PRODUCCIÓN DE METANOL A PARTIR DE GAS DE SÍNTESIS PROVENIENTE DE LA GASIFICACIÓN DE CARBÓN RESIDUAL. ZONA DE SEPARACIÓN

Daniela Garcés Tapia, Ivanna Salazar Miranda, Juan Esteban Muñeton, Simón Guerrero, Ma Camila Acosta.

Simulación de producción de metanol a partir de gas de síntesis en aspen hysys

PRODUCCIÓN DE METANOL A PARTIR DE GAS DE SÍNTESIS PROVENIENTE DE LA GASIFICACIÓN DE CARBÓN RESIDUAL.

ZONA DE SEPARACIÓN

*Universidad Pontificia Bolivariana, Cq. 1 #70-01, of. 11-259, Medellín, Colombia, 2017

Resumen: En el presente artículo se especifica el diseño de la zona de separación del proceso de producción de metanol a partir de gas de síntesis y residuos de carbón colombiano, describiendo detalladamente equipos y corrientes con sus respectivas condiciones de operación.

Para lograr el diseño óptimo de la zona de separación, se planteó una simulación en el software Aspen Hysys V9, de forma tal que la simulación de cada equipo en el software, mostrara las propiedades completas de los fluidos a las condiciones operacionales y con ello, lograr el dimensionamiento mediante algoritmos descritos en Excel. Los resultados obtenidos de la simulación y el dimensionamiento de los equipos de la zona de separación muestran que se necesitan 8 separadores L-V para tratar el efluente del reactor antes de las demás operaciones de separación, 1 torre de destilación con una presión operativa de 283 kPa, condensador parcial y aguas de enfriamiento. Se obtuvo una composición del 96% de metanol al final de la zona de separación.

Palabras claves: síntesis, dimensionamiento, zona de separación, metanol.

PRODUCTION OF METHANOL FROM GASES OF SYNTHESIS FROM GASIFICATION OF RESIDUAL CARBON.

SEPARATION AREA

Abstract: In this article the design of the separation zone of the methanol production process from synthesis gas is specified, describing in detail equipment and currents with their respective operating conditions.

In order to achieve the optimum design of the separation zone, a simulation was proposed in the Aspen Hysys software, so that the simulation of each equipment in the software, show the complete properties of the fluids to the operational conditions and with that, to achieve the sizing by algorithms described in Excel. The results obtained from the simulation and sizing of the separation area equipment show that 8 L-V separators are required to treat the reactor effluent before the other separation operations, 1 distillation tower with an operating pressure of 283 kPa, partial condenser and quench water. A composition of 96% methanol was obtained at the end of the separation zone.

Key words: synthesis, sizing, separation zone, methanol.

1. INTRODUCCIÓN

De acuerdo con los principios de descomposición jerárquica, una vez se ha definido el diseño de la zona de reacción, su efluente queda caracterizado y el problema de separación/purificación queda definido. Por ello, el siguiente artículo muestra el diseño de la zona de separación del proceso de producción de metanol a partir de gas de síntesis.

En la zona de separación se tiene varios objetivos de los cuales los dos más importantes son separar el producto de interés y eliminar contaminantes y productos tóxicos, además, se busca también separar y recircular las materias primas, los productos secundarios y los inertes.

[pic 1]

Mediante el proceso de obtención de metanol a partir de gas de síntesis, se pretende obtener metanol a un porcentaje mayor del 95%, además se busca también recircular las materias primas en el efluente del reactor para su máximo aprovechamiento.

1. EVALUACIÓN ZONA DE SEPARACIÓN

Después de optimizar y dimensionar el reactor PFR se obtiene una corriente de 1254 kmol/h cuyas composiciones se encuentran en la Tabla 1.

Figura 1. Simulación del proceso de producción de metanol

Para este fin se utilizaron los siguientes equipos: condensador, separadores flash, torres de destilación, torres de absorción y diferentes equipos de acondicionamiento de las corrientes. La simulación de la zona de reacción y separación se lleva a cabo mediante el software Aspen Hysys V9.0 y se muestra en la Figura 1.

Para lograr el diseño de la zona de separación, se seleccionaron diferentes operaciones unitarias para llegar a los niveles de separación deseados, donde, además, se definieron los arreglos en los que se disponen y las condiciones a la que operan.

Tabla 1.  Composición molar a la salida del reactor

El efluente del reactor se encuentra como vapor a 500 °C, debido a esto, lo primero que se debe hacer es llevar la corriente a una temperatura de 35 ° C para lograr condensar parte de este flujo y así reducir el tamaño de los equipos de separación posteriores, luego se lleva a un tren de 8 separadores flash que dividen la corriente en un flujo de líquido y un flujo de vapor.

2.1 Sistema de recuperación de líquidos

El flujo de líquido que sale de los separadores es enviado al sistema de recuperación de líquidos (SRL), que para este caso está compuesto por una torre de destilación con condensador parcial (para eliminar los incondensables) y se obtienen los resultados que se muestran a continuación.

Tabla 2. Composición molar corrientes torre de destilación (SRL)

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