Evaluación del uso de energía geotérmica e implementación de un tubo vórtex para evitar el congelamiento por efecto Joule-Thomson en el proceso de descompresión del gas natural

Abstract

In the natural gas transport and distribution, by compressed natural gas process there’s a problematic of the decrease of gas temperature at the decompression moment due to Joule-Thomson effect, which generates various equipment problems. Preheating systems are being implemented to prevent this phenomenon. In the research propose is intended to address a possible solution by implementing in a decompressing system a geothermal energy preheating and a vortex tube to rise the efficiency and reduce the gas consumption in the preheating process of the station. The natural gas properties are calculated according to a specific composition and an energetic and exergoeconomic model of the station is done to analyze in deep the behave of the multiple variables. An optimization process is done to reduce the exit cost of the decompressed natural gas. Multiple results that show the viability of the implemented system are obtained, such as the heating flows, the mass flows and the suitable pressure and temperature values for the proper operation of it, as well as the cost of the system flows and the cost rate of the equipment. It is determined that the station solvent the problematic due to Joule-Thomson effect and the values required to optimize the natural gas cost are obtained.

En el proceso de transporte y distribución del gas natural por el método de gas natural comprimido se tiene la problemática del descenso en la temperatura del gas al momento de la descompresión debido al efecto Joule-Thomson, lo cual genera varios problemas en los equipos. Se han implementado varios sistemas de precalentamiento con el fin de evitar este fenómeno. En esta propuesta de investigación se pretende abordar una posible solución implementando en un sistema de descompresión, un precalentamiento con energía geotérmica y agregando un tubo vórtex para aumentar su eficiencia y reducir el consumo de gas en el proceso de precalentamiento de la estación. Se determinan las propiedades del gas natural de acuerdo a una composición específica y se realiza un modelado energético y exergoeconómico de la estación para analizar más a fondo el comportamiento de las diversas variables. De igual manera se realiza un proceso de optimización para reducir el costo de salida del gas natural descomprimido. Se obtienen diversos resultados que muestran la viabilidad de este sistema implementado, tales como los flujos de calor, los flujos másicos y los valores de presión y temperatura aptos para la correcta operación del mismo, así como los costos de cada flujo del sistema y la tasa de costos de los equipos. Se determina que la estación solventa el problema del congelamiento debido al efecto Joule-Thomson y se obtienen los valores requeridos de las variables para optimizar el costo del gas natural.