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UNIVERSIDAD TCNICA FEDERICO SANTA MARA

Produccin de etilenglicol a partir de etileno

Diseo de Procesos, Segunda Entrega

Jimena Garca, Viviana Lpez, Vasco Prez, Roco Riquelme, Fabbin Soto

03/12/2014

ndice

Resumen Ejecutivo .............................................................................................................................. 3

Estrategia y Sistema de Control .......................................................................................................... 4

Alimentacin Materias Primas ........................................................................................................ 4

Reaccin de oxidacin de etileno.................................................................................................... 5

Absorcin xido de etileno ............................................................................................................. 6

Extraccin del xido de etileno con CO2 supercrtico .................................................................... 8

Reaccin de Carbonatacin ............................................................................................................. 9

Reaccin de Hidrlisis ................................................................................................................... 10

Destilacin ..................................................................................................................................... 11

Torre E-600 ................................................................................................................................ 11

Torre E-601 ................................................................................................................................ 12

Torre E-602 ................................................................................................................................ 13

Evaporacin para recuperar catalizador ....................................................................................... 14

Produccin de vapor ..................................................................................................................... 15

Tratamiento de aguas de enfriamiento ........................................................................................ 16

Planta desmineralizadora .............................................................................................................. 16

Puesta en marcha .............................................................................................................................. 18

Generalidades ............................................................................................................................... 18

Inspeccin: .................................................................................................................................... 18

Habilitacin de sistemas auxiliares y servicios: ............................................................................. 18

Agua: ......................................................................................................................................... 18

Vapor: ........................................................................................................................................ 18

Dixido de carbono casi-supercrtico: ....................................................................................... 18

Solucin de amina: .................................................................................................................... 19

Habilitacin de las diferentes unidades de proceso: .................................................................... 19

Zona de Reactores: .................................................................................................................... 19

Zona de lavado con Amina: ....................................................................................................... 19

Zona de extraccin con CO2:..................................................................................................... 19

Zona de destilacin: .................................................................................................................. 19

Zona de evaporacin: ................................................................................................................ 20

Zona Desmineralizacin de aguas: ............................................................................................ 20

Detencin programada ..................................................................................................................... 21

Emergencias ...................................................................................................................................... 23

Fallas de operacin........................................................................................................................ 23

Fallas en Equipos ........................................................................................................................... 23

Referencias ........................................................................................................................................ 25

Resumen Ejecutivo

El etilenglicol es un producto qumico utilizado para diversos fines, tales como

anticongelante para sistema de calefaccin y refrigeracin, disolvente en la industria de pinturas y

solventes. Frente a esto se realiz el diseo de una planta de etilenglicol guindonos de distintas

patentes documentadas, informacin de produccin anual mundial y tecnologas actuales

disponibles.

El diseo de la planta se enfoca en el aumento de la eficiencia en la conversin de las

reacciones presentes en proceso, minimizando recursos, costos y configuraciones, puesto que,

para la produccin de etilenglicol existe una gran cantidad de caminos a seguir.

Se consider la utilizacin de materias primas principales el Etileno y Oxgeno, y como

materias primas intermedias agua, dixido de carbono y diferentes inhibidores y catalizadores

que se mencionaran ms adelante.

El resultado final consta de una planta de 6 etapas caractersticas: Reaccin de oxidacin

cataltica, Eliminacin del dixido de carbono, Absorcin del xido de etileno, Reaccin de

carbonatacin, Reaccin de hidrlisis y Destilacin, las cuales sern detalladas en este informe.

Se especifica el control al cual se somete la planta para asegurar que en ella se den las

condiciones de proceso que aseguren que el producto final etilenglicol cumpla con las

especificaciones.

Se detallan los pasos a seguir para poner en marcha la planta una vez construida. Adems de

cuales los pasos a seguir para la detencin de esta en caso de alguna emergencia y las

emergencias tpicas que pueden ocurrir en la planta diseada.

Estrategia y Sistema de Control

La instrumentacin y control que se implementa en la planta busca principalmente:

Hacer que el funcionamiento de la planta sea seguro para la gente que trabaja en ella y

para el entorno.

Que las condiciones del proceso sean las ptimas de manera de asegurar que se cumpla

con las especificaciones del producto.

Proteger a los equipos de que operen a condiciones en que su funcionamiento se vea

afectado.

Optimizacin de recursos y servicios utilizados en la planta.

A continuacin se detalla el control e instrumentacin implementado para la planta productora de

etilenglicol a partir de etileno. Para comprender de mejor manera sta se dividir la planta en 10

diferentes secciones.

Alimentacin Materias Primas Antes de ingresar al reactor en donde se forma el xido de etileno, las materias primas deben

mezclarse y estar en las condiciones ptimas para su ingreso al reactor (E-100). Razn por la

cual se instalan los siguientes instrumentos:

Tabla 1: Instrumentacin y control zona de alimentacin materias primas

Instrumento Objetivo (s) Medicin Recurso Utilizado

FrIC-001 Mantener la razn entre el flujo de etileno y oxgeno de acuerdo al sp, para que la reaccin se lleva a cabo de manera ptima con un 15% de conversin.

Con FI-001 (oxgeno) y FI-002(etileno) se obtiene la razn.

Flujo de oxgeno en la alimentacin ( V-001)

FI-000 Indica el flujo de inhibidor que se mezcla con las materias primas antes de ingresar al E-100

Flujo de inhibidor que se alimenta

---

FI-001 Actuar como indicador de flujo para as establecer si se cumple con el set point del FrIC-001.

Flujo de oxgeno alimentado a la planta.

---

FI-002 Actuar como indicador de flujo para as establecer si se cumple con el set point del FrIC-001.

Flujo de etileno.

---

AIC-001 Anlisis del producto de inters, etileno, que existe en la corriente 5, para establecer el set point del FrIC-001. Para regular flujo.

Porcentaje de etileno en la mezcla de las materias primas (Corriente 5).

Set point del controlador FrIC-100

PIC-001 Mantener la presin de la mezcla para que sea la adecuada al ingresar al compresor (E-204) y evitar que se produzca el surge de ste.

Presin del flujo de mezcla de materias primas.

Flujo de bypass que recircula los gases al compresor E-204 (V-002).

PIC-002 Controlar la presin del compresor, ya que ste tiene un amplio rango de presiones.

Presin del compresor

Modificar las Rpm a las cuales funciona E-204.

Reaccin de oxidacin de etileno El etileno y oxgeno se alimentan al reactor cataltico multitubular E-100, se utiliza un

catalizador de aluminio soportado en plata. Los productos de reaccin son xido de etileno y

otros productos de la combustin del etileno. Es importante controlar la temperatura de

reaccin, ya que esta es altamente exotrmica. Tambin se debe controlar el proceso de

enfriamiento del reactor con el fin de minimizar la cantidad de flujo refrigerante. Se debe

tener informacin sobre el estado del catalizador, para que se reemplace en caso de ser

necesario.

Tabla 2: Instrumentacin y control zona reaccin de oxidacin de etileno


TIC-101 Que la mezcla de materia prima llegue al reactor E-100 a una temperatura no superior a los 200[C]. Ya que en el reactor se liberar ms energa por ser una reaccin exotrmica.

Temperatura de la mezcla antes de entrar al reactor (luego de haber sido precalentada E-101).

Flujo de bypass (V-101) y Flujo que pasa por el intercambiador E-101 (V-102).

dPI-101 Indicar la diferencia de presin en el reactor (lo cual indica estado del catalizador)

Diferencia de presin en el reactor E-100

---

dPAH-101 Alarma de presin alta, que indica si la presin en el reactor E-100 sobrepasa el lmite de seguridad.

Presin en el reactor E-100

---

LIC-101 Mantener el nivel de HC en el reactor E-100 (posibles bajas debido a recambio de este)

Nivel de catalizador en el reactor E-

Flujo de catalizador alimentado por la corriente de make-

100 up (V-103)

TIC-102 Mantener la temperatura del reactor E-100 inferior a los 300[C].

Temperatura del reactor E-100

Flujo de vapor de agua que se alimenta al rehervidor (E-103) mediante V-104.

PI-101 Indica la presin que tiene el catalizador luego de pasar por la bomba, para verificar el buen funcionamiento de sta.

Presin de la corriente de catalizador que se alimenta al reactor E-100.

---

FIC-101 Mantener constante el flujo de catalizador que ingresa al reactor E-100.

Flujo de make-up de catalizador que se alimenta al reactor.

Flujo de catalizador que es purgado al abandonar el rehervidor (E-103) mediante V-105.

TIC-103 Asegurarse que la temperatura que abandona el intercambiador de calor (E-102) no sea superior a 50[C].

Temperatura de la corriente de xido de etileno que sale del IC E-102.

Flujo de servicio (agua fra) del intercambiador E-102 mediante V-106.

Absorcin xido de etileno El flujo de gas producido en E-100 pasa por la torre de absorcin E-200 con el fin de extraer el

OE con agua y recircular los dems gases al reactor E-200. El control realizado en esta seccin

busca la reutilizacin de los diferentes componentes (Amina y agua) optimizando la utilizacin

de recursos, asegurar que las condiciones de separacin sean las adecuadas para hacer el

proceso ms eficiente.

Tabla 3: Intrumentacin y control zona de absorcin de OE


LIC-201 Mantener el nivel de lquido en E-200 constante, para proteger a la bomba E-206. Regulado por el set point de controlador de flujo FIC-201.

Nivel de lquido en la torre de absorcin E-200

Set point de FIC-201

FIC-201 Mantener flujo de alimentacin de agua a E-200 de manera que sea ptimo para mantener el nivel de lquido en un valor determinado.

Flujo de producto de E-301 alimentada a E-200

Make-up de agua adicionada a la corriente que entra en E-200 (mediante V-201)

PIC-201 Mantener la presin de operacin de E-200 en 20 [bar] de manera que a transferencia de materia se lleve a cabo eficientemente.

Presin de la torre de absorcin E-200.

Flujo de gases de salida de E-200 (flujo pobre de OE) mediante V-202.

PI-201 Medir la presin que sale de la torre E-200 (solucin rica en OE), con el fin de asegurar el funcionamiento de la bomba.

Presin corriente de salida de E-200.

---

TIC-201 Asegurar que la temperatura de la solucin rica en OE sea de 45[C], para ingresar a E-300.

Temperatura en la corriente que sale del E-207 (solucin rica en OE)

V-202 y V-203

LIC-202 Mantener el nivel de lquido en la torre de absorcin E-201, ya que si se sobrepasa este nivel se entorpece la transferencia de materia.

Nivel de lquido en E-201

Flujo de lquido rico en CO2 que abandona E-201 (V-204).

PIC-202 Asegura que la presin de los gases recirculados sea de 20 [bar] para mezclarse con los reactivos que entran a E-100.

Presin en la corriente que abandona la torre E-201.

Flujo de gases que sale del E-201. (V-205)

TIC-202 Asegurar que la temperatura que entra al separador flash E-202 est entre 80 -90 [C]

Temperatura de solucin acuosa que se precalienta en E-205.

Flujo de vapor de servicio de E-205 (mediante V-206). Flujo de bypass V-207.

LIC-203 Controlar el nivel de lquido en el separador E-202. De manera que se cumplan las condiciones para una separacin exitosa.

Nivel de lquido en E-202.

Flujo de amina que se purga del separador (V-208 )

LAH-201 Alertar si se sobrepasa el nivel mximo de lquido permitido en E-202.

Nivel de solucin en el separador flash (E-202)

---

PIC-203 Mantener la presin de operacin del separador E-202 en 1,4 [bar] para que el CO2 se separe de la solucin de manera adecuada.

Presin de operacin E-202

Flujo de CO2 que abandona el E-202 (V-209)

FIC-202 Mantener constante el flujo de solucin absorbente que ingresa a E-201

Flujo de solucin absorbente que ingresa a E-201

Flujo de solucin que ingresa a E-201 (V-210 )

PI-202 Informar sobre la presin que entrega la bomba al flujo que se recircula de solucin absorbente.

Presin flujo a la salida de E-208

---

Extraccin del xido de etileno con CO2 supercrtico En esta seccin se extrae el OE de la fase lquida con CO2 en condiciones supercrticas (40[C]

y 80[bar]) en una torre de desorcin E-300. El control en esta seccin se basa en que se

cumplan las condiciones de separacin con el fin de obtener la cantidad de xido de etileno

necesaria para la siguiente etapa. Se optimiza la reutilizacin de recursos (CO2 supercrtico y

catalizador adicionado para la etapa de carbonatacin).

Tabla 4: Instrumentacin y control zona de extraccin de OE


FIC-301 Controlar el flujo de CO2 supercrtico que entra a la torre de desorcin E-300 (recirculado de E-301 y E-302)

Flujo de CO2 supercrtico que ingresa a E-300

Flujo de make-up de CO2 en caso de ser necesario (V-301).

PIC-301 Proteger al compresor E-303 y evitar que se produzca la zona de surge.

Presin de CO2 supercrtico que ingresa a E- 303

Flujo de bypass que recircula el gas por el compresor (V-302)

PIC-302 Controlar la presin con el fin de que el CO2 de E-301 y E-302 se traslade en el sentido correcto y no se devuelvan a los equipos.

Presin de flujo de CO2 que sale de E-301 y E-302.

Flujo de purga de CO2 (V-303).

LIC-301 Asegura que el nivel de solucin (agua rica en CO2) no sobrepase el nivel mximo permitido para tener una separacin exitosa. (E-301)


Flujo que se purga en caso de sobrepasarse el nivel (V-304)

LAH-301 Alerta cuando se ha sobrepasado el nivel mximo en el separador E-301


---

PI-301 Indicar la presin en el separador E-301

Presin de operacin de E-301

---

PI-302 Indicar la presin en la columna de separacin E-302.

Presin de Operacin E-302

---

PIC-303 Proteger al compresor E-304 y evitar que se produzca la zona

Presin de flujo de OE

Flujo de bypass que recircula el gas por el

de surge. pobre en CO2 a la salida de E-302.

compresor (V-305).

FT-301 Indicar flujo de catalizador que se alimenta al reactor de carbonatacin E-400.

Flujo de catalizador que ingresa a E-400.

---

FT-302 Indicar flujo de OE pobre en CO2 que se alimenta al reactor E-400

Flujo de OE que ingresa a E-400

--

FrIC-301 Mantener la razn de alimentacin de catalizador y OE en un valor ptimo para favorecer el rendimiento de la reaccin de carbonatacin.

Se obtiene la razn que existe con la informacin obtenida de FT-301 y FT-302.

Flujo de catalizador que se alimenta a E-400 (V-306).

Reaccin de Carbonatacin El CO2 reacciona con el OE (en presencia de tributilmetilfosfonio como catalizador) formando

carbonato de etileno. En esta seccin se realiza un control con el fin de que la temperatura y

presin de los reactores sea la adecuada para asegurar un buen rendimiento (75 [bar] y

100[C]), para optimizar la adicin de catalizador y de agua de enfriamiento.

Tabla 5: Instrumentacin y control zona de carbonatacin


TIC-401 Mantener la temperatura del reactor E-400 en 100 [C].

Temperatura del reactor E-400.

Flujo de agua de servicio que sale del reactor (V-401).

PIC-401 Mantener las presiones de los reactores en 75[bar].

Presin de operacin del reactor.

Flujo de productos (carbonato de etileno+ subproductos) V-402

TIC-402 Mantener la temperatura del reactor E-401 en 100 [C].

Temperatura del reactor E-401.

Flujo de agua de servicio que sale del reactor (V-403).

PIC-402 Mantener la presin de operacin del separador E-402 en 20 [bar], para que la separacin se lleve a cabo de manera adecuada.


Flujo de gases (CO2) que sale de E-402 (V-404)

LIC-401 Proteger a la bomba E-405, mantener el nivel para tener una separacin adecuada.

Nivel de lquido que hay en E-402

Flujo impulsado de la bomba E- 405 (V-405)

PI-401 Informar la presin que entrega la bomba E-405 al flujo de carbonato de etileno obtenido en E-402.

Presin flujo de carbonato de etileno.

---

PI-402 Informar la presin de operacin del reactor E-400

Presin operacin E-400

---

Reaccin de Hidrlisis Los productos de la reaccin de carbonatacin (carbonato de etileno + subproductos) se

mezclan con agua y se hacen reaccionar en E-500 y E-501, donde ocurre una hidrlisis

formando etilenglicol, polietilenglicoles, etc. Se controla esta seccin con el fin de que se

cumplan las condiciones que optimicen la formacin de etilenglicol (controlar temperaturas,

presiones, catalizador, etc.).

Tabla 6: Instrumentacin y control zona de hidrlisis


TIC-501 Mantener la temperatura del reactor E-500 entre 120-180[C]

Temperatura de operacin del reactor E-500

Flujo de agua de servicio que abandona el reactor (V-501)

PIC-501 Mantener la presin de operacin en 60 [bar] para que la reaccin se lleve a cabo obteniendo la conversin esperada.


Flujo de etilenglicol +otros productos que sale de E-500 (V-502)

dPAH-501 Alerta si es que la diferencia de presin en el reactor E-500 sobrepasa el mximo permitido.

Diferencia de presin en E-500

---

dPI-501 Indica la diferencia de presin en el reactor de hidrlisis (E-500), para indicar el nivel de ensuciamiento de los tubos.

Diferencia de presin que existe en el reactor E-500

---

PI-501 Informar la presin que entrega la bomba E-505 al flujo de etilenglicol+ otros obtenido en E-500.

Presin flujo de etilenglicol+ subproductos

---

dPI-502 Indica la diferencia de presin en el reactor de hidrlisis (E-501), para indicar el nivel de ensuciamiento de los tubos.

Diferencia de presin que existe en el reactor E-501

---

dPAH-502 Alerta si es que la diferencia de presin en el reactor E-501 sobrepasa el mximo permitido.

Diferencia de presin en E-501

---

TIC-502 Mantener la temperatura del reactor E-501 entre 120-180[C]

Temperatura de operacin del reactor E-501

Flujo de agua de servicio que abandona el reactor (V-503)

PIC-502 Mantener la presin de operacin en 60 [bar] para que la reaccin se lleve a cabo obteniendo la conversin esperada.


Flujo de etilenglicol +otros productos que sale de E-501 (V-504)

PIC-503 Mantener la presin de operacin del separador E-502 en 15 [bar], para que la separacin se lleve a cabo de manera adecuada.


Flujo de gases (CO2) que sale de E-502 (V-505)

LI-501 Indica el nivel de lquido que existe en el separador E-502

Nivel de lquido separador E-502

---

LAL-501 Alerta si el nivel de lquido en E-502 es inferior al nivel mnimo permitido.

Nivel de lquido separador E-502

---

Destilacin El etilenglicol obtenido en la reaccin de hidrlisis pasa a la etapa de destilacin en donde se

separa del resto de los subproductos, en la primera torre se separa el agua y esta se recircula,

en la segunda torre se obtiene el etilenglicol y en la tercera se separa el dietilenglicol. El resto

pasa a la siguiente seccin. El control que se realiza en esta seccin tiene que ver con que las

condiciones de operacin de operacin en la torre sean las correctas para que se obtengan

productos de gran pureza.

Torre E-600 Tabla 7: Instrumentacin y control zona de destilacin E-600


PIC-611 Mantener la presin de operacin de torre E-600 constante (0,4 [bar]) para asegurar la calidad de los productos.

Presin de operacin de la torre E-600 en el tope.

Flujo de gases sin condensar en E-607.

TIC-611 Mantener la temperatura del tope de la torre en un valor ptimo para asegurar que la separacin se lleve a cabo de manera eficiente.

Temperatura en el tope de la torre E-600

Flujo de reflujo (V-612).

LIC-611 Proteger la bomba E-610 que sube la presin al flujo de condensado obtenido de E-607.

Nivel de condensado que existe en el estanque acumulador E-607.

Flujo de condensado que se obtiene en E-607 (V-613)

PI-611 Informar la presin que entrega la bomba E-610 al flujo de condensado obtenido en E-608

Presin flujo de productos de condensado de E-600.

---

LIC-612 Proteger la bomba E-616, que bombea los productos de fondo, y evitar que la torre se seque ya que esto afecta la calidad de la separacin.

Nivel de lquido existente en el fondo de la torre E-600

Flujo de productos de fondo que se alimentan a la torre E-601 (V-614).

TIC-612 Proteger la bomba E-616, que bombea los productos de fondo, y evitar que la torre se seque ya que esto afecta la calidad de la separacin.



PIC-612 Controlada la temperatura que hay en el fondo de la torre de destilacin E-600 para asegurar que la separacin se lleve a cabo de manera eficiente.

Temperatura en el fondo de E-600

Set point del PIC-612.

PI-612 Informar la presin que entrega la bomba E-616 al flujo de productos de fondo en E-600.

Presin flujo de productos de fondo obtenidos en E-600

---

Torre E-601 Tabla 8: Instrumentacin y control zona destilacin E-601


PIC-621 Mantener la presin de operacin de torre E-601 constante (0,11 [bar]) para asegurar la calidad de la separacin.



TIC-621 Mantener la temperatura del tope de la torre E-601 en un valor ptimo para asegurar que la separacin se lleve a cabo de manera eficiente.

Temperatura en el tope de la torre E-601.



Nivel de condensado que existes en el estanque acumulador E-608.


PI-621 Informar la presin que entrega la bomba E-611 al flujo de condensado obtenido en E-608


---




TIC-622 Controlada la temperatura en el fondo de la torre E-601 para asegurar que la separacin se lleve a cabo de manera eficiente.



PIC-622 Mantener la presin del vapor de servicio del rehervidor E-614 en un valor determinado para TIC-622y mantener temperatura ideal

Presin de alimentacin en vapor de servicio E-614.

Flujo de vapor de servicio que se alimenta a E-614 (V-625).



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Torre E-602 Tabla 9: Instrumentacin y control zona de destilacin E-602


PIC-631 Mantener la presin de operacin de torre E-602 constante (0,11 [bar]) para asegurar la calidad de la separacin.



TIC-631 Mantener la temperatura del tope de la torre E-602 en un valor ptimo para asegurar que la separacin se lleve a cabo de manera eficiente.

Temperatura en el tope de la torre E-602.



Nivel de condensado que existe en el estanque acumulador E-609.


PI-631 Informar la presin que entrega la bomba E-612 al flujo de condensado obtenido en E-609.


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Flujo de productos de fondo que se alimentan al evaporador E-700 (V-634).

TIC-632 Controlada la temperatura en el fondo de la torre E-602 para asegurar que la separacin se lleve a cabo de manera eficiente.



PIC-632 Mantener la presin del vapor de servicio del rehervidor E-615 en un valor determinado por el TIC-632.

Presin de alimentacin de servicio E-615.

Flujo de vapor de servicio que se alimenta a E-615 (V-635).



---

Evaporacin para recuperar catalizador El producto de fondo obtenido en la torre E-601 (polietilenglicol y catalizador) pasa a un

evaporador que tiene por funcin separar el catalizador utilizado en la reaccin de

carbonatacin y recircularlo a este mismo. El evaporador utiliza como flujo de servicio vapor

producido en un rehervidor.

Tabla 10: Instrumentacin y control zona recuperacin de catalizador


LIC-701 Proteger la bomba E-619 que impulsa el flujo de catalizador obtenido en el evaporador E-700

Nivel de lquido en evaporador E-700

Flujo de catalizador impulsado por la bomba E-619 (V-701)

PI-701 Informar la presin que entrega la bomba E-619 al flujo de catalizador obtenido en E-619.

Presin flujo catalizador obtenido en E-700

---

LIC-702 Informar la presin que entrega la bomba E-619 al flujo de catalizador obtenido en E-619.

Presin flujo catalizador obtenido en E-700

---

PIC-701 Evitar que se seque el fondo de la torre y rehervidor.

Nivel de lquido en el fondo de E-10

Enviar el Set point al PIC-701

Produccin de vapor El vapor utilizado en la planta se reutiliza, una vez que es utilizado, se le somete a un proceso

de desmineralizacin para luego formar vapor nuevamente. El agua proveniente de la planta

desmineralizadora pasa por una caldera de la cual se obtiene vapor a temperatura adecuada

para ser reutilizado en la planta.

Tabla 11: Instrumentacin y control zona produccin de vapor


LIC-801 Proteger a la bomba E-18, evitando que se vace el estanque E-15.

Nivel de agua lquida en E-15.

Alimentacin de agua proveniente de planta de agua desmineralizada (V-802)

PI-801 Informa sobre la presin que hay en el estanque acumulador de agua desmineralizada E-15

Presin estanque E-15

---

PI-802 Informar la presin que entrega la bomba E-17 al flujo de agua que sale del estanque E-15.

Presin flujo de agua obtenida en E-15.

---

AIC-801 Asegurar que los gases de combustin producidos en E-6 cumplan con la norma ambiental sobre emisiones

Concentracin de gases de combustin a a salida de la

Flujo de oxgeno que se alimenta a E-6 (V-803)

gaseosas de contaminantes. caldera.

PIC-801 Asegurar que la presin de la caldera se encuentre en un valor seguro y que optimice la evaporacin.


Flujo de gases de combustin que abandona la caldera (V-804)

TIC-801 Asegurar que la temperatura del vapor de agua obtenido sea la correcta para alimentar a la planta.

Temperatura del vapor obtenido en la caldera.

Flujo de combustible que se alimenta a la caldera (V-805)

Tratamiento de aguas de enfriamiento El agua utilizada para enfriar en la planta es reutilizada, para esto se cuenta con una seccin

de tratamiento en donde el agua pasa por una torre de enfriamiento con el fin de tener una

temperatura adecuada para actuar como servicio en las partes de la planta que se requiera.

Tabla 12: Instrumentacin y control zona tratamiento de aguas de enfriamiento


PI-901 Indica la presin del flujo de agua que sale de la torre enfriadora E-19

Presin flujo que sale de E-19.

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LIC-901 Proteger la bomba E-22 que impulsa el flujo de agua enfriada que se almacena en el estanque E-20.

Nivel de agua en E-20

Flujo de agua que se purga del estanque E-20 (V-901).

PI-902 Indica la presin del flujo de agua caliente que sale del estanque E-15, impulsado por la bomba E-18

Presin flujo despus de E-18.

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PI-903 Indica la presin del flujo de agua que sale del estanque de almacenamiento E-20

Presin flujo que sale de E-20.

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Planta desmineralizadora

En esta seccin del proceso, se acondiciona el agua proveniente del proceso (utilizada como

servicio), para que sea reutilizada.

Tabla 13: Instrumentacin y control planta desmineralizadora


LIC-301 Controla el nivel de agua en el estanque que almacena agua luego de la torre

Nivel de agua en el estanque de almacenamiento

Flujo de agua a tratar que se alimenta (V-1).

descarbonatadora. despus de la torre descarbonatadora.

PI-301 Indica la presin de flujo impulsado por la bomba E-20

Presin del flujo impulsado por E-20

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Presin flujo luego de E-23

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LIC-302 Controlar el nivel de lquido que hay en el estaque E-18


Flujo de agua a tratar que ingresa al equipo catinico (V-2).

Puesta en marcha

Generalidades De acuerdo a la vecindad industrial, avisar al resto de las plantas y a las autoridades pertinentes.

Inspeccin: Comprobar que el suministro de electricidad funcione en todos los equipos e

instrumentos de la planta que lo requieran y adems revisar el buen funcionamiento del cerrado de vlvulas y de los instrumentos elctricos que se activen desde la sala de control. Tambin comprobar que el suministro de aguas funcione adecuadamente.

Habilitacin de sistemas auxiliares y servicios:

A continuacin se expone el procedimiento de la puesta en marcha de los servicios. Esta rea deber ser la primera en ponerse en marcha, dado que esta da soporte al resto de la infraestructura.

Agua:

Tras la verificacin de la disponibilidad de esta en la lnea, se da paso al flujo de esta en todos los equipos en la que se requiera (condensadores, intercambiadores, torres de absorcin, etc).

Vapor:

Comprobar el correcto funcionamiento del ablandador de agua, analizando la dureza de esta a la salida del equipo. Luego verificar que las vlvulas del sistema estn abiertas o cerradas segn corresponda al sistema de la caldera.

Se debe revisar el nivel del agua de la caldera, comprobar el nivel del condensado en el tanque y la disponibilidad y nivel de combustible. Una vez hecho esto se procede al encendido de la caldera.

Se debe mantener durante 10 minutos en fuego bajo, luego parar durante 3 minutos, repitindose esta operacin hasta obtener 50 libras de presin. En este momento se efectuar el procedimiento de purga, para luego dejar funcionando la caldera hasta que llegue a la presin de trabajo. Luego se debe pasar el interruptor a fuego alto para posteriormente, abrir lentamente la vlvula principal de salida de vapor y luego purgar la lnea de vapor.

Dixido de carbono casi-supercrtico:

Se hace pasar nitrgeno a alta presin, el cual se deja varias horas verificando que no haya fugas ni cadas de presin. Luego se retira el nitrgeno y se da paso al CO2 casi supercrtico. Se debe verificar las condiciones de presin y temperatura.

Solucin de amina:

Verificar sistema de filtracin y la concentracin de esta. Luego dar paso al flujo de esta en todos los equipos en que se requiera.

Habilitacin de las diferentes unidades de proceso:

A continuacin se expone el procedimiento de la puesta en marcha de las diferentes zonas del Proceso.

Zona de Reactores: Hacer pasar vapor de agua de alta presin a travs de la carcasa del reactorE-100. Una vez

alcanzada la temperatura adecuada para el comienzo de la reaccin, se debe introducir la alimentacin de los reactivos al sistema, de manera que, transcurrido el periodo de tiempo oportuno, stas ya se inicien por s mismas, puesto que al ser reacciones fuertemente exotrmicas, se genera la energa suficiente para poder prescindir del aporte de calor inicial que supona el vapor de agua.

En estas circunstancias los sistemas se encuentra en condiciones normales de trabajo, por lo que ser necesario empezar la refrigeracin haciendo pasar los fluidos de refrigeracin de los sistemas a travs de la carcasa del reactor E-100.

Zona de lavado con Amina:

Limpiar correctamente la lnea de solucin de amina. Esto se puede realizar con aire o vapor. Luego llenar la lnea con la solucin de amina y comenzar su circulacin.

Dar la entrada de vapor al intercambiador E-205 para posteriormente permitir la entrada de gas a tratar a la torre.

Zona de extraccin con CO2:

El primer paso es comprobar que no haya fugas en la instalacin. Para ello, se llenar la instalacin con nitrgeno seco hasta alcanzar una presin de prueba de 39 [bar]. El nitrgeno permanecer en el circuito algunos das, y se comprobar que la presin no descienda. Una vez finalizada la prueba de estanqueidad del sistema, se realizar el vaco de la instalacin, con tal de extraer todo el aire del circuito y se dar paso al CO2 casi supercrtico.

Zona de destilacin:

Dar paso al agua de refrigeracin en los condensadores de las torres, luego se deber llenar de agua los re hervidores E-613, E-614 y E-615 hasta una medida determinada, posteriormente se debe dar paso al vapor de servicio de los rehervidores y de los eyectores que generan el vaco de las torres y calentar el agua respectivamente. Una vez que la cabeza de la primera torre llega a una temperatura determinada se puede ingresar la solucin a destilar, y luego a si mismo con las torres que le siguen. Luego de que comienza a condensarse los vapores de tope y se alcanza un nivel en los acumuladores, se procede a realizar el reflujo de tope.

Zona de evaporacin:

Esperar a que el rehervidor alcance el nivel necesario, para luego dar el paso al vapor de servicio. Una vez se alcancen las temperaturas necesarias, controlar el flujo de vapor para mantener un estado estacionario.

Zona Desmineralizacin de aguas:

Se debe verificar el correcto lavado de las resinas luego de su regeneracin, esto se realiza

ingresando agua desmineralizada a cada equipo, tanto aninico como catinico, por separado y

midiendo pH en la corriente de salida. Luego se verifica que la combinacin de las vlvulas sea la

correcta, considerando que el agua a tratar debe pasar primero por un proceso de extraccin

catinica, luego descarbonatacin, extraccin aninica y finalmente desaireacin. A la vez se debe

verificar el correcto funcionamiento de los ventiladores de descarbonatacin, as como las bombas

que impulsan el agua hacia los tanques de extraccin de aniones. Posteriormente se inicia la

alimentacin de agua a tratar al sistema.

Detencin programada La detencin de la planta debe tener considerado intrnsecamente el concepto de seguridad, esto

es, generar todos los cambios de la manera en que menos afecten a los equipos de la planta, y se

mantenga a todo momento la integridad de los operarios involucrados en el proceso. A su vez,

minimizar la cantidad de producto valioso perdido.

A modo general, el procedimiento para detener la planta debe ser de manera secuencial, como

sigue:

Generar conocimiento de todo el personal que trabaja en planta directa e

indirectamente ya que las condiciones normales de operacin tendrn cambios.

Disminucin de carga de materias primas oxgeno y etileno manteniendo carga del

inhibidor constante: principalmente por temas de seguridad.

Mientras se reduce la entrada de materias primas y an existen flujos internos en la

planta, seguir recuperando la mayor cantidad de productos valiosos desde las torres de

destilacin E-601 y E-602 (MEG y DEG principales).

Detener flujo de catalizador homogneo (make-up de bromuro o yoduro de metal alcalino

que alimenta a los reactores de carbonatacin).

Para detener el funcionamiento de las torres de destilacin, cortar el flujo de vapor de

servicio que suministra la carga trmica a las torres, de manera paulatina, y de forma

paralela a la disminucin de flujo de alimentacin que las torres irn recibiendo. Para

realizar esta reduccin, se debe ir disminuyendo el flujo de combustible que se le entrega

a la caldera E-6.

Detener flujo de amina (Make-up amina), que sirve como fluido de extraccin en la torre

E-202.

Reducir gradualmente el flujo de la corriente (3), una vez el flujo de etileno y oxgeno sea

mnimo. Esto, pues por temas de seguridad se desea evitar hasta el ltimo momento

reacciones de combustin dentro de E-100.

Mientras las corrientes de make-up ven disminuida su alimentacin a la planta, se corta en

ltima instancia el make-up de CO2 en la seccin de absorcin de la planta. El gas se va

purgando por su correspondiente salidas (por la salida con el control de vlvula V-303),

arrastrando consigo tambin posibles gases retenidos en los equipos.

Detener suministro de fluidos refrigerantes. Primero, de agua de refrigeracin seguido del

flujo de hidrocarburo refrigerante en E-100 (de los procesos ms crticos dentro de la

planta).

Inyeccin de flujo gaseoso inerte a la planta (vapor) por dos razones principales: Primero,

remocin de cualquier gas retenido dentro de algn equipo, y Segundo, para buscar

posibles fugas que se puedan haber generado en la operacin continua de la planta.

Cerrado de vlvulas, con posterior instalacin de blinds en puntos crticos donde

operarios trabajen directamente. Esto ltimo, para evitar cualquier fuga de material que

pudiera haber quedado dentro de la planta.

Apagado de bombas y compresores.

Corte de suministro elctrico a equipos que generan el movimiento dentro de la planta,

como bombas y compresores.

Realizar las mantenciones requeridas en la planta.

Emergencias

Fallas de operacin Tabla 14: Fallas de operacin

Falla Causa Consecuencia Medidas a tomar

Falla en suministro elctrico

Corte inesperado o programado del

suminstro.

Falla en equipos esenciales para el funcionamiento de la

planta. (Bombas y compresores principalmente)

Utilizacin de bombas spare que

funcionen con vapor y para los

compresores tener generadores.

Envenenamiento y/o sinterizacin del catalizador

Aumento de la temperatura

Disminucin de su vida til, con una notoria disminucin en la eficiencia de reaccin.

Detener planta.

Ausencia o flujo nulo de

diclorometano. Lnea obstruida

Generacin de productos de combustin en el primer

reactor.

Tener inhibidor de reserva para evitar

reacciones indeseadas.

Ausencia Vapor de Servicio.

Falla en calderas e intercambiador E-

103.

Falla en funcionamiento de intercambiadores de calor,

eyectores y evaporador

Revisar matriz de agua puesto que es

sta se transforma en vapor.

Fallas en Equipos

Tabla 15: Fallas de equipos

Fallas Causa Consecuencia Medidas a tomar

Aumento de temperatura en

reactor E-100

Bajo flujo de hidrocarburo

Sinterizacion del catalizador y formacin de

compuestos finales.

Revisar flujo de hidrocarburo. En el peor de los casos,

detener planta.

Intercambiadores Sucios

Formacin de incrustaciones o

acumulacin de materia.

Ineficiencia en la transferencia de calor.

Revisar temperaturas de salida. Si no son las

necesarias realizar operativo de limpieza.

Inundacin en torres de lavado.

(Scrubbers)

Aumento del nivel dentro de la torre.

Disminucin en la transferencia de materia en torre

generando una baja remocin de producto

deseado.

Revisar niveles en torres anteriores que

puedan afectar el control en cascada. Revisar vlvula de

salida (liquido) puede fallar evitando la

salida. Aumento de Falla de eyectores Disminucin en la Revisar eyectores,

presin en torres de destilacin

debido al bajo flujo de vapor. Tambin puede ser por el ingreso de

compuestos ms voltiles.

eficiencia de separacin.

posible falla en suministro de vapor evitando que se los

eyectores generen el vaco en las torres.

Cavitacin de Bombas

Disminucin de nivel en equipos principales.

Bomba deja de funcionar

Revisar vlvulas o lazo de control.

Ausencia o poca presencia de oxgeno en

caldera

Vlvulas de ingreso obstruidas o ingreso de

mucho combustible.

Combustin incompleta

Revisar vlvula de aire y de combustible. Revisar chimenea.

Filtros de compresores

sucios

Acumulacin de material indeseable.

Disminucin en la eficiencia del compresor.

Revisar que la cada de presin no se deba a

otros problemas. Cambiar filtros en caso

de ser necesario.

Referencias Patentes documentadas:

o N 4,400,559 fecha:8/1983; Vijay S. Bhise, Bloomfield, NJ, EEUU.

o N 5,763,691 fecha:6/1998; Kazuki Kawabe et al. Japn

o N US 8814989 B2; 8/2014; Robin Thilele, BASF, EEUU.

Blbliografia:

o International Process Plants; Stock #600593.

o www.ippe.com (visto 11/2014)

o Eric J. Beckman, Supercritical and near-critical CO 2 in green chemical synthesis and

processing, 2003.

o K. Ewissermel, Industrial Organic Chemestry, 3 Ed. 1997

http://www.ippe.com/

P&ID Planta Etilenglicol a partir de etileno

P&ID Planta desmineralizadora de agua