los equipos. · Disminuye el pago de tiempo extra al personal. · Disminuye los costos por reparación.



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· Mejora el control de la existencia de repuestos en almacén. · Disminuye el costo unitario de producción. · Aumenta la seguridad de los trabajos. 

Mantenimiento Predictivo.

Este tipo de mantenimiento se practica para detectar anomalías en los equipos, generalmente en funcionamiento, mediante la interpretación de datos obtenidos con instrumentos previamente colocados en diferentes partes de la máquina o mediante la toma de muestras. El mantenimiento predictivo pudiera ser considerado como preventivo, la diferencia está, en que debido a la tecnología utilizada, cada vez más sofisticada, da la posibilidad de obtener datos de los diferentes parámetros que se presentan en la operación normal de los equipos, los datos así obtenidos pueden ser procesados por computadoras y dar reportes o accionar alarmas e inclusive parar el equipo evitando daños mayores. Así pues, se cuenta con numerosas técnicas que permiten anticiparse a la falla mediante el seguimiento de la operación de los equipos, entre las cuales sobresalen las mediciones de vibraciones para conocer el estado de los rodamientos, el análisis de aceite, detección infrarroja de puntos calientes, alineación óptica/láser, mediciones de variables operacionales como: Presión, temperatura y volumen, etc. 

Mantenimiento Correctivo.

Es el mantenimiento que se ejecuta después de la aparición de una falla, para restablecer cualquier infraestructura, sistema, dispositivo o equipo a una condición en la cual pueda cumplir con la función para el cual está diseñado. El

mantenimiento

correctivo, puede ser producto de la falla de un equipo, que lo obliga a no estar disponible para operar, o se puede derivar de una inspección que arroje como resultado, el daño de una o varias partes.





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Mantenimiento Proactivo.

Este tipo de mantenimiento, consiste en el seguimiento de las fallas repetitivas con el fin de conseguir su causa y rediseñar el sistema de ser necesario. 5. CRITERIOS DE DISEÑO 5.1. Metodología Aplicada Se trabajara con un proceso de absorción química donde se utilizara el solvente de amina (DEA) la cual lograra absorber los contaminantes de la mezcla propano-propileno y así obtener el producto deseado libre de contaminantes (H2S) 5.2. Normas Aplicables 

Ley Penal del Ambiente

Objeto de la ley: La presente Ley tiene por objeto tipificar como delitos aquellos hechos que violen las disposiciones relativas a la conservación, defensa y mejoramiento del ambiente, y establece las sanciones penales correspondientes. Así mismo, determina las medidas precautelativas, de restitución y de reparación a que haya lugar. 

LEY SOBRE SUSTANCIAS, MATERIALES Y DESECHOS PELIGROSOS

Gaceta Oficial N° 5.554 Extraordinaria de fecha 13 de noviembre de 2.001 Objeto de la Ley: regular la generación, uso, recolección, almacenamiento, transporte, tratamiento y disposición final de las sustancias, materiales y desechos peligrosos, así como cualquier otra operación que los involucre con el fin de proteger la salud y el ambiente.





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DECRETO N° 883

FECHA: 11 de Octubre de 1995 Objeto de la Norma: La protección de las cuencas hidrográficas, la clasificación y el control de la calidad de los cuerpos de agua y el control de los vertidos o efluentes líquidos susceptibles de degradar el medio acuático y alterar los niveles de calidad exigibles para preservar y mejorar el ambiente. 

Normas COVENIN. 2270:2002.

Comités de Seguridad e Higiene en el Trabajo. Guía para su Integración y Funcionamiento. 5.3. Criterios Generales Algunos problemas que se pueden tener por la presencia del H2S 

Corrosión



Toxicidad

La mezcla que sale de la regeneradora aún posee de un 3 a un 10% del H2S y es necesario eliminarlo, dependiendo de la cantidad de H2S y las reglamentaciones ambientales y de seguridad. La regeneradora continua la remoción del H 2S bien sea transformándolo en azufre o enviándolo a la unidad recuperadora de azufre. La mezcla al salir de la unidad de limpieza debe contener solo entre el 1 y 0.3% del H 2S removido.



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5.4. Equipos Columna de separación (absorbedora) C-1101 Las torres de absorción tienen como finalidad utilizar una corriente de líquido para recuperar ciertos componentes que se hallan en el seno de un gas. En este caso se pretende extraer por el tope el gas tratado, libre en mayor proporción de H 2S y por el fondo de la columna se tendrá la amina rica. Según los requerimientos del proceso y de acuerdo al Manual de Diseño de proceso de PDVSA MDP-04-CF-07, el tipo de empaque utilizado para estas exigencias es el anillo Pall construido de acero inoxidable dispuesto en un arreglo desordenado operando con flujos de líquido y vapor regulados a modo de no exceder la caída de presión. Columna de separación (Regeneradora) C-1102 Esta torre se encuentra en el proceso para extraer de la corriente del líquido aquellos compuestos pesados como etileno, etano, H2S, propeno, propano, isobutano, H2O, ya que corresponde obtener como producto final propano-propileno libre de impurezas. Según el Manual de Diseño de Proceso de PDVSA MDP- 04-CF-06, los perforados sin bajante

platos

son platos perforados sin bajante que (flujo dual o plato

fluctuante) poseen alta capacidad, moderada eficiencia y baja flexibilidad, sin embargo estos platos deben ser apropiadamente diseñados para las cargas a las cuales van a ser operados, de los contrario no funcionarán satisfactoriamente. Debido a la ausencia de bajante, este plato ofrece mayor área de o, por lo tanto proporciona mayor capacidad que cualquiera de los platos más comunes, son los más económicos, de fácil instalación y mantenimiento Intercambiador de Calor E-1101 (Precalentador) Este equipo corresponde a un intercambiador que cumple la función de precalentar la amina rica en H2S y así colocarla en contracorriente con el flujo de fondo de la torre regeneradora, la corriente de producto es introducida en la torre regeneradora.



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Intercambiador de calor E-1102 (Rehervidor) Los intercambiadores de calor llevan a cabo una transferencia de energía entre dos corrientes a diferentes temperaturas. Pueden tener como misión elevar (o disminuir) la temperatura de una corriente o bien vaporizarla (o condensarla) total o parcialmente. Una vez que se tienen las condiciones de operación, los equipos a utilizar en el proceso es la forma constructiva de un intercambiador de calor de tubos y carcasa AES, debido que es fácil de limpiar, económico y fácil de construir a diferentes tamaños; puede ser diseñado únicamente desde presiones moderadas hasta altas, sin variar su costo. Mecánicamente resistente para soportar las tensiones a la cual es sometido durante la etapa de fabricación, el envío, montaje e instalación en sitio; y los esfuerzos externos e internos en las condiciones normales de operación, debido a los cambios en temperatura y presión. Fácil de mantener y reparar (aquellas partes sujetas a fallas frecuentes, tubos y empacaduras, son fáciles de reemplazar). Todo esto según las especificaciones estipuladas por el manual MDP-05-E-01 de PDVSA. Intercambiador de Calor E-1103 (Enfriador) El intercambiador E-1103 tiene como objetivo enfriar el flujo de proveniente de la torre regeneradora a fin de acondicionarla ya como etapa final del proceso. Se emplea acero al carbono como material de construcción. 5.5. Tuberías Para las tuberías se seleccionó Acero al carbono, catalogo 80, puesto que se usa en gran cantidad de aplicaciones industriales manejando fluidos abrasivos y corrosivos. También es utilizada en la construcción en ductos de agua, y dentro de las viviendas para conducción de agua y gas.



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4. Bases Y Criterios Del Diseño. 95w2

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