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Se consideró una instalación con dos bancos de enfriadores iguales a los descritos en el epígrafe 3.4.2, donde cada juego de intercambiadores de calor opera con la mitad del flujo de Ácido Sulfhídrico producido. El sistema en su totalidad estaría compuesto por ocho intercambiadores de calor de tubos y coraza enchaquetados.

3.4.3.1 Influencia de los flujos másicos en el rendimiento de la instalación

Se simuló el comportamiento del sistema durante el ciclo de enfriamiento, considerando que el Ácido Sulfhídrico gaseoso se alimenta a una temperatura de 426 K y el agua a 310 K (condiciones críticas). Las corridas del modelo se efectuaron para un rango de flujos de gas entre 0,515 y 0,565 kg/s a procesar en cada banco de enfriadores, basado en las condiciones productivas actuales de la Planta. Para el agua alimentada del lado de los tubos se evaluó un rango de flujos entre 1 y 26 kg/s , utilizando los mismos criterios plasmados en 3.4.4.1. Los valores de resistencia térmica de las incrustaciones se determinaron para ocho horas de trabajo, que es el caso crítico. Ver figura 3.12.

Figura 3.12. Influencia de los flujos másicos en la temperatura del Ácido Sulfhídrico a la salida de ambos bancos de enfriadores.

Bajo esta configuración los valores determinados de temperatura del Ácido Sulfhídrico a la salida del sistema de enfriadores también superan la magnitud establecida por diseño (310,15 K), con una desviación absoluta que promedia 3,13 K y fluctúa entre 2,34 y 6,89 K . Las desviaciones promedio y máxima son ligeramente inferiores a las obtenidas durante la simulación de las operaciones con un solo banco de enfriadores.

Los cambios de flujo másico de Ácido Sulfhídrico en el rango analizado tienen poco impacto en la temperatura del gas a la salida del sistema, la cual muestra variaciones entre 0,33 y 0,94 K para un mismo caudal de agua. Del lado de la coraza el fluido circula

en régimen turbulento, con valores del Número de Reynolds entre 2,6·104 y 3,7·104. A

diferencia de la simulación efectuada para un solo banco de enfriadores, con el aumento del flujo de Ácido Sulfhídrico su temperatura a la salida se incrementa. Ello se debe a que las diferencias de temperatura de entrada y salida del intercambiador de calor son funciones del número de unidades de transferencia (NUT), definido como el tamaño adimensional de la transferencia de calor o tamaño térmico del intercambiador, que en este caso muestra un comportamiento decreciente hasta valores de flujo de 0,95 kg/s (Shah & Sekuliç 2003; Peigné et al. 2013; Toro-Carvajal 2013).

Para el rango estudiado las variaciones de flujo másico de agua tienen un impacto más notable en la temperatura de salida del Ácido Sulfhídrico, determinándose cambios entre 3,62 y 4,23 K para un mismo flujo de gas. Con el aumento del caudal de agua disminuye la temperatura de salida del Ácido Sulfhídrico, debido principalmente a un incremento del coeficiente individual del lado de los tubos fomentado por un cambio del régimen de flujo del fluido, que mejora discretamente el coeficiente global de transferencia de calor. No obstante, a partir de 7,5 kg/s un aumento del flujo másico de agua no reduce significativamente la temperatura del Ácido Sulfhídrico a la salida del sistema de enfriadores. Bajo estas condiciones las variaciones en la temperatura de salida del gas son inferiores a 0,5 K , por lo que suministrar más agua carece de sentido práctico. Las causas de este comportamiento ya fueron explicadas en el acápite 3.4.2.1.

3.4.3.2 Influencia de las temperaturas en el rendimiento de la instalación

Finalmente se simuló el comportamiento del sistema durante el ciclo de enfiramiento, para flujos másicos de 0,55 kg/s de Ácido Sulfhídrico y 7,5 kg/s de agua alimentados a cada intercambiador de calor. Las corridas del modelo se efectuaron para valores de temperatura a la entrada del sistema entre 405 y 426 K en el caso del gas, y desde 305 hasta 310 K en el caso del agua. Ambos rangos cubren todo el diapasón de lecturas efectuadas experimentalmente bajo las condiciones actuales de operación de la Planta, así como los valores establecidos por diseño. Los valores de resistencia térmica de las incrustaciones se estimaron para ocho horas de trabajo. Ver figura 3.13.

Analizando ambas temperaturas de entrada, la del agua mantiene mayor influencia en la temperatura de salida del gas debido a una mayor capacitancia térmica de la corriente fría. Para una variación de 5 K en la temperatura de entrada de agua se determinaron cambios en la temperatura del gas a la salida entre 4,801 y 4,812 K , mientras que variando 21 K en la temperatura de entrada del gas se calcularon fluctuaciones a la salida entre 0,481 y 0,491 K .

Para las condiciones analizadas el 47 % de los valores determinados mediante el modelo muestra temperaturas del Ácido Sulfhídrico a la salida del sistema de enfriadores por debajo de 310,15 K , fundamentalmente cuando el agua se suministra a una temperatura igual o inferior a los 307 K . El otro 53 % muestra desviaciones superiores al valor de

diseño, que promedian 1,41 K y varían entre 0,02 y 2,82 K . Este leve incremento en la temperatura de salida del gas no afecta el proceso tecnológico.

Figura 3.13. Influencia de las temperaturas de entrada de los fluidos en la temperatura del Ácido Sulfhídrico a la salida de ambos bancos de enfriadores.

Estos resultados sugieren que con dos bancos de enfriadores de Ácido Sulfhídrico mejorados, operando en paralelo, se logrará alcanzar una temperatura adecuada del gas a la salida del sistema. Adicionalmente, al operar con una menor velocidad del fluido del lado de la coraza (la mitad de las condiciones actuales) se incrementará la eficiencia de separación del Azufre arrastrado por los gases dentro de los intercambiadores de calor, lo cual es otra de las funciones que tiene esta instalación.