GRUPO TIERRA
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ESCUELA DE INGENIERIA industrial DEBER DE instrumentación industrial Tema: COLUMNAS DE DESTILACION INTEGRANTES: DORIS MOSQUERA HUGO COLCHA DIEGO IPILALES ANGEL BOHORQUEZ EDISSON FONSECA Riobamba 1 de Diciembre del 2010
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COLUMNA DE DESTILACION, Antonio Creus
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Instrumentación Industrial
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ESCUELA DE INGENIERIA
industrial
DEBER DE instrumentación industrial
Tema: COLUMNAS DE DESTILACION
INTEGRANTES:
DORIS MOSQUERA
HUGO COLCHA
DIEGO IPILALES
ANGEL BOHORQUEZ
EDISSON FONSECA
Riobamba 1 de Diciembre del 2010
Instrumentación Industrial
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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.
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
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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:
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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 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.
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COLUMNAS DE DESTILACION
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.
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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 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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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.
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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.
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.
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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.
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
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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
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
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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
