6. DESTILACION AZEOTROPICA POR CAMBIO DE PRESIONES

6. DESTILACION AZEOTROPICA POR CAMBIO DE PRESIONES 1. OBJETIVOS 1.1. Simular la destilación azeotrópica de una mezcla de tetrahidrofurano y agua por cambio de presiones asistida por HYSYS 1.2. Analizar el efecto de variaciones en las presiones de las columnas de destilación en las concentraciones de los productos obtenidos en cada columna de destilación 1.3. Aplicar la estrategia de control por razón para regular el flujo de la corriente de reflujo en una columna de destilación 2. INTRODUCCION En los casos donde se da un azeótropo homogéneo, la separación no puede hacerse en una sola columna. Un azeótropo existe cuando la composición de la fase líquida es la misma que la de la fase vapor X j = Y j, j = 1,,NC Donde X j, es la composición de la fase líquida, Y j, es la composición de la fase vapor y NC es el número de componentes. Un azeótropo presenta una limitación a la separación que se quiere lograr. Si no hay diferencia de composiciones entre la fase líquida y la fase vapor, las composiciones no pueden cambiar entre plato y plato, de modo que no puede haber separación de ahí en adelante. El azeótropo formado constituye una condición límite de la separación. Hay varias técnicas para separar azeótropos. Un método es la variación de presiones y se puede usar en los casos donde hay una variación en la composición del azeótropo con la presión. Considere una columna cuyo alimento es una mezcla binaria de componentes A y B con composición z (fracción molar de A, el componente más volátil). El equilibrio vaporlíquido para este sistema tiene un azeótropo de punto de ebullición mínimo de composición y az1, la composición del azeótropo a baja presión, y constituye la fracción más volátil. A una presión superior P 2, la composición del azeótropo cambia a un valor menor y az2. Dos columnas que operen a dos presiones diferentes pueden separar el alimento en dos corrientes: una de A casi puro y otra de B casi puro. Si la composición del alimento es menor que y az1, el alimento se introduce en la columna de baja presión (BP). El producto del fondo de esta columna de destilación es B casi puro. El destilado tiene una composición bastante cercana a la composición azeotrópica y az1 y se alimenta a una columna de alta presión. Esta composición del alimento es mayor que la composición azeotrópica y az2 a la mayor presión, de modo que el producto de fondo de la columna de alta presión es A casi puro. El destilado D2 de la columna de alta presión (AP) tiene una

composición que es cercana a la composición azeotrópica y az2. Esta corriente de destilado se retorna a la columna de baja presión. De este modo la columna de baja presión tiene dos alimentos: el alimento en sí y el destilado D2 de la columna de alta presión con una composición algo mayor que y az2 pero menor que y az1. De este modo ambas columnas están interconectadas por las dos corrientes de destilado y tienen que diseñarse y controlarse como unidades interactuantes, de modo que hay que simular el sistema completo 3. PROCESO ESTUDIADO En esta práctica se estudiará la separación de la mezcla azeotrópica compuesta de tetrahidrofurano (THF) y agua. Esta es una separación industrial importante porque el THF se utiliza como solvente en muchos procesos químicos Equilibrio Líquido-Vapor A la presión atmosférica, las temperaturas de ebullición normales para ambos componentes son 150.7 F para el THF y 212 F para el agua. Sin embargo, la fase líquida es altamente no ideal y se forma un azeótropo con temperatura de ebullición mínima. A la presión atmosférica, la composición del azeótropo es 82.8 % molar en THF y el azeótropo hierve a 147 F. Si una mezcla de THF y agua con una fracción molar de 0.5 para el THF se alimenta a una columna que opera a la presión atmosférica, la corriente del fondo será en su mayor parte agua. Pero la corriente del destilado no puede tener una pureza mayor a una fracción molar de 0.828 de THF, aún con un número infinito de platos y con una razón de reflujo infinita. Si el alimento tuviera una fracción molar de 0.9 para el THF, el fondo de esta columna sería THF casi puro y el destilado tendría una composición ligeramente mayor que 0.828, la fracción molar del THF Dos columnas pueden usarse para separar la mezcla en productos casi puros, si la composición azeotrópica cambia aceptablemente con la presión. Afortunadamente esto se cumple para el sistema THF/agua. La composición y temperatura azeotrópicas que se predicen para este sistema se dan en la Tabla 1. Tabla 1. Efecto de la presión sobre el azeótropo Presión Composición Azeotrópica Temperatura Fracción molar de THF F 14.7 0.828 147 20 0.806 164 115 0.651 280 62

Configuración El proceso tiene dos columnas que operan a dos presiones diferentes. Se seleccionan una baja presión de 20 psia y una alta presión de 115 psia. Naturalmente, estas dos presiones son variables de optimización como también lo son el número de platos en cada columna y las ubicaciones del plato alimento. Hay un conjunto óptimo de presiones que minimiza el costo anual de separación. A una mayor diferencia de presiones le corresponde un menor reciclo y menor consumo de energía. Sin embargo, a menor presión en la columna de baja presión, le corresponde un mayor diámetro de la columna y un mayor enfriador. A una mayor presión de la columna de alta presión le corresponde un vapor de agua de mayor presión en el rehervidor. 3.1. PAQUETE FLUIDO 3.1.1. COMPONENTES: Tetrahidrofurano y agua 3.1.2. ECUACIONES: Modelo de actividad: Wilson, Modelo de vapor: Ideal 3.1.3. REACCIONES: No hay. No es un proceso con reacción 3.2. DESCRIPCION DEL PROCESO Se supone una composición del alimento de 30 % molar en THF, de modo que el alimento con un flujo de 100 lbmol/h se introduce en la columna de baja presión en la que la composición del azeótropo es 80.6 % molar en THF. La pureza del producto del fondo de la columna de baja presión se especifica en un 99 % molar de agua. Como la separación es bastante fácil se selecciona una columna de 10 platos teóricos. El alimento se introduce en el plato 6 y la corriente de reciclo proveniente de la columna de alta presión se introduce en el plato 8. El grado de libertad resultante se fija al especificar una razón de reflujo de uno. El alimento tiene una presión de 40.89 psia y una temperatura de 86 F y fluye a través de la válvula V1 antes de entrar a la columna. Al comienzo de la simulación no se conoce la corriente Reciclo que entra a la columna de baja presión. Esta es la corriente de reciclo en el sistema. O sea que hay que suponer el flujo, la temperatura, la presión y la composición del reciclo. Los valores iniciales de prueba de la corriente Reciclo son 40 lbmol/h, 280 F y 66 % molar de THF. Con estos valores y las especificaciones de 1 % molar para el THF en el producto de fondo y una razón de reflujo de 1, converge satisfactoriamente la columna de baja presión. Como se conoce el destilado de la primera columna, éste se alimenta a la segunda columna por el plato 6. Esta columna tiene 10 platos, utiliza una razón de reflujo de uno y se especifica con una pureza de 99 % molar de THF en el fondo. Se converge la segunda columna y se introduce un botón Recycle para conectar la corriente de su destilado con la corriente Reciclo. Los criterios de convergencia por defecto pueden modificarse para acercar más estos dos valores. La Bomba_1 de la Figura 1 es vital para que el Destilado_1 fluya a la columna de alta presión. Todas las válvulas de control, excepto la válvula V3, se diseñan con una abertura de 50 % a las condiciones de diseño. La válvula V3 tiene una mayor caída de presión porque su presión cae de 115 psia en la columna de alta presión a 20 psia en la columna de baja presión. 63

4. SIMULACION EN ESTADO ESTACIONARIO Se consigue una convergencia del proceso, comenzando por asumir unas especificaciones para la corriente de reciclo y alimentándola junto con la corriente de tetrahidrofurano y agua. A continuación se simulan en forma secuencial la columna de destilación de baja presión, la columna de destilación de alta presión y finalmente el lazo de reciclo Alimentación: Instale la corriente Alimento_1 y asígnele como especificaciones 86ºF. 40.89 psia, 100 lbmol/h, 30 % molar THF y 70 % molar Agua. Conecte esta corriente a la válvula V1 que descarga a la corriente Sale_V1 con una caída de presión de 20 psi. Instale la corriente Reciclo y asígnele las especificaciones supuestas de 280 ºF, 20 psia, 40 lbmol/h, 66 % molar de THF. Columna de destilación de baja presión: Instale una columna de destilación con el nombre de Baja_Presión. Coloque la numeración de arriba abajo. Mediante la guía del asistente especifique en su primera página 10 platos y condensador total, conéctela con las corrientes de entrada a Sale_V1 y Reciclo; corrientes de salida Destilado_1 y Fondo_1 y corrientes de energía QC_Baja y QR_Baja. Las corrientes Sale_V1 y Reciclo entran por los platos 6 y 1, respectivamente. Asigne presiones de 20 psia y 22 psia en el Condensador y Rehervidor, respectivamente, y una relación de reflujo es 1. Haga clic sobre el botón Done del asistente. Seguidamente, haga clic sobre la página Specs de la pestaña Design y haga clic sobre el botón Add para añadir una especificación de 0.01 como fracción molar de THF en el Rehervidor. Cierre la ventana, haga clic sobre la página Monitor y deje como especificaciones activas la razón de reflujo y la fracción mol de THF en el Rehervidor. La columna de baja presión debe converger satisfactoriamente. Bomba de Destilado_1: Instale una bomba con nombre de Bomba_1, que succione la corriente Destilado_1 y descargue como Sale_Bomba_1. La corriente de energía nómbrela como HPBomba_1. Asígnele un incremento de presión de 151.5 psi. Instale una válvula V2 cuya entrada sea la corriente Sale_Bomba_1 y su corriente de salida sea Alimento_2; asígnele una caída de presión de 55.51 psi Columna de destilación de alta presión: Instale una columna de destilación con el nombre de Alta_Presión. Coloque la numeración de arriba abajo. Mediante la guía del asistente especifique en su primera página 10 platos y condensador total, conéctela con la corriente de entrada Alimento_2; corrientes de salida Destilado_2 y Fondo_2 y corrientes de energía QC_Alta y QR_Alta. La corriente Alimento_2 entra por el plato 6. Asigne presiones de 115 psia y 117 psia en el Condensador y Rehervidor, respectivamente, y una relación de reflujo es 1. Haga clic sobre el botón Done del asistente. Seguidamente, haga clic sobre la página Specs de la pestaña Design y haga clic sobre el botón Add para añadir una especificación de 0.99 como fracción molar de THF en el Rehervidor. Cierre la ventana, haga clic sobre la página Monitor y deje como especificaciones activas la razón de reflujo y la fracción mol de THF en el Rehervidor. La columna de alta presión debe converger satisfactoriamente. Instale una 64

válvula V3 cuya entrada sea Destilado_2 y su corriente de salida sea la denominada Sale_V3, asígnele una caída de presión de 95 psi. Botón de reciclo: Instale un botón de reciclo con nombre, RECIUno, conéctelo con Sale_V3 como corriente de entrada y Reciclo como corriente de salida. El lazo de reciclo RCIUno convergerá satisfactoriamente. Bomba de Fondo_1: Instale una bomba con nombre de Bomba_2, que succione la corriente Fondo_1 y descargue como Sale_Bomba_2. La corriente de energía nómbrela como HPBomba_2. Asígnele un incremento de presión de 50 psi. Instale una válvula V4 cuya entrada sea la corriente Sale_Bomba_2 y su corriente de salida sea la corriente denominada Agua; asígnele una caída de presión de 25 psi. Observe la composición de esta corriente Bomba de Fondo_2: Instale una bomba con nombre de Bomba_3, que succione la corriente Fondo_2 y descargue como Sale_Bomba_3. La corriente de energía nómbrela como HPBomba_3. Asígnele un incremento de presión de 73 psi. Instale una válvula V5 cuya entrada sea la corriente Sale_Bomba_3 y su corriente de salida sea la denominada THF; asígnele una caída de presión de 73 psi. Observe la composición de esta corriente La Figura 1 muestra el diagrama de flujo de la simulación en estado estacionario, las Figuras 2 y 3 muestran los perfiles de las concentraciones y las Figuras 4 y 5 los perfiles de temperatura en las columnas, tanto de baja como de alta presión. Figura 1. Diagrama de flujo de una Destilación azeotrópica por cambio de presiones de una mezcla de tetrahidrofurano y agua 65

Figura 2. Perfil de composiciones en la Columna de Baja Presión Figura 3. Perfil de composiciones en la Columna de Alta Presión 5. DISEÑO DE LOS EQUIPOS Despliegue las ventanas de especificaciones de cada una de las válvulas, presione las pestañas Dynamics y a continuación el botón Size Valve para estimar sus capacidades. Los diámetros de las columnas y los volúmenes del acumulador de reflujo y el de la base se muestran en la Tabla 2. Estos valores se dejan para estimar por el usuario mediante la aplicación de las reglas heurísticas tradicionales 66

Tabla 2. Diámetros de las columnas y Volúmenes de los Acumuladores Baja Presión Alta Presión Diámetro, pie 6.2 3.9 Volumen del Acumulador de Reflujo, pie 3 28 970 Volumen del Acumulador de la base, pie 3 22 41 Figura 4. Perfil de Temperaturas en la columna de Baja Presión Figura 5. Perfil de Temperaturas en la columna de Alta Presión 67

6. SIMULACION EN ESTADO DINAMICO Guarde el archivo que contiene la simulación en estado estacionario con el nombre de THF ESTACIONARIO y haga otra copia con el nombre de THF DINAMICO para la simulación en estado dinámico. Abra este archivo y haga los cambios que el asistente le sugiere y coloque el simulador en modo dinámico para instalar las siguientes estrategias de control Estrategias de control Se controlan el flujo de alimento, los niveles de líquido en las bases de las columnas, los niveles de líquido en los acumuladores, las presiones y las temperaturas en las columnas y el flujo de las corrientes de reflujo de la siguiente manera: Control de flujo de alimento: Instale un control para regular el flujo de la corriente Alimento_1 manipulando el flujo a través de la válvula V1. La acción de control es inversa y asigne los parámetros de sintonización del controlador ayudado con el Auto tuner de HYSYS. Los flujos mínimo y máximo son 0 y 200 lbmol/h, respectivamente. Despliegue la carátula del controlador y observe durante un breve tiempo el comportamiento manual. Hágalo funcionar en modo Automático. Después de un breve tiempo de operación dinámica, detenga el controlador para instalar el control de nivel de líquido en la base de la columna de baja presión Control del nivel de líquido en la base de la columna de baja presión. Instale un control y seleccione como variable a controlar el nivel de líquido en el rehervidor, Liquid Percent Level, dentro del diagrama de flujo correspondiente a la columna de baja presión. Seleccione la válvula V4 como el objeto cuya abertura se manipulará para el correspondiente flujo de corriente a través de ella.. La acción de control es directa con una ganancia proporcional de 2.0 y un intervalo reabertura entre 0 y 100 %. Despliegue la carátula del controlador y observe durante un breve tiempo el comportamiento manual. Hágalo funcionar en modo Automático. Después de un breve tiempo de operación dinámica, detenga el controlador para instalar el control de nivel de líquido en la base de la columna de alta presión. Control del nivel de líquido en la base de la columna de alta presión. Repita la instalación anterior para la columna de alta presión y asigne al controlador las mismas especificaciones Seleccione la válvula V5 como el objeto cuya abertura se manipulará para el correspondiente flujo de corriente a través de ella. Despliegue la carátula del controlador y observe durante un breve tiempo el comportamiento manual. Hágalo funcionar en modo Automático. Después de un breve tiempo de operación dinámica, detenga el controlador para instalar el control de presión en la columna de baja. Control de presión en la columna de baja presión. Despliegue la ventana de propiedades de la columna de baja presión. Presione el botón Column Environment e instale un control y seleccione como variable a controlar Vessel Pressure en el objeto Condenser del diagrama de flujo de la columna de baja presión. Seleccione como objeto a manipular la corriente QC_Baja. La acción del controlador es directa, con una ganancia proporcional de 68

2.0 y un tiempo integral de 10 minutos. Asigne un intervalo de presiones entre 15 y 35 psia. Presione el botón Control Valve y asigne un intervalo de flujos calóricos entre 0 y 5x10 6 BTU/h. Despliegue la carátula del controlador y observe durante un breve tiempo el comportamiento manual. Hágalo funcionar en modo Automático. Después de un breve tiempo de operación dinámica, detenga el controlador para instalar el control de presión en la columna de alta. Control de presión en la columna de baja presión. Repita la instalación anterior para la columna de alta presión y asigne al controlador las mismas especificaciones Seleccione como objeto a manipular la corriente QC_Alta. Asigne un intervalo de presiones entre 100 y 130 psia. Presione el botón Control Valve y asigne un intervalo de flujos calóricos entre 0 y 3x10 6 BTU/h. Despliegue la carátula del controlador y observe durante un breve tiempo el comportamiento manual. Hágalo funcionar en modo Automático. Después de un breve tiempo de operación dinámica, detenga el controlador para instalar el control de nivel de líquido en el acumulador en la columna de baja. Control del nivel de líquido en el acumulador de la columna de baja presión. Instale un control y seleccione como variable a controlar el nivel de líquido en el condensador, Liquid Percent Level, dentro del diagrama de flujo correspondiente a la columna de baja presión. Seleccione la válvula V2 como el objeto cuya abertura se manipulará para el correspondiente flujo de corriente a través de ella.. La acción de control es directa con una ganancia proporcional de 2.0 y un intervalo reabertura entre 0 y 100 %. Despliegue la carátula del controlador y observe durante un breve tiempo el comportamiento manual. Hágalo funcionar en modo Automático. Después de un breve tiempo de operación dinámica, detenga el controlador para instalar el control de nivel de líquido en el acumulador de la columna de alta presión. Control del nivel de líquido en el acumulador de la columna de alta presión. Repita la instalación anterior para la columna de alta presión y asigne al controlador las mismas especificaciones. Seleccione la válvula V3 como el objeto cuya abertura se manipulará para el correspondiente flujo de corriente a través de ella. Despliegue la carátula del controlador y observe durante un breve tiempo el comportamiento manual. Hágalo funcionar en modo Automático. Después de un breve tiempo de operación dinámica, detenga el controlador para instalar el control de temperatura en la columna de baja presión. Control de temperatura en la columna de baja presión. En esta columna se controla la temperatura del rehervidor en 192 ºF, considerando un tiempo muerto de un minuto en el lazo de control. Para ello despliegue el sub-diagrama de flujo de la columna de baja presión y proceda en el siguiente orden; Función de transferencia: Instale una función de transferencia, TRF-1, seleccione como variable a controlar Vessel Temperature del objeto Reboiler. Presione la pestaña Parameters y en la página Configuration introduzca para PV los valores mínimo y máximo de 150 y 250 ºF. Despliegue la página Delay, verifique el cuadro con dicho nombre y asigne un tiempo muerto de 1 minuto en el cuadro T(Delay Period). 69

Control de temperatura: Instale un controlador seleccionando como variable de control OP-Value de la función de transferencia TRF-1 y como objeto a manipular la corriente de energía QR_Baja. La acción del control es inversa, la ganancia es 0.88 y el tiempo integral 7.3 minutos. El intervalo para los valores mínimo y máximo de su PV son 65 y 121, respectivamente. Presione el botón Control Valve y especifique 0 y 4x10 6 BTU/h como el valor mínimo y máximo, respectivamente, de los flujos calóricos de la corriente de energía Despliegue nuevamente, la ventana de propiedades de la función de transferencia, presione la pestaña Parameters y en la página Configuration introduzca los valores de 65 y 121 como el mínimo y el máximo, respectivamente, para el OP. Despliegue la carátula del controlador y de la función de transferencia y observe durante un breve tiempo el comportamiento manual. Hágalos funcionar en modo Automático. Después de un breve tiempo de operación dinámica, detenga los controladores para instalar el control de temperatura en la columna de alta presión. Control de temperatura en la columna de alta presión. En esta columna se controla la temperatura del plato 2 en 290 ºF, considerando un tiempo muerto de un minuto en el lazo de control. Para ello despliegue el sub-diagrama de flujo de la columna de alta presión y proceda en el siguiente orden; Función de transferencia: Instale una función de transferencia, TRF-1. Para seleccionar la variable de proceso, presione la pestaña Connections y seleccione el diagrama de flujo de la columna de alta presión, a continuación el objeto Main TS, la variable Stage Temperatura y la variable específica 2_Main TS. Presione la pestaña Parameters e introduzca 250 ºF y 350 ºF, la temperatura mínima y máxima, respectivamente, en el cuadro PV. Despliegue la ventana Delay, verifique el cuadro con dicho nombre e introduzca un tiempo muerto de 1 minuto en el cuadro T(Delay Period). Control de temperatura: Instale un controlador seleccionando como variable de control OP-Value de la función de transferencia TRF-1 y como objeto a manipular la corriente de energía QR_Alta. La acción del control es inversa, la ganancia es 7.4 y el tiempo integral 8.0 minutos. El intervalo para los valores mínimo y máximo de su PV son 121 y 177, respectivamente. Presione el botón Control Valve y especifique 0 y 3x10 6 BTU/h como el valor mínimo y máximo, respectivamente, de los flujos calóricos de la corriente de energía Despliegue nuevamente, la ventana de propiedades de la función de transferencia, presione la pestaña Parameters y en la página Configuration introduzca los valores de 121 y 177 como el mínimo y el máximo, respectivamente, para el OP. Control por Razón El flujo del reflujo, en ambas columnas, se controla regulando la relación entre este y el flujo del destilado, es decir, mediante una estrategia de control por razón. Para ello se hace necesario instalar primero el control de flujo del reflujo y, posteriormente, una hoja de 70

cálculo que estime el flujo del reflujo y lo remita remotamente o en cascada al control de flujo del reflujo. Proceda en el siguiente orden: Control por razón del flujo del reflujo de la columna de baja presión: Instale un controlador, nómbrelo como FRC_Baja. Seleccione la variable de proceso Molar Flor de la corriente Reflux de la columna de baja presión y asigne como variable a manipular el flujo de esta misma corriente. La acción del controlador en inversa, la ganancia es de 0.5, el tiempo integral de 0.3 minutos y el intervalo de flujos mínimo y máximo entre 0 y 150 lbmol/h. Este se debe especificar tanto en la ventana Control Valve como en la del controlador. Despliegue la carátula del controlador y verifique que funciona correctamente tanto en modo manual como en modo dinámico. Detenga el simulador para instalar la hoja de cálculo con la cual instalar el control por razón. Hoja de cálculo para el control por razón en la columna de baja presión: Instale una hoja de cálculo y nómbrela como Reflujo_Baja. Despliegue su ventana de propiedades y en la pestaña Connections importe la variable Molar Flor de la corriente Destilado_1 de la columna de baja presión, a la celda B1. Presione la pestaña Spreadsheet para desplegar la hoja de cálculo e inserte el número 1, correspondiente a la relación de reflujo, en la celda B2 y en la celda B3 introduzca la fórmula +b1*b2 para calcular el flujo del reflujo. Coloque el controlador en modo activo por un instante para que se importe el flujo de destilado. Observe la Figura 6. Figura 6. Hoja de cálculo del flujo del reflujo Presione la pestaña Connections y exporte el valor de la celda B3 a la variable SP del controlador FRC_Baja como se observa en la Figura 7. 71

Despliegue, nuevamente, la ventana de propiedades del controlador FRC_Baja, despliegue la pestaña Connections y en el cuadro Optional seleccione la hoja de cálculo Reflujo_Baja en el cuadro desplegable Remote Setpoint Source y en el cuadro Spreadsheet Cell seleccione la celda B3 Figura 7. Importación y Exportación de variables Presione la pestaña Parameters del controlador, ahora puede elegir la opción Remote dentro de los parámetros operacionales que aparecen como SP Mode para que el controlador trabaje en cascada con la hoja de cálculo. Observe que el simulador aparece ahora en modo Casc. Es decir, se puede hacer trabajar el controlador en modo local o en modo remoto. Despliegue la página Advanced de la pestaña Parameters. En el cuadro SetPoint Options y en la opción RemoteSp seleccione Use Pv units para que la variable flujo se transmita en las unidades de ingeniería. Despliegue la carátula del controlador y haga funcionar el simulador durante unos pocos minutos para verificar su operación correcta. El R (en amarillo) resaltado en la esquina superior derecho de la carátula del controlador indica que el controlador está recibiendo su señal de referencia de una fuente remota Deténgalo para instalar el control por razón en la columna de alta presión Control por razón del flujo del reflujo de la columna de alta presión: Instale un controlador, nómbrelo como FRC_Alta. Seleccione la variable de proceso Molar Flor de la corriente Reflux de la columna de alta presión y asigne como variable a manipular el flujo de esta misma corriente. La acción del controlador en inversa, la ganancia es de 0.5, el tiempo integral de 0.3 minutos y el intervalo de flujos mínimo y máximo entre 0 y 100 lbmol/h. Este se debe especificar tanto en la ventana Control Valve como en la del controlador. Despliegue la carátula del controlador y verifique que funciona correctamente 72

tanto en modo manual como en modo dinámico. Detenga el simulador para instalar la hoja de cálculo con la cual instalar el control por razón. Hoja de cálculo para el control por razón en la columna de alta presión: Instale una hoja de cálculo y nómbrela como Reflujo_Alta. Despliegue su ventana de propiedades y en la pestaña Connections importe la variable Molar Flor de la corriente Destilado_2 de la columna de baja presión, a la celda B1. Presione la pestaña Spreadsheet para desplegar la hoja de cálculo e inserte el número 1, correspondiente a la relación de reflujo, en la celda B2 y en la celda B3 introduzca la fórmula +b1*b2 para calcular el flujo del reflujo. Coloque el controlador en modo activo por un instante para que se importe el flujo de destilado. Presione la pestaña Connections y exporte el valor de la celda B3 a la variable SP del controlador FRC_Alta. Despliegue, nuevamente, la ventana de propiedades del controlador FRC_Alta, despliegue la pestaña Connections y en el cuadro Optional seleccione la hoja de cálculo Reflujo_Alta en el cuadro desplegable Remote Setpoint Source y en el cuadro Spreadsheet Cell seleccione la celda B3 Presione la pestaña Parameters del controlador, ahora puede elegir la opción Remote dentro de los parámetros operacionales que aparecen como SP Mode para que el controlador trabaje en cascada con la hoja de cálculo. Observe que el simulador aparece ahora en modo Casc. Es decir, se puede hacer trabajar el controlador en modo local o en modo remoto. Despliegue la página Advanced de la pestaña Parameters. En el cuadro SetPoint Options y en la opción RemoteSp seleccione Use Pv units para que la variable flujo se transmita en las unidades de ingeniería. Despliegue la carátula del controlador y haga funcionar el simulador durante unos pocos minutos para verificar su operación correcta. El R (en amarillo) resaltado en la esquina superior derecho de la carátula del controlador indica que el controlador está recibiendo su señal de referencia de una fuente remota Deténgalo para instalar el control por razón en la columna de alta presión La Figura 8 muestra el diagrama de flujo principal incluyendo los controles de flujo de alimento, nivel de líquido en la base y acumulador de cada una de las columnas y los controles por razón de los flujos de reflujo en cada una. Las Figuras 9 y 10 muestran los diagramas de flujo internos de cada una de las columnas donde se observan los controles de presión y temperatura en cada una 7. BIBLIOGRAFIA Luyben W. Plant wide Dynamic Simulators in Chemical Processing and Control. Marcel Dekker Inc. 2002 73

Figura 8. Diagrama de flujo principal de la separación de una mezcla THF Agua 74

Figura 9. Diagrama de flujo interno de la columna de baja presión 75

Figura 10. Diagrama de flujo interno de la columna de alta presión 76