DIAGRAMAS 2

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA

Ing Juan Medina

ESQUEMA DE LOS PROCESOS INDUSTRIALESAl estudiar los procesos de produccin, es necesario representarlos grficamente Por flujo gramas para lo cual existen normas variables de acuerdo a la legislacin de cada pas No existiendo normas peruanas . Para representar a los procesos industriales se debe recurrir a un conjunto de normas de dibujo para equipos establecidos en otros pases

Representacin de Procesos:Existen variados tipos de diagramas de flujo, que reflejan un grado creciente de precisin (o disminucin de la incertidumbre), necesario a lo largo de un proyecto.

Tiposa) b) c) d) e) Diagrama de Entrada Salida ( input-output) Diagrama de Bloques ( operaciones principales ) Diagrama de Flujos ( Flowsheet ) ( Estructura Productiva y secuencia de equipos PFD) Diagrama de Caeras e Instrumentacin ( P&ID ) Diagrama Isomtricos ( caeras y equipos

DIAGRAMAS DE PROCESOS QUIMICOSEstequiometrico diagrama de Entrada - Salida

Condiciones Preliminar de Proceso

Diagrama genrico de flujo de bloques

Balance preliminar de materia

Diagrama de flujo de bloques (BFD)Diagrama de flujo de procesos (PFD)Piping and Instrument Diagram (PID)

Balance de materia y energa + Especificaciones de equipos

Diagrama de instrumentacion

1. DIAGRAMA DE FLUJO DE ENTRADA SALIDA Diagramas de flujo de proceso, por conveccin, muestran la(s) corrientes(s) de alimentacin de proceso ingresando desde la izquierda y la(s) corrientes(s) de producto de proceso saliendo a la derecha. Esto ilustra la estructura de entrada salida del proceso general. El primer paso requerido para construir tal diagrama es identificar la reaccin qumica o reacciones qumicas. Los pasos siguientes son usados para crear este diagrama. Un bloque simple es usado. Dentro de este bloque la estequiometria para todas las reacciones para todas las reacciones que tengan lugar en el proceso es escrito. La convencin normal es los reactantes a la izquierda y los productos a la derecha. Las corrientes de reactantes son dibujadas ingresando desde la izquierda. El nmero de Corrientes corresponde al numero de reactantes. Cada corriente es etiquetada con el nombre del reactante Corrientes de producto son dibujadas saliendo a la derecha El numero de corrientes es etiquetados con el nombre del producto

Estructura de Entrada y de Salida del Diagrama de FlujosReciclo Purga

Alimentacin PROCESO PRODUCTIVO Insumos Subproductos

Producto

EJEMPLO PROCESO DE PRODUCCION DE BENCENO

Hidrogeno

Metano Hidrogeno Benceno ProductoC6 H 5CH 3 H 2 C6 H 6 CH 4

Difenil sub -Producto

Tolueno

Reciclo de Tolueno

Diagrama de entrada --salida de proceso de produccin dimetil terMetanol Dimetil ter agua

2. DIAGRAMA DE BLOQUES DE PROCESO (BFD)Formado exclusivamente por corrientes y bloques, no incluyen servicios auxiliares. Permiten comprender la circulacin general (entradas, orden de flujo, recirculaciones, bypass escisiones, mezclas y salidas). Corrientes Lneas de flujo entre bloques suele marcar su direccin de flujo e ir nombradas o numeradas. Bloques Abstraccin de Unidades de Proceso (o conjuntos de Unidades) que llevan a cabo transformaciones en las corrientes. Unidos entre si por corrientes. Suelen ir nombrados. Pueden representar conjuntos muy complejos.

Convenciones para los Diagramas de Bloques Cada operacin se representa por un bloque Las corrientes de flujo principal se representan por lneas flechadas en la direccin del flujo Los flujos van desde la izquierda a la derecha del diagrama Las corrientes gaseosas se incluyen en la parte superior del diagrama, y los lquidos o slidos hacia la parte inferior separados por densidad

Se incluye la informacin crtica para entender el proceso.( Conversion,rendimiento) Si las lneas se cruzan, las horizontales se mantienen y las verticales se cortan Se incluye un balance de masas simplificado en forma de una tabla

BFD: Diagrama de flujo de bloquesMezcla de gasesReactor Toluene ( 10000 Kg / H ) Gas Separator ( 8610 Kg / H )

Benceno ( 8610 Kg / H )

Hydrogen ( 820 Kg / H )

Mixes Liquids

Conversion 75% Toluene

separacin

Toluene

Reaction : C7H 8 + H2 = C6H6 + CH4

DIAGRAMA DE FLUJO DE BLOQUES DE PRODUCCION DE CERVEZA MP

Gas CO2F E R TM KE EN T A D O R

COCIMIENTO

CO2

ENFRIADOR

FILTRO

TKE

INSUMOS

REACCION:

C6 H12 06 C2 H 5OH C 02

CERVEZA

DIAGRAMA DE BLOQUES DE PRODUCCION DE PVC

GAS NATURAL

SAL

HIDROGENO SEPARACION ELECTROLISIS HIDROXIDO DE SODIO ETILENO CLORO

VCM

ACIDO CLORHIDRICO

PVC

3 DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESOS ( PFD)El diagrama de flujo de proceso proporciona el cimiento sobre el cual construir un solido entendimiento de un proceso qumico. Documento grfico de referencia para la descripcin del proceso. Mayor detalle que los de bloque, especialmente en los equipos. Contiene todos los equipos individuales.

Convenciones para los Diagramas de Flujos de Procesos( PFD)

Se representan TODOS los equipos junto con su descripcin. Cada equipo tiene un nmero y un nombre Todas las corrientes de proceso tienen un nmero. Se debe incluir una descripcin de las condiciones (temperatura, presin),flujos y composicin qumica ya sea en el diagrama o en un a TABLA adjunta

Se deben representar TODAS las corrientes de servicios( vapor, aire, calefaccin, etc.) que se alimentan a cada producto de alimentacin Se debe ubicar banderas, en algunas corrientes mas importantes del proceso , con valores de algunas variables (T,P, flujo). Se deben representar los loops de control bsicos que aseguran la estabilidad de las condiciones del proceso durante la operacin normal

SIMBOLOS MAS UTILIZADOS EN UN PFD

Convenciones para la identificacin de equipos C : Compresoras E : Intercambiadores de calor H : Calentadores a llama P : Bombas R : Reactores T : Columnas TK : Estanques de almacenamiento V : Estanque de proceso

Numeracin de los equipos P 101 A/B identifica una bomba P 101 A/B identifica que la bomba est ubicada en el rea N1 de la planta P 101 A/B identifica que la bomba es la nmero 01 de las n existentes en la planta P 101 A/B identifica que hay 2 bombas idnticas una de respaldo ( backup )

Ejemplo de un Intercambiador de calor

E-205 E: Indica un intercambiador de calor 2: Indica que el intercambiador esta ubicada en el rea 2 de la planta 05: Indica que el intercambiador es el numero 05 de los n existentes en la Planta.

ELEMENTOS DE UN DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESOS (PFD)Smbolo de los equipos Lneas de flujo de las corrientes. Numeracin de Equipos Nombre de los equipos Designacin de los servicios Indicar P,T en lneas del proceso Flujos molares y volumtricos. Tabla de balance de materia(BM)

Informacin para las corrientes de flujoComo mnimo

Muchas veces , adems.. Fracciones molares de los componentes Fracciones msicas de los componentes Flujo volumtrico Propiedades fsicas (densidad , viscosidad) Datos termodinmicos (calor especfico, entalpa) Nombre de la corriente

Nmero de la corriente Temperatura (C) Presin (bar) Fraccin vapor Flujo total msico (Kg/h) Flujo molar total (Kmol/h) Flujo molar para cada componente (Kmol/h)

R. Turton and J. A. Shaeiwitz Copyright 2008

R. Turton and J. A. Shaeiwitz Copyright 2008

COLUMNA DE DESTILACION

PROCESO DE PRODUCCION DE AMONIACO

SIMBOLOS PARA IDENTIFICACION DE LAS CORRIENTESCorrientes del Proceso

Entrada de la Materia Prima ( identifiquese la corriente por nombre ).

Salida del Producto Terminado ( identifiquese la corriente por nombre ).

Identificacin de las Corrientes de Flujos Nmero de la corriente Temperatura (C) Presin (bar) Fraccin vapor Flujo total msico (Kg/h) Flujo molar total (Kmol/h) Flujo molar para cada componente (Kmol/h)

Servicios Auxiliares

Servicio

Gases de combustion Aire comprimido seco Combustible y aire Vapor de agua de alimentacin de caldera

Planta de Aire

Planta de Tratamiento de Aire

Caldera

Chimenea

Agua Cruda

Servicio

Gases de Combustin Combustible y aire

Desionizador o desmineralizaci nAgua Tratada

Planta de energa electrica

Energa Electrica

Torre de Enfriamiento

Agua Desioniz ada o Desmineralizada

Planta de Energia Electrica

Subestacin Ectrica

Mezclador: Dos o mas corrientes son mezcladas para formar un a corriente simple , esta corriente de salida tiene un a composicin , temperatura, presin y fase definida.

5 2

1 3 6

2

1

4

7

Escisiones o Divisiones Una corriente de entrada simple es dividida en dos o ms corrientes de salida con la misma temperatura, presin y composicin como la corriente de entrada, solamente difieren en el caudal.

5 3

1

4 2 2 1

6

7

PROCESO DE LICUACION DEL AIRE2 2

E 1012

E 102

2 2

2 2

P 101

4

2 2

2

T 101

R. Turton and J. A. Shaeiwitz Copyright 2008

Generic Structure of Process Flow Diagrams

C6H5CH3+H2 C6H6 + CH4

Recycle Structure in PFD

PROCESO DE PRODUCCION DE ACETONAHIDROGENO 11 AGUA BLANDA 7 20 Kmol/h 9 EFLUENTE GASEOSO 38,6 kmol/h

TKE 101 12 10 H-101 13 32,29 KMOL/h ACETONA

51,96 Kmol/H 3 2 T-102 14 E-101 VAPOR DE ALTA PRESION 4 5 6 E-102 35,85 Kmol/h R-101 V-101 T-101

1 ALCOHOL ISOPROPILICO

EFLUENTES LIQUIDOS

ACCIDENTALIDAD EN PLANTAS PETROQUMICAS

El b