Capitulo IV

UNIVERSIDAD DEL ZULIA

RESULTADOS Y DISCUSIN DE RESULTADOS

4.1. DETERMINACIN DE FRECUENCIAS DE CAMBIOS DEL REACTIVO, PUNTO DE MXIMA EFICIENCIA Y PERFILES DE AVANCE DE AGOTAMIENTO DEL SULFATREAT(.

4.1.1. - Determinacin de la Autonoma del Reactivo SulfaTreat( Normal.

En la Tabla N 11 se muestran los resultados de Autonoma (Das) del reactivo SulfaTreat( Normal variando el Flujo de Gas (MMPCED) para las capacidades actuales (2.0 MMPCED) y futuras de produccin (7.0MMPCED) y la Concentracin de Sulfuro de Hidrgeno H2S (ppmv), utilizando la carga real de SulfaTreat( en los reactores, el cual es de 300.000 Lbs. Para realizar estos clculos se consideraron las condiciones del gas procesado actualmente en la planta como: temperatura, presin, factor de compresibilidad, peso molecular y caractersticas de los reactores como dimetro, volumen del reactor y longitud efectiva para el reactivo (ver hoja de clculo en Excel en el Anexo #2).

Tabla N11. - Autonoma del SulfaTreat( Normal variando las concentraciones de H2S y el flujo de gas.

Flujo de Gas

(MMPCED)Autonoma (das)

(2500ppmv)Autonoma (das) (3000ppmv)Autonoma (das) (3500ppmv)Autonoma (das) (4000ppmv)Autonoma (das) (6000ppmv)

1131109938254

26554474127

34436312718

43327232014

52622191611

6221816149

7191613128

Flujo de Gas


(8000ppmv)Autonoma (das) (10000ppmv)

14133

22016

31411

4108

587

676

765

En la tabla anterior se observa una relacin directa de agotamiento, pues si la concentracin de Sulfuro de Hidrgeno (H2S) aumenta, implica disminucin en la autonoma del SulfaTreat( para un determinado flujo. Por ejemplo para un flujo de gas de 1.0 MMPCED a una concentracin de H2S de 2500 ppmv se tiene una autonoma de 131 das, pero el mismo flujo a una concentracin de 3500 ppmv se tiene 93 das. Otro aspecto observado es que a medida que aumenta el flujo de gas para una misma concentracin de H2S disminuye la autonoma. Este comportamiento era de esperarse puesto que el reactivo se consumir ms rpidamente a medida que incremente el flujo de gas y la concentracin de H2S.

Es importante resaltar que los valores de autonoma del reactivo ms alto se obtuvieron para la concentracin mnima estudiada de H2S de 2500 ppmv.

En la Figura N19 se muestra un grfico de la Autonoma del reactivo SulfaTreat( Normal en funcin del flujo de gas y la concentracin de H2S de entrada.

Figura N 19.- Grfico de la Autonoma del Reactivo SulfaTreat( Normal

Las condiciones actuales de la Planta manejando 2.0 MMPCED con una concentracin promedio de H2S de 2500 ppmv, se obtiene una autonoma del reactivo de 65 das para 300.000 Lbs de carga segn los clculos realizados conjuntamente con el fabricante del reactivo. Este resultado de autonoma terico (65 das) es diferente a los reportados en campo (autonoma real 45 das aproximadamente), lo cual implica que existe entre un 30 35% del SulfaTreat( sin reaccionar.

En la Tabla N12 se muestran los resultados obtenidos de la frecuencia de cambio por ao del SulfaTreat( Normal y los costos totales $/ao variando el flujo de gas y la concentracin de H2S.

Tabla N 12.- Resultados de frecuencias de cambios del reactivo SulfaTreat( normal y los costos por ao.Flujo de Gas

(MMPCED)2500 ppmv3000 ppmv3500 ppmv

Cambios/aoCostos M$/aoCambios/aoCostos M$/aoCambios/aoCostos M$/ao

12.8259.803.4311.763.9363.72

25.6519.606.7623.537.8727.45

38.4779.4110.6935.2911.71091.17

411.21039.2113.41247.0515.61454.89

514.01299.0116.81558.8119.51818.62

616.81558.8120.11870.5823.52182.34

719.61818.6223.52182.3827.42546.06

Flujo de Gas



14.5415.686.7623.538.9831.67

28.9831.3713.41247.0517.91662.73

313.41247.0520.11870.5826.82494.10

417.91662.7326.82494.1035.83325.48

522.82078.4233.53117.6344.74156.83

626.82494.1040.23741.1553.64988.20

731.22909.7846.94364.6862.65819.57

En la Tabla anterior se observa a medida que aumenta la concentracin de H2S y el flujo de gas, se aumentan la frecuencia de cambio del reactivo, ya que se consume ms rpidamente y por ende aumentan los costos de operacin del proceso.

Los costos por cambios ($/cambio) son constantes, ya que a los reactores se le suministra 150 sacos de SulfaTreat( Normal de 2000 Lbs cada uno, para un total de 300.000 Lbs a un costo de 0.31 $/Lbs obtenindose un costo total de 93000$/cambio.

4.1.2. - Determinacin de la Autonoma del Reactivo SulfaTreat( HP mejorado.

En la Tabla N13 se muestran los resultados de Autonoma (Das) del reactivo SulfaTreat( HP mejorado variando el Flujo de Gas (MMPCED) para las capacidades actuales (2.0 MMPCED) y futuras de produccin (7.0MMPCED) y la Concentracin de Sulfuro de Hidrgeno H2S (ppmv), utilizando la carga real de SulfaTreat( mejorado en los reactores, el cual es de 300.000 Lbs. Para realizar estos clculos se consideraron las condiciones del gas procesado actualmente en la planta como: temperatura, presin, factor de compresibilidad, peso molecular y caractersticas de los reactores como dimetro, volumen del reactor y longitud efectiva para el reactivo (ver hoja de clculo en Excel en el Anexo #3).

Tabla N 13. - Autonoma del SulfaTreat( HP para varias concentraciones de H2S y varios flujos de gas.

Flujo de Gas



11491241069362

27562534731

35041353121

43731272316

53025211913

62521181610

7211815139

Flujo de Gas



14737

22319

31612

4129

597

686

775

En la Tabla anterior se observa el mismo comportamiento del SulfaTreat( normal, a medida que incrementa la concentracin de Sulfuro de Hidrgeno (H2S) y el flujo de gas disminuye la autonoma del SulfaTreat( para un determinado flujo. Este comportamiento era de esperarse, el reactivo se consumir ms rpidamente a medida que incremente el flujo de gas y la concentracin de H2S.

En la Figura N 20 se muestra un grfico de la Autonoma del reactivo SulfaTreat( HP mejorado en funcin del flujo de gas y la concentracin de H2S de entrada.

Figura N 20.- Grfico de la Autonoma del Reactivo SulfaTreat( HP mejorado.

En la Tabla N 14 se muestran los resultados obtenidos de la frecuencia de cambio por ao del SulfaTreat( HP mejorado y los costos totales $/ao variando el flujo de gas y la concentracin de H2S.

Tabla N 14.- Resultados de frecuencias de cambios del reactivo HP y los costos por ao.Flujo de Gas



12.5279.632.9335.563.4391.48

24.9559.265.9671.116.8782.96

37.4838.898.8100.6710.31174.44

49.81118.5211.81342.2213.71565.93

512.31398.1514.71677.7817.21957.41

614.71677.7817.72013.3320.62348.89

717.21957.4120.62348.8924.12740.37

Flujo de Gas



13.9447.415.89671.117.9894.82

27.8894.8211.81342.2215.71789.63

311.81342.2217.72013.3323.62684.44

415.71789.6323.62684.4431.43579.26

519.62237.0429.43355.5639.34474.08

623.62684.4435.34026.6747.15368.89

727.53131.8541.24697.7854.96263.71

En la Tabla anterior se observa a medida que aumenta la concentracin de H2S y el flujo de gas se aumentan la frecuencia de cambio del reactivo, ya que se consume ms rpidamente y por ende aumentan los costos de operacin del proceso.

Los costos por cambios ($/cambio) son constantes ya que a los reactores se le suministra 150 sacos de SulfaTreat( HP de 2000 Lbs cada uno, para un total de 300.000 Lbs a un costo de 0.38 $/Lbs obtenindose un costo total de 114000 $/cambio.

4.1.3. - Determinacin de la Autonoma del Reactivo SulfaTreat( XLP de alta efectividad.

En la Tabla N 15 se muestran los resultados de Autonoma (Das) del reactivo SulfaTreat( XLP de alta efectividad variando el Flujo de Gas (MMPCED) para las capacidades actuales (2.0 MMPCED) y futuras de produccin (7.0MMPCED) y la Concentracin de Sulfuro de Hidrgeno H2S (ppmv), utilizando la carga real de SulfaTreat( XLP en los reactores, el cual es de 300.000 Lbs. Para realizar estos clculos se consideraron las condiciones del gas procesado actualmente en la planta como: temperatura, presin, factor de compresibilidad, peso molecular y caractersticas de los reactores como dimetro, volumen del reactor y longitud efectiva para el reactivo (ver hoja de clculo en Excel en el Anexo #4).

Tabla N 15. - Autonoma del SulfaTreat( XLP para varias concentraciones de H2S y varios flujos de gas.

Flujo de Gas



1383319273239159

219116013712080

3128106918053

49680686040

57764554832

66453464027

75546393423

Flujo de Gas



112096

26048

34032

43024

52419

62016

71714

En la Tabla anterior se observa el mismo comportamiento para el SulfaTreat( XLP, a medida que incrementa la concentracin de Sulfuro de Hidrgeno (H2S) y el flujo de gas disminuye la autonoma del SulfaTreat( para un determinado flujo.

En la Figura N 21 se muestra un grfico de la Autonoma del reactivo SulfaTreat( XLP de alta efectividad en funcin del flujo de gas y la concentracin de H2S de entrada.

Figura N 21.- Grfico de la Autonoma del Reactivo SulfaTreat( XLP.En la Tabla N 16 se muestran los resultados obtenidos de la frecuencia de cambio por ao del SulfaTreat( XLP y los costos totales $/ao variando el flujo de gas y la concentracin de H2S.

Tabla N 16.- Resultados de frecuencias de cambios del reactivo XLP y los costos por ao.Flujo de Gas



11188.871.1226.651.3264.42

21.9377.752.3453.292.7528.84

32.9566.623.4679.944.0793.27

43.8755.494.6906.595.31057.69

54.8944.365.71133.246.71322.11

65.71133.246.91359.888.01586.53

76.71322.118.01586.539.41850.95

Flujo de Gas



11.5302.192.3453.293.0604.39

23.1604.394.6906.596.11208.79

34.6906.596.91359.889.21813.18

46.11208.799.21813.1812.22417.57

57.61510.9811.52266.4715.33021.96

69.21813.1813.72719.7718.33626.36

710.72115.37163173.0621.44230.75

En la Tabla anterior se observa a medida que aumenta la concentracin de H2S y el flujo de gas, se aumentan la frecuencia de cambio del reactivo, ya que se consume ms rpidamente y por ende aumentan los costos de operacin del proceso.

Los costos por cambios ($/cambio) son constantes ya que a los reactores se le suministra 150 sacos de SulfaTreat( XLP de 2000 Lbs c/u, para un total de 300.000 Lbs a un costo de 0.66 $/Lbs obtenindose un costo total de 198.000 $/cambio.

4.2.- EVALUACIN DEL REACTIVO QUMICO SULFATREAT( ST NORMAL.

En esta evaluacin se destaca la capacidad del qumico real (Lbs de Sulfuro de Hidrgeno (H2S) removidas/ lbs de SulfaTreat( versus el valor terico (reportado por el fabricante). Se observa la capacidad real obtenida en la planta es 0.07 Lbs de H2S removidas/Lbs de SulfaTreat( , la cual es 36 % inferior al valor terico indicado por el fabricante (0.11 Lbs de H2S removidas/ Lbs de SulfaTreat( normal).

Asimismo, es importante mencionar que en la prctica se pueden obtener rendimientos superiores al indicado por el fabricante. Por ejemplo, rendimientos superiores a 0.13 Lbs de H2S removida/Lbs de SulfaTreat( han sido obtenidos en el complejo operativo Muscar ubicado en el oriente del pas, en un proceso de endulzamiento similar al de la Planta Urdaneta Garca(10).

A continuacin se muestra la Tabla N 17 la evaluacin del reactivo qumico SulfaTreat(.

Tabla N 17.- Evaluacin del reactivo SulfaTreat( en la Planta Urdaneta Garca.

Capacidad Actual

Flujo de Gas2.0 MMPCED

Concentracin H2S en el gas de alimentacin2500 ppmv

Contenido de SulfaTreat( en el reactor300000lbs

Duracin real del lecho (autonoma real)45 das

Capacidad real de remocin de H2S del qumico0.07 Lbs de H2S/Lbs de SulfaTreat(

Capacidad Terica

Capacidad terica de remocin de H2S del qumico0.11 Lbs de H2S/Lbs de SulfaTreat(

Duracin terica del lecho (autonoma terica)65 das

Este mayor consumo de SulfaTreat( con respecto al indicado por el fabricante puede ser debido a las siguientes causas:

El gas agrio de alimentacin no est saturado con agua.

Presencia de hidrocarburos lquidos arrastrados en el gas agrio de alimentacin. Esta causa ocasiona una alta cada de presin en el reactor. Canalizaciones de flujo de gas en el lecho SulfaTreat(, lo cual impide que el qumico se consuma totalmente.

Con respecto a las causas de bajo rendimiento del reactivo se analiz cada una por separado, obtenindose que el gas alimentado a los reactores se encuentra actualmente con una inyeccin de vapor de agua de 5 galones/diarios para un flujo de 2.0 MMPCED de gas agrio, esto se traduce a 2.5 gal/MMPCE ( 20.85 lbm H2O/MMPCE. A este flujo se le adiciona el contenido de agua que trae el gas el cual fue obtenido de las simulaciones con un valor de 39.1278 lbmol/da para 2.0 MMPCE ( 19.5639 lbmol/ MMPCED ( 352.15 lbm H2O/MMPCED para un total de flujo de vapor de agua de 373.0 lbm H2O/MMPCED en la lnea de alimentacin de los reactores. Esta rata fue comparada con la rata terica que debe tener el gas para estar saturado. El flujo terico se obtuvo de una correlacin que se encuentra en el Campbell para determinar el contenido de agua mxima que debe tener los gases cidos para saturarlos, la cual se muestra a continuacin:

Donde:W = contenido de agua para saturar el gas.

Whc = contenido de agua en el hidrocarburo que se encuentra en el gas, se obtiene en la Figura 6.1

W1 = contenido de agua en el CO2, se obtiene de la Figura 6.2 6.4.

W2 = contenido de agua en el H2S, se obtiene de la Figura 6.3 6.5.

Y = 1 y1 y2.

Y1 = fraccin molar de CO2.

Y2 = fraccin molar de H2S.

En las Figuras 6.1, 6.4 y 6.5 del Campbell se entra con la presin (50 psig) y temperatura (90F) de operacin del gas en la entrada de los reactores, para determinar Whc, W1 y W2, y las fracciones molares fueron obtenidas del simulador.

Sustituyendo los valores encontrados tenemos:

Comparando estos valores se observa el contenido de agua en el gas real (Wreal = 373.0 lbm H2O/MMPCED) es menor que el contenido de agua en el gas terico W terico (550.72lbm H2O/MMPCED), por lo que el gas se encuentra sub-saturado en 177.72 lbmH2O/MMPCED. Se debe aumentar y ajustar la inyeccin de agua a la requerida (terica) para mejorar la efectividad del SulfaTreat(.

Con respecto a la presencia de hidrocarburos lquidos arrastrados en el gas agrio de alimentacin, se tomaron muestras del tope, centro y fondo del reactor al momento de comenzar el reemplazo del reactivo para enviarlas al laboratorio de Intevep y verificar si existe crudo en el SulfaTreat( , resultando que las muestras contienen pequeas gotas de crudo, ocasionando prdida de efectividad del reactivo en esos lugares del lecho que se encuentra contaminado de hidrocarburo. Se verific la cada de presin diariamente en los reactores durante 5 meses, obtenindose valores promedio normales de 10 12 psi, por lo que la cantidad de hidrocarburo es muy pequea y no refleja aumento considerable en la cada de presin. Estas gotas de hidrocarburo presente en los reactores se debe a que el depurador V-203, que se encuentra aguas arriba de los reactores no esta cumpliendo su funcin adecuadamente, el cual es retener los posibles lquidos condensados y tiene una malla separadora de gotas (demister pad), el cual retiene las posibles gotas de lquidos que estn presentes en el gas, por lo que se sugiere una inspeccin del depurador - demister para verificar sus condiciones y posibles fallas.

Los resultados arrojados por Intevep de las muestras del tope, centro y fondo del reactor se muestran a continuacin en la Tabla N 18.

Tabla N 18.- Resultados de Intevep de las muestras del reactivo SulfaTreat( tomadas en el reactor.

ResultadosTopeCentroFondo

Altura (m)4.443.052.95

Dimetro lecho (m)4.274.274.27

Volumen lecho (m3)63.543.742.2

Densidad slido (kg/m3)100010001000

Masa slido (kg)635494365442223

% Azufre ATAE8.189.294.49

Capacidad (%H2S)8.79.94.8

Masa H2S adsorbida (kg)552643112015

Masa H2S terica (Cap mx)635543654222

Eficiencia (%)87.098.847.7

Los resultados sealan que el lecho del tope y centro ha reaccionado casi en su totalidad (0.7) con una eficiencia de 92.9 %, mientras que el lecho del fondo se ha consumido la mitad (0.3) con una eficiencia de 47.7%. Segn estos resultados se puede afirmar que se est realizando un buen aprovechamiento del slido, aunque se podra aprovechar el SulfaTreat( por un perodo de tiempo ligeramente mayor.

Por ultimo, no hubo manera de verificar las posibles canalizaciones de flujo de gas en el lecho SulfaTreat(, ya que en el reactor se manejan altas concentraciones de H2S y no se puede abrir el equipo durante las operaciones y cuando se procede al reemplazo se hace un barrido con gas dulce para sacar el H2S, se panquequea el equipo y se comienza la inyeccin de agua por el tope a una presin de 150 psi, hacindose imposible verificar las posibles canalizaciones del gas, esta causa es muy probable del bajo rendimiento del producto qumico. Con respecto a este punto se debe tener mucho cuidado con los soportes, rejillas y la goma espuma del fondo del equipo cuando s esta colocando el reactivo SulfaTreat( dentro del reactor, ya que deben estar en la posicin adecuada (totalmente horizontal) para que el reactivo se distribuya en forma simtrica. Si hay una inclinacin en los soportes se producen irregularidades con la distribucin del empaque y la granulometra tiende a canalizarse.

En general, se concluye en los reactores hay problemas de inyeccin de agua para saturar el gas y pequeas gotas de hidrocarburos en el reactivo, que disminuye su efectividad de reaccin en esas partes humedecidas por hidrocarburo. Tambin existen posibles problemas de canalizaciones, lo que trae como consecuencia prdida de eficiencia del reactivo, especficamente en el fondo del reactor.

En la Tabla N 19 se muestran las variaciones de la carga de SulfaTreat( normal (Lbs de reactivo) en los reactores, para observar el comportamiento de la Autonoma (das) y los costos $ por cambio utilizando las condiciones actuales de Operacin.

Tabla N 19.- Variaciones de la carga del reactivo SulfaTreat( normal en los reactores.

Sacos de SulfaTreatCarga de SulfaTreat (Lbs)Autonoma terica (das)Costos $/cambioCambios/ao

150300.0006593.0005.6

140280.0006186.8006.0

130260.0005780.6006.5

120240.0005274.4007.0

110220.0004868.2007.6

100200.0004462.0008.4

Se observa a medida que disminuye la carga de SulfaTreat( normal disminuye la autonoma terica del reactivo, disminuyen los costos por cambio pero aumentan los reemplazos del reactivo. Se deben realizar pruebas en campo para determinar la carga ptima de SulfaTreat( en los reactores, verificando el comportamiento terico obtenido anteriormente con respecto a la autonoma del lecho, y verificar si disminuyen los problemas de canalizaciones del gas, esto cuando la planta pase a ser de PDVSA.

4.3.- COMPARACIN ENTRE SULFATREAT( NORMAL, SULFATREAT( HP MEJORADO Y SULFATREAT XLP DE ALTA EFECTIVIDAD.

Comparando los resultados obtenidos de autonoma del SulfaTreat( ST normal, SulfaTreat( HP mejorado y SulfaTreat( XLP de alta efectividad, se observa el SulfaTreat( XLP ofrece la mayor autonoma del reactivo con respecto al normal y el HP mejorado, esto se debe a el SulfaTreat( XLP posee un rendimiento de 3.2 4 Lbs XLP/ Lbs H2S reaccionado, mientras el SulfaTreat( ST normal tiene una reactividad de 10-11 Lbs ST normal/Lbs de H2S reaccionado y el SulfaTreat( HP mejorado de 9 Lbs HP/ Lbs H2S reaccionado. Para el SulfaTreat( HP se observa un pequeo aumento en la autonoma con respecto al SulfaTreat( normal, esto se debe a el SulfaTreat( HP posee una reactividad ligeramente mayor al normal.

Para las condiciones actuales de la planta de 2.0 MMPCED de gas y una concentracin de 2500 ppmv de H2S se obtiene una autonoma de 65 das con el SulfaTreat( normal, 75 das con el HP y 191 das con el XLP, verificndose la autonoma del XLP es mucho mayor que los otros dos SulfaTreat( estudiados.

Segn el fabricante, el Sulfatreat HP rene las mismas propiedades fsicas que el ST normal, pero por diseo ampliado de granulometra, el producto HP permite un aumento del caudal hasta unos 7.0 MMPCED manteniendo las cadas de presin en sus niveles originales 10 12 psi, si se utiliza el reactivo normal con el incremento de caudal de gas se obtendran cadas de presin en el orden de 20 - 25 psi. El SulfaTreat( XLP tiene caractersticas diferentes con respecto al normal y el HP, ya que tiene una densidad de 90 lbs/ft3, una mejor granulometra proporcionando una verticalidad en la superficie dinmica del material, hacindolo ms efectivo, produciendo una menor cada de presin y permite incrementos de produccin de 7.0 MMPCED con este reactivo. Es importante resaltar si se utiliza este reactivo (XLP) en los reactores se deben chequear los internos de los equipos para verificar si soportan el peso adicional y las posibles limitaciones metal - mecnicas, aunque segn pruebas realizadas por el fabricante, las torres estn en perfecta capacidad para utilizar este nuevo producto. El XLP solo puede aplicarse en un ambiente de reactividad del gas libre de oxgeno.

Con el aumento de caudal (inicialmente 5.0 MMPCED y luego 7.0 MMPCED) se esperan incrementos medianos de concentracin de H2S en el gas hasta aproximadamente 4000 ppmv, con estas condiciones de flujo y concentracin de H2S no es rentable sustituir el SulfaTreat( normal por el HP, ya que para el incremento inicial de gas de 2.0 a 5.0 MMPCED con 4000 ppmv de H2S (1 tren adicional) la autonoma utilizando ST normal es 16 das y utilizando HP mejorado es 19 das, lo cual es una diferencia muy pequea en autonoma (das) con respecto al incremento de los costos de 0.31 a 0.38 $/lbs de SulfaTreat(. Pero si es rentable cambiar el SulfaTreat( normal por el XLP, ya que a las condiciones futuras se tiene una autonoma de 48 das, quedando los reemplazos espaciados en tiempo de reactivo tal y como se encuentra actualmente en la planta.

Analizando las condiciones futuras propuestas de 7.0 MMPCED a 4000 ppmv de H2S ( 2 trenes adicionales) se obtiene una autonoma de 12 das con el reactivo normal mientras que con el mejorado se obtiene 13 das y con XLP se obtienen 34 das de autonoma. Este proceso a estas condiciones no es rentable para el normal y el HP ya que seran demasiados cambios por ao, ocasionando que el proceso de endulzamiento sea muy costoso y poco eficiente.

Con respecto a los costos del reactivo sin traslado y ubicacin, el SulfaTreat( ms econmico es el normal con costo de 0.31 $/lb, el HP mejorado tiene un costo de 0.38 $/lb y el XLP de alta efectividad 0.66 $/lb. Para las condiciones futuras de operacin (1 tren adicional) de 5.0 MMPCED y 4000 ppmv de H2S utilizando SulfaTreat( normal se tiene una frecuencia de cambios de 23 reemplazos/ao, produciendo un costo por reemplazo de 93,000$/cambio para un costo total de 2078.42 M$/ao, utilizando SulfaTreat( HP se tiene una frecuencias de cambios de 20 reemplazos/ao, costo por reemplazo de 114,000$/cambio y un costo total de 2237.04 M$/ao y usando SulfaTreat( XLP se tiene una frecuencia de cambio de 8 reemplazos/ao, con un costo por reemplazo de 198,000 $/cambio y un costo total de 1510.98 M$/ao.

Adicionalmente la operacin de descarga del qumico consumido, limpieza del recipiente y carga del SulfaTreat( nuevo es realizada en 7 das, por lo que ninguno de los reactivos estudiados tiene limitacin en cuanto al tiempo de descarga del qumico.

A continuacin se muestra la Tabla N 20, 21 y 22 con toda la informacin explicada anteriormente, donde se observa con ms claridad la utilizacin del SulfaTreat( normal, HP y XLP para las condiciones actuales y propuestas, ya que el SulfaTreat( XLP es ms rentable desde el punto de vista econmico, ofrece estabilidad y flexibilidad operacional al igual que los otros dos y genera menos desechos de SulfaTreat( consumido en forma de pirita.

Tabla N 20.- Resultados del reactivo para las condiciones actuales de operacin.

RESULTADOS PARA 2.0 MMPCED DE GAS CON 2500 PPMV DE H2S

SulfaTreat(NormalHPXLP

Autonoma (das)6575191

Costos del reactivo ($/lb)0.310.380.66

Frecuencia de cambios (cambios/ao)5.64.91.9

Costos/reemplazo ($/cambio)93.000114.000198.000

Costos Totales (M$/ao)519.60559.26377.75

Desechos generados pirita (MMlb/ao)1.71.50.57

Tabla N 21.- Resultados del reactivo para las condiciones propuestas (1 tren adicional).

RESULTADOS PARA 5.0 MMPCED DE GAS CON 4000 PPMV DE H2S




Frecuencia de cambios (cambios/ao)23208




Tabla N 22.- Resultados del reactivo para las condiciones propuestas (2 trenes adicionales).RESULTADOS PARA 7.0 MMPCED DE GAS CON 4000 PPMV DE H2S




Frecuencia de cambios (cambios/ao)31.227.510.7




4.4.- SIMULACIONES REALIZADAS EN PRO II.

A continuacin se muestran las Tablas N23, 24 y 25 con los resultados obtenidos en el simulador de proceso PRO II para los equipos simulados del sistema de endulzamiento de gas y los tomados en campo. Es importante aclarar las condiciones tomadas en planta son un promedio de las condiciones diarias tomadas en este estudio.

Tabla N 23.- Comparacin de resultados para el depurador V-103

Depurador V-103SimuladorCampo% Desviacin

Presin de Operacin (psig)403512.5

Temperatura de Operacin (F)96906.25

Cada de presin (psig)000

Tabla N 24.- Comparacin de resultados para el depurador V-203

Depurador V-203SimuladorCampo% Desviacin

Presin de Operacin (psig)706014

Temperatura de Operacin (F)90922

Cada de presin (psig)050

Tabla N 25.- Comparacin de resultados para el compresor C-101

Compresor C-101SimuladorCampo% Desviacin

Presin de succin (psig)2525*0

Presin de descarga (psig)7070*0

Temperatura de succin (F)9490*4

Temperatura de descarga (F)191110*42

NOTA: Los valores de campo reportados para el compresor C-101 fueron tomados de reportes viejos en la planta cuando el equipo estaba en operacin, y fueron confirmados por el jefe de la planta.

De las tablas anteriores se observa los % de desviacin entre los valores reportados por el simulador y los tomados en campo son muy pequeos, por lo que el mtodo termodinmico seleccionado en el simulador Braun K-10 se ajusta muy bien a los datos obtenidos en campo. El % desviacin mas grande se obtuvo para la temperatura de descarga del compresor C-101, el cual fue de 42%. En el Anexo #5 y 6 se muestran los resultados ms importantes de las simulaciones para el caso actual y el caso propuesto (1 tren adicional) respectivamente.

4.5. EVALUACIN DE LOS REACTORES.

Para la evaluacin de los reactores se tom una data diaria de las variables ms importantes que rigen el proceso llevado a cabo en estos equipos, como lo son: la concentracin de H2S a la entrada, presin de entrada, concentracin de H2S a la salida y el flujo de gas procesados diariamente los reactores. A continuacin, se muestra la data tomada en planta para este estudio, comenzando el 26/04/02, ya que la planta estuvo parada 7 meses desde el 29/09/01 por problemas en el horno H-101. Para esta primera data no se reporta los datos de presin a las condiciones de entrada y salida ya que la planta estaba en perodo de prueba.

En la Tabla N 26 se muestran los resultados de concentracin de H2S a la entrada y a la salida de los reactores de SulfaTreat( Normal a partir del 26/04/02 10/06/02.

Tabla N 26.- Data de concentracin de H2S tomada de la Planta Urdaneta Garca.FechaDasConc. H2S Entrada (ppmv)Conc. H2S Salida (ppmv)

26/04/021135000

27/04/022-0

29/04/024175000

30/04/025-0

01/05/026-0

02/05/027-0

03/05/028-0

06/05/0211-0

07/05/0212125001

08/05/0213-4

09/05/0214-4

10/05/0215-4

14/05/0219230002

15/05/0220-2

16/05/0221-2

17/05/0222-2

18/05/0223-2

20/05/0225210002

21/05/0226-2

22/05/0227-2

23/05/0228-2

24/05/0229-3

27/05/0232210003

28/05/0233-3

30/05/0235-3

31/05/0236-3

03/06/0239280003

04/06/0240-3

05/06/0241-10

07/06/0244-50

10/06/0247240002000

A partir del 10/06 hasta el 22/07 los dos reactores estaban fuera de operacin por que se encontraban saturados los equipos, y se procedi a su reemplazo.

Tabla N 27.- Data importante de los reactores tomada de la Planta Urdaneta Garca desde 22/07 hasta 31/08.FechaDasConc. H2S

Entrada (ppmv)Conc. H2S

Salida (ppmv)Presin

Entrada (psig)Presin

Salida (psig)Flujo de Gas

(MMPCED)

22/07/02*12000044301.2

23/07/0222500046331.0

29/07/0282500047311.3

30/07/0292750049291.0

31/07/02102850049321.1

02/08/02122900047301.5

03/08/02132910046311.3

04/08/02142900047371.2

05/08/02153500043321.1

06/08/02162000042281.0

08/08/02182600042301.4

09/08/02192300060381.8

10/08/02204000057511.83

11/08/02213500062521.96

12/08/02223500065551.85

13/08/02234000077531.7

14/08/02244000078562.0

15/08/02255000077631.75

16/08/02265000071551.85

17/08/02274000071601.90

18/08/02284000076671.86

19/08/02293500077621.7

20/08/02303000079691.75

21/08/02313000079721.9

22/08/0232-0--1.7

23/08/0233-1--1.5

24/08/0234-1--1.75

25/08/0235-4--1.85

26/08/0236-4--1.9

27/08/0237-4--1.95

28/08/02**38-10--1.7

29/08/0239-0--1.56

30/08/0240-0--1.68

31/08/0241-0--1.76

NOTA: * EL reactor RS-1A en operacin, ** reactores trabajando en serie RS-1A/B, porque la salida tiene la concentracin mxima permisible.

Tabla N 28.- Data importante de los reactores tomada de la Planta Urdaneta Garca desde 02/09 hasta 24/09.FechaDasConc. H2S

Entrada (ppmv)Conc. H2S

Salida (ppmv)Presin

Entrada (psig)Presin

Salida (psig)Flujo de Gas

(MMPCED)

02/09/0215000060501.84

03/09/0224800062531.45

06/09/0255000060511.80

07/09/0265000066551.23

10/09/0294800068601.02

11/09/02105000060521.65

12/09/02115000058511.69

13/09/02123000060511.77

14/09/02133000050451.51

16/09/02155000048401.9

20/09/02193000045401.2

21/09/02203500050421.38

22/09/02213500050411.91

23/09/02223500154451.87

24/09/02233500158481.8

Con esta informacin se procedi a realizar la correlacin que determina el comportamiento entre las fases gas slido, tomando en consideracin todas las variables importantes que rigen el proceso de adsorcin. Es importante destacar que no se tomo en consideracin la temperatura a la entrada y salida de los reactores, ya que este parmetro se mantuvo constante durante este estudio (90F).

Correlacionando inicialmente los datos del 22/07/02 hasta 21/08/02, ya que se tiene la data completa, tomando como variable dependiente (Y) el tiempo (das) y como variables independientes concentracin de H2S a la entrada de los reactores (X1), presin a la entrada (X2), concentracin de H2S a la salida (X3) y flujo de gas (X4). Se introdujeron los datos obtenidos en el campo al programa y se obtuvo la siguiente correlacin por el mtodo de mnimos cuadrados:

Esta correlacin permite calcular la autonoma del reactivo (das), dependiendo de las condiciones de las variables que rigen el proceso de endulzamiento. Tomando una concentracin de H2S a la entrada de los reactores de 3500 ppmv (X1), una presin a la entrada de 50 psig (X2), concentracin de H2S a la salida de 10 ppmv (X3) y un flujo de gas de 2.0 MMPCED (X4), obtenemos el tiempo de vida del reactivo en das.

Sustituyendo:

Observando este resultado de la autonoma, se verifica que el lecho slido va a alcanzar esta condicin mxima permisible de 10 ppmv en la concentracin de salida de H2S en 33 das. Posteriormente se colocaran los reactores en serie para tener una autonoma de 45 50 das que es precisamente el comportamiento actual del reactivo.

Sin embargo, para confirmar este comportamiento se proceder a correlacionar los datos tomados del 02/09 hasta el 24/09, obtenindose:

Sustituyendo las mismas condiciones de operacin:

Se observa una diferencia de 14 das entre la primera y segunda correlacin, esto se debe a problemas operacionales en la planta con los pozos del lago, lo que implica que se estaba procesando gas de los pozos de BP y poco gas de los pozos del lago, incrementndose la concentracin de H2S a la entrada de los reactores desde 3000 3500 a condiciones normales hasta valores promedio de 4000 - 5000 ppmv.

4.6.- EVALUACIN DE LOS DEPURADORES.

4.6.1.- Evaluacin de los depuradores por ecuaciones.

Se realiz la evaluacin de los depuradores por ecuaciones y por las normas PDVSA, para las condiciones futuras (1 tren adicional de endulzamiento de crudo similar al actual), los cuales se muestran a continuacin en las Tablas N 29 y 30.

Tabla N 29.- Resultados de la evaluacin por ecuaciones de los Depuradores V-103 y V-203.

Parmetros EvaluadosDepurador V-103Depurador V -203

Densidad del Gas (Lb/ft3)0.280.31

Densidad del Lquido (Lb/ft3)55.0455.04

Area del gas (ft2)2.362.36

Velocidad crtica (ft/s)2.182.09

Velocidad del gas (ft/s)0.512.05

Q gas mximo (MMPCAD)0.440.43

Q gas mximo (MMPCED)1.532.06

Q gas @ cond. Futuras (MMPCED)1.105.0

Velocidad en la boquilla de alim. (ft/s)16.5724.62

Velocidad en la boquilla de salida lq. (ft/s)1.454.21

Velocidad en la boquilla de salida gas. (ft/s)15.1224.16

Volumen de lquido en el depurador (ft3)5.27.26

Tiempo de residencia (minutos)0.21.3

4.6.2.- Evaluacin de los depuradores por normas PDVSA.

Tabla N 30.- Resultados de la evaluacin por normas PDVSA de los Depuradores V-103 y V-203.

Parmetros EvaluadosDepurador V-103Depurador V -203

Densidad del Gas (Lb/ft3)0.280.31

Densidad del Lquido (Lb/ft3)55.0455.04

Area del gas (ft2)2.362.36

Velocidad crtica (ft/s)2.192.08

Velocidad del gas (ft/s)0.520.69

Q gas mximo (MMPCED)--

Q gas @ cond. Futuras (MMPCED)1.105.0

Velocidad en la boquilla de alim. (ft/s)10.6124.75

Velocidad en la boquilla de salida lq. (ft/s)0.0290.018

Velocidad en la boquilla de salida gas. (ft/s)10.6124.75

Relacin L/D1.333.0

Tiempo de residencia (minutos)BajoBajo

En las Tablas anteriores se observa que por los dos mtodos se obtienen resultados similares, solo existen diferencias en el resultado de la boquilla de alimentacin y en las boquillas de salida de lquido y gas. En el Anexo #7 se muestra la hoja de clculo para evaluar los depuradores V-103 y V-203 segn las Normas PDVSA.

El depurador V-103 puede manejar el incremento de capacidad de gas, esto se observa en la tabla anterior, ya que el Qgmx (1.53 MMPCED) > Qg (1.10 MMPCED) a las condiciones futuras.

El depurador V-203 no tiene capacidad para manejar el incremento de produccin, ya que el Qgmx (2.1MMPCED) < Qg (5.0 MMPCED) a las condiciones futuras. Se debe colocar un depurador adicional que pueda manejar el incremento de gas de 3.0 MMPCED para el tren adicional.

Diseo del nuevo Depurador vertical V-203.

Diseando el depurador V-203 a las nuevas condiciones, para 1 tren adicional donde el Qgas es de 5.0 MMPCED tenemos los siguientes resultados:

Tabla N 31.- Especificaciones del diseo del nuevo Depurador V-203.

Parmetros de DiseoDepurador V-203

Flujo de gas (MMPCED)5.0

Gravedad Especfica 0.80

Factor de Compresibilidad0.98

Densidad del Gas (Lb/ft3)0.31

Flujo real de gas (ft/s)11.8

Temperatura de operacin (F)90

Presin de Operacin (psig)60

Flujo de crudo (MBPD)0.5

Densidad del crudo (Lb/ft3)55.01

Gravedad API29

Flujo real de crudo (ft3/s)0.13

Velocidad mxima del gas (ft/s)2.64

Dimetro mnimo requerido (pulg)30

Altura del recipiente (ft)8.0

Dimetro en la boquilla de alim. (pulg)6.83

Dimetro en la boquilla de salida de gas. (pulg)6.18

Dimetro en la boquilla de salida Liq. (pulg)1.35

Tiempo de residencia (minutos)5

NOTA: Ver estos resultados en la hoja de clculo en Excel en el anexo # 8.

4.7.- DISPOSICIN DEL SULFATREAT( SIN REACCIONAR Y EL SULFATREAT( GASTADO

Actualmente la disposicin del SulfaTreat( sin reaccionar se hace en bolsas plsticas dispuesta al aire libre sin ningn tipo de preservacin con respecto a los cambios climticos. Se observ durante este estudio bolsas de reactivo rotas, material de las bolsas desgastado y SulfaTreat( regado en el piso de la planta por los efectos considerados anteriormente, ocasionando prdidas econmicas, ya que el reactivo es muy costoso. Se propuso colocar un techo o almacn para depositar el reactivo, ya que el material es afectado por la humedad produciendo cierta degradacin del material s la bolsa esta rota. Todos estos problemas se evitaran si se colocara un almacn que sirva de depsito para colocar las bolsas de SulfaTreat( a utilizar en el proceso.

Con respecto al SulfaTreat( gastado o consumido pirita, se realiz una evaluacin con la finalidad de reutilizarlo como materia prima para hacer mezclas asflticas para la prctica de esparcimiento en suelo.

Se propuso mejorar 13 Kilmetros de carreteras a la entrada de la planta los cuales se encuentran daados, utilizando esta alternativa, con la finalidad de reutilizar el SulfaTreat( gastado y eliminar los problemas ambientales que ocasiona el material. La empresa Palmaven S.A, entrego un presupuesto para mezclar el SulfaTreat( con capa vegetal y fertilizante para el esparcimiento en suelo, con un costo total de 27,717,967.00 MMBs (ver anexo # 9), por lo que PDVSA esta estudiando esta alternativa, ya que genera una alternativa para el tratamiento del reactivo gastado, solucionando problemas viales y ambientales de la planta.

4.8.- EVALUACIN ECONMICA DE LAS OPCIONES CONSIDERADAS PARA EL POSIBLE REEMPLAZO DEL SULFATREAT( ST NORMAL.

En esta seccin se reportan los resultados obtenidos del estudio de factibilidad tcnico econmica que considera el posible reemplazo del sistema de endulzamiento de gas (SulfaTraet( normal) existente actualmente en la planta por las opciones descritas anteriormente, las cuales son:

Opcin 1: SulfaTreat( HP mejorado SulfaTreat( XLP de alta efectividad.

Opcin 2: Intsorb.

Opcin 3: Planta de Aminas recuperadora de azufre.

La evaluacin econmica de cada una de las opciones se realiza para los escenarios de produccin donde se considera el volumen de produccin de gas actual, as como los incrementos de capacidad.

A continuacin se presentan los criterios utilizados en la evaluacin econmica:

Ao base del estudio: 2003

Horizonte econmico: 15 aos

Unidad monetaria: US$ (Dlares Americanos)

Paridad Cambiara: 1448 Bs. / US$.

Tipo de Estimado: Clase V

Localizacin: Planta Urdaneta Garca ubicada en la Costa Oeste del Lago de Maracaibo, Distrito Urdaneta del Edo. Zulia.

Se realiz el estudio con un horizonte econmico de quince aos, ya que se obtuvieron los incrementos de gas esperados durante ese tiempo en el plan de negocios vigente (PDN), para verificar si es rentable el incremento de capacidad de la Planta. A continuacin se muestra la Tabla N 32 con el pronstico de gas esperado en los prximos quince aos.

Tabla N 32. Pronstico de gas en los prximos quince aos segn el PDN.

AoProduccin de Gas (MMPCED)

20025,9

20038,2

20047,6

20057,5

20069,7

200713,3

200815,6

200914,9

201012,4

20119,8

20127,7

20136,1

20144,8

20153,8

20163,0

20172,4

Graficando estos resultados tenemos:

Figura N 22.- Grfico del Pronstico de Gas.

Observando la grfica se verifica la produccin de gas aumenta hasta el ao 2008, posteriormente comienza a disminuir progresivamente. Para el ao 2017 se tiene una produccin de gas similar al actual en el orden de los 2.0 MMPCED.

La primera opcin estudiada en el anlisis econmico, consiste en reemplazar el reactivo SulfaTraet( ST normal por el SulfaTreat( HP mejorado o el XLP de alta efectividad, tomndose en cuenta los costos relacionados con el consumo de qumico, ya que vara para cada reactivo. Los costos de carga y descarga del mismo, su transporte y manejo, as como la disposicin del residuo, son constantes para los tres casos. Para los costos de inversin se tom en consideracin la adquisicin de 2 nuevos compresores C-101 y C-201 para el incremento de capacidad de la planta, los costos de inversin de la planta son excluidos del estudio, ya que la planta se encuentra en operacin y es capaz de manejar los volmenes de produccin considerados. Para este anlisis, el proceso SulfaTreat( normal es evaluado a las condiciones actuales de operacin, o sea a una eficiencia de 0.07 lbs de azufre removidas por lbs de qumico. A continuacin se muestra la tabla N 33 con los resultados de los costos generados por consumo de SulfaTreat( normal, HP y XLP.

Tabla N 33. Costos generados por la tecnologa SulfaTreat(.

Consumo

del ReactivoProduccin actual

2.0 MMPCED gas

2500 ppmv1 tren adicional

5.0 MMPCED gas

3500 ppmv 2 trenes adicionales

7.0 MMPCED gas

4000 ppmv

Consumo de qumico normal 519.60 M$/ao

779.4 MMBs/ao1818.62 M$/ao

2727.93 MMBs/ao2909.78 M$/ao

4364.67 MMBs/ao

Consumo de qumico HP

559.26 M$/ao 838.89 MMBs/ao1957.41 M$/ao

2936.11 MMBs/ao3131.85 M$/ao

4697.78 MMBs/ao

Consumo de qumico XLP

377.75 M$/ao 566.62 MMBs/ao1322.11 M$/ao

1983.16 MMBs/ao2115.37 M$/ao

3173.05 MMBs/ao

Observando la tabla anterior se puede concluir que el reactivo SulfaTreat( XLP es el que ofrece mejores beneficios econmicos a las condiciones actuales y futuras.

El costo de transporte y manejo de qumico es aproximadamente de 250.000 Bs. por viaje, desde el Muelle ubicado en La Salina hasta la Planta, considerando que actualmente se realizan 8 reemplazos del reactivo por ao, tenemos que el gasto total de transporte es de 2.0 MMBs/ao.

Para obtener los costos de almacenamiento de qumico se tom el 5% del gasto actual de reactivo.

El costo del proceso de carga y descarga del reactivo qumico fue obtenido de la contratista que se encarga de realizar este trabajo, en cual tiene costo de 15.0 MMBs aproximadamente por cada reemplazo del SulfaTreat(. Este proceso incluye la descarga del reactivo consumido, la carga del reactivo sin utilizar y su disposicin en la fosa al aire libre ubicada en el pozo GAR- 17.

A continuacin se muestra la Tabla N 34 con los costos constantes para este proceso de endulzamiento utilizando la tecnologa actual SulfaTreat( normal.

Tabla N 34. Costos constantes generados por la tecnologa SulfaTreat( normal.

Parmetros

de EvaluacinProduccin actual

2.0 MMPCED gas

2500 ppmvProduccin actual

2.0 MMPCED gas

2500 ppmv

Transporte y manejo del qumico 1.4 M$/ao2.0 MMBs/ao

Almacenamiento del qumico26 .0 M$/ao 39.0 MMBs/ao

Costos por reemplazo del qumico10 .0 M$/cambio15.0 MMBs/cambio

Carga y descarga del qumico en el reactor 80.0 M$/ao120 MMBs/ao

Costo Total 117.4 M$/ao176.0 MMBs/ao

Segn los resultados obtenidos podemos decir que el proceso actual genera un costo aproximado de 637.0 M$/ao (955.4 MMBs) utilizando SulfaTreat( normal, mientras que para el SulfaTreat( HP mejorado se tiene un costo total de 677.0 M$/ao (1014.89 MMBs) y para el SulfaTreat( XLP de alta efectividad se tiene un costo total de 495.15 M$/ao (742.62 MMBs).

Comparando estos costos, tenemos que es ms rentable desde el punto de vista econmico reemplazar el SulfaTreat( normal por el SulfaTreat( XLP de alta efectividad, ya que se tienen ahorros de aproximadamente 142 M$/ao (213 MMBs). Con respecto al SulfaTreat( HP mejorado no es rentable el cambio, pues incrementa los costos.

Posteriormente se realiz una evaluacin del proyecto en el programa MAEP - 2003 de PDVSA, con la finalidad de estudiar el incremento de produccin de la planta de 11.0 MBPD de crudo de 29 API y un volumen de gas de 7.0 MMPCED y verificar su rentabilidad. En el anexo #10 se muestra los resultados de la evaluacin econmica realizada con MAEP.

A continuacin en la Tabla N 35 se muestra los resultados econmicos ms importantes de la evaluacin realizada en MAEP.

Tabla N 35. Resultados econmicos de la evaluacin realizada en MAEP.

RESULTADOS ECONMICOS COSTO TOTAL

Flujo Neto Descontado (VPN) en MMBs.175.230,08

Tasa Interna de Retorno (TIR) en %502,7%

Tasa Interna de Retorno Modificada (TIRM)26,5%

Eficiencia de la Inversin Tradicional (EI)56,53

Eficiencia de la Inversin Modificada (EIM)57,53

Tiempo de Pago no Descontado (TP)0,22

Tiempo de Pago Descontado (TPd)0,25

Ganancia Neta Descontada del Proyecto 0,61

Inversin Total3.100,00

Produccin de Crudo53,33

Produccin Neta de Gas Natural62.556,37

Operacin1,25

Regalas4,27

Costo A/ISLR5,52

ISRL (Crudo)3,86

Participacin Fiscal8,13

La segunda opcin estudiada es la tecnologa INTSORB, el cual fue desarrollado y licenciado por Intevep PDVSA en 1998, est basada en un proceso de adsorcin de gas por lechos slidos similar al proceso actual de SulfaTreat(, no se necesitan equipos nuevos para utilizar esta tecnologa en la Planta Urdaneta Garca. La diferencia de este proceso con respecto al actual es que el reactivo qumico se desarrolla y elabora internamente en PDVSA, por lo que trae ms beneficios con respecto al traslado y costos.

Se realizaron evaluaciones a escala piloto, para verificar el comportamiento de INTSORB, bajo condiciones de operacin de Occidente: bajas presiones de gas y altas concentraciones de H2S, obtenindose que los costos de tratamiento y la capacidad de remocin de H2S de INTSORB (0.37 0.44 Lbs H2S/Lbs de INTSORB) son competitivos a escala comercial. Se realizaron comparaciones de este reactivo con respecto al SulfaTreat( en cuanto a la capacidad de remocin y la autonoma del lecho, resultando que el INTSORB ofrece mejores rendimientos y autonoma a las mismas condiciones. (19)

La evaluacin econmica, a nivel conceptual, indica que producir INTSORB en Venezuela es econmicamente atractivo, pero no se tiene disponible la informacin del costo unitario final de la Lbs de INTSORB, ya que esta tecnologa todava esta en estudio, por lo que no se puede establecer una comparacin desde el punto de vista econmico de INTSORB con respecto al SulfaTreat(.

Con respecto a la opcin 3, se realiz el estimado de costos Clase V para colocar una planta de aminas (MDEA) con recuperacin de azufre nueva, considerando la capacidad propuesta de gas de 7.0 MMPCED con 15% H2S. Esto implica el tratamiento del gas agrio en la unidad de amina (remocin previa del H2S) y la posterior conversin a azufre elemental del H2S del gas de cola de dicha unidad (Unidad CLAUS). Obtenindose que la planta de aminas nueva tiene un estimado de costo Clase V de 1600 MMBs y la recuperadora de azufre tiene un costo de 1830 MMBs, para un total de 3430 MMBs. Adicionalmente se obtuvo el costo de instalacin de la planta es aproximadamente 3028 MMBs. (18)La Planta de aminas nueva que se propone tiene los siguientes equipos:

Columna de Absorcin

Columna de Despojamiento.

Tambor de reflujo del despojador.

Rehervidor del despojador.

Intercambiadores de calor.

Bombas de reflujo.

A continuacin en la Figura N 23 se muestra un diagrama de flujo simplificado del proceso de tratamiento de gases cidos con soluciones de aminas.

Figura N 23.- Diagrama de flujo simplificado del proceso de tratamiento de gases cidos con soluciones de aminas.(18)

Realizando un estudio comparativo del proceso SulfaTreat( normal utilizado actualmente en la planta vs la planta de aminas con recuperacin de azufre nueva con respecto a los costos estimados de inversin, mantenimiento y operacin. En la Tabla N36 muestra el flujo de caja realizado para el proceso SulfaTreat.

Para el proceso SulfaTreat se consideraron como costo de inversin la adquisicin de los dos compresores (500 MMBs), mas la carga inicial de SulfaTreat (269.3 MMBs) para un total de 769.3 MMBs. Con respecto a los costos de mantenimiento y operacin se tomaron los costos actuales del proceso considerando el consumo de energa elctrica, carga y descarga del reactivo, consumo, transporte, insumos, mantenimientos de equipos, etc. El valor futuro de los costos se calcularon utilizando la siguiente ecuacin:

Donde:

VF: valor futuro.

VP: valor presente.

i: tasa de inters (10%).

n: tiempo en aos.

Tabla N 36. Flujo de caja del proceso SulfaTreat.

SulfaTreat20022003200420052006200720082009

Costos de Inversiones MMBs/ao769.30000000

Costos de Mantenimiento MMBs/ao505560.566.5573.20580.525588.578197.4359

Costos de Operacin MMBs/ao961.41057.541163.291279.621407.591548.341703.181873.5

Costos Totales MMBs/ao1780.71112.541223.791346.171480.791628.871791.761970.93

SulfaTreat20102011201220132014201520162017

Costos de Inversiones MMBs/ao00000000

Costos de Mantenimiento MMBs/ao107.179117.897129.687142.656156.921172.614189.875208.862

Costos de Operacin MMBs/ao2060.852266.932493.622742.993017.293319.013650.914016.01


En la planta de aminas se tom en consideracin el costo de inversin el costo de la planta de aminas nueva con recuperadora de azufre, mas el costo de instalacin de dicha planta para obtener un total de 6458 MMBs. Los costos de mantenimiento se tom un estimado del 5% del costo de la planta de aminas. A continuacin en la Tabla N 37 se muestra el flujo de caja para el proceso de endulzamiento con Aminas.

Tabla N 37. Flujo de caja del proceso de Aminas nuevo.

Planta de Aminas20022003200420052006200720082009


Costos de Mantenimiento MMBs/ao171188.1206.91227.601250.361275.397302.937333.231

Costos de Operacin MMBs/ao400440484532.4585.64644.204708.624779.487

Costos Totales MMBs/ao7029628.1690.91760.001836.001919.6011011.561112.72

Planta de Aminas20102011201220132014201520162017


Costos de Mantenimiento MMBs/ao366.554403.209443.53487.883536.671590.338649.372714.309

Costos de Operacin MMBs/ao857.436943.1791037.51141.251255.371380.9115191670.9


Se deben llevar todos los costos del futuro al presente para realizar la sumatoria de todos los costos en el presente. El proceso que genere menos costos en el valor presente es el ms rentable. Los costos al presente se obtienen utilizando la ecuacin anterior.

Resultando que los costos en el valor presente para el proceso SulfaTreat es de 16591.7 MMBs mientras que para el proceso de endulzamiento con aminas es de 15594.0 MMBs, concluyendo que el proceso ms rentable es el de aminas. Sin embargo la diferencia entre un proceso y otro es de 1357.7 MMBs.

REHERVIDOR

TAMBOR DE REFLUJO

GAS

ACIDO

DESPOJADOR

SOLUCION DE AMINA RICA

SOLUCION DE AMINA POBRE

GAS

DULCE

ABSORBEDOR

GAS A PURIFICADOR

EMBED Excel.Sheet.8

EMBED Excel.Sheet.8

CAPTULO IV:

RESULTADOS

EMBED Excel.Sheet.8

PAGE 86

_1096356810.unknown

_1099732203.unknown

_1111331776.xlsGrfico2

5.9

8.2

7.6

7.5

9.7

13.3

15.6

14.9

12.4

9.8

7.7

6.1

4.8

3.8

3

2.4

TIEMPO (AOS)

PRODUCCIN DE GAS (MMPCED)

PRONSTICO DE GAS

Hoja1

5.92002

8.22003

7.62004

7.52005

9.72006

13.32007

15.62008

14.92009

12.42010

9.82011

7.72012

6.12013

4.82014

3.82015

32016

2.42017

Hoja1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

TIEMPO (AOS)

PRODUCCIN DE GAS (MMPCED)

PRONSTICO DE GAS

Hoja2

Hoja3


14993624737124106

75473123196253

50312116124135

3723161293127

301913972521

251610862118

21139751815

19128651613

17107541412

1596541211

2500 ppm

3000 ppm

3500 ppm

4000 ppm

6000 ppm

8000 ppm

10000 ppm

FLUJO DE GAS (MMPCED)

AUTONOMA (DAS)

ESTIMADO DE LA AUTONOMA DE LA PLANTA URDANETA GARCA UTILIZANDO SULFATREAT HP

UG SULFATREAT NORMAL

PROGRAMA DE CLCULOS PARA EL REACTIVO SULFATREAT NORMAL.

CONDICIONES DEL GAS

Q (PCED)2000000Flujo de Gas(MMPCED)Autonoma (das) (2500ppmv)Autonoma (das) (4000ppmv)Autonoma (das) (6000ppmv)Autonoma (das) (8000ppmv)Autonoma (das) (10000ppmv)Autonoma (das) (3000ppmv)Autonoma (das) (3500ppmv)

ppm de H2S250011318254413310993

MW (lb/lbmol)23.76265412720165447

Z0.93Datos del gas pozo 132344271814113631

P (psia)15043320141082723

T (F)1865261611872219

T (R)646622149761816

R (lbs*psia/ft3*R)10.72719128651613

Vt (ft/min)17816107541412

91596541210

CARACTERSTICAS DEL SULAFATREAT (ST)10138543119

Densidad (lb/ft3)70

Xs (lbs ST/lbs H2S)10.5

Costo ($/por lbs ST)0.31

CARACTERSTICAS DE LOS REACTORES

Dimetro (pulg)168

Longitud efectiva del lecho (ft)32

Volumen del reactor (ft3)4926.03

Clculo de la masa de H2S que reacciona.

Moles de gas (lbmolgas/da) =5270.79

Moles de H2S (lbmolH2S/da) =13.18

Lbs H2S que reacciona por da =448.02

Clculo de la densidad del gas.

Densidad lbs/ft30.55

Clculo del caudal volumtrico Q.

Q ft3/min0.56

Clculo del dimetro del reactor.

Dimetro ft0.21

Clculo de la carga de Sulfatreat (ST).

Carga (lbs ST)344822.10

Clculo del flujo de Sulfatreat.

Flujo ST (lbs ST/da)4704.18

Clculo de la Autonoma terica del Lecho.

Autonoma terica (das)73.30

Clculo de la Autonoma real del Lecho.140 sacos de Sulfatreat

Autonoma real (das)63.7759.52

Costos por cambio del reactivo Sulfatreat.

Costos $/ por cambio9300086800.00

Costos totales por ao

Costos totales $/ao532277.64Tomando los cambios cada 65 dias, pero en realidad son cada 45 das obteniendo unos costos de 744000 y 8 cambios/ao.

Cambios/ao5.722.8617077349


0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Autonoma (das) (2500ppmv)

AUTONOMA (DAS)


ESTIMADO DE LA PLANTA URDANETA GARCIA 2500PPMV

UG SULFATREAT HP

00000

00000

00000

00000

00000

00000

00000

00000

00000

00000

2500ppmv

4000ppmv

6000ppmv

8000ppmv

10000ppmv


AUTONOMA (DAS)

ESTIMADO DE LA PLANTA URDANETA GARCA UTILIZANDO SULFATREAT NORMAL

0000000

0000000

0000000

0000000

0000000

0000000

0000000

0000000

0000000

0000000

2500 PPMV

3000 PPMV

3500 PPMV

4000 PPMV

6000 PPMV

8000 PPMV

10000 PPMV


AUTONOMA (DAS)

ESTIMADO DEL POZO UD - 103

0000000

0000000

0000000

0000000

0000000

0000000

0000000

2500 PPMV

3000 PPMV

3500 PPMV

4000 PPMV

6000 PPMV

8000 PPMV

10000PPMV


AUTONOMA (DAS)

ESTIMADO DEL POZO UD -103

PROGRAMA DE CLCULOS PARA EL REACTIVO SULFATREAT HP.

Cambian las caractersticas del Sulfatreat.

CONDICIONES DEL GASFlujo de Gas(MMPCED)Autonoma (das) (2500ppmv)Autonoma (das) (4000ppmv)Autonoma (das) (6000ppmv)Autonoma (das) (8000ppmv)Autonoma (das) (10000ppmv)Autonoma (das) (3000ppmv)Autonoma (das) (3500ppmv)

Q (PCED)2000000114993624737124106

ppm de H2S2500275473123196253

MW (lb/lbmol)23.76Datos del gas pozo 132350312116124135

Z0.9343723161293127

P (psia)1505301913972521

T (F)1866251610862118

T (R)646721139751815

R (lbs*psia/ft3*R)10.72819128651613

Vt (ft/min)19917107541412

101596541211

CARACTERSTICAS DEL SULAFATREAT (XLP)

Densidad (lb/ft3)70

Xs (lbs ST/lbs H2S)9



Dimetro (pulg)168










Q ft3/min0.56


Dimetro ft0.19

Clculo de la carga de Sulfatreat (XLP).




Clculo de la Autonoma terica del Lecho.

Autonoma terica (das)85.52

Clculo de la Autonoma real del Lecho.

Autonoma real (das)74.40

Costos por cambio del reactivo Sulfatreat.Resultados con carga de XLPde 443342,70 y autonoma de 283:



Costos totales $/ao559259.45170342.12

Cambios /ao4.91

0000000

0000000

0000000

0000000

0000000

0000000

0000000

0000000

0000000

0000000

2500 ppm

3000 ppm

3500 ppm

4000 ppm

6000 ppm

8000 ppm

10000 ppm


AUTONOMA (DAS)

ESTIMADO DE LA AUTONOMA DE LA PLANTA URDANETA GARCA UTILIZANDO SULFATREAT HP

_1096356846.unknown

_1098530041.unknown

_1096356176.unknown

_1096356292.unknown

_1095749813.unknown


38323915912096319273

191120806048160137

1288053403210691

96604030248068

77483224196455

64402720165346

55342317144639

48302015124034

43271813113530

38241612103227

2500 PPM

3000 PPM

3500 PPM

4000 PPM

6000 PPM

8000 PPM

10000 PPM


AUTONOMA (DA)

ESTIMADO DE LA AUTONOMA DE LA PLANTA UTILIZANDO SULFATREAT XLP



CONDICIONES DEL GAS


ppm de H2S350011318254413310993

MW (lb/lbmol)23.76265412720165447

Z0.93344271814113631

P (psia)55043320141082723

T (F)1865261611872219

T (R)646622149761816

R (lbs*psia/ft3*R)10.72719128651613

Vt (ft/min)12816107541412

91596541210


Densidad (lb/ft3)70




Dimetro (pulg)168










Q ft3/min0.27


Dimetro ft0.17





Clculo de la Autonoma del Lecho.

Autonoma (das)42.91







Cambios/ao9.784.8887507138



AUTONOMA (DAS)



UG SULFATREAT XLP

2500ppmv

4000ppmv

6000ppmv

8000ppmv

10000ppmv


AUTONOMA (DAS)


0000000

0000000

0000000

0000000

0000000

0000000

0000000

0000000

0000000

0000000

2500 PPMV

3000 PPMV

3500 PPMV

4000 PPMV

6000 PPMV

8000 PPMV

10000 PPMV


AUTONOMA (DAS)


0000000

0000000

0000000

0000000

0000000

0000000

0000000

2500 PPMV

3000 PPMV

3500 PPMV

4000 PPMV

6000 PPMV

8000 PPMV

10000PPMV


AUTONOMA (DAS)


PROGRAMA DE CLCULOS PARA EL REACTIVO SULFATREAT XLP.


CONDICIONES DEL GASFlujo de Gas(MMPCED)Autonoma (das) (2500ppmv)Autonoma (das) (4000ppmv)Autonoma (das) (6000ppmv)Autonoma (das) (8000ppmv)Autonoma (das) (10000ppmv)Autonoma (das) (3000ppmv)Autonoma (das) (3500ppmv)

Q (PCED)7000000138323915912096319273

ppm de H2S80002191120806048160137

MW (lb/lbmol)2217.0831288053403210691

Z0.8821.37496604030248068

P (psia)654230748.72577483224196455

T (F)90664402720165346

T (R)550755342317144639

R (lbs*psia/ft3*R)10.72848302015124034

Vt (ft/min)14943271813113530

1038241612103227


Densidad (lb/ft3)90




Dimetro (pulg)168










Q ft3/min12.64


Dimetro ft1.07






Autonoma (das)25.24







Cambios /ao21.37

2500 PPM

3000 PPM

3500 PPM

4000 PPM

6000 PPM

8000 PPM

10000 PPM


AUTONOMA (DA)

ESTIMADO DE LA AUTONOMA DE LA PLANTA UTILIZANDO SULFATREAT XLP


1318254413310993

65412720165447

44271814113631

3320141082723

261611872219

22149761816

19128651613

2500 PPMV

3000 PPMV

3500 PPMV

4000 PPMV

6000 PPMV

8000 PPMV

10000PPMV


AUTONOMA (DAS)

ESTIMADO DE LA AUTONOMA EN LA PLANTAURDANRTA GARCA



CONDICIONES DEL GAS12.10


ppm de H2S300011318254413310993

MW (lb/lbmol)24.65265412720165447

Z0.971344271814113631

P (psia)15043320141082723

T (F)1225261611872219

T (R)582622149761816

R (lbs*psia/ft3*R)10.72719128651613

Vt (ft/min)12816107541412

91596541210


Densidad (lb/ft3)70




Dimetro (pulg)168










Q ft3/min2.75


Dimetro ft0.54






Autonoma (das)13.91







Cambios/ao30.1715.0852879167


0

0

0

0

0

0

0

0

0

0


AUTONOMA (DAS)



UG SULFATREAT XLP

00000

00000

00000

00000

00000

00000

00000

00000

00000

00000

2500ppmv

4000ppmv

6000ppmv

8000ppmv

10000ppmv


AUTONOMA (DAS)


0000000

0000000

0000000

0000000

0000000

0000000

0000000

0000000

0000000

0000000

2500 PPMV

3000 PPMV

3500 PPMV

4000 PPMV

6000 PPMV

8000 PPMV

10000 PPMV


AUTONOMA (DAS)


0000000

0000000

0000000

0000000

0000000

0000000

0000000

2500 PPMV

3000 PPMV

3500 PPMV

4000 PPMV

6000 PPMV

8000 PPMV

10000PPMV


AUTONOMA (DAS)


PROGRAMA DE CLCULOS PARA EL REACTIVO SULFATREAT XLP.


CONDICIONES DEL GASFlujo de Gas(MMPCED)Autonoma (das) (2500ppmv)Autonoma (das) (4000ppmv)Autonoma (das) (6000ppmv)Autonoma (das) (8000ppmv)Autonoma (das) (10000ppmv)

Q (PCED)6000000138323915912096

ppm de H2S40002191120806048

MW (lb/lbmol)2239.86312880534032

Z0.8849660403024

P (psia)6557748322419

T (F)9066440272016

T (R)55075534231714

R (lbs*psia/ft3*R)10.7284830201512

Vt (ft/min)1494327181311

103824161210


Densidad (lb/ft3)90




Dimetro (pulg)168










Q ft3/min5.42


Dimetro ft0.70






Autonoma (das)58.90







Cambios /ao9.16

00000

00000

00000

00000

00000

00000

00000

00000

00000

00000

2500 ppmv

4000 ppmv

6000 ppmv

8000 ppmv

10000 ppmv


AUTONOMA (DAS)

ESTIMADO DE LA PLANTA URDANETA GARCIA UTILIZANDO SULFATREAT XLP

_1076847648.doc

Capitulo IV

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