Grupo tierra
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16 Instrumentación Industrial ESCUELA DE INGENIERIA industrial DEBER DE instrumentación industrial Tema: COLUMNAS DE DESTILACIÓN INTEGRANTES: DORIS MOSQUERA (coordinadora) HUGO COLCHA DIEGO IPILALES ANGEL BOHORQUEZ EDISSON FONSECA Riobamba 01 de Diciembre del 2010
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Instrumentación Industrial
ESCUELA DE INGENIERIA industrial
DEBER DE instrumentación industrial
Tema: COLUMNAS DE DESTILACIÓN
INTEGRANTES:
DORIS MOSQUERA (coordinadora)
HUGO COLCHA
DIEGO IPILALES
ANGEL BOHORQUEZ
EDISSON FONSECA
Riobamba 01 de Diciembre del 2010
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Instrumentación Industrial
TRABAJO DE INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL
TEMA: COLUMNAS DE DESTILACION
Objetivo:
Desarrolar una memoria escrita sobre la aplicación, de los instrumentos industriales en un proceso de columnas de destialción.
Justificación:
El motivo del presente trabajo es buscar
información sobre un esquema, donde se
pueda identificar los instrumentos
industriales, determinar su función y conocer
el funcionamiento del mismo. Dicho trabajo
fortalecerá los conocimientos adquiridos en el
aula de clases además por tratarse de un
trabajo grupal nos permitirá interactuar entre
los miembros y debatir ciertas
particularidades.
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Instrumentación Industrial
GENERALIDADES DE LA INSTRUMENTACIÓN
INDUSTRIAL
Terminología en instrumentación y control de procesos.
Instrumentación: Una colección de instrumentos o su aplicación con el
propósito de observar medir o controlar.
Instrumento: Un dispositivo que toma una variable física de un proceso y
realiza una función específica dentro de un sistema de control.
Proceso Industrial: Es todo el sistema de producción en el cual se utiliza
instrumentación. Ejemplos comunes se encuentran en la industria
petrolera, alimenticia, cerámica, papelera, textil, química, plástica
centrales generadoras de energía y otras.
Variables: Las variables más comunes que se trabajan en procesos
industriales son: Caudal, nivel, temperatura, conductividad, humedad,
punto de rocío, velocidad, etc.
COLUMNAS DE DESTILACIÓN
La destilación se define como: un proceso en el cual un líquido o vapor
mezcla de dos o más sustancias es separado en sus partes componentes de
una pureza dada, mediante el agregado y
remoción de calor.
La Destilación se basa en el hecho que el
vapor de una mezcla en ebullición es más rico
en los componentes que tienen puntos de
ebullición más bajos.
Por lo tanto, si este vapor es enfriado y
condensado, el líquido resultante va a
contener mayor cantidad del componente más
volátil. Al mismo tiempo, la mezcla original
contendrá mayor cantidad de la sustancia menos volátil.
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Las columnas de destilación están diseñadas para llevar a cabo esta
separación en forma eficiente.
Aunque la mayoría de las personas tiene una idea de lo que es
"destilación", los aspectos importantes que suelen ser pasados por alto
desde un punto de vista industrial son los siguientes:
La destilación es la técnica de separación más utilizada
Consume enormes cantidades de energía, tanto para calentamiento
como para enfriamiento
Puede contribuir hasta en más del 50% de los costos de operación de
una planta
TIPOS DE COLUMNAS DE DESTILACIÓN
Existen muchos tipos de columnas de destilación, diseñadas para llevar a
cabo tipos de separaciones específicas, y cada diseño difiere en términos
de complejidad
Una manera de clasificar las columnas de destilación es hacerlo de acuerdo
a la forma en que son operadas. De este modo tenemos:
Columnas batch (por lotes) y
Continuas
Columnas Batch
En la operación batch, la alimentación a la columna se introduce por lotes.
Esto es, la columna se carga con una porción de la mezcla a separar y se
lleva a cabo el proceso de destilación. Cuando éste termina, se carga un
nuevo lote para procesar.
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Columnas continuas
A diferencia de las anteriores, las columnas continuas procesan una
corriente de alimentación ininterrumpida. No existen interrupciones a
menos que existan problemas con la columna o las unidades de progreso
contiguas. Son capaces de manejar altas producciones y son el tipo más
común. Nos concentraremos únicamente en esta clase de columna.
Las columnas continuas pueden clasificarse a su vez por:
La naturaleza de alimentación que están procesando,
columna binaria, la alimentación contiene solamente dos
componentes
columna multicomponente, la alimentación contiene mas de dos
componentes
La cantidad de corrientes de producto que tenga
columna multi-producto, la columna tiene más de dos corrientes de
producto
Por el lugar de salida de alimentaciones adicionales para ayudar a la
separación,
destilación extractiva, cuando la alimentación adicional aparece en
la corriente de fondo.
Destilación azeotrópica, cuando la alimentación adicional aparece
en la cuando se utiliza
El tipo de interiores de columna
Columna de platos, cuando se utilizan platos de distintos diseños
para retener el líquido y proveer un mejor contacto entre este y el
vapor y por lo tanto mejor separación.
columna rellena, cuando en lugar de platos, se utilizan rellenos de
distinto tipo para mejorar el contacto entre líquido y vapor
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EQUIPOS BÁSICOS Y OPERACIONALES
Componentes principales de las columnas de destilación
Las columnas de destilación están compuestas de varias partes, cada una
de las cuales es usada para transferir o mejorar la transferencia de masa.
Una columna típica tiene varios componentes principales:
un recipiente vertical donde tiene lugar la separación de los
componentes líquidos.
Interiores de columna tales como platos o relleno que se utilizan
para incrementar el contacto entre líquido y vapor
Un rehervidor o reboiler para vaporizar el producto de fondo
Un condensador para enfriar y condensar el vapor que sale por la
parte superior de la columna
Un tambor de reflujo para recibir el vapor condensado del tope de la
columna para que el líquido (reflujo) pueda reciclarse a la columna
El recipiente vertical aloja los interiores de la columna y junto con el
condensador y el rehervidor, constituyen una columna de destilación. El
esquema siguiente representa una unidad de destilación típica con una sola
alimentación y dos corrientes de producto:
La mezcla líquida que se va procesar se conoce como alimentación y se
introduce generalmente en un punto situado en la parte media de la
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columna en un plato que se conoce como plato de alimentación. El plato de
alimentación divide la columna en una
sección superior (de enriquecimiento o
rectificación) y una inferior
(despojamiento). La alimentación
circula hacia la parte de la columna
donde es dirigida al rehervidor (o
reboiler).
Se suministra calor al rehervidor para
generar vapor. La fuente de calor puede
ser cualquier fluido adecuado, aunque en la mayoría de las plantas
químicas se utiliza vapor de agua. En las refinerías, las fuentes de calor
pueden ser corrientes de salida de otras columnas. El vapor generado en el
rehervidor se introduce nuevamente en la columna en la parte inferior. El
líquido que se extrae del rehervidor se llama producto de fondo o
simplemente, fondo.
El vapor se mueve hacia la parte
superior de la columna, y al salir
por la parte superior, es enfriado
por un condensador. El líquido
condensado es retenido en un
recipiente denominado tambor de
reflujo. Parte de este líquido es reciclado a la parte superior de la columna
y se llama reflujo. El líquido condensado que se saca del sistema se llama
destilado o producto de tope.
De esta manera, hay flujos internos de vapor y liquido dentro de la
columna, además de flujos externos de corrientes de alimentación y
productos, entrando y saliendo de la columna.
COLUMNAS DE DESTILACION
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Descripción de la instalación
La operación de destilación consiste en separar una mezcla por diferencia
de composicion entre un liquido y su vapor. Esta operación se realiza en
forma continua en las denominadas columnas o torres de destilacion donde
por un lado asciende el vapor del liquido hasta salir por la cabeza de la
columna y por el otro va desendiendo el liquido hasta llegar a la base. En
estospasos tiene lugar una mezcla entre las dos fases, de tal modo que
pueden efectuarse extracciones a distintos niveles de la columna para
obtenerproductos mas o menos pesados.
Los problemas de la destilacion son muy diversos, por lo cual los tipos de
columnas lo son tambien. Las variables importantes que regulan el
funcionamiento de la columna son la presion en la cabeza de la columna, el
caudal , la composicion y la temperatura de la alimentacion, el calor
añadido y las calorias extraidas y los caudales de destilados y de producto
extraidos en la base.
La presion en la columna se regula mediante un controlador de presión en
cascada con un controlador de caudal de los gases incondensables que
escapan del condensado, si bien tambien podria efectuarse con el
regulador de presión actuando directamente sobre la valvula de gases
incondensables. El cudal de la alimenta se regula con un conductor de
caudal que mantiene un caudal constante, gracias a una banda
proporcional bastante estrecha (alta ganancia).
La composicion de alimentacion tiene una ganacia importancia en el
funcionamiento de la columna. Sin embargo, es dificil ajustar esta
composicion de modo que ews necesario actuar sobre la columna cuando
se presentan cambios en la composicion de la alimentacion. Entre los
anazadores, el cromatografo es lo mas utilizado.
La temperatura de alimentacion tambien es importante. Al objeto de
controlarla se emplea un intercambiador de calor con vapor. La
temperatura se regula en casscada con el caudal del vapor.
El calor añadido en la columna se efectua a travez de un intercambiador de
calor de calor instalado en la base o en un plato intermedio de la colunma.
Un controlador de caudal de vapor ajusta estas calorias aportadas. Como
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complemento se se instala un controlador de nivel en la base de la columna
que lo ajusta mediante una valvula de control que actua sobre la
extraccion.
Las calorias extraidas tienen lugar en el condensador de los gases que
salen de la cabeza de la columna. Un controlador de caudal de agua de
refrigeracion del condensador ajusta estas calorias.
El caudal de destilado se ajusta mediante un controlador de nivel del
condensador, en cascada con un controlador de caudal de la extraccion. El
caudal de producto extraidoen la base esta relacionadocon el calor añadido
en la columna y tal como se ha indicado esta regulado indirectamete por el
controlador de nivel de la base de la columna.
Es obvio que la variables que influyen en el funcionamiento de la columna
de destilacion son muy diversas y que cada una de ellas, si varia, actua
como una perturbacion en todo el proceso, por lo cula existen formas
variadas de control, derivadas de la estudiada, que cada vez son mas
complejas, siendo la ultima la optimizacion mediante computador que se
aplica siempre que los estudio economicos asi lo aconsejen.
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ESQUEMA DE UNA INSTALACION DE UNA COLUMNA DE DESTILACIÓN
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DENOMINACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS.
Transmisor de caudal, es un instrumento simple accesible al
operador, se encuentra en el bucle #1 y es el primero de
este tipo.
Transmisor de caudal, es un instrumento simple accesible al
operador, se encuentra en el bucle #1 y es el segundo de
este tipo.
Transmisor de caudal, es un instrumento simple accesible al
operador, se encuentra en el bucle #1 y es el tercero de
este tipo.
Control registrador de caudal, es un instrumento simple
accesible al operador, se encuentra en el bucle #1 y es el
primero de este tipo.
Control registrador de temperatura, es un instrumento
simple accesible al operador, se encuentra en el bucle #1 y
es el primero de este tipo.
Control registrador de caudal, es un instrumento simple
accesible al operador, se encuentra en el bucle #1 y es el
segundo de este tipo.
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Control registrador de caudal, es un instrumento simple
accesible al operador, se encuentra en el bucle #1 y es el
tercero de este tipo.
Transmisor de temperatura, es un instrumento simple.
Transmisor de presión, es un instrumento simple.
Control registrador de presión, es un instrumento simple
accesible al operador, se encuentra en el bucle #2 y es el
primero de este tipo.
Control registrador de caudal, es un instrumento simple
accesible al operador, se encuentra en el bucle #2 y es el
primero de este tipo.
Transmisor de caudal, es un instrumento simple accesible al
operador, se encuentra en el bucle #2 y es el primero de
este tipo.
Control registrador de caudal, es un instrumento simple
accesible al operador, se encuentra en el bucle #2 y es el
segundo de este tipo.
Transmisor de caudal, es un instrumento simple accesible al
operador, se encuentra en el bucle #2 y es el segundo de
este tipo.
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Transmisor de nivel, es un instrumento simple.
Control registrador de nivel, es un instrumento simple
accesible al operador, se encuentra en el bucle #2 y es el
primero de este tipo.
Ventajas y aplicaciones
La variedad de las columnas de rectificación y sus aplicaciones es enorme.
Las mayores unidades se encuentran generalmente en la industria del
petróleo, pero también existen columnas grandes y plantas de destilación
muy complicadas en el fraccionamiento de disolventes, en la separación del
aire líquido y en los procesos químicos en general.
Diagrama de flujo
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Esquema de una destilación típica con un equipo de “flash” previo.
Columna de destilación
CONCLUSIONES
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La utilización de un adecuado sistema de control nos permitirá
operar en las mejores condiciones posibles a cada requerimiento. De
este modo se optimizará el rendimiento general del proceso, con un
mejor aprovechamiento de los recursos implicados en el mismo.
La adopción de un sistema de control requerirá una importante
inversión inicial, pero resultará en unos menores costes de operación
de la planta.
El sistema de control recurrirá a una serie de elementos que se
repetirán en casi todo esquema de trabajo como son:
Indicadores
Registradores
Controladores
Transmisores
Elementos finales
RECOMENDACIONES
La norma es conveniente para el uso en la química, petróleo,
generación de poder, aire acondicionado, refinando metales, y otros
numerosos procesos industriales.
La norma es conveniente para usar siempre cualquier referencia de
un instrumento o de una función de sistema de control se requiere
para los propósitos de simbolización e identificación.
El conocimiento detallado de un especialista en la instrumentación
no es un requisito previo a esta comprensión.
Los símbolos también indican la posición en que están montados los
instrumentos.
BIBLIOGRAFÍA
Instrumentación Industrial, Antonio Creus Solé, 6ta Ed.
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Instrumentación Industrial
Perry R.H., Green D. / "Perry’s Chemical Engineers Handbook" / McGraw-
Hill / 1988.
McCabe W.L., Smith J.C. / "Unit Operations of Chemical Engineering" /
McGraw-Hill / 1993.
Coulson J.M., Richardson J.F., Sinnot R.K. / "Chemical Engineering" /
Pergamon Press / Vol. 6 / 1993.
LINKOGRAFIA:
http://lichtschein.com.ar/destilsp/distil0.htm
