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26. PLANTA DE GAS NATURAL LICUADO 
 
 
1. OBJETIVOS 
 
1.1. Determinar los grados de libertad requeridos para especificar una columna de 
absorción o destilación y una bomba 
1.2. Simular columnas de destilación o de absorción 
1.3. Simular una planta que transforma dos corrientes de gas natural en varios 
productos hidrocarbonados enriquecidos en alguno de ellos 
 
2. PROCESO ESTUDIADO 
 
En el proceso a simular a continuación se utiliza un tren de tres columnas separadoras que 
utilizan como materia prima dos corrientes con un cierto contenido de hidrocarburos 
saturados. En la primera se obtiene un gas natural de alto contenido en metano; en la 
segunda se obtienen dos productos en forma de vapor y líquido enriquecidos en etano y en 
la tercera se obtienen dos productos líquidos concentrados, el uno en propano y el otro en 
los hidrocarburos mas pesados. La primera columna es un absorbedor con rehervidor, la 
segunda es una columna de destilación con condensador parcial y la tercera es una columna 
con condensador total. La Figura 1 muestra el diagrama de flujo final de la planta descrita 
 
La primera columna o desmetanizadora es un absorbedor con rehervidor, dos alimentos y 
una carga calórica. El vapor producido es rico en metano y los fondos son bombeados a una 
segunda columna. Para C componentes y N etapas de equilibrio, los grados de libertad 
requeridos para una completa especificación en esta columna son 
 
 
 1022 ++= NCNe
i (26.1) 
 
 
Si se especifican, completamente, la dos corrientes de alimentación los grados de libertad 
requeridos para el diseño están dados por 
 
 
 (26.2) 62 += NNe
i
 
 
Por lo tanto, se requieren seis especificaciones si el simulador asigna 2N especificaciones 
por defecto. La bomba utilizada para impulsar los fondos, requiere de C + 4 
especificaciones. Si se conocen las condiciones de la corriente de entrada, queda en 
definitiva un faltante de dos especificaciones. 
 
La segunda columna o desetanizadora y la tercera columna o despropanizadora requieren 
de nueve especificaciones, de acuerdo a lo planteado en la introducción de la Práctica 23. 
La recuperación de líquidos del gas natural es muy común en el procesamiento de este. 
Tiene como propósito, usualmente: 
 
1. Producir gas transportable ( libre de hidrocarburos pesados que puedan condensar 
en la tubería) 
2. Producir un gas con especificaciones comerciales 
3. Maximizar la recuperación de líquido (cuando los productos líquidos son mas 
valiosos que el gas) 
 
 
 
Figura 1. Planta de gas natural licuado 
 
 
3. SIMULACION EN ESTADO ESTACIONARIO 
 
1. Abra un nuevo caso y defina el siguiente paquete fluido 
a. Ecuación: Peng Robinson 
b. Componentes: N2, CO2, C1 – C8 
c. Unidades: Field 
 
2. Instale las siguientes dos corrientes materiales 
 
Nombre: F1 F2 
Temperatura: - 139 °F - 120 °F 
Presión: 330 psia 332 psia 
Flujo molar: 3575 lbmol/h 475 lbmol/h 
Composición (Fracción Mol) 
 Nitrógeno: 0.0025 0.0057 
 Dióxido de carbono: 0.0048 0.0029 
 Metano: 0.7041 0.7227 
 Etano: 0.1921 0.1176 
 Propano: 0.0706 0.0750 
 i-Butano: 0.0112 0.0204 
 170
 n-Butano: 0.0085 0.0197 
 i-Pentano: 0.0036 0.0147 
 n-Pentano: 0.0020 0.0102 
 n-Hexano: 0.0003 0.0037 
 n-Heptano: 0.0002 0.0047 
 n-Octano: 0.0001 0.0027 
 
 
3. Instale la columna Desmetanizadora con el nombre “T-100” seleccionando el icono 
de nombre “Reboiled Absorber” que aparece en la paleta de objetos, y por medio 
del asistente, conecte las corrientes como lo muestra la Figura 2. La corriente “Qe” 
conectada al plato cuatro es una corriente de energía con un flujo calórico de 2.0e 
+06 Btu/h 
 
 
 
 
Figura 2. Corrientes conectadas a la columna desmetanizadora 
 
 
4. Presione el botón “Next” para abrir la página (2 de 4) siguiente e introduzca la 
siguiente información 
 
Top Stage Pressure 330 psia 
Reboiler Pressure 335 psia 
 
5. Presione el botón “Next” para abrir la siguiente página (3 de 4) e introducir los 
siguientes estimativos opcionales de temperatura 
 
Optional Top Stage Temperature Estimate - 126.4 °F 
Optional Reboiler Temperature Estimate 80.60 °F 
 
 171
6. Presione el botón “Next” para continuar. Para este caso, no se suministra 
información sobre la última página del asistente y, por lo tanto, presione el botón 
“Done”. HYSYS abrirá, entonces, la ventana de propiedades de la columna que se 
observará como lo muestra la Figura 3. ¿Cuántas especificaciones se han 
introducido hasta ahora? 
 
 
 
 
Figura 3. Ventana de propiedades de la columna desmetanizadora 
 
 
7. Haga clic sobre la página “Monitor” de la pestaña “Design” y observará por la 
banda roja, como se muestra en la Figura 4, que la columna no ha convergido. En el 
cuadro “Degrees of Freedom” se nota que hay cero grado de libertad porque la 
especificación Flujo del Producto de Tope o “Ovhd Prod Rate” se encuentra 
verificada como activa, pero no se le ha asignado un valor numérico 
 
8. En la especificación “Ovhd Prod Rate” introduzca un valor de 2950 lbmol/h, 
señalándola como especificación activa y desactivando las otras, si lo están 
 
9. Presione el botón “Run”, si es necesario, para que la simulación alcance su 
convergencia como se observa en la banda verde. Observe los perfiles de 
temperatura, presión y flujos a través de la columna. ¿Cuánto es la fracción mol del 
metano en la corriente “V”? 
 
Aunque la columna convergió, no es práctico especificar flujos porque pueden 
resultar columnas que no pueden converger o que producen corrientes de productos 
con propiedades indeseables si cambian las condiciones del alimento. Una 
alternativa es especificar o concentraciones o recuperaciones de componentes para 
las corrientes de producto de la columna 
 172
 
 
Figura 4. Especificaciones de la columna desmetanizadora 
 
 
10. Haga clic sobre la página “Specs” de la pestaña “Design” de la ventana de 
propiedades de la columna 
 
11. Presione el botón “Add” en el grupo “Column Specifications” para crear una nueva 
especificación 
 
12. Seleccione la opción “Column Component Fractions” que aparece dentro del grupo 
“Column Specification Types” en la ventana desplegada y presione el botón “Add 
Specs” que aparece en la parte inferior 
 
13. Para introducir una especificación de 0.96 como fracción mol en la corriente de 
vapor que sale de la primera etapa de la columna, llene la ventana desplegada como 
lo muestra la Figura 5. 
 
14. Elimine la ventana anterior. La página “Specs” muestra un valor de cero para los 
grados de libertad aunque se ha añadido otra especificación. Esto se debe a que la 
especificación se añadió como un estimativo y no como una especificación activa 
 
15. Abra la página “Monitor” y desactive la especificación “Ovhd Prod Rate” y active 
la especificación “Component Fraction” creada. La columna debe converger 
observándose la página “Monitor” como se muestra en la Figura 6. ¿Cuánto es el 
flujo del vapor de tope de la columna desmetanizadora? 
 
 173
 
 
Figura 5. Especificación de la fracción mol de metano en el vapor “V” 
 
 
 
. 
Figura 6. Monitor de las especificaciones de la columna desmetanizadora 
 
 
16. Observe el comportamiento y desempeño de la columna desplegando las ventanas 
de las pestañas “Parameters”, “Performance” y “Worksheet” 
 
17. Instale una bomba para impulsar los fondos de la columna desmetanizadora como 
alimento a la columna desetanizadora y especifíquela de la siguiente manera: 
 
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a. Pestaña Design Página Connections 
i. Name. P-100 
ii. Inlet F3 
iii. Outlet F4 
iv. Energy W1 
 
b. Pestaña Worksheet Página Conditions 
i. Corriente F4 
1. Pressure 405 psia 
 
18. Instale la columna desetanizadora, haciendo doble clic sobre el icono “Distillation 
Column” que se encuentra en la paleta de objetos. Esta columna opera a 2760 kPa, 
contiene 14 etapas de equilibrio y su objetivo es producir unproducto de fondo que 
contenga etano en una relación de 0.01 con respecto al propano. Introduzca la 
siguiente información 
 
Connections Página 1 de 4 
 
Name T-101 
No. of Stages 14 
Feed Stream / Stage F4 / 6 
Condenser Type Partial 
Overhead Outlets V1, D1 
Bottoms Liquid Outlet F5 
Reboiler Energy Stream Qr1 
Condenser Energy Stream Qc1 
 
Pressure Profile Página 2 de 4 
 
Condenser Pressure 395 psia 
Condenser Pressure Drop 5 psi 
Reboiler Pressure 405 psia 
 
Optional Estimates Página 3 de 4 
 
Optional Condenser Temperature Estimate 25 °F 
Optional Reboiler Temperature Estimate 200 °F 
 
19. Presione el botón “Done” en la página 4 y haga clic sobre la página “Monitor” de la 
ventana de propiedades de la columna e introduzca las siguientes especificaciones 
verificadas como activas. 
 
Overhead Vapour Rate 700 lbmole / hr 
Distillate Rate 0 kgmole / hr 
Reflux Ratio 2.5 (Molar) 
 
 175
20. Presione el botón “Run” para correr la columna. ¿Cuánto es el flujo de etano y 
propano en la corriente de fondos de la columna desetanizadora? ¿Cuánto es la 
relación de dichos flujos? ¿Se cumple la relación deseada? 
 
21. Abra la página “Specs” y presione el botón “Add” para crear una nueva 
especificación 
 
22. Seleccione la opción “Column Component Ratio” como el tipo de especificación e 
introduzca la información que aparece en la Figura 7 
 
 
 
 
 
Figura 7. Relación entre etano y propano en los fondos de la desetanizadora 
 
 
23. En la página “Monitor” desactive la especificación “Ovhd Vap Rate” y active la 
especificación “C2 / C3” creada. La simulación debe converger porque se ha 
especificado completamente. ¿Cuánto es la concentración de etano y propano en la 
corriente de fondos de la desetanizadora? ¿Cuánto es la relación entre sus flujos en 
dicha corriente? ¿Se cumple la relación especificada 
 
24. Observe el desempeño de la columna de destilación 
 
25. Instale una válvula con el objeto de expandir la corriente de fondos de la columna 
desetanizadora antes de alimentarse a la columna despropanizadora. Especifique la 
válvula de la siguiente manera. 
 
a. Pestaña Design Página Connections 
i. Nombre VLV-100 
ii. Entrada F5 
iii. Salida F6 
 
b. Pestaña Worksheet Página Conditions 
i. F6 245 psia 
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26. Instale la columna despropanizadora, haciendo doble clic sobre el icono 
“Distillation Column” que se encuentra en la paleta de objetos. Esta columna opera 
a 1520 kPa, contiene 24 etapas de equilibrio. Se buscan dos objetivos con esta 
columna. El primero es producir un producto de cabeza que no contenga mas del 1.5 
% molar de i-C4 y n-C4, y el segundo es que la concentración de propano en el 
producto de fondo debe ser menor que 2 % molar. Introduzca la siguiente 
información 
 
Connections Página 1 de 4 
 
Name T-102 
No. of Stages 24 
Feed Stream / Stage F6 / 11 
Condenser Type Total 
Overhd Liquid Outlet D2 
Bottoms Liquid Outlet F5 
Reboiler Energy Stream Qr2 
Condenser Energy Stream Qc2 
 
Pressure Profile Página 2 de 4 
 
Condenser Pressure 230 psia 
Condenser Pressure Drop 5 psi 
Reboiler Pressure 240 psia 
 
27. Presione el botón “Done” y haga clic sobre la página “Monitor” de la ventana de 
propiedades de la columna e introduzca las siguientes especificaciones verificadas 
como activas. 
 
Distillate Rate 240 kgmole / hr 
Reflux Ratio 1.0 (Molar) 
 
28. Presione el botón “Run” para correr la columna. ¿Cuánto es la fracción molar de 
propano en las corrientes de tope y fondo de la columna despropanizadora? 
 
29. Abra la página “Specs” y presione el botón “Add” para crear dos nuevas 
especificaciones. 
 
30. Para especificar la composición de los butanos en el tope de la columna, seleccione 
la opción “Column Component Fraction” como el tipo de especificación e 
introduzca la información que aparece en la Figura 8 
 
31. Para especificar la concentración de propano en el fondo, seleccione la opción 
“Column Component Fraction” como el tipo de especificación e introduzca la 
información que aparece en la Figura 9. 
 
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Figura 8. Fracción molar de butanos en el condensador de la despropanizadora 
 
 
 
 
Figura 9. Concentración de propano en el fondo de la despropanizadora 
 
 
32. En la página “Monitor” desactive las especificaciones “Distillate Rate” y “Reflux 
Ratio” y active las especificaciones “i-C4 + n-C3” y “C3” creadas 
 
33. Observe los resultados sobre el comportamiento de la columna después que la 
simulación haya convergido 
 
 
 
 
 
 
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