Práctica 3. Evaluación de columnas de destilación usando simulador de procesos Facilitador: - Ing. Johemar Almera - - Ing. Zoraida Carrasquero - - Ing. Jhoanna Ramones - Ing. Ramón Quintero Reyes Punto Fijo, Marzo del 2016
CONTENIDO SINÓPTICO : Simulación de torres de destilación: - Shortcut para las etapas teóricas de operación y sus aplicaciones. - Simulación Distillation, platos reales. - Simulación de columnas de destilación empleando las herramientas sizing y rating para hidráulica de la torre. - Análisis de sensibilidad con la herramienta «Caso Estudio»
Tipo de Proceso Deshidratación de TEG Acuoso ácido Procesamiento de gas criogénico Separación de aire Torres atmosféricas de crudo Torres a vacío Torres de etileno Sistemas con alto contenido deh2 Reservorios Sistemas de vapor Inhibición de hidratos Productos químicos Alquilación de HF Hidrocarburos-agua (alta solubilidad del agua en HC) Separaciones de hidrocarburos Aromáticos Hidrocarburos sustituidos (cloruro de vinilo, acrilonitrilo) Producción de éter (MTBE, ETBE, ter-amil metil eter TAME) Plantas de etilbenceno / estireno Producción de ácido tereftálico Planta de amoníaco Paquete Termodinámico recomendado PR Sour PR PR, PRSV PR, PRSV PR y sus variantes, Grayson Streed (GS) PR y sus variantes, GS, Braun K10, Esso Lee Kesler Plocker PR, Zudkevitch-Joffee (ZJ), GS PR y sus variantes ASME Steam, Chao Seader, GS PR Modelos de actividad, PRSV PRSV, NRTL Kabadi Danner PR, SRK Wilson, NRTL, UNIQUAC PR, SRK Wilson, NRTL, UNIFAC PR, SRK o Wilson, NRTL, UNIFAC (según la tecnología de producción) Wilson, NRTL, UNIQUAC PR, SRK
SHORTCUT Método Fenske Underwood y Gilliland, el cual determina el nº de etapas mínimas requeridas para la operación, el reflujo mínimo y de operación y el plato de alimentación. 1.- Componentes Clave: Son aquellos compuestos para los que se especifica la separación, es decir, quienes delimitan la distribución de destilado y fondo. Componente Clave ligero (LK) Es el más volátil de ambos ó el más pesado entre los componentes livianos Componente Clave pesado (HK) Es el menos volátil de ambos ó, el más volátil de los pesados
2.- Presión en la columna a) Si PD < 1,5 MPa (215 Psia) se usa un condensador total y utiliza agua como refrigerante. b) Si PD > 1,5 MPa ya no se puede utilizar un condensador total y se calcula la presión de rocío del destilado. Columnas atmosférica y de sobrepresión Se asume una caída de presión de 0,1 Psi (0.7 KPa) por cada plato Columnas a vacío Se asume una caída de presión de 0,05 Psia (0.35 KPa) por cada plato 3.- FENSKE - Número mínimo de etapas de equilibrio requeridas El Nmin es independiente de la condición térmica de la alimentación y sólo depende del grado de separación deseado y de la volatilidad relativa
1.- Se desea fraccionar cualitativamente una mezcla metanol agua equimolar para generar un producto destilado de 98% de calidad y de fondo de 3% referido al componente más volátil. La alimentación entra a una tasa de 5000 Kg/hora, a 20 Psia y en su punto de rocío. Para un condensador parcial. Determine: a) Número mínimo de etapas de equilibrio. b) Relación mínima de reflujo. c) Número de platos reales para una relación de reflujo de 1,25 veces la mínima y una eficiencia global de 60%.
MSc. Ramón Quintero 2.- Se desea fraccionar la siguiente corriente de proceso: Componentes Fracción molar n- propano 0,05 Iso- butano 0,10 n- butano 0,30 Iso pentano 0,25 N pentano 0,30 La mezcla entra en su punto de burbuja a 140 Psia para obtener no más de 7,5% de n pentano en el destilado y no más de 8% de n butano por el fondo. La torre dispone de un condensador total y el reflujo regresa en su punto de burbuja. Determinar: - Número mínimo de platos ideales - Composición del producto - Cargas térmicas en la torre - Relación de reflujo mínimo para un R = 2,6
MSc. Ramón Quintero DISTINTAS FORMAS PARA SOLICITAR LAS ESPECIFICACIONES DE LAS CORRIENTES
MSc. Ramón Quintero Algoritmos para el cálculo de las etapas de equilibrio y las especificaciones de la torre Algoritmo Ventajas Desventajas Inside Out Sure Chemdist Enhanced IO Rápida convergencia. Insensible a estimaciones iniciales. Se puede utilizar con rehervidores termosifón. Permite dos fases líquidas Permite pumparounds Permite dos fases líquidas Sistemas altamente no ideales. Permite dos fases líquidas Permite pumparounds Sólo se permite una fase líquida dentro de la columna. No se permiten pumparounds. Difícil resolver sistemas altamente no ideales. Sensible a estimaciones iniciales No permite rehervidor No permite pumparounds Sistemas termodinámicos basados en coeficiente de actividad. No es recomendable para sistemas altamente no ideales.
MSc. Ramón Quintero Tipos de platos utilizados para el diseño y la evaluación de torres de destilación. 1.- Platos perforados (Sieve) Son los platos más sencillos y no permiten un óptimo contacto entre las fases. Actualmente muy poco en uso. 2.- Campana de burbujeo (CAP) Son los mas utilizados. Evitan el arrastre de líquido en la columna y mejoran el contacto líquido - vapor. 3.- Platos de válvula (valve) Su construcción consiste en un agujero donde encima hay una válvula, la cual se eleva con el paso del corriente líquido.
MSc. Ramón Quintero CARACTERIZACIÓN ASSAY (CURVAS DE DESTILACIÓN) % Destilado Temperatura (ºF) 2 179 5 207,5 10 216 20 225,3 30 234,1 40 242,4 50 252,1 60 262,4 70 272,7 80 288,3 90 309,4 95 330,1 98 359 Caracterización de crudos y combustibles Primer análisis de calidad para hidrocarburos y combustibles (livianos y pesados) Sirve para verificar la eficiencia de las unidades de refinación D86 método estándar para la destilación de petróleo. D2887 destilación simulada. D1160 método estándar para la destilación de petróleo a presiones reducidas.
MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN!!! La creatividad es más importante que el conocimiento. Albert Einstein