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UNIVERSIDAD ESTATAL DE MILAGRO




    Unidad Ciencias de la Ingeniería.

           Ingeniería Industrial.

                  Tema:

 Automatización del proceso de destilación

   de etano-etileno y propano-propileno.

               Integrantes:

         Vicente García Granizo.

         Cristian Lucro Guerrero.

                 Materia:

             Automatización.

                Docente:

             Ing. Mario Ruiz.

             Tipo de trabajo:

              Investigación.

            Febrero del 2012.
Automatización de procesos industriales.



Tema: Automatización del proceso de destilación de etano-etileno y propano-
propileno.

   1. Introducción.

Para poder automatizar cualquier proceso se necesita conocer cual es su objetivo
y cuales son sus variables. Por lo tanto se describirá brevemente lo que es un
proceso de destilación.

El proceso químico de la destilación tiene como objetivo la separación de varios
componentes químicos haciendo uso de la diferente volatilidad de dichos
componentes. Trasfiriendo la cantidad necesaria de energía a los componentes
que se quieran separar, consiguiendo llevarlos a un estado de gas o líquido. Los
componentes más ligeros los que tienen mayor volatilidad, se quedaran por tanto
en fase gas y los más pesados se mantendrán en fase líquida.

Cuando se ponen en contacto dos fases que tienen diferente composición es
posible que ocurra la transferencia de algunos de los componentes presentes de
una fase hacia la otra y viceversa. Esto constituye la base física de las
operaciones de transferencia de masa. Si se permite que estas dos fases
permanezcan en contacto durante un tiempo suficiente, se alcanzará una
condición de equilibrio bajo la cual no habrá ya transferencia neta de componentes
entre las fases. Una fase de vapor se pone en contacto con una fase liquido,
transfiriéndose masa del líquido al vapor y del vapor al líquido.

En este proyecto en concreto se ha automatizado una columna de separación de
etano-etileno y propano-propileno. Lo que se consigue de esta manera es la
separación de los dos componentes más ligeros de los dos más pesados. El
propileno líquido, por ejemplo, es la materia base para la fabricación del
polipropileno, que es ampliamente utilizado en la industria del automóvil,
fabricación de electrodomésticos, industria de la alimentación, etc.
2. Objetivo general.

Automatizar un proceso de destilación de etano-etileno y propano-propileno.

   2.1.   Objetivo específicos.
      Conocer el proceso de destilación.
      Determinar las variables a controlar en el proceso.
      Establecer los distintos lazos de control.
      Definir la filosofía de automatización del proceso de destilación.
      Determinar las tarjetas de entradas y salidas del controlador.




   3. Descripción de las partes principales del proceso.
3.1.   Columna de destilación.

Se trata de un depósito cilíndrico de un diámetro y una altura que depende del
volumen de producto que se quiere destilar y la pureza que se quiere conseguir
como producto.
Es el principal elemento en el que se produce la destilación del producto, aquí se
produce el choque del producto tanto en estado de gas como en estado de liquido
ambos en diferente composición, concentración y en contracorriente dispone de
dos entradas (producto y reflujo) y dos salidas (cabeza y fondo).

   3.2.   Los platos.

También denominados reboses, En estos platos es donde se realiza la separación
de los componentes, combinando por un lado el flujo líquido que por gravedad se
precipita hacia abajo, con el vapor que sube desde el fondo de la columna. En
cada uno de los platos se genera un estado de equilibrio de energía y
concentración de componentes, entre el flujo de líquido y el flujo de gas.

   3.3.   Intercambiador de calor.

También llamado reboiler “hervidor” es el elemento que añade energía en el fondo
de la columna, esta energía produce la ebullición del contenido del fondo
generándose de esta manera flujo hacia arriba del vapor.

   3.4.   Acumulación del fondo.

La columna de destilación tiene forma de depósito en el fondo para así acumular
una gran cantidad de producto. Este producto será el que hervirá y subirá en fase
de gas por la columna. De esta acumulación del producto es por donde también se
saca producto del fondo.

   3.5.   Condensador y calentador.

En la parte superior se dispone de un condensador que a su vez hace la función
calentador. Aquí se condensa el gas que sale por la cabeza para que se pueda
introducir como reflujo en la columna. El calor que hay que extraer al producto que
sale por la cabeza, se utiliza para calentar otros productos laterales.

   3.6.   Deposito producto cabeza.

El producto de cabeza que ha sido condensado en el condensador se acumula en
un depósito. Este depósito hace de pulmón para poder absorber las fluctuaciones
de caudal y propiedades del flujo.




   4. Variables a controlar.




   4.1.   Variables de entrada.

Hay que diferenciar entre variables y disturbio, las variables son todos aquellos
parámetros que podemos variar a nuestra conveniencia y así poder mantener a la
columna de destilación en estado estable.

Un disturbio seria los cambios de estado o de carga de la columna, debido a que
la columna nunca va a trabajar al 100 % de la carga y no siempre recibe la misma
composición de entrada.

Entonces podemos distinguir dos variables de entrada en la columna:

      Energía entregada al fondo.- Es la energía que el vapor que pasa a través
       de la válvula entrega al fondo de la columna. Es la que fija cuánto caudal va
       a salir del fondo y, por tanto, afecta al caudal de toda la columna. La
       energía depende de la apertura de la válvula y también de la temperatura
       que se encuentre el fondo de la columna.
      Reflujo de la columna.- El reflujo es la materia que entra en forma líquida
       por la cabeza de la columna después de haberse condensado en el
       depósito de producto de cabeza. No sólo es dependiente de la cantidad de
materia que se introduce, sino que también es dependiente de la
      composición.

Por lo tanto se dispone de dos variables, una de estas dos es múltiple (Caudal y
composición) sobre las cuales se podrá actuar para mantener en operación la
columna.

Hay que reseñar que otra de las variables que afectan de gran manera a la
operación de la columna es la presión de la misma. Sin embargo, las operaciones
de destilación se realizan con una presión estable, de manera que la variación de
la presión no se ha tenido en cuenta para la simulación de la columna.

Básicamente hay un disturbio principal que es la variación del caudal de entrada.
Este igual que el reflujo no solo puede cambiar en cantidad sino que también
puede cambiar en composición.




Elemento 1: Propano.

Elemento 2: Propileno.

Elemento 3: Etileno.

Elemento 4: Etano.

Elemento 5: Refrigerante.

Elemento 21: Caudal.

Elemento 22: Temperatura.

Elemento 23: Energía.

Elemento 24: Presión.
5. Circuito del circuito de entrada y salida de flujos.




                           Elemento.                  Estado.
Exportación de producto    1L                         Líquido.
de fondo.
Condensados a tanques.     2L                         Líquido.
Condensados a la           3L                         Líquido.
bomba.
Exportación producto de    4L                         Líquido.
cabeza.
Entrada a la columna.      5L                         Líquido.
Entra de vapor.               6V                         Vapor.
Entrada de refrigerante.      7L                         Líquido.
Salida refrigerante           8L                         Líquido.




   5.1.     Características de la columna.
        Una entrada y dos salidas: por la cabeza saldrá etano mas etileno y por el
         fondo propano y propileno.

Pureza requerida en cabeza no mas de 10 ppm de propano mas propileno.

        Tiene 19 platos intermedios de separación. Una capacidad del plato de 100
         Kg, sin ningún aporte de energía.
        Cantidad de producto acumulado en fondo 10 Tn.
        Cantidad de producto acumulado en el deposito de condensado 2 Tn.
        Perdida de carga de la columna entorno a un bar.
        Se dispone de un intercambiador donde a la salida tenemos una
         temperatura de 20 °C.
   5.2.     Puntos de operación.

                      Puntos de operación ideal y permitido.
                       Condición de          Und.     Márgenes de         Und.
                        diseño de                      operación.
                           entrada
Caudal de entrada            6               Tn/h           0-10          Tn/h
Concentraciones.
Propano.                     20               %             0-50           %
Propileno.                   40               %             0-50           %
Etileno.                     23               %             0-50           %
Etano.                       17               %             0-50           %
Temperatura                  40              °C             20-50          °C
Energía.                 4E+5            KJ/Tn         2E+5-6E+5          KJ/Tn
Presión.                  30.5             bar           30.5-40           bar




                      Condiciones de equilibrio de salida
                      Condiciones          Und.       Condiciones          Und.
                      de salida de                     de salida de
                         cabeza.                          fondo.
                        Antes de
                     (condensador)
Caudal de salida           2.4             Tn/h             3.6            Tn/h
Concentraciones.
Propano.                    0               %              33.3             %
Propileno.                  0               %              66.7             %
Etileno.                  57.5              %                0              %
Etano.                    42.5              %                0              %
Temperatura                 -7              °C              70              °C
Energía.                9.42E+5           KJ/Tn          2.43E+5          KJ/Tn
Presión.                   28               bar            29.9            bar




   6. Problemática de la columna de destilación.

Alguno de los problemas encontrados en el control de la composición para
columnas de destilación (en particular para columnas que exigen gran pureza con
altos caudales de reflujo) son: comportamiento fuertemente no lineal, lentitud en la
respuesta, perturbaciones que afectan en gran medida a las composiciones,
medida de las composiciones a menudo difíciles de obtener, uso de medidas de
temperatura en substitución, gran número de opciones a la hora de escoger las
variables manipuladas y, en general, un sistema con fuertes interacciones.




   6.1.   Condiciones estables de la columna.

La columna de partir de una situación estable, es decir no debe haber variaciones
sustanciales en los parámetros físicos del sistema como son caudales,
temperaturas, presiones.




   6.2.   Estabilidad en la temperatura.

Como se puede observar en la figura de arriba cerca del plato es donde se da un
cambio apreciable de la temperatura.




   6.3.   Estabilidad en la composición.

La composición del producto varía en cada plato debido que así de esta manera
es como se realiza la separación.
Como se puede observar en la figura superior, a la altura del plato 10 es donde se
produce el cambio más brusco de concentraciones, donde precisamente
corresponde con el cambio más brusco de temperatura dentro de la columna.

A la izquierda de la grafica solo se observa propano y propileno y a la derecha
etano y etileno.

En cualquier caso el objetivo es claro: aunque existan variaciones de los puntos de
operación, no debe permitirse que tengamos componentes de propano-propileno
en la cabeza y viceversa, compuestos de etileno-etano en el fondo.
Respectivamente se puede ver la evolución de las concentraciones tanto en el
fondo como en la cabeza de la columna. Ahí se ve la evolución de los cuatro
componentes propano, propileno, etileno y etano. Tal como se puede apreciar en
el fondo de la columna las concentraciones de propano - propileno son siempre
superiores que las del etileno y el etano, tal como debe ser. Precisamente pasa lo
contrario en la cabeza, lo que también es lo correcto.

Hay que reseñar que son las temperaturas intermedias las que son más sensibles
ante cambios bruscos de concentraciones. Esto será tenido en cuenta a la hora de
automatizar la columna.

   7. Diagrama P&ID.

Antes de proceder a realizar el diagrama se identificaron los distintos
componentes del circuito para poder realizar el TAG.




Columna de destilación: T100                 Bomba de reciclo: P102

Bomba del analizador: P100                   Condensador: E101

Bomba de exportación de producto:            Depósito de condensado: V102
P101.
8. Filosofía de automatización.




La variable de reflujo es muy importante a la hora de controlar la composición en
la columna, y por tanto la separación. Esta conclusión sirve además para los
cambios de caudal y para los cambios de composición de la entrada.

Al aumentar la energía al fondo los caudales dentro de la columna también
aumentan, esto se debe a la mayor evaporización de los productos del fondo. Los
productos que más se evaporan tienen una volatilidad más alta.

Control de composición de cabeza: contralara la composición de la cabeza
mediante la variación de la cantidad de producto de cabeza que extraemos. El
lazo de control constara con un elemento sensor y un elemento actuador. El
elemento actuador será una válvula de control y el elemento sensor un analizador
cromatográfico.

Control de energía del fondo: controlará la entrada de vapor proveniente del
hervidor mediante una válvula de control. El elemento sensor será un transmisor
de temperatura.
8.1.   Lazo de control de composición de cabeza.




          Tag.                     Descripción.
          PI-T100C                 Indicador de presión de
                                   producto de cabeza.
          AT-T100R                 Transmisor de análisis del
                                   reciclo.
          AIC-T100R                Controlador           indicador
                                   analizador del reciclo.
          FIC-T100R                Controlador indicador de
                                   flujo del reciclo.
          FT-T100R                 Transmisor de flujo del
                                   reciclo.
          FV-T100R                 Válvula     de       flujo   del
                                   reciclo.
Este controlo usa dos lazos por lo tanto se denomina control en cascada y costa
de dos lazos:

Lazo Secunadario:

La válvula de control FV-T100R estará situada en la línea entre la bomba que
envía el reflujo y la cabeza de la columna, esta es controlada por un controlador
indicador de flujo FIC-T100R influenciado por un transmisor de flujo FT-T100R.

Lazo Primario:

El lazo primario cuenta con un analizador cromatográfico AIC-T100R que está
situado en el plato superior de la columna. El analizador tomará una muestra del
producto líquido de la cabeza de la columna y analizará la cantidad de propano y
propileno que presenta el producto en el plato superior ya que estos son productos
que queremos evitar en la cabeza, se admitirá hasta 10 ppm de la suma de
concentración de propano propileno, esto se debe a que la separación de
productos no es absoluta y lo mismo se define para el fondo pero referido a la
cantidad de etileno y etano.

En este lazo además de tener un elemento sensor AT-T100R (cámara de análisis)
y un elemento actuador FV-T100R también se contará con un set point remoto
que se usará como set point del lazo secunadario, este tratará de mantener la
variable a contralar en el punto de operación que le hemos fijados teniendo en
cuenta los márgenes de seguridad respecto al límite, por lo tanto el punto de
ajuste será de 3 ppm. De esta forma se tendrán se tendrá un margen de
seguridad para poder admitir los posibles errores de medida del analizador, así
como las variaciones bruscas de composición, el setpoint del lazo secundario es
decir del
8.2.   Lazo de control de energía de fondo.




Tag.                                   Descripción.


FT-T100V                               Transmisor de flujo de la entrada de
                                       vapor
FIC-T100V                              Controlador indicador de flujo de la
                                       entrada de vapor.
FV-T100V                               Válvula de flujo de la entrada de vapor.
TT-T100V                               Transmisor     de   temperatura   de   la
                                       entrada de vapor.
TIC-T100V                              Controlador indicador de temperatura
                                       de la entrada de vapor.



En este caso lo que se trata es de controlar la energía que se introduce en el
fondo de la columna. Un transmisor de temperatura TI-T100V estará insertado en
un plato intermedio de la columna. Cuando el sensor detecte que baja la
temperatura enviará la señal a un controlador indicador de temperatura TIC-T100V
en cascada con el controlador indicador de caudal FIC-T100V que también es
comunicado por un transmisor de caudal FT-T100V, entonces abrirá la válvula de
vapor FV-T100V del fondo evaporando así más producto, pero la válvula también
se abrirá o cerrará según sea la cantidad de caudal de vapor que detecte el sensor
de flujo en la línea de vapor. Al entregar más energía al fondo, ya no solo los
productos más ligeros, sino que también algunos más pesados empezarán a
evaporarse de manera que esto conseguirá aumentar la temperatura en el punto
sensor.

El punto de ajuste (set point) para el TIC-T100V será de 85 % debido a que la
temperatura máxima en ese plato a la que no se quiere llegar es de 70º C
entonces le punto de ajuste se hará a los 60º C.

El punto de ajuste para el controlador de flujo es de 2 Tn/h.

El elemento sensor es un transmisor de temperatura que consta de un RTD, que
será una PT100 y un transmisor para poder cerrar el lazo en el sistema de control.

   8.3.   Control de nivel del depósito de fondo.
Tag.                                       Descripción.
LT-T1000F                                  Transmisor de nivel del deposito de
                                           fondo
LIC-T1000F                                 Controlador indicador de        nivel   del
                                           depósito de fondo.
FIC-T1000F                                 Controlador    indicador   de   flujo   del
                                           depósito de fondo.
FT-T1000F                                  Transmisor de flujo del depósito de
                                           fondo.
FV-T1000V                                  Válvula de flujo del deposito de fondo



Para mantener un nivel seguro en el depósito del fondo de la columna de
destilación se ha establecido un       control en cascada y este consta de un
transmisor de nivel LT-T1000F (elemento comunicado por un sensor) que
comunica sobre el estado de la variable al controlador indicador de nivel LIC-
T1000F estos componentes constituyen el lazo primario de control, el lazo
secundario está formado por un transmisor de flujo FT-T1000F, un controlador
indicador de flujo FIC-T1000F y el elemento final (actuador) válvula de flujo FV-
T1000V.

El punto de ajuste para el LIC-T1000F es del 50 % y el punto de ajuste del FIC-
T1000F es de 70 % 3.6 Tn/h.

Se tiene un nivel visual LI_T100F para poder tener una lectura en campo del nivel
que se tiene en el depósito. Estos niveles visuales tienen simplemente una
indicación local y no necesitan ninguna alimentación eléctrica ni energía auxiliar de
ningún tipo.
8.4.    Control de nivel del deposito de condensado.




Tag.                                  Descripción.
LT-V102K                              Transmisor de nivel de condensado.
LIC-V102K                             Controlador    indicador   de   nivel   de
                                      condensado.
FIC-V102K                             Controlador    indicador   de   flujo   de
                                      condensado.
FT-V102K                              Transmisor de flujo de condensado.
FV-102K                               Válvula de flujo de condensado.
El deposito de condensado (tanque pulmón) que amortiza los cambios bruscos en
el sistema, es controlado de tal modo que el nivel de condensado en su interior se
mantenga en un valor deseado es decir no perjudicial, se dispone de un control en
cascada, el lazo primario esta formado por un transmisor de nivel LT-V102K, un
controlador indicador de flujo FIC-V102K cuyo set point remoto es de 50%.

El lazo secundario está conformado por un transmisor de flujo FT-V102K, un
controlador indicador de flujo FIC-V102K y una válvula de flujo FV-102K que es el
elemento que actuará para llevar a la variable a la medida deseada.

Estos controles no deben ser especialmente estrictos.

El indicador de nivel LI-V102K facilitará tener una lectura en campo del nivel que
se tiene en el depósito.

   8.5.   Control de purga del condensado.
Tag.                                      Descripción.
LV-T100K                                  Válvula de nivel de condensado del
                                          reboiler.
LIC-T100K                                 Controlador    indicador   de   nivel   de
                                          condensado del reboiler.
LT-T100K                                  Trasmisor de nivel de condensado del
                                          reboiler.



La purga del condensado del hervidor se la controla mediante un transmisor de
nivel LT_100K un controlador indicador de nivel LIC_T100K y un actuador válvula
de nivel LV_T100K, es un control de acción directa mientras aumente el nivel de
condensado aumentará la apertura de la válvula.

La salida de los gases incondensables será controlada por un controlador
indicador de presión PIC_GIS que hará actuar una válvula de presión FV_GIS
para que realice su apertura o cierre según la presión del gas, acción del actuador
directa.

   8.6.    Lazo de control del condensador.
Tag.                                       Designación.
FV-E101                                    Válvula de flujo del condensador.
FIC-E101                                   Controlador    indicador   de   flujo   del
                                           condensador.
FT-E101                                    Transmisor de flujo del condensador.
TT-E101                                    Transmisor     de    temperatura        del
                                           condensador.
TIC-E101                                   Controlador indicador de temperatura
                                           del condensador.
TSH-E101                                   Interruptor alto de temperatura.
TAH-E101                                   Alarma alta de temperatura.
TSL-E101                                   Interruptor bajo de temperatura
TAL-E101                                   Alarma baja de temperatura.



La cantidad de agua fría se controla por medio de la temperatura medida en la
línea de condensado que va al depósito con ayuda de un controlador indicador de
temperatura TIC_E101 el mismo que está en cascada con el controlador indicador
de flujo FIC_E101 de la línea de agua fría .

Si el transmisor de flujo FT_E101 censa que el caudal de agua fría no es suficiente
enviará una señal hacia el controlador indicador de flujo FIC_E101 para que actué
sobre la válvula de flujo FV_E101, pero además si el sensor de temperatura
TT_E101 que se encuentra en la línea de salida del condensador, envía al
controlador indicador de temperatura TIC_E101 una señal de que la temperatura
del fluido es alta, entonces configurará el valor requerido de la variable en el
FIC_E101 abriendo mas la válvula de flujo siendo un mando de acción indirecto.

Además si la temperatura se eleva a un valor límite máximo se cerrara un
interruptor alto de temperatura TSH-E101 de tal manera que encienda una alarma
alta de temperatura TAL-E101, pero si la temperatura desciende hasta un valor
mínimo el interruptor bajo de temperatura TSL-E101 activará una alarma baja de
temperatura TSL-E101.

   8.7.   Lazo de control de exportación de producto.

Este lazo de control es de acción directa. El caudal de la línea de exportación de
producto es controlado por un controlador indicador de flujo FIC_T100EF el cual
esta en cascada con el controlador indicador de nivel LIC_T1004F ya que si el
nivel del fondo de la columna es bajo entonces el controlador de nivel cambiará el
valor deseado de la variable en el controlador de flujo cerrando un cierto
porcentaje la válvula FV_T100EF.




   9. Acciones de seguridad para el proceso.

Para la identificación de los posibles riesgos que pueden afectar al proceso se
empleará la técnica HAZOP basada en la premisa de que los riesgos, los
accidentes o los problemas de operabilidad, se producen como consecuencia de
una desviación de las variables de proceso con respecto a los parámetros
normales de operación en un sistema dado y en una etapa determinada.

1. Designamos las áreas con mayor probabilidad de riesgo.


      Área de separación de propano-prolpileno y etano-etileno.


2. Definición de los nodos.


      Subsistema deposito de fondo - bomba de extracción de producto de fondo.
      Subsistema Depósito de condensado - bomba de reciclo.

Variable de los nodos: nivel, flujo.




3. Aplicación de la palabra guía.
La palabra guía a utilizar será NO.

Significado: Ausencia de la variable a la cual se aplica.

Elemento de desviación: No hay flujo en una línea.

Causas originadoras posibles: Bloqueo; fallo de bombeo; válvula cerrada o
atascada; fuga; válvula abierta; fallo de control.




  ANÁLISIS DE OPERABILIDAD EN PLANTA DE DESTILACIÓN PROPANO-
                        PROLPILENO Y ETANO-ETILENO.


Línea que va desde el depósito de fondo hasta la salida del producto de fondo.
Palabra   Desviación.     Cusas posibles.            Consecuencia.   Medidas         a
guía.                                                                tomar.
NO.       No flujo.       1. Inexistencia      de Paralización       Instalar    alarma
          No nivel.           producto    en   el del proceso de de nivel mínimo
                              depósito de fondo. destilado           depósito
                                                     esperado.       regulador
El interruptor de nivel bajo_ bajo LSLL-T1001F evita que se vaciara
completamente el fondo de la columna, parando en este caso la bomba P 101.

Los interruptores de nivel se utilizan para proteger que los depósitos no superen
su máximo aforo o se vacíen por completo. En este caso se utiliza para la segunda
aplicación, ya que no se quiere que las bombas puedan quedarse “secas” porque
originaría una situación grave de peligro para la bomba.




Tag.                                      Identificación.
UV-T1002F-1                               Válvula    multivariable    de   vapor   de
                                          entrada.
UV-T1002F-2                               Válvula    multivariable    de   vapor   de
                                          entrada.
UV-T1002F-3                               Válvula multivariable de exportación del
                                          fondo.
LSLL-T1002F                               Interruptor de nivel bajo bajo del
                                          depósito de fondo.
Si el nivel del depósito del fondo llega a un nivel mínimo el interruptor bajo bajo de
nivel LSLL-T1002F hará que se cierre la válvula multivariable UV-T1002F-1 que en
este caso es todo o nada, ya a que así se evita que se sobre caliente el interior de
la columna de destilación al ya no haber producto en el fondo, al mismo tiempo
abrirá la valvula multivariable UV-T1002F-2 para que se purgue todo el vapor que
haya podido entrar hasta ese momento, pero también es importante que ya no
salga producto de exportación porque en este caso saldrá producto en estado
gaseoso de concentraciones sin separar por lo tanto se cerrará la válvula
multivariable UV-T1002F-3.




De igual forma que en el caso del depósito de la columna de destilación, el
depósito de condensado tendrá instalado un interruptor de nivel bajo bajo LSLL-
V1023K que pará a la bomba al disminuir el nivel del deposito por debajo de un
mínimo de condensado.




Tag.                                   Descripción.
PSV-GIS                                Válvula      de     alivio   de   gases
                                       incondensables.
PT-E101G                               Transmisor de presión de gases de
                                       salida de cabeza.
PIC-E101G                              Controlador indicador de presión de
                                       gases de salida de cabeza.
PV-E101G                               Válvula de presión de gases de salida
                                       de cabeza.
Loa válvula de alivio despresurizará la línea de salida de gases de cabeza
evitando que llegue a un valor perjudicial en este caso a 31.375 bar, que es el
valor máximo permitido mas su 5 por ciento.




Tag.                                      Descripción.
AT-P102EC                                 Trasmisor de análisis de exportación de
                                          cabeza.
AIC-P102EC                                Controlador indicador de análisis de
                                          exportación de fondo.
UV-P102EC                                 Válvula multivariable de exportación de
                                          fondo.



Este lazo de control emplea un transmisor de analsis ( cámara de análisis) que se
comunica con el controlador indicador de análisis este al llegar al valor máximo de
concentraciones de propano – propileno en la exportación de cabeza enviará una
señal la válvula multivariable (todo o nada) para que se cierre por completo ya que
solo se quiere en la salida de etano y etileno.




Tarjetas de entrada y salida.




             Especificaciones para Entradas Analógicas 4-20 mA
             Nº de canales                                   8
            Rango de señal                                4-20 mA
     Vmin de garantizada a 20 mA                           15V.
      Estabilidad de temperatura                   0,006% del rango por
                                                           grado



Salidas analógicas.




              Especificaciones para salidas Analógicas 4-20 mA
             Nº de canales                                   8
            Rango de señal                                4-20 mA
     Vmin de garantizada a 20 mA                           13V.
      Estabilidad de temperatura                   0,006% del rango por
                                                           grado
     Resistencia de carga máxima.                          450 .



Entradas digitales.




                    Especificaciones para salidas discretas.
             Nº de canales                                   12
Detección ON                                < 2.1 mA
            Detección OFF                               < 1.2 mA
          Frecuencia máxima                              20 Hz
      Voltaje aplicado al sensor.                 De 7 V 9V para 1K



Salidas digitales.




                     Especificaciones para salidas discretas.
           Nº de canales                                  12
               Salida                                    22 V
                                                      15 a 45 mA
                                                      25 V max.
          Circuito abierto.                            > 13 K
         Corriente máxima.                              45 mA.



Tarjetas de entradas analógicas.
Tarjeta de salidas analógicas.




Tarjeta de entradas digitales.
Tarjeta de salidas digitales.




Tarjetas de entrada y salida.   Cantidad.
Entradas analógicas                2
Salidas analógicas.                1
Entrada digitales.                 1
Salidas digitales.                 1
RTD                                1
La automatización deberá mantener la planta en condiciones seguras cumpliendo
las siguientes premisas:

      Cuando no haya nivel en el reboiler T-100, se han de parar las bombas,
       cortar flujo de entrada de vapor y despresurizar el reboiler.
      Cuando la presión en la cabeza de la columna sube en exceso, hay que
       abrir la válvula de despresurización a la antorcha para poder despresurizar
       el exceso de gas.
      Cuando el nivel en el depósito V-102 baja en exceso, hay que parar la
       bomba NP102 y cerrar la salida de producto de la unidad.
      Cuando el analizador de salida detecte un nivel excesivamente alto de
       propano+propileno en la salida, debe cortar la salida.
      En caso de emergencia, deberán pararse todos los motores y llevar las
       válvulas a las condiciones citadas anteriormente.




Conclusiones.

Los lazos de control que se han dispuesto mantienen la estabilidad de la columna
absorbiendo los disturbios de caudal y composición de la entrada.

Las concentraciones en el producto tanto a la salida de fondo como a la salida de
cabeza, dependen exclusivamente de la cantidad de producto que se le ingrese a
la columna.

Estas concentraciones afectan las condiciones físicas de la columna así como la
temperatura y el caudal que circula por el mismo.

Se hizo necesaria la identificación de riesgos con el fin de tener claro que es lo
que podría afectar de manera desfavorable al proceso y así tomar alguna acción
correctiva.
La utilización de las válvulas todo o nada permiten tener una acción de control
rápida ante posibles disturbancias perjudiciales.

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Automatización de un proceso de destilación

  • 1. UNIVERSIDAD ESTATAL DE MILAGRO Unidad Ciencias de la Ingeniería. Ingeniería Industrial. Tema: Automatización del proceso de destilación de etano-etileno y propano-propileno. Integrantes: Vicente García Granizo. Cristian Lucro Guerrero. Materia: Automatización. Docente: Ing. Mario Ruiz. Tipo de trabajo: Investigación. Febrero del 2012.
  • 2. Automatización de procesos industriales. Tema: Automatización del proceso de destilación de etano-etileno y propano- propileno. 1. Introducción. Para poder automatizar cualquier proceso se necesita conocer cual es su objetivo y cuales son sus variables. Por lo tanto se describirá brevemente lo que es un proceso de destilación. El proceso químico de la destilación tiene como objetivo la separación de varios componentes químicos haciendo uso de la diferente volatilidad de dichos componentes. Trasfiriendo la cantidad necesaria de energía a los componentes que se quieran separar, consiguiendo llevarlos a un estado de gas o líquido. Los componentes más ligeros los que tienen mayor volatilidad, se quedaran por tanto en fase gas y los más pesados se mantendrán en fase líquida. Cuando se ponen en contacto dos fases que tienen diferente composición es posible que ocurra la transferencia de algunos de los componentes presentes de una fase hacia la otra y viceversa. Esto constituye la base física de las operaciones de transferencia de masa. Si se permite que estas dos fases permanezcan en contacto durante un tiempo suficiente, se alcanzará una condición de equilibrio bajo la cual no habrá ya transferencia neta de componentes entre las fases. Una fase de vapor se pone en contacto con una fase liquido, transfiriéndose masa del líquido al vapor y del vapor al líquido. En este proyecto en concreto se ha automatizado una columna de separación de etano-etileno y propano-propileno. Lo que se consigue de esta manera es la separación de los dos componentes más ligeros de los dos más pesados. El propileno líquido, por ejemplo, es la materia base para la fabricación del polipropileno, que es ampliamente utilizado en la industria del automóvil, fabricación de electrodomésticos, industria de la alimentación, etc.
  • 3. 2. Objetivo general. Automatizar un proceso de destilación de etano-etileno y propano-propileno. 2.1. Objetivo específicos.  Conocer el proceso de destilación.  Determinar las variables a controlar en el proceso.  Establecer los distintos lazos de control.  Definir la filosofía de automatización del proceso de destilación.  Determinar las tarjetas de entradas y salidas del controlador. 3. Descripción de las partes principales del proceso.
  • 4. 3.1. Columna de destilación. Se trata de un depósito cilíndrico de un diámetro y una altura que depende del volumen de producto que se quiere destilar y la pureza que se quiere conseguir como producto. Es el principal elemento en el que se produce la destilación del producto, aquí se produce el choque del producto tanto en estado de gas como en estado de liquido ambos en diferente composición, concentración y en contracorriente dispone de dos entradas (producto y reflujo) y dos salidas (cabeza y fondo). 3.2. Los platos. También denominados reboses, En estos platos es donde se realiza la separación de los componentes, combinando por un lado el flujo líquido que por gravedad se precipita hacia abajo, con el vapor que sube desde el fondo de la columna. En cada uno de los platos se genera un estado de equilibrio de energía y concentración de componentes, entre el flujo de líquido y el flujo de gas. 3.3. Intercambiador de calor. También llamado reboiler “hervidor” es el elemento que añade energía en el fondo de la columna, esta energía produce la ebullición del contenido del fondo generándose de esta manera flujo hacia arriba del vapor. 3.4. Acumulación del fondo. La columna de destilación tiene forma de depósito en el fondo para así acumular una gran cantidad de producto. Este producto será el que hervirá y subirá en fase de gas por la columna. De esta acumulación del producto es por donde también se saca producto del fondo. 3.5. Condensador y calentador. En la parte superior se dispone de un condensador que a su vez hace la función calentador. Aquí se condensa el gas que sale por la cabeza para que se pueda
  • 5. introducir como reflujo en la columna. El calor que hay que extraer al producto que sale por la cabeza, se utiliza para calentar otros productos laterales. 3.6. Deposito producto cabeza. El producto de cabeza que ha sido condensado en el condensador se acumula en un depósito. Este depósito hace de pulmón para poder absorber las fluctuaciones de caudal y propiedades del flujo. 4. Variables a controlar. 4.1. Variables de entrada. Hay que diferenciar entre variables y disturbio, las variables son todos aquellos parámetros que podemos variar a nuestra conveniencia y así poder mantener a la columna de destilación en estado estable. Un disturbio seria los cambios de estado o de carga de la columna, debido a que la columna nunca va a trabajar al 100 % de la carga y no siempre recibe la misma composición de entrada. Entonces podemos distinguir dos variables de entrada en la columna:  Energía entregada al fondo.- Es la energía que el vapor que pasa a través de la válvula entrega al fondo de la columna. Es la que fija cuánto caudal va a salir del fondo y, por tanto, afecta al caudal de toda la columna. La energía depende de la apertura de la válvula y también de la temperatura que se encuentre el fondo de la columna.  Reflujo de la columna.- El reflujo es la materia que entra en forma líquida por la cabeza de la columna después de haberse condensado en el depósito de producto de cabeza. No sólo es dependiente de la cantidad de
  • 6. materia que se introduce, sino que también es dependiente de la composición. Por lo tanto se dispone de dos variables, una de estas dos es múltiple (Caudal y composición) sobre las cuales se podrá actuar para mantener en operación la columna. Hay que reseñar que otra de las variables que afectan de gran manera a la operación de la columna es la presión de la misma. Sin embargo, las operaciones de destilación se realizan con una presión estable, de manera que la variación de la presión no se ha tenido en cuenta para la simulación de la columna. Básicamente hay un disturbio principal que es la variación del caudal de entrada. Este igual que el reflujo no solo puede cambiar en cantidad sino que también puede cambiar en composición. Elemento 1: Propano. Elemento 2: Propileno. Elemento 3: Etileno. Elemento 4: Etano. Elemento 5: Refrigerante. Elemento 21: Caudal. Elemento 22: Temperatura. Elemento 23: Energía. Elemento 24: Presión.
  • 7. 5. Circuito del circuito de entrada y salida de flujos. Elemento. Estado. Exportación de producto 1L Líquido. de fondo. Condensados a tanques. 2L Líquido. Condensados a la 3L Líquido. bomba. Exportación producto de 4L Líquido. cabeza. Entrada a la columna. 5L Líquido.
  • 8. Entra de vapor. 6V Vapor. Entrada de refrigerante. 7L Líquido. Salida refrigerante 8L Líquido. 5.1. Características de la columna.  Una entrada y dos salidas: por la cabeza saldrá etano mas etileno y por el fondo propano y propileno. Pureza requerida en cabeza no mas de 10 ppm de propano mas propileno.  Tiene 19 platos intermedios de separación. Una capacidad del plato de 100 Kg, sin ningún aporte de energía.  Cantidad de producto acumulado en fondo 10 Tn.  Cantidad de producto acumulado en el deposito de condensado 2 Tn.  Perdida de carga de la columna entorno a un bar.  Se dispone de un intercambiador donde a la salida tenemos una temperatura de 20 °C. 5.2. Puntos de operación. Puntos de operación ideal y permitido. Condición de Und. Márgenes de Und. diseño de operación. entrada Caudal de entrada 6 Tn/h 0-10 Tn/h Concentraciones. Propano. 20 % 0-50 % Propileno. 40 % 0-50 % Etileno. 23 % 0-50 % Etano. 17 % 0-50 % Temperatura 40 °C 20-50 °C
  • 9. Energía. 4E+5 KJ/Tn 2E+5-6E+5 KJ/Tn Presión. 30.5 bar 30.5-40 bar Condiciones de equilibrio de salida Condiciones Und. Condiciones Und. de salida de de salida de cabeza. fondo. Antes de (condensador) Caudal de salida 2.4 Tn/h 3.6 Tn/h Concentraciones. Propano. 0 % 33.3 % Propileno. 0 % 66.7 % Etileno. 57.5 % 0 % Etano. 42.5 % 0 % Temperatura -7 °C 70 °C Energía. 9.42E+5 KJ/Tn 2.43E+5 KJ/Tn Presión. 28 bar 29.9 bar 6. Problemática de la columna de destilación. Alguno de los problemas encontrados en el control de la composición para columnas de destilación (en particular para columnas que exigen gran pureza con altos caudales de reflujo) son: comportamiento fuertemente no lineal, lentitud en la respuesta, perturbaciones que afectan en gran medida a las composiciones, medida de las composiciones a menudo difíciles de obtener, uso de medidas de
  • 10. temperatura en substitución, gran número de opciones a la hora de escoger las variables manipuladas y, en general, un sistema con fuertes interacciones. 6.1. Condiciones estables de la columna. La columna de partir de una situación estable, es decir no debe haber variaciones sustanciales en los parámetros físicos del sistema como son caudales, temperaturas, presiones. 6.2. Estabilidad en la temperatura. Como se puede observar en la figura de arriba cerca del plato es donde se da un cambio apreciable de la temperatura. 6.3. Estabilidad en la composición. La composición del producto varía en cada plato debido que así de esta manera es como se realiza la separación.
  • 11. Como se puede observar en la figura superior, a la altura del plato 10 es donde se produce el cambio más brusco de concentraciones, donde precisamente corresponde con el cambio más brusco de temperatura dentro de la columna. A la izquierda de la grafica solo se observa propano y propileno y a la derecha etano y etileno. En cualquier caso el objetivo es claro: aunque existan variaciones de los puntos de operación, no debe permitirse que tengamos componentes de propano-propileno en la cabeza y viceversa, compuestos de etileno-etano en el fondo.
  • 12. Respectivamente se puede ver la evolución de las concentraciones tanto en el fondo como en la cabeza de la columna. Ahí se ve la evolución de los cuatro componentes propano, propileno, etileno y etano. Tal como se puede apreciar en el fondo de la columna las concentraciones de propano - propileno son siempre superiores que las del etileno y el etano, tal como debe ser. Precisamente pasa lo contrario en la cabeza, lo que también es lo correcto. Hay que reseñar que son las temperaturas intermedias las que son más sensibles ante cambios bruscos de concentraciones. Esto será tenido en cuenta a la hora de automatizar la columna. 7. Diagrama P&ID. Antes de proceder a realizar el diagrama se identificaron los distintos componentes del circuito para poder realizar el TAG. Columna de destilación: T100 Bomba de reciclo: P102 Bomba del analizador: P100 Condensador: E101 Bomba de exportación de producto: Depósito de condensado: V102 P101.
  • 13.
  • 14.
  • 15. 8. Filosofía de automatización. La variable de reflujo es muy importante a la hora de controlar la composición en la columna, y por tanto la separación. Esta conclusión sirve además para los cambios de caudal y para los cambios de composición de la entrada. Al aumentar la energía al fondo los caudales dentro de la columna también aumentan, esto se debe a la mayor evaporización de los productos del fondo. Los productos que más se evaporan tienen una volatilidad más alta. Control de composición de cabeza: contralara la composición de la cabeza mediante la variación de la cantidad de producto de cabeza que extraemos. El lazo de control constara con un elemento sensor y un elemento actuador. El elemento actuador será una válvula de control y el elemento sensor un analizador cromatográfico. Control de energía del fondo: controlará la entrada de vapor proveniente del hervidor mediante una válvula de control. El elemento sensor será un transmisor de temperatura.
  • 16. 8.1. Lazo de control de composición de cabeza. Tag. Descripción. PI-T100C Indicador de presión de producto de cabeza. AT-T100R Transmisor de análisis del reciclo. AIC-T100R Controlador indicador analizador del reciclo. FIC-T100R Controlador indicador de flujo del reciclo. FT-T100R Transmisor de flujo del reciclo. FV-T100R Válvula de flujo del reciclo.
  • 17. Este controlo usa dos lazos por lo tanto se denomina control en cascada y costa de dos lazos: Lazo Secunadario: La válvula de control FV-T100R estará situada en la línea entre la bomba que envía el reflujo y la cabeza de la columna, esta es controlada por un controlador indicador de flujo FIC-T100R influenciado por un transmisor de flujo FT-T100R. Lazo Primario: El lazo primario cuenta con un analizador cromatográfico AIC-T100R que está situado en el plato superior de la columna. El analizador tomará una muestra del producto líquido de la cabeza de la columna y analizará la cantidad de propano y propileno que presenta el producto en el plato superior ya que estos son productos que queremos evitar en la cabeza, se admitirá hasta 10 ppm de la suma de concentración de propano propileno, esto se debe a que la separación de productos no es absoluta y lo mismo se define para el fondo pero referido a la cantidad de etileno y etano. En este lazo además de tener un elemento sensor AT-T100R (cámara de análisis) y un elemento actuador FV-T100R también se contará con un set point remoto que se usará como set point del lazo secunadario, este tratará de mantener la variable a contralar en el punto de operación que le hemos fijados teniendo en cuenta los márgenes de seguridad respecto al límite, por lo tanto el punto de ajuste será de 3 ppm. De esta forma se tendrán se tendrá un margen de seguridad para poder admitir los posibles errores de medida del analizador, así como las variaciones bruscas de composición, el setpoint del lazo secundario es decir del
  • 18. 8.2. Lazo de control de energía de fondo. Tag. Descripción. FT-T100V Transmisor de flujo de la entrada de vapor FIC-T100V Controlador indicador de flujo de la entrada de vapor. FV-T100V Válvula de flujo de la entrada de vapor. TT-T100V Transmisor de temperatura de la entrada de vapor. TIC-T100V Controlador indicador de temperatura de la entrada de vapor. En este caso lo que se trata es de controlar la energía que se introduce en el fondo de la columna. Un transmisor de temperatura TI-T100V estará insertado en un plato intermedio de la columna. Cuando el sensor detecte que baja la
  • 19. temperatura enviará la señal a un controlador indicador de temperatura TIC-T100V en cascada con el controlador indicador de caudal FIC-T100V que también es comunicado por un transmisor de caudal FT-T100V, entonces abrirá la válvula de vapor FV-T100V del fondo evaporando así más producto, pero la válvula también se abrirá o cerrará según sea la cantidad de caudal de vapor que detecte el sensor de flujo en la línea de vapor. Al entregar más energía al fondo, ya no solo los productos más ligeros, sino que también algunos más pesados empezarán a evaporarse de manera que esto conseguirá aumentar la temperatura en el punto sensor. El punto de ajuste (set point) para el TIC-T100V será de 85 % debido a que la temperatura máxima en ese plato a la que no se quiere llegar es de 70º C entonces le punto de ajuste se hará a los 60º C. El punto de ajuste para el controlador de flujo es de 2 Tn/h. El elemento sensor es un transmisor de temperatura que consta de un RTD, que será una PT100 y un transmisor para poder cerrar el lazo en el sistema de control. 8.3. Control de nivel del depósito de fondo.
  • 20. Tag. Descripción. LT-T1000F Transmisor de nivel del deposito de fondo LIC-T1000F Controlador indicador de nivel del depósito de fondo. FIC-T1000F Controlador indicador de flujo del depósito de fondo. FT-T1000F Transmisor de flujo del depósito de fondo. FV-T1000V Válvula de flujo del deposito de fondo Para mantener un nivel seguro en el depósito del fondo de la columna de destilación se ha establecido un control en cascada y este consta de un transmisor de nivel LT-T1000F (elemento comunicado por un sensor) que comunica sobre el estado de la variable al controlador indicador de nivel LIC- T1000F estos componentes constituyen el lazo primario de control, el lazo secundario está formado por un transmisor de flujo FT-T1000F, un controlador indicador de flujo FIC-T1000F y el elemento final (actuador) válvula de flujo FV- T1000V. El punto de ajuste para el LIC-T1000F es del 50 % y el punto de ajuste del FIC- T1000F es de 70 % 3.6 Tn/h. Se tiene un nivel visual LI_T100F para poder tener una lectura en campo del nivel que se tiene en el depósito. Estos niveles visuales tienen simplemente una indicación local y no necesitan ninguna alimentación eléctrica ni energía auxiliar de ningún tipo.
  • 21. 8.4. Control de nivel del deposito de condensado. Tag. Descripción. LT-V102K Transmisor de nivel de condensado. LIC-V102K Controlador indicador de nivel de condensado. FIC-V102K Controlador indicador de flujo de condensado. FT-V102K Transmisor de flujo de condensado. FV-102K Válvula de flujo de condensado.
  • 22. El deposito de condensado (tanque pulmón) que amortiza los cambios bruscos en el sistema, es controlado de tal modo que el nivel de condensado en su interior se mantenga en un valor deseado es decir no perjudicial, se dispone de un control en cascada, el lazo primario esta formado por un transmisor de nivel LT-V102K, un controlador indicador de flujo FIC-V102K cuyo set point remoto es de 50%. El lazo secundario está conformado por un transmisor de flujo FT-V102K, un controlador indicador de flujo FIC-V102K y una válvula de flujo FV-102K que es el elemento que actuará para llevar a la variable a la medida deseada. Estos controles no deben ser especialmente estrictos. El indicador de nivel LI-V102K facilitará tener una lectura en campo del nivel que se tiene en el depósito. 8.5. Control de purga del condensado.
  • 23. Tag. Descripción. LV-T100K Válvula de nivel de condensado del reboiler. LIC-T100K Controlador indicador de nivel de condensado del reboiler. LT-T100K Trasmisor de nivel de condensado del reboiler. La purga del condensado del hervidor se la controla mediante un transmisor de nivel LT_100K un controlador indicador de nivel LIC_T100K y un actuador válvula de nivel LV_T100K, es un control de acción directa mientras aumente el nivel de condensado aumentará la apertura de la válvula. La salida de los gases incondensables será controlada por un controlador indicador de presión PIC_GIS que hará actuar una válvula de presión FV_GIS para que realice su apertura o cierre según la presión del gas, acción del actuador directa. 8.6. Lazo de control del condensador.
  • 24. Tag. Designación. FV-E101 Válvula de flujo del condensador. FIC-E101 Controlador indicador de flujo del condensador. FT-E101 Transmisor de flujo del condensador. TT-E101 Transmisor de temperatura del condensador. TIC-E101 Controlador indicador de temperatura del condensador. TSH-E101 Interruptor alto de temperatura. TAH-E101 Alarma alta de temperatura. TSL-E101 Interruptor bajo de temperatura TAL-E101 Alarma baja de temperatura. La cantidad de agua fría se controla por medio de la temperatura medida en la línea de condensado que va al depósito con ayuda de un controlador indicador de temperatura TIC_E101 el mismo que está en cascada con el controlador indicador de flujo FIC_E101 de la línea de agua fría . Si el transmisor de flujo FT_E101 censa que el caudal de agua fría no es suficiente enviará una señal hacia el controlador indicador de flujo FIC_E101 para que actué sobre la válvula de flujo FV_E101, pero además si el sensor de temperatura TT_E101 que se encuentra en la línea de salida del condensador, envía al controlador indicador de temperatura TIC_E101 una señal de que la temperatura del fluido es alta, entonces configurará el valor requerido de la variable en el FIC_E101 abriendo mas la válvula de flujo siendo un mando de acción indirecto. Además si la temperatura se eleva a un valor límite máximo se cerrara un interruptor alto de temperatura TSH-E101 de tal manera que encienda una alarma alta de temperatura TAL-E101, pero si la temperatura desciende hasta un valor
  • 25. mínimo el interruptor bajo de temperatura TSL-E101 activará una alarma baja de temperatura TSL-E101. 8.7. Lazo de control de exportación de producto. Este lazo de control es de acción directa. El caudal de la línea de exportación de producto es controlado por un controlador indicador de flujo FIC_T100EF el cual esta en cascada con el controlador indicador de nivel LIC_T1004F ya que si el nivel del fondo de la columna es bajo entonces el controlador de nivel cambiará el valor deseado de la variable en el controlador de flujo cerrando un cierto porcentaje la válvula FV_T100EF. 9. Acciones de seguridad para el proceso. Para la identificación de los posibles riesgos que pueden afectar al proceso se empleará la técnica HAZOP basada en la premisa de que los riesgos, los accidentes o los problemas de operabilidad, se producen como consecuencia de una desviación de las variables de proceso con respecto a los parámetros normales de operación en un sistema dado y en una etapa determinada. 1. Designamos las áreas con mayor probabilidad de riesgo.  Área de separación de propano-prolpileno y etano-etileno. 2. Definición de los nodos.  Subsistema deposito de fondo - bomba de extracción de producto de fondo.  Subsistema Depósito de condensado - bomba de reciclo. Variable de los nodos: nivel, flujo. 3. Aplicación de la palabra guía.
  • 26. La palabra guía a utilizar será NO. Significado: Ausencia de la variable a la cual se aplica. Elemento de desviación: No hay flujo en una línea. Causas originadoras posibles: Bloqueo; fallo de bombeo; válvula cerrada o atascada; fuga; válvula abierta; fallo de control. ANÁLISIS DE OPERABILIDAD EN PLANTA DE DESTILACIÓN PROPANO- PROLPILENO Y ETANO-ETILENO. Línea que va desde el depósito de fondo hasta la salida del producto de fondo. Palabra Desviación. Cusas posibles. Consecuencia. Medidas a guía. tomar. NO. No flujo. 1. Inexistencia de Paralización Instalar alarma No nivel. producto en el del proceso de de nivel mínimo depósito de fondo. destilado depósito esperado. regulador
  • 27. El interruptor de nivel bajo_ bajo LSLL-T1001F evita que se vaciara completamente el fondo de la columna, parando en este caso la bomba P 101. Los interruptores de nivel se utilizan para proteger que los depósitos no superen su máximo aforo o se vacíen por completo. En este caso se utiliza para la segunda aplicación, ya que no se quiere que las bombas puedan quedarse “secas” porque originaría una situación grave de peligro para la bomba. Tag. Identificación. UV-T1002F-1 Válvula multivariable de vapor de entrada. UV-T1002F-2 Válvula multivariable de vapor de entrada. UV-T1002F-3 Válvula multivariable de exportación del fondo. LSLL-T1002F Interruptor de nivel bajo bajo del depósito de fondo.
  • 28. Si el nivel del depósito del fondo llega a un nivel mínimo el interruptor bajo bajo de nivel LSLL-T1002F hará que se cierre la válvula multivariable UV-T1002F-1 que en este caso es todo o nada, ya a que así se evita que se sobre caliente el interior de la columna de destilación al ya no haber producto en el fondo, al mismo tiempo abrirá la valvula multivariable UV-T1002F-2 para que se purgue todo el vapor que haya podido entrar hasta ese momento, pero también es importante que ya no salga producto de exportación porque en este caso saldrá producto en estado gaseoso de concentraciones sin separar por lo tanto se cerrará la válvula multivariable UV-T1002F-3. De igual forma que en el caso del depósito de la columna de destilación, el depósito de condensado tendrá instalado un interruptor de nivel bajo bajo LSLL-
  • 29. V1023K que pará a la bomba al disminuir el nivel del deposito por debajo de un mínimo de condensado. Tag. Descripción. PSV-GIS Válvula de alivio de gases incondensables. PT-E101G Transmisor de presión de gases de salida de cabeza. PIC-E101G Controlador indicador de presión de gases de salida de cabeza. PV-E101G Válvula de presión de gases de salida de cabeza.
  • 30. Loa válvula de alivio despresurizará la línea de salida de gases de cabeza evitando que llegue a un valor perjudicial en este caso a 31.375 bar, que es el valor máximo permitido mas su 5 por ciento. Tag. Descripción. AT-P102EC Trasmisor de análisis de exportación de cabeza. AIC-P102EC Controlador indicador de análisis de exportación de fondo. UV-P102EC Válvula multivariable de exportación de fondo. Este lazo de control emplea un transmisor de analsis ( cámara de análisis) que se comunica con el controlador indicador de análisis este al llegar al valor máximo de concentraciones de propano – propileno en la exportación de cabeza enviará una
  • 31. señal la válvula multivariable (todo o nada) para que se cierre por completo ya que solo se quiere en la salida de etano y etileno. Tarjetas de entrada y salida. Especificaciones para Entradas Analógicas 4-20 mA Nº de canales 8 Rango de señal 4-20 mA Vmin de garantizada a 20 mA 15V. Estabilidad de temperatura 0,006% del rango por grado Salidas analógicas. Especificaciones para salidas Analógicas 4-20 mA Nº de canales 8 Rango de señal 4-20 mA Vmin de garantizada a 20 mA 13V. Estabilidad de temperatura 0,006% del rango por grado Resistencia de carga máxima. 450 . Entradas digitales. Especificaciones para salidas discretas. Nº de canales 12
  • 32. Detección ON < 2.1 mA Detección OFF < 1.2 mA Frecuencia máxima 20 Hz Voltaje aplicado al sensor. De 7 V 9V para 1K Salidas digitales. Especificaciones para salidas discretas. Nº de canales 12 Salida 22 V 15 a 45 mA 25 V max. Circuito abierto. > 13 K Corriente máxima. 45 mA. Tarjetas de entradas analógicas.
  • 33. Tarjeta de salidas analógicas. Tarjeta de entradas digitales.
  • 34. Tarjeta de salidas digitales. Tarjetas de entrada y salida. Cantidad. Entradas analógicas 2 Salidas analógicas. 1 Entrada digitales. 1 Salidas digitales. 1 RTD 1
  • 35. La automatización deberá mantener la planta en condiciones seguras cumpliendo las siguientes premisas:  Cuando no haya nivel en el reboiler T-100, se han de parar las bombas, cortar flujo de entrada de vapor y despresurizar el reboiler.  Cuando la presión en la cabeza de la columna sube en exceso, hay que abrir la válvula de despresurización a la antorcha para poder despresurizar el exceso de gas.  Cuando el nivel en el depósito V-102 baja en exceso, hay que parar la bomba NP102 y cerrar la salida de producto de la unidad.  Cuando el analizador de salida detecte un nivel excesivamente alto de propano+propileno en la salida, debe cortar la salida.  En caso de emergencia, deberán pararse todos los motores y llevar las válvulas a las condiciones citadas anteriormente. Conclusiones. Los lazos de control que se han dispuesto mantienen la estabilidad de la columna absorbiendo los disturbios de caudal y composición de la entrada. Las concentraciones en el producto tanto a la salida de fondo como a la salida de cabeza, dependen exclusivamente de la cantidad de producto que se le ingrese a la columna. Estas concentraciones afectan las condiciones físicas de la columna así como la temperatura y el caudal que circula por el mismo. Se hizo necesaria la identificación de riesgos con el fin de tener claro que es lo que podría afectar de manera desfavorable al proceso y así tomar alguna acción correctiva.
  • 36. La utilización de las válvulas todo o nada permiten tener una acción de control rápida ante posibles disturbancias perjudiciales.