COLUMNAS DE DESTILACIÓN de Antonio Creus

1. -146685-61595<br />ESCUELA DE INGENIERIA industrial<br />DEBER DE instrumentación industrial<br />Tema: COLUMNAS DE DESTILACIÓN<br />INTEGRANTES:<br />DORIS MOSQUERA (coordinadora)<br />HUGO COLCHA<br />DIEGO IPILALES<br />ANGEL BOHORQUEZ<br />EDISSON FONSECA<br />Riobamba 01 de Diciembre del 2010<br />TRABAJO DE INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL<br />TEMA: COLUMNAS DE DESTILACION<br />Objetivo: <br />Desarrolar una memoria escrita sobre la aplicación, de los instrumentos industriales en un proceso de columnas de destialción.<br />Justificación:<br />El motivo del presente trabajo es buscar información sobre un esquema, donde se pueda identificar los instrumentos industriales, determinar su función y conocer el funcionamiento del mismo. Dicho trabajo fortalecerá los conocimientos adquiridos en el aula de clases además por tratarse de un trabajo grupal nos permitirá interactuar entre los miembros y debatir ciertas particularidades.<br />GENERALIDADES DE LA INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL<br />Terminología en instrumentación y control de procesos.<br />Instrumentación: Una colección de instrumentos o su aplicación con el propósito de observar medir o controlar.<br />Instrumento: Un dispositivo que toma una variable física de un proceso y realiza una función específica dentro de un sistema de control.<br />Proceso Industrial: Es todo el sistema de producción en el cual se utiliza instrumentación. Ejemplos comunes se encuentran en la industria petrolera, alimenticia, cerámica, papelera, textil, química, plástica centrales generadoras de energía y otras.<br />Variables: Las variables más comunes que se trabajan en procesos industriales son: Caudal, nivel, temperatura, conductividad, humedad, punto de rocío, velocidad, etc.<br />COLUMNAS DE DESTILACIÓN<br />La destilación se define como: un proceso en el cual un líquido o vapor mezcla de dos o más sustancias es separado en sus partes componentes de una pureza dada, mediante el agregado y remoción de calor.<br />left0La Destilación se basa en el hecho que el vapor de una mezcla en ebullición es más rico en los componentes que tienen puntos de ebullición más bajos. <br />Por lo tanto, si este vapor es enfriado y condensado, el líquido resultante va a contener mayor cantidad del componente más volátil. Al mismo tiempo, la mezcla original contendrá mayor cantidad de la sustancia menos volátil. <br />Las columnas de destilación están diseñadas para llevar a cabo esta separación en forma eficiente. <br />Aunque la mayoría de las personas tiene una idea de lo que es quot;
destilaciónquot;
, los aspectos importantes que suelen ser pasados por alto desde un punto de vista industrial son los siguientes: <br />La destilación es la técnica de separación más utilizada<br />Consume enormes cantidades de energía, tanto para calentamiento como para enfriamiento<br />Puede contribuir hasta en más del 50% de los costos de operación de una planta<br />TIPOS DE COLUMNAS DE DESTILACIÓN<br />Existen muchos tipos de columnas de destilación, diseñadas para llevar a cabo tipos de separaciones específicas, y cada diseño difiere en términos de complejidad<br />Una manera de clasificar las columnas de destilación es hacerlo de acuerdo a la forma en que son operadas. De este modo tenemos:<br />Columnas batch (por lotes) y<br />Continuas<br />Columnas Batch<br />En la operación batch, la alimentación a la columna se introduce por lotes. Esto es, la columna se carga con una porción de la mezcla a separar y se lleva a cabo el proceso de destilación. Cuando éste termina, se carga un nuevo lote para procesar.<br />Columnas continuas <br />A diferencia de las anteriores, las columnas continuas procesan una corriente de alimentación ininterrumpida. No existen interrupciones a menos que existan problemas con la columna o las unidades de progreso contiguas. Son capaces de manejar altas producciones y son el tipo más común. Nos concentraremos únicamente en esta clase de columna.<br />Las columnas continuas pueden clasificarse a su vez por:<br />La naturaleza de alimentación que están procesando,<br />columna binaria, la alimentación contiene solamente dos componentes<br />columna multicomponente, la alimentación contiene mas de dos componentes <br />La cantidad de corrientes de producto que tenga<br />columna multi-producto, la columna tiene más de dos corrientes de producto<br />Por el lugar de salida de alimentaciones adicionales para ayudar a la separación,<br />destilación extractiva, cuando la alimentación adicional aparece en la corriente de fondo.<br />Destilación azeotrópica, cuando la alimentación adicional aparece en la cuando se utiliza<br />El tipo de interiores de columna<br />Columna de platos, cuando se utilizan platos de distintos diseños para retener el líquido y proveer un mejor contacto entre este y el vapor y por lo tanto mejor separación.<br />columna rellena, cuando en lugar de platos, se utilizan rellenos de distinto tipo para mejorar el contacto entre líquido y vapor<br />EQUIPOS BÁSICOS Y OPERACIONALES<br />Componentes principales de las columnas de destilación<br />Las columnas de destilación están compuestas de varias partes, cada una de las cuales es usada para transferir o mejorar la transferencia de masa. Una columna típica tiene varios componentes principales:<br />un recipiente vertical donde tiene lugar la separación de los componentes líquidos.<br />Interiores de columna tales como platos o relleno que se utilizan para incrementar el contacto entre líquido y vapor<br />Un rehervidor o reboiler para vaporizar el producto de fondo<br />Un condensador para enfriar y condensar el vapor que sale por la parte superior de la columna <br />Un tambor de reflujo para recibir el vapor condensado del tope de la columna para que el líquido (reflujo) pueda reciclarse a la columna<br />El recipiente vertical aloja los interiores de la columna y junto con el condensador y el rehervidor, constituyen una columna de destilación. El esquema siguiente representa una unidad de destilación típica con una sola alimentación y dos corrientes de producto:<br />La mezcla líquida que se va procesar se conoce como alimentación y se introduce generalmente en un punto situado en la parte media de la columna en un plato que se conoce como plato de alimentación. El plato de alimentación divide la columna en una sección superior (de enriquecimiento o rectificación) y una inferior (despojamiento). La alimentación circula hacia la parte de la -2921090170columna donde es dirigida al rehervidor (o reboiler).<br />Se suministra calor al rehervidor para generar vapor. La fuente de calor puede ser cualquier fluido adecuado, aunque en la mayoría de las plantas químicas se utiliza vapor de agua. En las refinerías, las fuentes de calor pueden ser corrientes de salida de otras columnas. El vapor generado en el rehervidor se introduce nuevamente en la columna en la parte inferior. El líquido que se extrae del rehervidor se llama producto de fondo o simplemente, fondo. <br />263779055245El vapor se mueve hacia la parte superior de la columna, y al salir por la parte superior, es enfriado por un condensador. El líquido condensado es retenido en un recipiente denominado tambor de reflujo. Parte de este líquido es reciclado a la parte superior de la columna y se llama reflujo. El líquido condensado que se saca del sistema se llama destilado o producto de tope. <br />De esta manera, hay flujos internos de vapor y liquido dentro de la columna, además de flujos externos de corrientes de alimentación y productos, entrando y saliendo de la columna. <br />COLUMNAS DE DESTILACION<br />Descripción de la instalación<br />La operación de destilación consiste en separar una mezcla por diferencia de composicion entre un liquido y su vapor. Esta operación se realiza en forma continua en las denominadas columnas o torres de destilacion donde por un lado asciende el vapor del liquido hasta salir por la cabeza de la columna y por el otro va desendiendo el liquido hasta llegar a la base. En estospasos tiene lugar una mezcla entre las dos fases, de tal modo que pueden efectuarse extracciones a distintos niveles de la columna para obtenerproductos mas o menos pesados.<br />Los problemas de la destilacion son muy diversos, por lo cual los tipos de columnas lo son tambien. Las variables importantes que regulan el funcionamiento de la columna son la presion en la cabeza de la columna, el caudal , la composicion y la temperatura de la alimentacion, el calor añadido y las calorias extraidas y los caudales de destilados y de producto extraidos en la base.<br />La presion en la columna se regula mediante un controlador de presión en cascada con un controlador de caudal de los gases incondensables que escapan del condensado, si bien tambien podria efectuarse con el regulador de presión actuando directamente sobre la valvula de gases incondensables. El cudal de la alimenta se regula con un conductor de caudal que mantiene un caudal constante, gracias a una banda proporcional bastante estrecha (alta ganancia).<br />La composicion de alimentacion tiene una ganacia importancia en el funcionamiento de la columna. Sin embargo, es dificil ajustar esta composicion de modo que ews necesario actuar sobre la columna cuando se presentan cambios en la composicion de la alimentacion. Entre los anazadores, el cromatografo es lo mas utilizado.<br />La temperatura de alimentacion tambien es importante. Al objeto de controlarla se emplea un intercambiador de calor con vapor. La temperatura se regula en casscada con el caudal del vapor.<br />El calor añadido en la columna se efectua a travez de un intercambiador de calor de calor instalado en la base o en un plato intermedio de la colunma. Un controlador de caudal de vapor ajusta estas calorias aportadas. Como complemento se se instala un controlador de nivel en la base de la columna que lo ajusta mediante una valvula de control que actua sobre la extraccion. <br />Las calorias extraidas tienen lugar en el condensador de los gases que salen de la cabeza de la columna. Un controlador de caudal de agua de refrigeracion del condensador ajusta estas calorias.<br />El caudal de destilado se ajusta mediante un controlador de nivel del condensador, en cascada con un controlador de caudal de la extraccion. El caudal de producto extraidoen la base esta relacionadocon el calor añadido en la columna y tal como se ha indicado esta regulado indirectamete por el controlador de nivel de la base de la columna.<br />Es obvio que la variables que influyen en el funcionamiento de la columna de destilacion son muy diversas y que cada una de ellas, si varia, actua como una perturbacion en todo el proceso, por lo cula existen formas variadas de control, derivadas de la estudiada, que cada vez son mas complejas, siendo la ultima la optimizacion mediante computador que se aplica siempre que los estudio economicos asi lo aconsejen. <br />ESQUEMA DE UNA INSTALACION DE UNA COLUMNA DE DESTILACIÓN<br />DENOMINACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS.<br />17217234854<br />Transmisor de caudal, es un instrumento simple accesible al operador, se encuentra en el bucle #1 y es el primero de este tipo. <br />17217164357<br />Transmisor de caudal, es un instrumento simple accesible al operador, se encuentra en el bucle #1 y es el segundo de este tipo.<br />25400114300<br />Transmisor de caudal, es un instrumento simple accesible al operador, se encuentra en el bucle #1 y es el tercero de este tipo. <br />3429081280<br />Control registrador de caudal, es un instrumento simple accesible al operador, se encuentra en el bucle #1 y es el primero de este tipo.<br />3447013850<br />Control registrador de temperatura, es un instrumento simple accesible al operador, se encuentra en el bucle #1 y es el primero de este tipo. <br />3447015228Control registrador de caudal, es un instrumento simple accesible al operador, se encuentra en el bucle #1 y es el segundo de este tipo.<br />34470154628<br />Control registrador de caudal, es un instrumento simple accesible al operador, se encuentra en el bucle #1 y es el tercero de este tipo. <br />3447043863<br />Transmisor de temperatura, es un instrumento simple.<br />476255715<br />Transmisor de presión, es un instrumento simple.<br />34470124400<br />Control registrador de presión, es un instrumento simple accesible al operador, se encuentra en el bucle #2 y es el primero de este tipo. <br />517225102Control registrador de caudal, es un instrumento simple accesible al operador, se encuentra en el bucle #2 y es el primero de este tipo. <br />5172388923Transmisor de caudal, es un instrumento simple accesible al operador, se encuentra en el bucle #2 y es el primero de este tipo. <br />30480156210<br />Control registrador de caudal, es un instrumento simple accesible al operador, se encuentra en el bucle #2 y es el segundo de este tipo. <br />51435122555Transmisor de caudal, es un instrumento simple accesible al operador, se encuentra en el bucle #2 y es el segundo de este tipo. <br />5172455461<br />Transmisor de nivel, es un instrumento simple.<br />51722148003<br />Control registrador de nivel, es un instrumento simple accesible al operador, se encuentra en el bucle #2 y es el primero de este tipo. <br />Ventajas y aplicaciones<br />La variedad de las columnas de rectificación y sus aplicaciones es enorme. Las mayores unidades se encuentran generalmente en la industria del petróleo, pero también existen columnas grandes y plantas de destilación muy complicadas en el fraccionamiento de disolventes, en la separación del aire líquido y en los procesos químicos en general.<br />Diagrama de flujo<br />Esquema de una destilación típica con un equipo de “flash” previo. Columna de destilación<br />CONCLUSIONES <br />La utilización de un adecuado sistema de control nos permitirá operar en las mejores condiciones posibles a cada requerimiento. De este modo se optimizará el rendimiento general del proceso, con un mejor aprovechamiento de los recursos implicados en el mismo.<br />La adopción de un sistema de control requerirá una importante inversión inicial, pero resultará en unos menores costes de operación de la planta.<br />El sistema de control recurrirá a una serie de elementos que se repetirán en casi todo esquema de trabajo como son:<br /> <br />Indicadores<br />Registradores<br />Controladores<br />Transmisores<br />Elementos finales<br />RECOMENDACIONES<br />La norma es conveniente para el uso en la química, petróleo, generación de poder, aire acondicionado, refinando metales, y otros numerosos procesos industriales.<br />La norma es conveniente para usar siempre cualquier referencia de un instrumento o de una función de sistema de control se requiere para los propósitos de simbolización e identificación.<br />El conocimiento detallado de un especialista en la instrumentación no es un requisito previo a esta comprensión.<br />Los símbolos también indican la posición en que están montados los instrumentos.<br />BIBLIOGRAFÍA<br />Instrumentación Industrial, Antonio Creus Solé, 6ta Ed.<br />Perry R.H., Green D. / quot;
Perry’s Chemical Engineers Handbookquot;
/ McGraw-Hill / 1988.<br />McCabe W.L., Smith J.C. / quot;
Unit Operations of Chemical Engineeringquot;
/ McGraw-Hill / 1993.<br />Coulson J.M., Richardson J.F., Sinnot R.K. / quot;
Chemical Engineeringquot;
/ Pergamon Press / Vol. 6 / 1993.<br />LINKOGRAFIA:<br />http://lichtschein.com.ar/destilsp/distil0.htm<br />