Modelización y Control de Temperatura de un Reactor Batch para un Proceso Químico Exotérmico

Transcripción

1 Modlizción y ontrol d mprtur d un Rctor Btch pr un Procso Químico Exotérmico AUOR: rlos Fortuny Sndrós. DIREOR: Rmón Lyv Grs. FEHA: Novimbr / 4.

2 Índic Índic Dscripción Gnrl dl Sistm...6. Introducción...6. oncptos Gnrls Dfinición d Rcción Químic Rccions Químics fur d ontrol onscuncis d un Rcción fur d ontrol Fctors tnr n cunt Disño d un Procso Químico Sguro Mdids Prvntivs Mdids d Protcción Dfinición d Rctor Químico Ecución d rndiminto ipos d Rctors Químicos Rctors ontinuos Rctors Discontinuos o Btch Elcción dl Rctor...6. Dscripción dl Sistm Introducción l Sistm Rctor Btch Fss dl Btch Problms Obtivos Solución Químic dl Procso omponnts Rcción..... Unidd d Producción Almcn d Mtris Prims Rctor Sistm d Acbdo nus d Producto Finl Scunci dl Procso...

3 Índic..5 Euipos Rctor Rciclos ircuito d rfrigrción Oprción dl Procso ircuito d Producto ircuito Intrmdio Fss dl Procso Stp d Alimntción d Inicidors Stp d Rcción Stp d Digstión Stp d Espr pr rnsfrnci Sistm d control Sumrio...7 Modlo dinámico dl rctor btch...8. Introducción...8. Dsrrollo dl Modlo Dinámico...9. Ecucions dl Modlo Dinámico Ecucions Dinámics Gnrls Rctor Intrcmbidor E Ecucions Dinámics Prticulrs Rctor Intrcmbidor E Stp Alimntción Inicidors Stp Rcción Stp Digstión Stp Espr pr rnsfrnci Ecucions Dinámics lntdor E Ecucions Dinámics Enfridor E Modldo Linl n ribls d Estdo Stp d Alimntción d Inicidors Substp d Alimntción d Inicidors (sin rciclo) Substp d Alimntción d Inicidors (con rciclo) Stp d Rcción Substp d Rcción (sin rciclo) Substp d Rcción (con rciclo) Stp d Digstión Stp d Espr pr rnsfrnci...64

4 Índic.4.5 lntdor Enfridor Modldo n Simulink Blou Rctor & Jckt Blou Exchngr & Jckt Blou Rction Ht Blou Htr Blou oolr Simulción n lzo birto Archivo d dtos dl Simulink Sumrio...77 Disño dl ontroldor Estrtgi d control Análisis dl control n cscd...8. álculo prámtros controldors impo d rtrdo d trnsport Prámtros controldor Slv lntdor Prámtros controldor Slv Enfridor Prámtros controldor Mstr Stp Alimntción Inicidors (sin rciclo) Stp Alimntción Inicidors (con rciclo) Stp Rcción (sin rciclo) Stp Rcción (con rciclo) Stp Digstión Stp Espr pr rnsfrnci Sumrio Simulción dl Sistm n Lzo rrdo Introducción Antirst Windup ontrol n cscd ontroldor PID mstr ontroldor PI slv - clntdor ontroldor PI slv - nfridor

5 Índic 4.4 Simulción dl sistm Stp Alimntción d Inicidors (sin rciclo) Stp Alimntción d Inicidors (con rciclo) Stp Rcción (sin rciclo) Stp Rcción (con rciclo) Stp Digstión Stp Espr pr rnsfrnci Sumrio onclusions Anxos Prámtros Modlo Simulink Sistm Prámtros ontroldor Slv lntdor Prámtros ontroldor Slv Enfridor Prámtros Mstr Stp Alimntción Inicidors (sin rciclo) Prámtros Mstr Stp Alimntción Inicidors (con rciclo) Prámtros Mstr Stp Rcción (sin rciclo) Prámtros Mstr Stp Rcción (con rciclo) Prámtros Mstr Stp Digstión Prámtros Mstr Stp Espr pr rnsfrnci Bibliogrfí...9 5

6 pítulo Dscripción Gnrl dl Sistm Dscripción Gnrl dl Sistm. Introducción En l prsnt proycto s rlizrá un studio y nálisis d un rctor uímico rl dond s llv cbo un rcción xotérmic, dsd l punto d vist dl control d l tmprtur. Ls plnt n dond s ncuntr l rctor sobr l u s v dsrrollr l control d tmprtur obto dl proycto s propidd d l mprs uímic Dow hmicl Ibéric SL. El obtivo finl s morr l control xistnt d tmprtur n ls difrnts prts dl procso, y d mnr spcil durnt l rcción, implmntndo y ustndo un nuvo control, u prmit un rducción dl timpo totl dl procso sí como un incrmnto n l rndiminto rspcto l control ctul. En ls industris d procso, los rctivos uímicos s convirtn n otros productos d mnr bin dfinid y controld. El dscontrol d ls rccions uímics ocurr bo condicions normls, por mplo por un ml funcionminto dl sistm d rfrigrción o por un crg incorrct d rctivos. mprtur, prsión, ctálisis y contminnts tls como l gu, oxígno dl ir y lubricnts d uipos pudn modificr ls condicions bo ls culs ls rccions tinn lugr. si tods ls rccions uímics mustrn un fcto térmico. undo s produc clor durnt un rcción (xotérmic), pud tnr lugr un situción pligros dpndindo d l vlocidd d l rcción, l cntidd d clor gnrd, l cpcidd dl uipo pr liminr l clor y l posibl gnrción d gss. Aunu l dscomposición térmic (y dscontrol) mnudo s idntific con l rctividd inhrnt d los productos uímicos involucrdos, no s db olvidr u l pligro pud umntr dbido otrs rccions inducids indsds. Ests rccions inducids pudn inicirs por clor, contminción o por mdios mcánicos (por mplo: golps, fricción, crgs lctrostátics, tc.).. oncptos Gnrls.. Dfinición d Rcción Químic S conoc como rcción uímic ull oprción unitri u tin por obto distribuir d form distint los átomos d cirts moléculs (compustos rccionnts o rctnts) pr formr otrs nuvs (productos). El lugr físico dond s llvn cbo ls rccions uímics s dnomin rctor uímico. Los fctors u hy u tnr n cunt l hor d llvr cbo o dsrrollr un rcción uímic son: ondicions d prsión, tmprtur, y composición ncsris pr u los mtrils ntrn n stdo d rcción. Ls crctrístics trmodinámics y cinétics d l rcción. Ls fss (sólido, líuido, gsoso) u s ncuntrn prsnts n l rcción 6

7 pítulo Dscripción Gnrl dl Sistm Forms d cmbios uímicos: Dscomposición, consist n u un molécul s divid n moléculs más puñs, átomos o rdicls. ombinción, ést s rliz cundo un molécul o átomo s un con otr spci pr formr un compusto nuvo. Isomrizción, n st cso l molécul no fctú ningun dscomposición xtrn o dición otr, s simplmnt un cmbio d configurción structurl intrn.... Rccions Químics fur d ontrol undo hblmos d l prdid d control d un rcción stmos rfiriéndonos l dsrrollo incontroldo d un o divrss rccions xotérmics. Un rcción uímic d nturlz xotérmic s ull u trnscurr gnrndo clor y, st dsprndiminto d nrgí, pud incluso ocsionr sucsos ctstróficos si s dscontrol totlmnt. Sin mbrgo, hy u hcr hincpié n u no sólo ls rccions furtmnt xotérmics son potncilmnt pligross. mbién, ls débilmnt xotérmics pudn originr un incrmnto d tmprtur suficint pr prmitir l prición postrior d otr rcción furtmnt xotérmic; s dcir, l prición d un rcción scundri no dsd, como por mplo un dscomposición o polimrizción. Si n un sistm d rcción l vlocidd d gnrción d clor s suprior l vlocidd l u ést s limin, l tmprtur d l ms d rcción mpiz umntr considrblmnt. Dbido st umnto d l tmprtur, l vlocidd d l rcción s clr y con ll l vlocidd d dsprndiminto d clor, conducindo un posibl dscontrol térmico. Est pérdid d control ocurr poru l vlocidd d utoclntminto d un rcción (y l nrgí térmic producid) umnt xponncilmnt con l tmprtur, mintrs u l disipción d clor umnt sólo como un función linl d l tmprtur. L prdid d control d un rcción pud tnr lugr no únicmnt n l rctor uímico durnt un procso productivo, sino tmbién n otrs unidds como columns d dstilción, durnt l purificción, n tubrís o n dpósitos d lmcnminto. Un rcción fur d control pud dsncdnrs por divrss cuss como, por mplo, un pérdid d l cpcidd rfrigrnt dl sistm (provocd por l pérdid d fluido rfrigrnt, por disminución dl ár d intrcmbio, por disminución dl coficint d intrcmbio d clor, por un tmprtur d rfrigrción dmsido lt, o por pérdid d l gitción), ltrcions n l mtri prim utilizd como rctivo (n su concntrción, n ls crctrístics dl fluo d dición, prsnci d impurzs, tc.), o incluso por cuss xtrns (fugo, tc.).... onscuncis d un Rcción fur d ontrol Ps u l orign d l pérdid d control d un rcción uímic pud sr muy divrso, n l myorí d csos su rsultdo dspués d inicirs s prcido y ls conscuncis d l prdid d control dpndn principlmnt d l nrgí térmic d l ms d rcción n l momnto dl dscontrol, más u d l cus u l h provocdo. L nrgí librd rpntinmnt pud cusr dños, hridos y/o murtos por l fcto 7

8 pítulo Dscripción Gnrl dl Sistm dircto d ls lts tmprturs y prsions, y pud cusr nfrmdds y murt por l librción d sustncis tóxics. Ls conscuncis d un rcción fur d control pudn sr muy difrnts: dsd l simpl formción d spum u inund l cámr dl rctor, hst un umnto sustncil d l tmprtur, l cul l sigu un lvción d l prsión gnrd por los gss producidos n l dscomposición o bullición, o por l prsión d vpor d los líuidos n l rctor. Si st prsión no s livid, l rctor pud sufrir sobrprsión y, n l por d los csos, conducir un xplosión. Un xplosión s un trnsformción rápid d un sistm mtril, n l cul s libr un cntidd lvd d nrgí n un priodo d timpo corto, l vz u hy un misión d gs vntulmnt inflmbl. undo l orign d l trnsformción s db un umnto d l tmprtur, s hbl d xplosión térmic. Est umnto d l tmprtur pud sr d orign xtrno o d orign intrno. odo procso uímico xotérmico ml domindo, por dsconociminto d l nrgí producid o por insuficint vcución d l nrgí clorífic mitid, pud drivr n un régimn d xplosión térmic incontrolbl. En rsumn, pud producirs un xplosión por dscontrol térmico con l combinción d dos o más fctors d los mostrdos continución: dsprndiminto lvdo d clor d l rcción principl dsprndiminto lvdo d clor d l posibl dscomposición d rctivos dsprndiminto lvdo d clor d un rcción scundri cumulción d rctivos o productos intrmdios liminción insuficint dl clor gnrdo mtrils involucrdos térmicmnt pligrosos pérdid d solvnt (disipdor d clor) o d rfrigrnt prsnci d un funt d ignición... Fctors tnr n cunt Si s ds vlorr l probbilidd d ncontrrnos con un cso d pérdid d control hy u tnr n cunt cinco fctors: L tmprtur inicil. El potncil nrgético dl sistm, s dcir, l cntidd d clor u librrín ls rccions uímics u s considrn posibls. Otrs funts d clor u pudn gnrrs. L cinétic d l rcción, u dtrmin l vlocidd d librción dl potncil nrgético dl sistm. Es ncsrio conocr l librción d clor n función d l tmprtur y d l convrsión. L cpcidd d liminción d clor dl sistm, bin s por intrcmbio d clor con l xtrior o por bullición d l mzcl rccionnt. 8

9 pítulo Dscripción Gnrl dl Sistm Gnrlmnt rsult difícil prdcir con xctitud l comportminto d un sistm. Admás, ls conscuncis d un puño rror d cálculo pudn sr muy grvs dsd l punto d vist d l sguridd. Por st motivo, s rlizn prubs xprimntls u prmitn obtnr dtos sobr l rctividd dl sistm cundo no s conoc bin l cinétic d l rcción u tin lugr. Existn numross mnrs d dtrminr xprimntlmnt l rctividd d un sistm y con llo conocr l risgo intrínsco dl propio sistm. L myorí d lls utilizn clorímtros u prmitn conocr l vrición d l ctividd xotérmic con l tmprtur n condicions proximdmnt dibátics (DA, diffrntil thrml nlysis; DS, diffrntil scnning clorimtry; AR, dibtic rction clorimtry; o l SEDEX, snsitiv dtctor of xothrmic procss, ntr otros). Aprt d tls nsyos, n muchs ocsions s prciso rcurrir prubs piloto nts d trbr scl industril; no bst con dtrminr ls crctrístics d l rcción scl d lbortorio, s ncsrio tmbién obtnr un crctrizción d l rcción y d crctrístics dl scldo u prmitn dsrrollr un disño sguro. El obtivo principl d stos studios s dtrminr l límit d tmprtur por dbo d l cul s pud tnr un condición sgur d trbo... Disño d un Procso Químico Sguro Hy trs ámbitos principls d nálisis u dtrminn l disño d un procso uímico sguro, mostrdos n l figur.. Fig... Fctors d disño d un procso uímico sguro El primr fctor, l nrgí, stá involucrdo n l producción d culuir producto uímico. Un disño sguro rurirá un conociminto d l nrgí inhrnt (librción xotérmic/bsorción ndotérmic) durnt l rcción uímic. Est informción pud obtnrs d l litrtur, d cálculos trmouímicos o dl uso d uipos d prub y procdimintos. L prsión potncil u pud dsrrollrs n l procso s tmbién un considrción d disño muy importnt. El sgundo fctor s l vlocidd d l rcción, l cul dpnd d l tmprtur, l prsión y ls concntrcions. S db dtrminr l vlocidd d l rcción durnt l oprción norml y norml, incluyndo l por d los csos posibls, con obto d disñr un procso inhrntmnt sguro. El disño d l plnt y dl uipo son lmntos dl trcr ámbito. El clor gnrdo por l rcción db sr limindo dcudmnt y db controlrs l producción d gs. mbién, hn d sr considrdos los fctos y rurimintos dl scldo (l rlción ntr l plnt piloto y l uipo d plnt). 9

10 pítulo Dscripción Gnrl dl Sistm Los trs ámbitos y sus corrspondints vribls intrctún; por mplo, un grn cntidd d nrgí potncil pud sr limind durnt un oprción norml si l vlocidd d librción d nrgí s rltivmnt puñ y stá controld por un cpcidd rfrigrnt suficint d l unidd d plnt. Durnt l dsrrollo y slcción d l rut d procso finl, s importnt considrr ruts d procso ltrntivs pr conocr no sólo los pligros potncils d l rcción principl sino, tmbién, los d ls rccions scundris no dsds. nindo idntificdos los risgos uímicos d un procso, hbrá u dcidir como disñr y oprr d modo sguro. Esto signific:. rctrizción d ls condicions d l rcción uímic y sus risgos (uímic bin dfinid pr cd tp d procso).. Dfinición d ls condicions d procso y dl disño d plnt (slcción d l instlción, uipos y prtos; tipo y crctrístics dcuds d los mtrils; prprción d mnuls d oprción, tc.).. Slcción y spcificción d ls mdids d sguridd (mdids tomr pr limitr ls condicions dl procso; sistms d sguridd). 4. Implntción y mntniminto d ls mdids d sguridd (cumpliminto d ls norms; instruccions pr l control dl procso y pr l ctución n condicions normls). En l myorí d ls situcions s ncsrio suministrr mdids d sguridd dicionl, u pudn sr d dos tipos: prvntivs o d protcción. Ls mdids prvntivs incluyn l disño d los procsos d modo u no oprn bo condicions u pudn prmitir un rcción dscontrold. El disño mcánico d l plnt, su sistm d control y l modo n u l procso opr pudn incluirs dntro d ls mdids prvntivs. Por otro ldo, ls mdids d protcción rducn ls conscuncis d un rcción dscontrold. Rsult más fctivo prvnir un rcción fur d control u trtr con ls conscuncis, d modo u n l disño s dbrí prfrir ls mdids prvntivs sobr ls d protcción. ulsuir u sn ls mdids d sguridd scogids, s importnt hcr u l plnt s sgur bo todo l rngo d condicions d oprción y posibls dsvicions, y u prmnzc fctiv dspués d culuir modificción. Admás, hy u considrr l tipo d procso u s v utilizr (continuo, smi-discontinuo o discontinuo). Algo u ocsion numross situcions d pligro son ls puñs modificcions d procso u s hcn lguns vcs. Por mplo, un cmbio d ctlizdor pud ocsionr un umnto notbl n l vlocidd d rcción. mbién, un cmbio d rctor (n l tipo d cro) pud implicr un violnt dscomposición (dbido l prsnci d trzs d hirro, ls culs s disulvn n l mzcl d rcción).... Mdids Prvntivs El uso d l prvnción como fundmnto d l sguridd ruir l idntificción inicil d los risgos dl procso y ls condicions bo ls culs pudn prcr. Esto prmit l spcificción d uns condicions límit o un rngo d condicions, dntro dl cul dbrí mntnrs l procso pr oprr d modo sguro, y ls mdids ncsris pr sgurr u l procso prmnc dntro d st ntorno. Esto dbrí consguirs con l disño dl procso y d l plnt, pro tmbién dpnd d los instrumntos, ls

11 pítulo Dscripción Gnrl dl Sistm dsconxions, lrms y sistms d control. Admás, s ruirn procdimintos d orgnizción rigurosos, un strict cución d ls condicions d oprción y mdids d mntniminto dcuds. Un ntorno d procso s dfin por vrios prámtros los culs s xminn continución.... mprtur Un umnto d l tmprtur d procso pud clrr un rcción xotérmic o pud cusr l dscomposición térmic. Por llo, s tin u dfinir l tmprtur mínim l cul mpzrá un dscontrol xotérmico bo ls condicions d l plnt, y l mrgn d sguridd ntr st tmprtur y l tmprtur d oprción norml. Por otro ldo, un disminución d l tmprtur pud provocr l cumulción d mtril no rcciondo. Pr vitr st cumulción d mtril, tmbién dbrán dfinirs ls tmprturs mínims y/o máxims ls culs ocurr l rcción dsd. Aunu más dlnt s hblrá dl control y rgulción d l tmprtur, mncionmos continución lguns d ls situcions d risgo con ls u nos podmos ncontrr durnt un procso, u ocsionn dsvicions d l tmprtur y u, n conscunci, hbrá u vitr: sistm d rfrigrción ml disñdo pérdid dl suministro dl rfrigrnt pérdid d l cpcidd rfrigrnt por obstruccions o rcubrimintos islnts ust incorrcto d l tmprtur dsd fllo dl sistm d control d l tmprtur fllo d nrgí léctric vrí d l bomb d suministro dl rfrigrnt otros fllos mcánicos (por mplo, válvuls) Alguns d ls mdids prvntivs u pudn plicrs son: utilizr un disolvnt con punto d bullición por dbo d l tmprtur l cul l mzcl d rcción pud dscomponrs xotérmicmnt; n l cso d ncsitr un port d clor pr inicir l rcción, l mdio clfctor pud sr tl u su tmprtur máxim sté por dbo d l tmprtur l cul l mzcl d rcción pud dscomponrs xotérmicmnt; un sistm d rfrigrción por ncmisdo d circuito crrdo prmit mntnr mor l trnsfrnci d clor; rlizr un simulción por ordndor, nts d l oprción, tnto d l rcción como dl sistm d rfrigrción, tc.... Adicions Pud sr pligroso ñdir un rctivo rróno, l cntidd uivocd d un rctivo corrcto (dmsido o poco) o l producto uímico corrcto n l momnto uivocdo. Ls conscuncis srán cmbios n l vlocidd d l rcción o l prición d rccions scundris insprds. Asgurr u los mtrils son ñdidos d modo corrcto pud dpndr mucho dl sistm d dosificción y, spcilmnt, dl prsonl d oprción n dicions

12 pítulo Dscripción Gnrl dl Sistm mnuls, mucho más insgurs u ls utomtizds. Es convnint minimizr ls dicions mnuls. A mnudo l procso pud trnscurrir d modo sguro controlndo l lmcnminto d los productos uímicos, lo cul signific u stén dcudmnt tiutdos y lmcndos sgún sus propidds fisicouímics, minimizndo l invntrio d productos uímicos pligrosos. undo sto no s posibl, o los mtrils pudn str contmindos (un contminnt pud sr culuir sustnci uímic utilizd n l plnt u no prtnzc l sistm d rcción; sto incluy l rfrigrnt, l oxígno dl ir, solvnt, lubricnt, óxido, tc.) o ls conscuncis d un rror pudn sr grvs, s ncsrio nlizr cd mtril nts d dicionrlo l rctor, o nlizr l ms d rcción dspués d l dición pr sgurr u s h ñdido l cntidd corrct. Dbrí idntificrs l vlocidd máxim d dición u l sistm d rfrigrción dl rctor pud mnr, y tomr prcucions pr sgurr u no s suprn los límits. Un modo d hcr sto s instlr un orificio rductor n l lín d limntción, pr rstringir l vlocidd d fluo si un válvul d control fll, o clibrr l limntción dl rctor d modo u l cntidd d rctivo u pud sr ñdido d un vz sté limitd un cntidd sgur.... Agitción El control d l gitción s vitl. Pud ocurrir u l disño dl gitdor rsult indcudo pr l procso o u tng lugr un fllo dl gitdor, dbido un vrí mcánic o cusdo por un fllo d l nrgí léctric. Un pérdid d l gitción tin dos fctos inmditos: un mzcl pobr d los rctivos y un ml trnsfrnci d clor. Un mzcl pobr implic un cumulción d rctivos y, si l mzcl d rcción contin más d un fs, pud sprrs n cps, ls culs rccionrán rápid y pligrosmnt, prticulrmnt si s rstblc l gitción. El fcto d un ml trnsfrnci d clor, u s simul fácilmnt n un clorímtro d rcción, pud conducir un rcción fur d control dbido l umnto d l tmprtur, por un indcud rfrigrción. Dbn tomrs mdids pr dtctr pérdids d gitción, y s mdint mdids d l vlocidd d giro o mdids dl consumo d potnci. mbién, s hn d dsrrollr procdimintos d mrgnci pr fllos dl sistm d gitción. Dbrí xistir un intrconxión d l válvul d cirr d rctivos con l gitdor, con l fin d dtnr l dición d rctivos cundo ocurr un fllo n l mismo. Si l sistm d gitción s por ir, srá imprscindibl controlr l fluo d ir....4 Sistms d Extrcción y ntilción S dbrí dtrminr l vlocidd d dsprndiminto d los gss bo condicions normls y normls, con obto d sgurr u s dcudo l sistm d xtrcción y vnto d los gss. Un umnto d l producción d gs supondrá un umnto d l prsión dl sistm, l cul pud provocr un xplosión si no s dispon d suficint cpcidd d livio.

13 pítulo Dscripción Gnrl dl Sistm...5 impo d Sguridd Pr cd tp dl procso, hy u dtrminr l timpo máximo u l ms d rcción pud mntnrs d modo sguro un tmprtur lvd (str más timpo dl prciso un tmprtur lvd, pud significr u mtril térmicmnt instbl s dscompong). S dbrán chur los procdimintos dl procso pr sgurr u s cumpl lo mnciondo ntriormnt....6 Prsonl Los oprdors hn d sr culificdos y str bin distrdos n sus ctucions tnto normls como ocsionls. S hn d dfinir clrmnt sus funcions y cumplir strictmnt los procdimintos d oprción y ls norms d sguridd....7 Instrumntción y ontrol S ruir instrumntción y sistms d control pr monitorizr prámtros clv como l tmprtur, l prsión, gitción y rfrigrción, y tomr l cción corrctor cundo s dtct un dsvición d los stándrs d oprción fidos. El tipo d instrumntción y su complidd dpndn dl disño d l plnt, d ls condicions d oprción y d ls conscuncis dl dscontrol d un rcción. Un árbol d fllos s d much utilidd pr indicr cul s l scunci d fllos crític u pud provocr situcions intolrbls. En sistms dond un pérdid d control podrí provocr importnts dños n ls prsons y/o n l plnt, l sistm d control dbrí stisfcr unos mínimos stándrs. Snsors, válvuls, sistms d control d procso y otros hrdwr dbrán sr dcudmnt fibls. Esto pud implicr l prsnci d dos snsors indpndints pr monitorizr prámtros clv (por mplo, tmprtur, gitción, tc.). undo un snsor dtct un funcionminto norml h d ctivrs utomáticmnt l rspust dl sistm d control d dsconxión o sguridd. S h d sgurr u l sistm sté disñdo con obto d vitr los fllos más usuls. Es imprscindibl vitr u fllos d cus común pudn invlidr difrnts lmntos con funcions d sguridd. undo s dispr un lrm, un scunci utomátic d ccions dbrí prmitir u l plnt prmncis sgur sin l intrvnción d un oprdor. L scunci s probblmnt simpl pr procsos continuos o smi-discontinuos; típicmnt implic l intrrupción dl fluo d ntrd d rctivos, sgurndo sí u no s cumuln. Los rctors discontinuos son más complicdos, prticulrmnt si continn grnds cntidds d mtril no rcciondo y probblmnt ncsitn l disposición d mdids d protcción tls como vnto d sguridd d mrgnci o tnus d vrtido por inundción o hogo d l rcción. Otro fctor tnr n cunt s l timpo d rspust d stos lmntos d rgulción y control, l cul h d str cord con l vlocidd d l rcción. Los lmntos d control hn d sr idónos l tipo d procso. En principio, los lmntos d rgulción y control no son lmntos d sguridd, xcpto si ctún contr posibls fllos d lgún lmnto o contr dsvicions xcsivs d ls vribls clv.

14 pítulo Dscripción Gnrl dl Sistm... Mdids d Protcción Ls mdids d protcción pr un oprción sgur sirvn pr mitigr ls conscuncis dl dscontrol d un rcción. Incluyn los sistms d livio d prsión, l xtinción, l inhibición y l rsistnci ls sobrprsions dl propio rcipint. H d rlizrs un vlución d risgos globl dl procso u s v llvr cbo, nts d lgir y disñr ls mdids d protcción. L idntificción y dfinición dl por cso posibl son prticulrmnt importnts pusto u, n contrst l prvnción, un mdid d protcción tin u sr cpz d rspondr l por cso d dscontrol d l rcción. Admás, h d crctrizrs d modo complto l curso d l rcción y vlurlo. undo s sb u s probbl u un rcción s dscontrol y s ncsrio un sistm d livio xcsivmnt grnd, dbrí considrrs l posibilidd d incorporr un inhibidor l rcción. En l cso concrto d l tmprtur, s rcomndbl intrclr instrumntos d tmprtur indpndints y rdundnts n l rctor, pr ctur frnt un lctur spcífic d lt tmprtur d ls siguints mnrs: Añdir un cntidd considrbl d rfrigrnt o diluynt, pr rducir l vlocidd d rcción. Est mdid ruir u n l disño dl procso s prv: lcción d un propido fluido, l cul no rccion xotérmicmnt con l mzcl d rcción, volumn libr suficint n l rctor y tubrís, instrumntción, tc., pr ñdir l fluido n l timpo prvisto. Rápid dsprsurizción dl rcipint si l rctor stá bo prsión. Adición d un inhibidor pr dtnr l rcción. Est mdid ruir un conociminto prciso d cómo l vlocidd d l rcción pud str influncid y si s posibl un fctiv mzcl/inhibición. rtido dl contnido dl rctor n un rcipint u contin un diluynt frío. Est opción ruir d un cuiddo spcil pr u no s blou l lín d dscrg durnt l procdiminto d vrtido... Dfinición d Rctor Químico Un rctor uímico s un unidd procsdor disñd pr u n su intrior s llv cbo un o vris rccions uímics. Dich unidd procsdor st constituid por un rcipint crrdo, l cul cunt con líns d ntrd y slid pr sustncis uímics, y st gobrndo por un lgoritmo d control. Los rctors uímicos tinn como funcions principls: Asgurr l tipo d contcto o modo d fluir d los rctnts n l intrior dl tnu, pr consguir un mzcl dsd con los mtrils rctnts. Proporcionr l timpo suficint d contcto ntr ls sustncis y con l ctlizdor, pr consguir l xtnsión dsd d l rcción. Prmitir condicions d prsión, tmprtur y composición d modo u l rcción tng lugr n l grdo y l vlocidd dsd, tndindo los spctos trmodinámicos y cinéticos d l rcción. 4

15 pítulo Dscripción Gnrl dl Sistm... Ecución d rndiminto Es ull xprsión mtmátic u rlcion l slid con l ntrd n un rctor uímico, pr divrss cinétics y difrnts modlos d contcto. Modlo d ontcto: Está rfrido como los mtrils circuln trvés dl rctor y s contctn unos con otros dntro d st, dmás dl timpo u ncsitn pr mzclrs, y ls condicions y crctrístics d l incorporción d mtril. inétic: Está rfrido cun rápido ocurrn ls rccions, l uilibrio dntro dl rctor, y l vlocidd d l rcción uímic; stos fctors stán condiciondos por l trnsfrnci (blnc) d mtri y nrgí. El blnc d mss st ddo por l rlción: ENRA SALE + GENERA DESAPAREE AUMULA (.) El blnc d nrgí st ddo por l rlción: ENRA SALE ± GENERA ± RANSMIE AUMULA (.)... ipos d Rctors Químicos En l tp d disño d un procso, un d ls lccions u hy u hcr s l dl rctor u s v usr. El rctor s l uipo principl d l myorí d procsos y l lcción dl tipo corrcto pud rlmnt morr l sguridd dl procso. L slcción dl tipo d procso sul vnir dd por considrcions como, por mplo, l tmño d l plnt y l complidd rltiv. A scl industril, s utilizn dos métodos d procso: continuo y discontinuo (por lots o btch). Un cso prticulr d procso discontinuo s l llmdo procso smidiscontinuo, n l u uno d los rctivos s v dicionndo d modo continuo. Ls crctrístics d los rctors continuos y discontinuos s mustrn n l tbl.. rctrístics Discontinuo ontinuo Oprción d procso Ocurr un scunci spcífic. Ocurr continu y simultánmnt. Disño d uipo, uso Disñdo pr sr cpz d producir muchos productos. Disñdo pr producir productos spcíficos. Producto Un cntidd limitd (lot). Un fluo continuo. Entorno ribl, mnudo cmbindo notblmnt ntr oprcions. Usulmnt stdo fio con prsión, fluo, tc., constnts. Intrvnción dl oprdor Ncsrio rgulrmnt como prt d ls oprcions d procso. Principlmnt, pr corrgir condicions normls. bl.. omprción ntr procsos continuos y discontinuos 5

16 pítulo Dscripción Gnrl dl Sistm... Rctors ontinuos Los típicos rctors continuos son rcipints gitdos, y s d modo simpl o n cscd, con tubrís d fluo d dscrg. En stos sistms todos los rctivos son continumnt crgdos l rctor y los productos son continumnt dscrgdos. Los rctors continuos s crctrizn por trbr n condicions stcionris, n ls u tnto l clor gnrdo como l composición prmncn constnts durnt l oprción. Los procsos continuos tinn un principl vnt, l conomí d scl. L producción n grn volumn d un producto stándr gnrlmnt proporcion un bun rcuprción dl cpitl invrtido. Ddo u los rurimintos d productos no cmbin significtivmnt, l procso ncsitrá mínims modificcions durnt su vid d trbo pr mntnrs comptitivo. Admás los procsos continuos tinn otrs vnts, n rlción los procsos discontinuos: S ruir mnos spcio S ruir mnos mtril S ncsit mnor volumn d lmcn...4 Rctors Discontinuos o Btch Un rctor por lots s un rcipint gitdo n l cul los rctivos son prcrgdos y u s vcí cundo l rcción s h compltdo. L vnt clv s l flxibilidd d st tipo d procsos. Por so s utilizn myoritrimnt n l industri uímic, limntri o frmcéutic, dond s muy importnt ofrcr un grn vridd d productos introducir otros nuvos muy rápidmnt, y u stos sctors industrils oprn n mrcdos ltmnt comptitivos. Los uipos d procsos discontinuos s disñn pr mnr un rngo d oprcions y productos. L flxibilidd prmit mnufcturr nuvos productos sin tnr u construir un nuv plnt o sin tnr u hcr grnds cmbios d uipo. Est flxibilidd tmbién prmit producir puñs cntidds d un producto sin rrisgr tod l productividd. En los rctors discontinuos, todos los rctivos son crgdos inicilmnt n l rctor y l rcción continú ntoncs hst compltrs. Un dsvición xcsiv d l rcción, sul sr difícil d controlr. Por llo, frcuntmnt pr rccions xotérmics y pr ls d dos fss (gs-líuido) s utiliz un oprción smi-discontinu. En ésts sólo prt d los rctivos son crgdos inicilmnt, y l rsto d rctivos y ctlizdor son ñdidos d modo controldo. D st modo, si ocurr un pérdid d control s posibl dtnr l crg d rctivos. Los rctors discontinuos o por lots s crctrizn por trbr n condicions no stcionris; s dcir, u durnt l oprción l composición y l gnrción d clor cmbin....5 Elcción dl Rctor L lcción dl tipo d rctor dbrí hcrs con l obtivo d vitr rccions pligross no dsds, mximizndo l slctividd (rndiminto) dl producto dsdo y 6

17 pítulo Dscripción Gnrl dl Sistm lcnzndo un vlocidd d producción lvd, tl como mustr l tbl.. En gnrl, si s prtnd un producción puñ lo más dcudo s utilizr un rctor discontinuo o smi-discontinuo, mintrs u pr grnds tss d producción s mor usr rctors continuos, d plug flow (PFR) o rctors d tnu continumnt gitdos (SR). PFR SR Discontinuo Smi-discontinuo ENAJAS Bo invntrio. ondicions stcionris. ondicions stcionris. L gitción suministr un hrrmint d sguridd. L gitción suministr un hrrmint d sguridd. locidd d dición controlbl. L gitción suministr un hrrmint d sguridd. El fluo pud sr diluido pr rlntizr l rcción. Grn xotrmi controlbl. DESENAJAS Dpndnci dl procso. Posibls puntos clints. Agitción prsnt sólo si son disponibls mzcls n lín. Grn invntrio. Difícil d nfrir grnds mss. Difícil mpzr y dtnr. Grnds xotrmis difícils d controlr. Grnds invntrios. odos los mtrils prsnts. L tmprtur d inicio s crític (sí s muy b, s cumuln rctivos). Problms d prcipitción. Difícil d disñr. Problms d prcipitción. Bo rndiminto globl. bl.. omprción ntr difrnts tipos d rctors Ls crctrístics u dtrminn l lcción d un procso continuo son: Pr un vlocidd dd d producción, los mtrils rctivos s vn ñdindo l sistm n puñs cntidds; por llo, si stán involucrdos mtrils inflmbls, con st tipo d procsos l risgo d incndio s rduc considrblmnt. Los productos intrmdios son consumidos tn rápidmnt como s formn, minimizndo l risgo si éstos son pligrosos. Y u no hy vricions d ls condicions d procso con l timpo, l control utomático s pud plicr más fácilmnt. S rducn los risgos por un rror dl oprdor. El uipo d procso no stá suto fluctucions cíclics d prsión y tmprtur. 7

18 pítulo Dscripción Gnrl dl Sistm undo pudn tnr lugr dos rccions prlls, pro sólo intrs un d lls, un procso continuo drá rndimintos más lvdos. Ls crctrístics u dtrminn l lcción d un procso discontinuo o btch son: undo stán involucrds oprcions pligross, ls unidds dbn sr islds uns d otrs. L propgción d un fugo o xplosión s pud vitr l dividir l procso n puñs unidds islds prllmnt. undo l sguridd dpnd d l purz dl producto, un procso discontinuo pud sr vntoso (simpr y cundo s rlic un control nlítico cuiddoso d l clidd dl producto n cd lot). Pr rccions simpls, un procso discontinuo o smi-discontinuo proporcion rndimintos más ltos d producto. Si l producto dsdo s dscompon por un rcción conscutiv, l rndiminto srá más lto n un rctor discontinuo, u n uno smidiscontinuo. Sin mbrgo, si son los rctivos los u pudn dr subproductos n rccions prlls, un oprción smi-discontinu drá rndimintos más ltos. D todos modos, si l producción d clor por unidd d ms s muy lt, l rcción pud ntoncs trnscurrir bo control d modo sguro sólo n un rctor smi-discontinuo.. Dscripción dl Sistm A continución s dscrib l procso d producción d poliols y poliglicols, u srá obto d nálisis... Introducción l Sistm El sistm rl studir n l prsnt proycto, y sobr l cul s rlizrá un mor n l control d tmprtur s un rctor tipo btch, n l intrior dl cul s llv cbo un rcción xotérmic pr l producción d poliols y poliglicols, u dnominrmos gnéricmnt poliols. A lo lrgo d los siguints prtdos s dscribirá l uímic dl procso y l conunto gnrl d los uipos dntro dl prtdo ddicdo l unidd d producción. Postriormnt nos cntrrmos n l control d tmprtur, dscribindo uipos socidos, oprción dl rctor y ls difrnts fss dl procso u s llv cbo n l intrior dl rctor. A continución s ofrc un visión rsumid dl sistm, problmátic y posibl solución implmntr, pr postriormnt psr un dscripción más dtlld.... Rctor Btch Los rctors btch son unidds polifuncionls cuy oprción s crític, dmás prcisn d un control utomtizdo d l tmprtur d rcción. Dbido su nturlz compl, un grn porcnt d rctors btch n funcionminto ctulmnt no pud mntnr l control d l tmprtur durnt todo su priodo d oprción. omo rsultdo d l flt d control utomático d l tmprtur, s pud rsltr un mnor ficinci y myor ncsidd d oprdors pr mnipulr l sistm, sí como un clidd dl producto fbricdo inconsistnt lo lrgo d los difrnts btch. 8

19 pítulo Dscripción Gnrl dl Sistm... Fss dl Btch Un rctor btch xotérmico s compon d cutro fss, tps o stps d oprción:. Fs inicil: lvr l tmprtur dl rctor mdint l uso d vpor hst l tmprtur prdfinid d rcción.. Rcción: mntnr l tmprtur mdint l uso d gu d rfrigrción mintrs s produc l rcción y s gnr clor.. Digstión: mntnr l tmprtur mdint gu d rfrigrción o vpor un vz h finlizdo l rcción principl y cbn d rccionr l rsto d componnts, hst u s hy compltdo l rcción. 4. Fs finl: br l tmprtur pr l dscrg d los productos.... Problms Al inicirs l fs, xist un incrmnto d tmprtur dbido l nturlz xotérmic d l rcción, sindo crítico mntnr l rctor dntro d los límits d oprción d sguridd pr vitr un rcción fur d control. Durnt l trnsición d l fs l, l rctor pud psr rápidmnt d gnrr clor consumirlo. Esto ocurr sin un vnto inicidor prcibl, dbido u l rcción pud finlizr n culuir momnto, dpndindo dl tipo d rctivos utilizdos, l ctlizdor, l concntrción y l tmprtur d rcción. Durnt un corto priodo d timpo, l tmprtur dl rctor pud cr d mnr significtiv. En l trnsición d l fs l 4, s produc un cmbio importnt n l tmprtur d rfrnci....4 Obtivos El sistm d control db rccionr rápidmnt frnt cmbios d tmprturs d oprción o consigns ntr ls difrnts fss, sí como vitr l máximo ls prturbcions producids por l rcción xotérmic. Un controldor PID difícilmnt pud controlr corrctmnt l tmprtur n l trnsición d ls l, si h stdo sintonizdo pr controlr l procso n ls fss y. En l práctic, muchos rctors btch son oprdos d form mnul por oprdors bin ntrndos durnt ls trnsicions crítics....5 Solución Pr vitr o fcilitr ls oprcions mnuls, u pudn rsultr tdioss, strsnts y pligross, rsultndo n un b clidd dl producto, s propon l implmntción d un control n cscd, u proporcion un solución fctiv l control mnul d sts oprcions. 9

20 pítulo Dscripción Gnrl dl Sistm.. Químic dl Procso L plnt dond s v implntr l control d tmprtur dl rctor produc poliols y poliglicols, dnomincions gnérics pr un tipo d poliétrs u s fbricn prtir d inicidors, un ctlizdor y unos óxidos orgánicos dtrmindos. Estos polimrizn por fcto d tmprtur mdint un rcción uímic xotérmic. nto poliols como poliglicols son polímros orgánicos u podmos dfinir como poliétrs lcoxildos. Los difrnts poliols y poliglicols s utilizn n pliccions muy divrss, unu uímicmnt son similrs. Son líuidos trnsprnts, incoloros l myorí y con divrss tonlidds d mrillo otros. Su cmpo d utilizción brc: bss pr pinturs, spum pr colchons, spum pr moldo, dhsivos, lstómros, rcubrimintos, sllnts, islnts d tubrí y cámrs frigorífics.... omponnts... Inicidors omo inicidors d l rcción s utilizn difrnts tipos d lcohols con uno o más grupos funcionls OH, lo u d lugr distintos tipos d polímros. En lgunos csos, s utilizn como inicidors lgunos polímros d bo pso molculr u s fbricn n l propi plnt, pro u tmbién s pudn considrr lcohols.... tlizdor El ctlizdor s l compusto uímico u hc u l rcción s llv cbo. omo crctrístic principl rsltrmos u no s consum n l rcción, udndo prsnt l finl d l mism n l mism cntidd u s ñd l cominzo.... Óxidos orgánicos En l plnt s utilizn dos tipos d óxidos orgánicos: Óxido d propilno, PO Óxido d tilno, EO Ambos son dos óxidos orgánicos cuy crctrístic principl s u l oxígno form un nillo con dos d los crbonos d l molécul. Est nillo d trs mimbros s rltivmnt instbl y l rsponsbl d l rctividd d mbos compustos. Ambos compustos son muy rctivos, sindo l rctividd dl óxido d tilno, EO, myor u l dl óxido d propilno, PO. L cntidd d mbos compustos y l mnr como s dicionn dtrmin l tipo d producto u s obtin.... Rcción on todos los componnts mnciondos ntriormnt, y n ls condicions fvorbls d prsión y tmprtur, s llv cbo l rcción u gnr l producto finl: l poliétr. L rcción s un polimrizción d tipo iónico. Un rcción d polimrizción s ull n u muchs moléculs d un tipo s dicionn uns otrs pr formr un

21 pítulo Dscripción Gnrl dl Sistm molécul d un dtrmind longitud dnomind polímro. L polimrizción gnr un poliétr d pso molculr vribl, n función d l cntidd d óxidos u intrvngn n l rcción. Es importnt controlr l vlocidd con l u s ñdn los óxidos y ls condicions d prsión y tmprtur, y u dmás d l rcción principl d polimrizción n u los óxidos rccionn con l inicidor-ctlizdor, s pudn dr lguns rccions scundris u distorsionn l comportminto dl producto finl. En l primr fs d l rcción s ncsrio suministrr clor pr u ést s inici, y un vz inicid, l clor gnrdo por l mism db sr xtrído dl sistm, y u l rcción d polimrizción d los óxidos s un rcción xotérmic, gnrdor d clor... Unidd d Producción A l unidd d producción dond s inici, s produc y s cb l producto finl s dnomin REN. En gnrl, un trn d producción ncsit tnr: Almcn d mtris prims Uno o vrios rctors Sistm d cbdo nus d lmcn d producto mbién xistn un sri d tnus intrmdios o chck tnk ntr l rctor y los distintos lmntos d cbdo u prmitn u l producto circul sin intrrupción. El cbdo dl producto consist n liminr l ctlizdor, n lo posibl liminción d componnts u provinn d rccions scundris y n l dición d ntioxidnts. mbién xistn un sri d uipos u prmitn rcuprr l ctlizdor y limntrlo d nuvo l procso. En l figur. s mustr un digrm sumático d un trn d producción. Rctor Mtris prims Post-rcción nus d producto finl Acbdo dl producto Fig... Digrm d un trn d producción

22 pítulo Dscripción Gnrl dl Sistm A continución s dscribn ls difrnts unidds y uipos u componn l trn d producción d l plnt dond s ncuntr l rctor dond s plicrá l control d tmprtur disñr.... Almcn d Mtris Prims onsist n los tnus y lmntos d lmcn pr ls divrss mtris prims u prticipn n l procso, y los uipos ncsrios pr nvir ls mtris prims l rctor. Ls mtris prims más utilizds s lmcnn n tnus ddicdos, con los lmntos d sguridd ncsrios. Otrs mtris prims mnos usuls s lmcnn n contndors. mbién xist un conunto d bombs y líns u prmitn crgr ls divrss mtris prims l rctor.... Rctor El rctor s l uipo dond tin lugr l rcción. Básicmnt s un rcipint prsión dond s crgn l inicidor, l ctlizdor y s limntn los óxidos. in un sistm d clntminto y rfrigrción u prmit controlr l tmprtur y l prsión durnt l rcción. L rcción d polimrizción d los óxidos s xotérmic, por lo u l control d tmprtur n l rctor s muy importnt mdid u l rcción trnscurr. Dpndindo dl tipo y d l cntidd portd d inicidor, los óxidos rccionn más o mnos dpris dntro dl rctor. Admás no s pud sobrpsr un dtrmind cntidd d óxido no rcciondo n l rctor pr vitr u l rcción s dscontrol. L rct dl producto proporcion cul s l cudl máximo d limntción d óxidos. Un vz limntd l cntidd d óxidos u ruir l tipo d producto u s ds hcr, s rliz un digstión, u consist n un priodo d timpo n u l producto prmnc n l rctor un cirt tmprtur pr u los óxidos limntdos rccionn csi hst l totlidd. L finlidd d l digstión s cbr l producto, s dcir, sgurr u s h rlizdo compltmnt l polimrizción nts d psr l tp d lmcnminto. Admás d l rcción principl d polimrizción y mnciond, n l rctor s dn un sri d rccions scundris cundo ls moléculs d óxido rccionn consigo misms sin str unids un molécul d inicidor, produciéndos componnts u fctn ngtivmnt l comportminto finl dl producto. Pr prvnir l formción d stos componnts no dsdos s utilizn vris ltrntivs, ntr lls llvr cbo l rcción tmprturs no xcsivmnt lvds o usr un concntrción d ctlizdor suprior l convncionl. mbién s pudn liminr stos componnts, unu no compltmnt, n l unidd o sistm d cbdo.... Sistm d Acbdo omo y s h comntdo ntriormnt, xistn vrios tipos d poliol. onscuntmnt, xistn vrios tipos d cbdo, unu su finlidd s simpr l mism: liminr l ctlizdor dl producto finl y l gu hst unos cirtos límits.

23 pítulo Dscripción Gnrl dl Sistm...4 nus d Producto Finl El poliol s lmcn n tnus d producto cbdo, dsd dond s crg contndors, cistrns o s nvs n bidons. Pr sgurr un mor consrvción n los tnus d lmcn, s prsurizn con nitrógno pr mntnr l producto n un tmósfr inrt...4 Scunci dl Procso L scunci básic dl procso rlizdo n l trn d producción s mustr n l figur., mintrs u l sum básico d l síntsis dl poliol s mustr n l figur.4. rg d inicidors rg d ctlizdor Alimntción d óxidos REAIÓN Digstión Dscrg dl Rctor Acbdo dl producto Almcnminto n tnus d producto finl Fig... Scunci básic dl procso

24 pítulo Dscripción Gnrl dl Sistm tlizdor Inicidor Óxidos Orgánicos REAOR P, Rcción Digstión REN DE AABADO HO Eliminción dl tlitzdor Aditivción Eliminción dl Agu Poliol tlizdor Fig..4. Esum básico d l síntsis dl poliol En l dsrrollo dl proycto ctul, Modlizción y ontrol d mprtur n un Rctor Btch pr un Procso Químico Exotérmico, nos cntrrmos n l nálisis d ls cinco primrs fss dfinids n l scunci básic dl procso, tmbién dnominds stps. Ests 5 fss tinn lugr n l intrior dl rctor, dond s implmntrá l control d tmprtur nlizdo y disñdo n cpítulos postriors. 4

25 pítulo Dscripción Gnrl dl Sistm..5 Euipos En l figur.5 s mustr l conunto d los uipos rlciondos con l control d tmprtur dl rctor btch, u s dscribirán n dtll n ls sccions postriors. D- B-5-5 APOR PRODUO ANQUES A- B- P- E- B- B- R E-A E-B E- -6 E- P B- B- P- B- P I..5. Rctor Fig..5. Esum gnrl rctor y uipos socidos El rctor xistnt n l plnt, R-, y sus uipos instrumntción socidos s mustrn n l figur.6. L ntrd d producto l rctor s rliz trvés d l lín d limntción dsd los tnus d inicidor o tnus d óxidos trvés d l válvul d ntrd B-. L otr lín d ntrd l rctor procd d los rciclos. L slid d producto dl rctor hci los rciclos o hci los tnus d post-rcción s rliz trvés d l válvul B-. El rctor dispon d un cmis cuy función s l d yudr controlr l tmprtur dl producto contnido n su intrior, limntd con gu dl circuito d rfrigrción. L slid d gu d l cmis rtorn l circuito d rfrigrción. El rctor tmbién dispon d un gitdor, A-, u yud l homognizción d los difrnts productos contnidos n su intrior. L instrumntción xistnt n l rctor, rltiv l control d tmprtur, s l trnsmisor d tmprtur -, u nos proporcionrá n todo momnto informción d l tmprtur l u s ncuntr l producto. mbién tnmos l trnsmisor d prsión P-, unu no s rlvnt pr l control d tmprtur, s crítico n l sguridd dl procso, monitorizndo n todo momnto un posibl incrmnto d l prsión producido por l rcción xotérmic. 5

26 pítulo Dscripción Gnrl dl Sistm PRODUO ANQUES B- A- PRODUO REILOS R- ENRADA AGUA P SALIDA AGUA B- PRODUO REILOS Ls crctrístics dl rctor son: Fig..6. Rctor y uipos socidos mprtur mdi d rcción PAD N inicil. Br Mx prsión rctor 5 Br pcidd 4 m Ls crctrístics d l cmis dl rctor son: pcidd 7 m udl d ntrd máximo 6 m /h Ár d conducción d clor 48 m oficint d trnsmisión d clor Kcl/h º m..5. Rciclos Los rciclos socidos l rctor R-, sus uipos instrumntción socidos s mustrn n l figur.7. L ntrd d producto los rciclos s rliz trvés d l bomb cntrifug P-, u rcog l producto dl rctor trvés d su spirción. El producto bombdo por P- s distribuy n los rciclos n función d l prtur d ls controldors situds l ntrd d los mismos, rtornndo l producto l rctor un vz h psdo trvés llos. 6

27 pítulo Dscripción Gnrl dl Sistm PRODUO REAOR REORNO AGUA B- B E-A E-B E- ENRADA AGUA B- B- PRODUO REAOR P- P I Fig..7. Rciclos instrumntción socid El rciclo E-A tin l función d prmitir l rrnu d l bomb d P- sgurndo un rcirculción mínim d producto pr vitr un scnrio d ddhding (bombr con l impulsión d l bomb crrd). El rciclo E-B s un rciclo d pso intrmdio hst u no s lcnz l invntrio mínimo ncsrio pr rcirculr por l E-, con myor cpcidd d xtrcción d clor y myor cudl d ntrd. L ntrd d producto s rgul trvés d l controldor -. El rciclo pud sr isldo mdint ls válvuls B- y B-. L ntrd d gu l intrcmbidor dsd l circuito d rfrigrción s rliz trvés d l controldor -5. El rciclo E- l rciclo con myor cpcidd d xtrcción d clor. L ntrd d producto s rgul trvés d l controldor -. El rciclo pud sr isldo mdint ls válvuls B- y B-. L ntrd d gu l intrcmbidor dsd l circuito d rfrigrción s rliz trvés d l controldor -5. L instrumntción xistnt n los rciclos s ncuntr situd n l impulsión d l bomb cntrifug P-. Existn un trnsmisor d mpr, I-, y un trnsmisor d prsión, P-, utilizdos conuntmnt n l control d l bomb P-. Estos instrumntos prmitn dtctr cundo tnmos dd-hding, cvitción o l bomb s ncuntr dscbd. Ls crctrístics d l bomb cntrífug P- son: Ampr nominl 5 A. Prsión máxim d bombo Br. Ls crctrístics dl rciclo E-A son: Invntrio mínimo pr prmitir rcirculción 65 Kg. 7

28 pítulo Dscripción Gnrl dl Sistm Ls crctrístics dl rciclo E-B son: El producto ps por tubos (Q máx. m /h.) El gu por crcs (Q máx 5 m /h). oficint d trnsmisión d clor Kcl/h º m Ls crctrístics dl rciclo E- son: El producto ps por crcs (Q máx 6 m /h) El gu por tubos (Q máx 8 m /h). oficint d trnsmisión d clor 7 Kcl/h º m..5. ircuito d rfrigrción El circuito d rfrigrción, mostrdo n l figur.8, s l ncrgdo d clntr o rfrigrr l gu nvid ls cmiss dl rctor y d los intrcmbidors. Un vz l gu h psdo por ls difrnts cmiss, rtorn l circuito trvés d l bomb cntrifug P-. El nivl dl gu n l circuito s mntin mdint l dpósito D- cundo s dtct un disminución d nivl. D- B-5-5 APOR ONDENSADO AGUA REILOS E- P- AGUA REILOS -6 E- AGUA ORRE AGUA ORRE Fig..8. Sistm d rfrigrción El clntdor E- s l ncrgdo d clntr l gu dl circuito d rfrigrción mdint port d vpor trvés d l controldor -5. Pr sgurr l cort totl dl port d vpor s dispon d un válvul, B-5, gus bo d l controldor -5. El rtorno d condnsdo s nví l rd d condnsdo xistnt n l plnt. El nfridor E- s l ncrgdo d l rfrigrción dl gu dl circuito d rfrigrción mdint l port d gu d l torr d rfrigrción. El pso d gu trvés dl E- s rgul mdint l controldor d rngo prtido -6, u rc como bypss dl intrcmbidor. Podmos considrr l controldor -6 como si tuviérmos dos válvuls controldors n prllo, controlds por un sol sñl d ntrd. 8

29 pítulo Dscripción Gnrl dl Sistm L dscripción dl funcionminto d l válvul controldor -6, mostrd n l figur.9, s pud rsumir d l siguint form: Sñl d control l %, todo l gu ps trvés dl bypss dl nfridor E-. Sñl d control l 5%, l mitd dl cudl ps trvés dl bypss, mintrs u l rsto ps trvés dl nfridor E-. Sñl d control l %, todo l cudl d gu disponibl ps trvés dl nfridor E-, lcnzndo l máxim cpcidd d rfrigrción. % APERURA Lín E- Lín Bypss % % % REFRIGERAIÓN Fig..9. Funcionminto válvul controldor -6 L instrumntción xistnt l circuito d rfrigrción s l trnsmisor d tmprtur -, u nos proporcionrá indicción d l tmprtur dl gu u stmos nvindo ls cmiss dl rctor y d los intrcmbidors d los rciclos. Ls crctrístics d l bomb cntrífug P- son: Ampr nominl A. Máximo cudl 5 m /h. Ls crctrístics dl clntdor E- son: El gu ps por tubos (Q máx m /h) El condnsdo o vpor por crcs (Q máx 9 m /h). oficint d trnsmisión d clor 84 Kcl/h º m Ls crctrístics dl nfridor E- son: El gu ps por tubos (Q máx m /h) El gu d torr (Q máx 5 m /h). oficint d trnsmisión d clor 6 Kcl/h º m 9

30 pítulo Dscripción Gnrl dl Sistm..6 Oprción dl Procso En st prtdo, s rlizrá un dscripción d l oprción d los uipos rlciondos con l prsnt proycto, l implmntción d un control d tmprtur n un rctor btch. Existn muchos más uipos rlciondos con l rctor d los dscritos continución, unu no s considrn rlvnts n l control d tmprtur dl rctor...6. ircuito d Producto En l figur. s mustr l circuito d producto, dl cul s dtllrá continución l oprción d los uipos socidos. PRODUO ANQUES A- B- B- B- R- E-A E-B E B- B- P- B- P I Fig... ircuito d producto En l rctor, pr rlizr un btch d un producto, s prt dl rctor vcío y con un colchón o pd inicil d nitrógno pr vitr u ntr ir u oxidrí l producto. S crgn los inicidors ncsrios pr rlizr l producto finl dsd los tnus ddicdos o dsd contndors. El ctlizdor tmbién s crg dsd su tnu ddicdo. Finlizd l crg, s clintn los inicidors contnidos n l rctor hst llgr l tmprtur d inicio d rcción. Pr llo s tin l gitdor A- n mrch, s rcircul l producto trvés d l bomb cntrífug d rcirculción, P-, hci l rciclo puño, E-A, l mdino, E-B o l grnd, E-, dpndindo dl invntrio disponibl n l rctor. El gu dl circuito intrmdio s clint con l clntdor E- con vpor d modo u ps gu clint por l srpntín intrno, por l cmis y por los cmbidors d rciclo.

31 pítulo Dscripción Gnrl dl Sistm Dspués mpiz l inycción d óxidos. omo l rcción s xotérmic (dsprnd clor) y urmos mntnr l tmprtur constnt, dbmos xtrr st clor. Esto s hc trvés dl circuito intrmdio y trnsfrimos st clor l gu d torr n l E-. Si dsd l inicio no s psb por l E-B o por l E- poru hbí poco invntrio, mdid u vmos rccionndo y gnrndo poliol, s hrá psr l producto por l circuito dl E-B y dspués por l dl E-. Ddo u stos circuitos por los u s d d psr poliol udn llnos d producto u tin bo pso molculr, hy u rnovr su contnido. Pr llo s drá l válvul dl E-B con un prtur mínim. Ls válvuls d control situds l ntrd d los cmbidors d rciclo son ls ncrgds d dr psr ms o mnos cudl d poliol n función d su prtur, simpr primndo l pso por l cmbidor E-, l u tin myor cpcidd d intrcmbio d clor. undo s ncsrio psr l poliol d un cmbidor otro por l circuito xtrno, s hrá grdulmnt brindo dspcio l válvul dl cmbidor más grnd d form u primro s llnrá l cmbidor y dspués s ir crrndo l dl cmbidor puño hst dr un prtur mínim pr l rnovción dl producto. El invntrio mínimo dl rctor pr psr producto por l E-B son Kg, mintrs u l invntrio pr psr producto por l E- son Kg. Hy un lrm u indic u ls trs válvuls d rciclo stán dmsido crrds con lo u rcicl poco poliol. En st cso, como hbrá poco consumo dl motor d l bomb P-, hbrá u brir l válvul corrspondint (n función dl invntrio brirá un d los trs cmbidors)...6. ircuito Intrmdio D- B-5-5 APOR A- P- E- R E-B E- -6 E- Fig... ircuito intrmdio d rfrigrción

32 pítulo Dscripción Gnrl dl Sistm Est circuito stá llno d gu dsminrlizd, y s mustr n l figur.. Es un circuito crrdo d modo u l bomb P- muv l gu hci l clntdor d vpor E- y dspués hci l nfridor E- pr dsd llí drivrs l srpntín intrno, l cmis dl rctor y los cmbidors d rciclo E-B y E-. L slid d stos circuitos v l spirción d l P- crrndo sí l lzo. Exist un dpósito pulmón, l D- n l u s rpon l gu dsminrlizd cundo b l nivl d form utomátic. Admás s mntin un prsión con nitrógno pr vitr u l gu hirv cundo s ncuntr por ncim d º. undo l control d tmprtur dl poliol dntro dl rctor pid clntr, inyct vpor l clntdor E- d form utomátic brindo n primr lugr l válvul B-5 y sguidmnt l válvul controldor d vpor -5. S cirr l pso dl gu d circuito intrmdio por l E- y s br l bypss st cmbidor mdint -6. El gu u ps por los cmbidors d rciclo E-B y E- s rgul con uns válvuls controldors d cudl, -5 y -5, u funcionrán dl siguint modo:. undo l poliol ps por l rciclo puño, no ps poliol por los cmbidors. En st cso, l prtur d ls controldors srá mínim.. En l momnto d inicirs l pso d poliol por l cmbidor E-B, l controldor d ntrd d gu -5 brirá l máximo, mintrs u l controldor d ntrd d gu l E-, -5, s mntndrá n su posición d prtur mínim.. undo s vy trnsfirindo l fluo d poliol dsd l E-B l E-, s irá crrndo grdulmnt l controldor -5, mintrs u l controldor d gu l E-, -5, brirá progrsivmnt hst lcnzr su vlor máximo. 4. Psd l fs d trnsición dl E-B l E-, l controldor d ntrd d gu l E-B, -5, s udrá con un prtur mínim, mintrs u l controldor d ntrd d gu l E-, -5, udrá birt l máximo...7 Fss dl Procso Un vz dscritos los difrnts circuitos prsnts n l sistm, s xplicrá l oprción dl rctor. L oprción o btch rlizdo n l rctor s pud dividir n cutro fss difrncids, dnominds stp, u s utilizrán n prtdos postriors pr l nálisis implmntción dl control d tmprtur:. Stp d Alimntción d Inicidors. Stp d Rcción. Stp d Digstión 4. Stp d Espr pr rnsfrnci Los puntos d oprción o consigns d cudls y tmprtur son signdos pr cd uno d los difrnts stps. L trnsición d un stp l siguint n l mnor timpo posibl s un indicdor d bun rndiminto dl sistm d control.