Mdp 04 cf-01 introducción

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Mdp 04 cf-01 introducción

  1. 1. PDVSA N° TITULO REV. FECHA DESCRIPCION PAG. REV. APROB. APROB. APROB. FECHAAPROB.FECHA TORRES DE FRACCIONAMIENTO E1994 MDP–04–CF–01 INTRODUCCION APROBADA NOV.96 NOV.96 NOV.96 Y.M.0 4 F.R. MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO ESPECIALISTAS PDVSA
  2. 2. REVISION FECHA MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO TORRES DE FRACCIONAMIENTO INTRODUCCION NOV.960 PDVSA MDP–04–CF–01 Página 1 PDVSA .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma Indice 1 GENERALIDADES 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 OBJETIVO 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 ALCANCE 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1 Principios Básicos 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Método General de Cálculo 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 Diseño Riguroso de Torres 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4 Platos Perforados 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.5 Platos tipo Casquete de Burbujeo 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6 Platos tipo Surtidor (Jet Trays) 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.7 Plato tipo Válvula 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.8 Transferencia de Calor por Contacto Directo 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.9 Torres Empacadas 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 REFERENCIAS 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
  3. 3. REVISION FECHA MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO TORRES DE FRACCIONAMIENTO INTRODUCCION NOV.960 PDVSA MDP–04–CF–01 Página 2 PDVSA .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma 1 GENERALIDADES El fraccionamiento es el método de separación más usado de las operaciones unitarias a nivel industrial. El proceso consiste en una transferencia de masa por el intercambio de calor desde el fondo de la torre, con un mayor enriquecimiento de los elementos más volátiles que conforman el vapor en el tope. Las operaciones de destilación empleadas en la industria química en general, tienen por objeto aislar compuestos individuales bastante puros, partiendo de mezclas de líquidos volátiles, formada fundamentalmente por componentes bien definidos. En estos casos la destilación simple intermitente es suficiente para una separación eficaz, tal como la deshidratación de disolventes orgánicos. A menos que las volatilidades de dos ó más componentes de una mezcla líquida sean casi idénticas, o que dos ó más componentes se asocien para formar una mezcla de punto de ebullición constante. Cuando se trata de mezclas de punto de ebullición elevado, tales como crudo o fracciones petroleras pesadas en los cuales existen intervalos de ebullición amplios, el grado de separación entre las fracciones depende del factor económico, requiere de equipos de mayor flexibilidad operacional. En estos procesos de separación complejos, la destilación simple intermitente ha sido sustituida por las torres de fraccionamiento que emplean reflujo, tales como las usadas en la industria petrolera nacional. Asimismo, los métodos de cálculo para el tratamiento de los problemas varía fundamentalmente de acuerdo a la naturaleza de la materia prima, productos y calidad final, y las condiciones de operación de la unidad. Aunque los procedimientos a usar en estos casos son los mismos que para las destilaciones sencillas, la complejidad de los problemas exige el uso frecuente de generalizaciones empíricas y consideraciones especiales que dependen de cada aplicación dadas por la experiencia. 2 OBJETIVO El objetivo de este documento es presentar una introducción a los capítulos que conforman la sección de “Fraccionamiento” con la finalidad de visualizar los aspectos que deben ser cubiertos por el ingeniero de proceso en el diseño de torres nuevas, y/o evaluación, modificaciones u optimización de torres existentes. 3 ALCANCE Cubre los capítulos involucrados en el diseño de torres de fraccionamiento, los cuales son los siguientes: 3.1 Principios Básicos Describe las definiciones generales y consideraciones básicas que deben tomarse en cuenta durante el diseño y evaluación de torres de fraccionamiento. Se
  4. 4. REVISION FECHA MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO TORRES DE FRACCIONAMIENTO INTRODUCCION NOV.960 PDVSA MDP–04–CF–01 Página 3 PDVSA .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma incluyen los tipos de torres y sus aplicaciones a nivel industrial basado en la experiencia. 3.2 Método General de Cálculo Incluye los procedimientos y ecuaciones básicas que se deben emplear para realizar un cálculo preliminar de la torre. Se proporciona una introducción a la simulación con PRO II (Comercializado por Simsci) como herramienta más usada en la IPPCN para generar un estimado inicial ”Short cut”. Aunque existen variedad de simuladores como Hysim y ASPEN, no se presentan ejemplos típicos con los mismos por el momento. También cubre los criterios para seleccionar el método termodinámico de separación, la caracterización de la alimentación, selección del componente clave y condiciones óptimas de operación de la Torre. Se presentan las diferencias del fraccionamiento de alimentaciones livianas y pesadas, así como un ejemplo de cálculo utilizando PRO II. 3.3 Diseño Riguroso de Torres Describe los procedimientos para el cálculo y simulación de torres de fraccionamiento usando el método riguroso. Se introduce al usuario a la simulación rigurosa de torres de fraccionamiento usando PRO II como herramienta ampliamente usada en la IPPCN. Se muestra como realizar una evaluación y optimización de una torre existente. Aunque en el mercado se encuentran otros paquetes de simulación para la de torres de fraccionamiento como HYSIM, no se muestra en esta sección como realizar simulaciones con los mismos. El cálculo riguroso de torres involucra accesorios internos y dispositivos tales como platos, deflectores, campanas o rellenos, eficiencia de los platos y dimensionamiento de la Torre. Se presenta una guía útil para la selección del dispositivo óptimo para un servicio dado. El diseño de los diferentes tipos de platos serán tratados con detalle en capítulos siguientes. El balance de masa y energía, y el dimensionamiento de la columna son incluidos como parte del estudio. 3.4 Platos Perforados Presenta los criterios y técnicas requeridas para realizar el diseño de platos perforados. Se incluyen aplicaciones para servicios tipo, capacidad, espaciamiento entre platos, la distribución de los platos, el tamaño y arreglo de los orificios, dimensionamiento del bajante, eficiencia del plato y lo referente a la hidráulica del plato, transferencia de calor y limitaciones. Se muestra el procedimiento para el diseño de los mismos.
  5. 5. REVISION FECHA MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO TORRES DE FRACCIONAMIENTO INTRODUCCION NOV.960 PDVSA MDP–04–CF–01 Página 4 PDVSA .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma 3.5 Platos tipo Casquete de Burbujeo Presenta los criterios y técnicas requeridas para realizar el diseño de platos tipo casquete de burbujeo. Se incluyen aplicaciones para servicios tipo, capacidad, el espaciamiento entre platos, la distribución de los platos, arrastre y vaciado, arreglo, transferencia de calor, eficiencia del plato y lo referente a la hidráulica del plato. Se muestra el procedimiento para el diseño de los mismos. 3.6 Platos tipo Surtidor (Jet Trays) Presenta los criterios y técnicas requeridas para realizar el diseño de platos tipo surtidor. Se incluyen aplicaciones para servicios tipo, capacidad, espaciamiento entre platos, dimensionamiento del bajante, configuración del plato y lengüetas, arrastre, goteo, vaciado, la eficiencia del plato, transferencia de calor, limitaciones y lo referente a la hidráulica del plato. Se muestra el procedimiento para el diseño de los mismos y consideraciones para el arranque. 3.7 Plato tipo Válvula Presenta los criterios y técnicas requeridas para realizar el diseño de platos tipo válvula. Se incluyen aplicaciones para servicios tipo, capacidad, espaciamiento entre platos, dimensionamiento del bajante,área abierta y configuración de las válvulas, transferencia de calor, cuellos de botella, limitaciones, eficiencia del plato y lo referente a la hidráulica del plato. Se muestra el procedimiento para el diseño de los mismos. 3.8 Transferencia de Calor por Contacto Directo Se presentan los métodos para el dimensionamiento de las secciones de transferencia de calor por contacto directo. Se describe el diseño de equipos para servicio con recirculación. Determinación de la temperatura de retiro, optimización de las secciones de transferencia de calor, limitaciones de las correlaciones. Un cálculo típico se muestra. 3.9 Torres Empacadas Presenta los criterios para la selección del tipo, tamaño del empaque, y aplicaciones. El cálculo del diámetro de la torre y altura del empaque, caída de presión, transferencia de calor y ubicación de las bocas de visita. Se presenta el procedimiento de cálculo, así como un ejemplo típico. 4 REFERENCIAS Manual de Diseño de Proceso (versión 1986) S Vol III, Sección 3 ”Fraccionamiento”
  6. 6. REVISION FECHA MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO TORRES DE FRACCIONAMIENTO INTRODUCCION NOV.960 PDVSA MDP–04–CF–01 Página 5 PDVSA .Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma Manual de Ingeniería de Diseño S PDVSA–MID–DB–201–R ”Bandejas de Fraccionamiento con Bajantes” S PDVSA–MID–0603.1.107 ”Guía de Ingeniería Material de Relleno para Torres” Otras Referencias S Manual del Ingeniero Químico, John H. Perry. Mc. Graw Hill, Book Company, N.Y. (1967) S Distillation. Principles and Design Procedures, R.J. Hengstebeck. Robert E. Krieger Publishing Company, Huntington, N.Y. 1976 S Petroleum Refinery Distillation, 2th edition, R.N. Watkins. Gulf Publishing Company, Houston London 1980 S Destillation Design, Henry Z. Kister. Mc. Graw Hill, N.Y. 1992

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