DIAGRAMAS 2

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA

Ingº Juan Medina

ESQUEMA DE LOS PROCESOS INDUSTRIALESAl estudiar los procesos de producción, es necesario representarlos gráficamente Por flujo gramas para lo cual existen normas variables de acuerdo a la legislación de cada país 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 países

Representación de Procesos:

Existen variados tipos de diagramas de flujo, que reflejan un grado creciente de precisión (o disminución de la incertidumbre), necesario a lo

largo de un proyecto.Tipos

a) Diagrama de Entrada – Salida ( input-output)b) Diagrama de Bloques ( operaciones principales )c) Diagrama de Flujos ( Flowsheet )

( Estructura Productiva y secuencia de equipos PFD)d) Diagrama de Cañerías e Instrumentación ( P&ID )e) Diagrama Isométricos ( cañerías y equipos

DIAGRAMAS DE PROCESOS QUIMICOS

Estequiometrico

Condiciones Preliminar de Proceso

Balance preliminar de materia

Balance de materia y energía +Especificaciones de equipos

Diagrama de instrumentacion

diagrama de Entrada - Salida

Diagrama genérico de flujo de bloques

Piping and Instrument Diagram (PID)

Diagrama de flujo de bloques (BFD)

Diagrama de flujo de procesos (PFD)

1. DIAGRAMA DE FLUJO DE ENTRADA – SALIDA

• Diagramas de flujo de proceso, por convección, muestran la(s) corrientes(s) de alimentación 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 reacción química o reacciones químicas.

• 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 convención normal es los reactantes a la izquierda y los productos a la derecha.• Las corrientes de reactantes son dibujadas ingresando desde la izquierda. El número

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 Flujos

AlimentaciónProductoPROCESO

PRODUCTIVO

Reciclo Purga

Subproductos

Insumos

Hidrogeno

Tolueno

Benceno Producto

Difenil sub -Producto

Hidrogeno

Reciclo de Tolueno

6 5 3 2 6 6 4C H CH H C H CH

Metano

EJEMPLO PROCESO DE PRODUCCION DE BENCENO

Metanol Dimetil éter

agua

Diagrama de entrada --salida de proceso de producción dimetil éter

2. DIAGRAMA DE BLOQUES DE PROCESO (BFD)

Formado exclusivamente por corrientes y bloques, no incluyen servicios auxiliares. Permiten comprender la circulación general (entradas, orden de flujo, recirculaciones, bypass escisiones, mezclas y salidas).

• Corrientes

Líneas de flujo entre bloques suele marcar su dirección de flujo e ir nombradas o numeradas.

• Bloques

Abstracción 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 operación se representa por un bloque

• Las corrientes de flujo principal se representan por líneas flechadas en la dirección 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 líquidos o sólidos hacia la parte inferior separados por densidad

• Se incluye la información crítica para entender el proceso.( Conversion,rendimiento)

• Si las líneas 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 bloques

Hydrogen

( 820 Kg / H )

Toluene

( 10000 Kg / H ) Benceno

( 8610 Kg / H )

Mezcla de gases

( 8610 Kg / H )

Toluene

Gas Separator

Reactor

Mixes LiquidsConversion75% Toluene

Reaction : C7H 8 + H2 = C6H6 + CH4

separación

DIAGRAMA DE FLUJO DE BLOQUES DE PRODUCCION DE CERVEZA

ENFRIADORCOCIMIENTO

FER

T MK EE N

TADOR

Gas CO2

FILTRO TKE

CO2

CERVEZA

MP

INSUMOS

REACCION: 6 12 6 2 5 20 0C H C H OH C

GAS NATURAL SAL

SEPARACION ELECTROLISIS

VCM

PVC

HIDROGENO

HIDROXIDO DE SODIO

CLORO

ACIDO CLORHIDRICO

ETILENO

DIAGRAMA DE BLOQUES DE PRODUCCION DE 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 químico.

Documento gráfico de referencia para la descripción 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 descripción. Cada equipo tiene un número y un nombre

• Todas las corrientes de proceso tienen un número. Se debe incluir una descripción de las condiciones (temperatura, presión),flujos y composición química ya sea en el diagrama o en un a TABLA adjunta

• Se deben representar TODAS las corrientes de servicios( vapor, aire, calefacción, etc.) que se alimentan a cada producto de alimentación

• 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 básicos que aseguran la estabilidad de las condiciones del proceso durante la operación normal

SIMBOLOS MAS UTILIZADOS EN UN PFD

Convenciones para la

identificación 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

Numeración de los equipos

• P – 101 A/B identifica una bomba

• P – 101 A/B identifica que la bomba está ubicada en el área N°1 de la planta

• P – 101 A/B identifica que la bomba es la número 01 de las n existentes en la planta

• P – 101 A/B identifica que hay 2 bombas idénticas 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 área 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)•Símbolo de los equipos •Líneas de flujo de las corrientes. •Numeración de Equipos •Nombre de los equipos •Designación de los servicios •Indicar P,Tº en líneas del proceso •Flujos molares y volumétricos. •Tabla de balance de materia(BM)

Como mínimo

• Número de la corriente• Temperatura (°C)• Presión (bar)• Fracción vapor• Flujo total másico (Kg/h)• Flujo molar total (Kmol/h)• Flujo molar para cada

componente (Kmol/h)

Muchas veces , además..

• Fracciones molares de los componentes

• Fracciones másicas de los componentes

• Flujo volumétrico• Propiedades físicas

(densidad , viscosidad…)• Datos termodinámicos

(calor específico, entalpía…)

• Nombre de la corriente

Información para las corrientes de flujo

COLUMNA DE DESTILACION

PROCESO DE PRODUCCION DE AMONIACO

SIMBOLOS PARA IDENTIFICACION DE LAS CORRIENTES

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

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

Corrientes del Proceso

Identificación de las

Corrientes de Flujos

• Número de la corriente• Temperatura (°C)• Presión (bar)• Fracción vapor• Flujo total másico (Kg/h)• Flujo molar total (Kmol/h)• Flujo molar para cada componente (Kmol/h)

Servicios Auxiliares

Airecomprimido

seco

Combustible y aire

Gases decombustion

Vapor de aguade alimentaciòn

de caldera

CalderaPlanta de Tratamiento de Aire

Planta de Aire

Servicio

Chimenea

Desionizador odesmineralizaciò

n

ServicioAgua

Cruda

Agua

Tratada

Planta deenergìa electrica

Gases deCombustiòn

Energìa

Electrica

Combustible

y aire

Torre de Enfriamiento Agua Desionizada o Desmineralizada

Planta de Energia Electrica Subestaciòn Eèctrica

Mezclador:• Dos o mas corrientes son mezcladas para

formar un a corriente simple , esta corriente de salida tiene un a composición , temperatura, presión y fase definida.

1

1

2

3

2

46

7

5

Escisiones o Divisiones• Una corriente de entrada simple es dividida en dos o

más corrientes de salida con la misma temperatura, presión y composición como la corriente de entrada, solamente difieren en el caudal.

1

2

12

3

7

5

4 6

4

2

E – 102

2

2

2

2

2

E – 101

2

P – 101

2

2

2 T – 101

PROCESO DE LICUACION DEL AIRE

Generic Structure of Process Flow Diagrams

C6H5CH3+H2 C6H6 + CH4

Recycle Structure in PFD

13

4

5

7

6

9

10

2

11

13

ACETONA

EFLUENTES LIQUIDOS

HIDROGENO

EFLUENTE GASEOSO

TKE 101

E-101

R-101

E-102

H-101

V-101T-101

T-102

AGUA BLANDA

ALCOHOL ISOPROPILICO

VAPOR DE ALTA PRESION

12

14

38,6 kmol/h

32,29 KMOL/h

35,85 Kmol/h

51,96 Kmol/H

20 Kmol/h

PROCESO DE PRODUCCION DE ACETONA

ACCIDENTALIDAD ENPLANTAS PETROQUÍMICAS

El balance oficial es de 30 muertos (21 trabajadores de la empresa, 10 de los cuales asalariados de Grande Paroisse), más de 2500 heridos graves y cerca de 8000 heridos leves.

La mayor parte de los heridos fueron víctimas de una violenta onda expansiva que sacudió la ciudad rompiendo los cristales en varios kilómetros a la redonda.

Años después se cuentan por varios los miles de personas que precisan tratamiento psicológico para superar los traumas originados por la explosión y las subsiguientes escenas de caos.

• La fábrica en la actualidad

• Pese a los esfuerzos de los empleados que promovieron la reparación y reapertura de la fábrica tras una mejora de las medidas de seguridad la presión política y de la opinión pública forzó a que la planta y sus devastados alrededores fueran demolidos en su totalidad.

• Actualmente se encuentran en fase de descontaminación y han sido destinados a zonas verdes y a un centro internacional de investigaciones contra el cáncer.

http://es.wikipedia.org/wiki/Remediaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1ncer

. Símbolos usados para representar equipos

Es cierto que el diagrama de bloque correspondiente a la Columna de DME, carece demucha información del proceso, queda claro que es muy útil para tener una primera impresiónde lo que sucede y explicar las características principales del proceso. Este tipo de diagramasson el punto de partida de los diagramas de flujo de proceso (PFD)

Industria PetroquímicaSi el siglo XIX fue el siglo del carbón, el siglo XX fue del petróleo, el siglo XXI será el siglo del gas, ya que el gas metano es un combustible menos contaminante y requiere menores inversiones para cumplir con reglamentaciones ambientales, que cada vez serán más exigentes y el banco mundial lo declaro como gas noble, y en la conferencia mundial de energía celebrada en Tokio en 1995 declaro al gas natural como el combustible alternativo con mejores opciones de desarrollo para su masificación a futuro.Las consideradas “raíces” (materias primas) del “árbol petroquímico”, que se obtienen de las plantas separadoras de gas y las refinerías de petróleo, llega el momento de agregar valor a los hidrocarburos .

75

Históricamente la Industria Petroquímica se ha concentrado en regiones “desarrolladas”

Los EE. UU. Europa y Japón dominaron ( y todavía lo hacen) en términos de tamaño de mercado y concentración de facilidades de construcción

Durante los 80’s aparecieron numerosos nuevos participantes Canadá Oriente Medio

El cambio continuó durante los 90’s Otros en Asia (Corea, Tailandia, etc.) Venezuela

Materias primas mas baratas y el desarrollo de nuevos mercados continuarán a hacer la industria mas diversificada

Gas Natural y Condensados UNI-FIQT

76

Plantas Petroquímicasen Sudamérica

• Mayor parte de la industria petroquímica está ubicada en la Costa Atlántica.

• Industria petroquímica en la Costa del Pacífico es casi inexistente.CHILE

URUGUAY

ARGENTINA

BOLIVIA

VENEZUELA

PERU

BRAZIL

CHILE

TRINIDAD Y TOBAGOTRINIDAD Y TOBAGO

MetanolMetanol

Amoniaco/UreaAmoniaco/Urea

BRASILBRASIL

MetanolMetanol


LDPE/HDPELDPE/HDPE

LLDPE/PPLLDPE/PP

ARGENTINAARGENTINA

MetanolMetanol


LDPE/HDPE/LLDPELDPE/HDPE/LLDPE

VENEZUELAVENEZUELA

MetanolMetanol


LDPE/HDPELDPE/HDPE

LLDPE/PPLLDPE/PP

COLOMBIACOLOMBIA

LDPELDPE

CHILECHILE

LDPELDPE

MetanolMetanol

77

Aplicaciones Petroquímicas a partir del Metano

METANOMETANO

GAS DE GAS DE SINTESISSINTESIS

ACIDO ACETICOACIDO ACETICODISOLVENTESDISOLVENTESPINTURASPINTURASBARNICESBARNICES

NITRATO DE AMONIONITRATO DE AMONIO

BI FOSFATO DE BI FOSFATO DE AMONIO (DAP)AMONIO (DAP)

UREAUREA

SULFATO DE AMONIOSULFATO DE AMONIO

AMONIACOAMONIACO

METANOLMETANOL

78

Cadena de Valor Agregado del Amoniaco

80

Peru 2010: Posibilidades inmediatas para la petroquímicaMETANOMETANO

GAS DE GAS DE SINTESISSINTESIS

UREAUREA

NITRATONITRATO DE AMONIODE AMONIO

ANFOANFO

SULFATO DE SULFATO DE AMONIOAMONIO

AMONIACOAMONIACO

ETANOETANO

ETILENOETILENO

POLI ETI LENO DE BAJ A DENSI DAD (LDPE)POLI ETI LENO DE BAJ A DENSI DAD (LDPE)POLI ETI LENO DE ALTA DENSI DAD (HDPE)POLI ETI LENO DE ALTA DENSI DAD (HDPE)PET PET

CLORURO DE VINILOCLORURO DE VINILO PVCPVC

Gas Natural y Condensados UNI-FIQT

81

Complejos petroquímicos

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