ARRANQUE DE UNA  TORRE DE DESTILACIÓN MIGUEL ANGEL SOTO BORBÓN
Introducción <ul><li>Antes de que una columna de destilación pueda ser operada normalmente debe pasar a través de dos etap...
El Arranque <ul><li>Es necesario hacer una pequeña preparación.  </li></ul><ul><li>Debe incluir una revisión de los cálcul...
Revisión de diseño <ul><li>Incertidumbre en los datos de equilibrio y la eficiencia en los cálculos de la columna. </li></...
Factores de seguridad <ul><li>Debido a la incertidumbre notada anteriormente, uno debe incluir factores de seguridad en el...
Pre-arranque <ul><li>El procedimiento de arranque y la lista de revisión ayudan a asegurar que el equipo sea instalado y o...
Proceso de arranque <ul><li>A pesar de las precauciones en el diseño del proceso y pre-pruebas rigurosas el sistema todaví...
Problemas hidráulicos <ul><li>La mala o incorrecta instalación de los platos. </li></ul><ul><li>Capacidad insuficiente del...
Problemas mecánicos <ul><li>Deflectores con goteras o mal puestos en compuertas de condensación y decantadores y trampas. ...
<ul><li>La vibración de las bandejas ocurre por la velocidad de entrada del vapor crítico.  </li></ul><ul><li>En un caso p...
Problemas con el paso de fluidos <ul><li>Espumas. </li></ul><ul><li>Sólidos en la alimentación. </li></ul><ul><li>Sólidos ...
<ul><li>En una columna empacada el quitar el solvente volátil de la alimentación de una solución acuosa causa que se disue...
Problemas instrumentales <ul><li>Ya que los instrumentos han sido calibrados y las pruebas de los ciclos han sido completa...
Principios de operación <ul><li>Aunque la operabilidad básica del sistema haya sido probada puede fallar para mantener la ...
Condiciones variables <ul><li>La composición de la alimentación y los cambios de flujos,, los controladores pudieran no es...
Impurezas <ul><li>Impurezas en el agua del intercambiador de calor pueden ocurrir con una sorprendente rapidez, especialme...
Corrientes recirculantes <ul><li>Trazas de impurezas que permanecen en la corriente de recirculación se acumularán en el s...
Guía para la solución de problemas <ul><li>Tener un plan de acción para relacionar los “síntomas” a las causas probables p...
 
Enviar flujo del fondo al tanque de alimentación Revisar el hervidor. Reducir el flujo de alimentación. Limpiar y revisar ...
Ajustar TIC –12 más alto. Incrementar el flujo de vapor TR3 – 3 FR –15  FIC –7  TR3 –3–1  Control de temperatura bajo. No ...
 
 
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  1. 1. ARRANQUE DE UNA TORRE DE DESTILACIÓN MIGUEL ANGEL SOTO BORBÓN
  2. 2. Introducción <ul><li>Antes de que una columna de destilación pueda ser operada normalmente debe pasar a través de dos etapas preeliminares: De arranque y principios de funcionamiento o de operación. </li></ul><ul><li>Estas etapas comparten muchos de los mismos problemas pero son distintas entre sí. </li></ul>
  3. 3. El Arranque <ul><li>Es necesario hacer una pequeña preparación. </li></ul><ul><li>Debe incluir una revisión de los cálculos de diseño y especificaciones de operación. </li></ul><ul><li>Un plan preparativo usando agua en lugar del líquido para el cual el sistema esta diseñado para manejar y procedimientos operativos. </li></ul><ul><li>Anotar todos los problemas que se pueden esperar, cómo serán detectados, y cuál sería la solución. </li></ul>
  4. 4. Revisión de diseño <ul><li>Incertidumbre en los datos de equilibrio y la eficiencia en los cálculos de la columna. </li></ul><ul><li>Incertidumbre en la transferencia de calor. </li></ul><ul><li>Componentes inesperados en la alimentación. </li></ul><ul><li>Diferencias entre las condiciones de planta y de diseño, particularmente en la composición de la alimentación. </li></ul><ul><li>Variación de las condiciones de operación causadas por alteraciones de los controladores de la planta </li></ul>
  5. 5. Factores de seguridad <ul><li>Debido a la incertidumbre notada anteriormente, uno debe incluir factores de seguridad en el diseño. El ingeniero de arranque debe buscar las siguientes reglas de dedo extras y ser agregados al manual de diseño. </li></ul>100 Capacidad de bombas 30 Área de los condensadores y hervidores 15 Diámetro de la columna 20 Número de platos en la torre de platos 30 Altura de empaque en la columna empacada Factor % Artículo
  6. 6. Pre-arranque <ul><li>El procedimiento de arranque y la lista de revisión ayudan a asegurar que el equipo sea instalado y operado tal como fue diseñado. </li></ul><ul><li>Los paneles del instrumento deben ser limpiados y los instrumentos instalados deben ser revisados ciclo por ciclo. </li></ul><ul><li>Después, el agua debe ser bombeada a través de todo el sistema de destilación para descubrir fugas y revisar el sistema de bombeo. </li></ul><ul><li>Después, el agua es destilada en el sistema para revisar el intercambio de calor y las capacidades de la columna para observar operaciones adecuadas de la circulación en las líneas de gravedad. </li></ul><ul><li>Estos pasos descubrirán los errores de instalación más comunes, tales como bloqueo del equipo o líneas, caída excesiva de la presión en las bombas o en las líneas de gravedad, y ensamblaje incorrecto en los intercambiadores de calor. </li></ul>
  7. 7. Proceso de arranque <ul><li>A pesar de las precauciones en el diseño del proceso y pre-pruebas rigurosas el sistema todavía puede fallar en el arranque. Problemas que probablemente sean encontrados únicamente durante el proceso de operación actual que incluye problemas hidráulicos y mecánicos, dificultades con los flujos y problemas con la instrumentación . </li></ul>
  8. 8. Problemas hidráulicos <ul><li>La mala o incorrecta instalación de los platos. </li></ul><ul><li>Capacidad insuficiente del cabezal de las bombas. </li></ul><ul><li>La generación de remolinos en las líneas de bombeo. </li></ul><ul><li>Reabsorción líneas abajo. </li></ul><ul><li>Venteo de condensadores y hervidores. </li></ul><ul><li>Taponamiento de las pantallas de arranque. </li></ul>
  9. 9. Problemas mecánicos <ul><li>Deflectores con goteras o mal puestos en compuertas de condensación y decantadores y trampas. </li></ul><ul><li>Vibraciones de las bandejas o los tubos de los condensadores que llevan a la falla en la tubería. </li></ul><ul><li>Estos errores pueden ser encontrados durante la inspección, frecuentemente pasan por alto debido a que las inspecciones generalmente ocurren únicamente durante la prueba hidrostática después del ensamblaje final. </li></ul>
  10. 10. <ul><li>La vibración de las bandejas ocurre por la velocidad de entrada del vapor crítico. </li></ul><ul><li>En un caso particular, la fuerza de la circulación del vapor de los hervidores causó tanta vibración en el fondo de la bandeja de la columna que los amarres o sostenedores se aflojaron, y la sección de la bandeja se cayó hacía el pozo. Los vapores pasaron hacia arriba entonces ocasionando que varías bandejas más se cayeran. </li></ul><ul><li>El problema se descubrió únicamente cuando los pernos sueltos detuvieron la bomba, la solución incluyó cambiar el tamaño de la entrada de la boquilla del vapor y la rigidez del fondo de la bandeja que sostenía las vigas. </li></ul>
  11. 11. Problemas con el paso de fluidos <ul><li>Espumas. </li></ul><ul><li>Sólidos en la alimentación. </li></ul><ul><li>Sólidos precipitando en el fondo. </li></ul><ul><li>Trazas de impurezas en la alimentación. </li></ul>
  12. 12. <ul><li>En una columna empacada el quitar el solvente volátil de la alimentación de una solución acuosa causa que se disuelvan los sólidos para precipitarse hacía abajo de la alimentación tapando la columna, la solución es cambiar este empaque con bandejas con tamices de contracorriente. Por él, los problemas de espuma en los platos de la columna se resuelven reemplazando el plato con el empaque. </li></ul><ul><li>Estas impurezas en la alimentación pueden causar corrosión o descomposición química, pero un problema común es la acumulación de trazas de material en la columna. Si las trazas de la impureza es agua, comúnmente pueden ser encontrados como una fase líquida insoluble en la parte superior de la columna donde puede prevenir separación o inundación de la columna. Se remueve sacándolo de la parte de arriba del plato de reflujo. Las impurezas se acumulan dentro de la columna si éstas hierven o forman azeótropos a temperaturas entre los puntos de ebullición de los componentes. </li></ul>
  13. 13. Problemas instrumentales <ul><li>Ya que los instrumentos han sido calibrados y las pruebas de los ciclos han sido completadas la persistencia del problema regularmente incluirá el proceso dinámico. De éstos, el más común es la localización del elemento primario y tiempo de respuesta. </li></ul><ul><li>Siempre es bueno proveer distintos elementos extras de temperatura conectados en la columna, ya que la primer localización escogida por los sensores de temperaturas pueden probar que no es el punto que da la mejor combinación de respuesta rápida y correlación cercana con la calidad del producto. Los acoplamientos extras pueden ser usados durante la solución de problemas para medir la temperatura de la columna o la presión. </li></ul><ul><li>Un problema con los controles de nivel proporcionales son que ellos pueden causar ciclos incontrolables cuando el tiempo de respuesta de la válvula de control y los tubos conectores es cercano al tiempo para un cambio completo del nivel en el pozo o el tambor t al como puede ocurrir en pequeñas columnas. Una solución es agregar un amplificador neumático para reducir el tiempo de respuesta de la válvula. </li></ul>
  14. 14. Principios de operación <ul><li>Aunque la operabilidad básica del sistema haya sido probada puede fallar para mantener la corriente debido a las circunstancias que no ocurrieron durante el arranque. Estas pueden incluir: </li></ul><ul><li>Tubos intercambiables sucios </li></ul><ul><li>Corrosión. </li></ul><ul><li>Acumulación de trazas de impurezas en la corriente de recirculación. </li></ul><ul><li>Fallas en los instrumentos o bombas debido al mal o escaso mantenimiento. </li></ul><ul><li>Variación de la condiciones. </li></ul>
  15. 15. Condiciones variables <ul><li>La composición de la alimentación y los cambios de flujos,, los controladores pudieran no estar óptimamente sintonizados; el control puede ser inestable. </li></ul><ul><li>Falla de la energía en un periodo corto de tiempo. El sistema falla, pero cuando la energía es restaurada, los controladores rebasan el punto de consigna debido al restablecimiento a menos que se provea de una arranque computarizado, o al menos un reset externo. </li></ul><ul><li>Los cambios climáticos, que causa cambios en la temperatura del agua de enfriamiento y pérdidas de calor. Esto requiere cambios en el punto de ebullición y en el reflujo externo, lo cual puede necesitar controladores con un punto de consigna mayor o ajustes en su sintonización </li></ul>
  16. 16. Impurezas <ul><li>Impurezas en el agua del intercambiador de calor pueden ocurrir con una sorprendente rapidez, especialmente cuando el agua no es tratada en una torre de enfriamiento, también pueden aparecer sólidos en la alimentación para lo que se puede colocar un filtro en la alimentación. </li></ul><ul><li>Además el empaque de la columna de cerámica esta sujeto a impurezas por sí mismo debido a la ruptura de partículas finas del empaque. La ruptura usualmente ocurre en forma gradual debido a las fluctuaciones de temperatura, y puede ser rápidamente si la columna esta sujeta a grandes cambios en la corriente del vapor. </li></ul>
  17. 17. Corrientes recirculantes <ul><li>Trazas de impurezas que permanecen en la corriente de recirculación se acumularán en el sistema, y puede afectar el proceso de destilación. </li></ul><ul><li>Esta es una preocupación común en la recuperación del solvente. </li></ul><ul><li>En un caso en partícula acetato de isopropil fue recuperado de agua por decantación y destilación. Una hidrólisis lenta formó isopropanol el cual permaneció con el acetato a través de la destilación, eventualmente causando la solubilización de las dos fases en la decantación. La solución era purgar el sistema periódicamente para separar el isopropanol. </li></ul>
  18. 18. Guía para la solución de problemas <ul><li>Tener un plan de acción para relacionar los “síntomas” a las causas probables para indicar procedimientos de emergencia e identificar las causas reales y hacer las correcciones requeridas. </li></ul><ul><li>La guía de la solución de problemas debe ser preparada por el ingeniero de diseño y actualizada por los operadores de arranque con experiencia. Anotando las fuerzas de las etapas de diseño considerando los controles de emergencia, detalles de procedimientos de operación y posibles deficiencias del equipo. </li></ul>
  19. 20. Enviar flujo del fondo al tanque de alimentación Revisar el hervidor. Reducir el flujo de alimentación. Limpiar y revisar el filtro PDRC – 6 FIC – 7, PI – 7 FIC – 7 FIC – 7 No alcanza la temperatura de ebullición. Pérdida del vapor. Velocidad de alimentación alta. Falla en la distribución de la alimentación TR – 3 – 1 (alarma) Temperatura baja en el fondo de la columna Corregir el control de alimentación Revisar el nivel de la columna TI – 5 FIC – 1 FIC – 4 Falla del economizador. Flujo de alimentación muy alto. Flujo en el fondo muy lento TI – 2 Temperatura de alimentación baja Detener la bomba de alimentación y revisar el problema del flujo PI – 1 (bajo) PI –1 (alto) Falla en la bomba de alimentación o filtro de entrada o salida conectado a la línea FIC – 1 Flujo demasiado lento de alimentación Acción inmediata requerida (hasta su reparación) Revisión del instrumento Causa probable Instrumento Condiciones observadas
  20. 21. Ajustar TIC –12 más alto. Incrementar el flujo de vapor TR3 – 3 FR –15 FIC –7 TR3 –3–1 Control de temperatura bajo. No hierve lo suficiente TR –3– 2 Temperatura baja en la parte superior de la columna Ajustar TIC –12 mas abajo Corregir el control de nivel de reflujo. Corregir el reflujo de la bomba TR3 – 3 LIC –11 GG – 9 FR – 15 Rectificar temperatura alta. Reflujo muy bajo. Flujo de destilado alto TR –3– 2 Temperatura muy alta en la parte superior de la columna Revisar el enfriador de destilado Aumentar la recirculación del decantador. TI – 13 LIC – 14 GG – 1 4 El destilado puede estar muy caliente. Desbordamiento de agua del decantador LAH – 17 Agua en el tanque de destilado Revisar “problemas de fluidos” PI – 4 Falla de la bomba del fondo LIC – 4,GG – 4 Nivel alto en la columna Reducir el hervimiento. Detener la bomba del fondo GG – 4 PI – 4 Inundación de la columna LIC – 4 Nivel bajo en la columna Reducir el punto de consigna (set point) de PDRC – 6 PI – 6 PDRC – 6 Presión alta en la columna. TR – 3 – 1 Temperatura alta en el fondo de la columna Acción inmediata requerida (hasta su reparación) Revisión del instrumento Causa probable Instrumento Condiciones observadas

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