Columna De Destilación Binaria

ESTUDIO DEL FUNCIONAMIENTO Y SIMULACIÓN DE UNA COLUMNA DE DESTILACIÓN BINARIA

EL CLÁSICO EJEMPLO DE CONTROL INDUSTRIAL

OBJETIVOS

• Conocer de manera más adecuada como es el control industrial en el ámbito petrolero, pues todo lo aprendido hasta ahora es puesto en práctica en la Industria del petróleo pero por el tiempo en la materia no se llega a ver todo esto.

• Identificar variables utilizadas, mecanismos de control, lazos, conceptos básicos y simulación del funcionamiento de una columna de destilación binaria.

• Reconocer como funcionan estas variables análogas en lo que respecta al control de la columna de destilación para los diferentes instrumentos como son las válvulas, controladores de nivel y de concentración tanto para la parte de la mezcla más volátil como para menos volátil.

INTRODUCCIÓN

En la actualidad, los procesos industriales requieren métodos y mecanismos más sensibles y precisos en el campo, es por ello, la implementación de la automatización, ya que esta permite un mejor monitoreo y control de las variables operacionales que intervienen en el mismo, mediante mecanismos y controladores que orientan la información al resultado más efectivo teniendo control de manera considerable sobre los aspectos externos e internos que puedan afectar tal resultado. Todos los métodos de automatización se basan en tres factores fundamentales para su aplicabilidad como son; las mediciones de las variables, la evaluación de cada variable con la intervención de distintos factores, y por último el control necesario para corregir y obtener los resultados deseados.

Uno de los elementos básicos que conforma parte de la rama extensa del Automatismo Industrial, es el control mediante correctores (P.I.D.). Los correctores P.I.D. representan un sistema de control en donde se toman en cuenta la intervención de todos los elementos que se disponen dentro del lazo a controlar con el fin de determinar mediante una serie de técnicas la obtención de los valores óptimos de la magnitud de la variable controlada y así, de esta manera mantener el sistema industrial dentro de las condiciones estudiadas.

Las facilidades de producción, comprenden etapas a través de las cuales se logra obtener un fluido en condiciones óptimas para su transporte, refinación y comercialización que se realizan en la estación de producción.

En condiciones naturales el crudo contiene arenas, lodo, agua y gas entre otros elementos por lo que se requiere un filtrado y deshidratación que se realizan en los distintos equipos de la estación de producción. Las distintas estaciones de producción están conformadas por prácticamente los mismos equipos.

El esquema general de una estación así como sus elementos se puede observar en la siguiente figura:

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UNA COLUMNA DE DESTILACIÓN

El objetivo de una Columna de Destilación Binaria es el de separar una mezcla líquida de dos sustancias con distintos grados de volatilidad obteniendo como producto 2 flujos a los que llamaremos Destilado (D) y Sedimento (B). Para comprenderlos definiremos concentración de una mezcla como la fracción molar o másica del componente más volátil ósea en que porcentaje está presente en la mezcla el elemento más volátil. El Destilado es una mezcla que tiene una concentración muy alta cercana a uno por lo q es casi el elemento más volátil puro y el Sedimento tiene una concentración cercana a cero y es casi el elemento menos volátil puro.

Una columna consiste básicamente en un sistema de condensación y otro de rehervido y una pila de platos encerrados en un recipiente que viene a hacer la columna propiamente dicha.

ANALISIS DE COLUMNAS DE DESTILCION TIPICAS

A continuación se analizan algunos casos de columnas de destilación con diferencias como el número de corrientes de alimento, el número de corrientes laterales y el tipo de condensador

- Destilación con un alimento, condensador total y rehervidor parcial

Esta unidad, contiene dos elementos conformados por M y N – M - 1 etapas de equilibrio, una etapa de equilibrio con alimentación, un condensador total, un divisor de corrientes y un rehervidor parcial.

El número total de variables para cada uno de los seis elementos es:

Especificaciones

Condensador Total C +4

Divisor de corrientes C + 5

Sección de rectificación 2C + 2(N – M – 1) +5

Etapa de alimentación 3C + 8

Sección de agotamiento 2C + 2M + 5

Rehervidor C + 4

Total 10C + 2N + 29

El número de restricciones adicionales, correspondientes a las 9 corrientes comunes está dado por: N = 9(C + 2) = 9C +18 y el número total de variables de la columna de destilación con condensador total y rehervidor parcial esta dado por:

N = (10C + 2N + 29) − (9C +18) = C + 2N +11

El diseñador podría utilizar estos (C + 2N + 11) grados de libertad de la siguiente manera:

Especificaciones

Presión en cada etapa de equilibrio N

Flujo calórico en cada etapa de equilibrio N

Corriente de alimentación C + 2

Cantidad de etapas de equilibrio 1

Número de la etapa de alimentación 1

Presión en el fondo de la columna 1

Caída de presión en el rehervidor 1

Presión en el tope de la columna 1

Caída de presión en el condensador 1

Flujo

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