2101-08-02533

REPUBL REPUBLICA ICA BOLIVARIANA BOL IVARIANA DE VENEZUELA VENEZUELA UNIVERSI UNIVERSIDAD DAD RAFAEL RA FAEL URDANETA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA DE INGENIERIA QUIMICA

S O D A V R E S E R S O H C E D E R PROPUESTA PARA EL MEJORAMIENTO DEL DESEMPEÑO DEL REACTOR R-101 BAJO CONDICIONES RESTRINGIDAS DE LA CORRIENTE DE RECIRCULACIÓN RECIRCULACIÓN DE EDC EN LA PLANTA MVCII MVCII DEL COMPLEJO PETROQUÍMICO ANA MARÍA CAMPOS

S O D Propuesta para el mejoramiento del desempeño del A reactor de cloración directa V R E R-101 bajo condiciones restringidas R de E la S corriente de recirculación de EDC en la S O H planta MVCII MVC II del comp lejo Ana María Campos. Campos. C E R D E

Borh ot Moussa, Abir Chahrazad Chahrazad

Carril Carril lo Narváez Narváez,, Verónica Carrillo

iv

DEDICATORIA

A mis padres, “Badia” y “Emed”, los pilares fundamentales de mi vida, quienes sembraron en mi la semilla de la responsabilidad y la perseverancia, en especial a mi mama que con su amor y comprensión me ha dado siempre la fuerza y el ánimo para vencer cualquier adversidad ayudándome y apoyándome con sus consejos a culminar mi carrera, estando siempre conmigo en los momentos mas difíciles.

S O D Aa seguir, y por alegrarme la A mi hermano “Adnen” por ser guia, apoyo, y R ejemplo V E E Ses vida en mis días de tristeza, este logro R también tuyo hermanito. S O H C E R E A mis D abuelos y tios que aun estando lejos me alentaban de alguna forma, especialmente a mis tias “Aga. Lala, e Insof”; que nunca dudaron en mi capacidad y me apoyaron e inspiraron a lograr mis metas. A mis primos y primas, por crecer y aprender juntos, esperando servir como ejemplo y guía para mis futuros colegas.

v

DEDICATORIA

Para mi en el mundo existen solo dos personas capaces de hacerme entender que en la vida cosechas lo que siembras a medida que recorres los caminos que Dios elige para ti. Esas personas son mis padres. Mi mayor tesoro.

S

O no te pueda ver, te Papi, si en sueños pudiera volar yo llegaría hasta A ti, D aunque

V R E S y corazón. Te extraño. Siempre serás siento y estas en cada rincón de mi mente, Ealma R mi príncipe azul. Te amo H O S C E R D E Mami eres la luz de mi vida, mi apoyo, mi fuerza, es por ti que late mi corazón.

Todo lo bueno que hay en mi te lo debo a ti. Te amo. Este proyecto sembrado, este logro cosechado, es para ustedes. A mis hermanos y segundos padres; Anderson, Jorge y Daniel. Los admiro. A mi hermanita Ginette por llenarme de alegría.

vi

AGRADECIMIENTOS

A Dios, creador del universo y dueño de mi vida, por darme la fuerza y salud para llegar hasta acá. A la Universidad Rafael Urdaneta brindarme la oportunidad de formarme como

S O D A V R E S E R permitido realizar nuestra tesis de grado A la empresa PEQUIVEN, por haberme S O Hespecialmente a los ingenieros Wilfredo Tegarid, Maria C E y formarnos profesionalmente, D E R profesional de la Ingeniería Química.

Rodriguez Miguel Chirinos, Kendry Pacheco, José Barreto y Robert Peller, por su valiosa ayuda y colaboración. A nuestro tutor y guía Ing. Humberto Martínez, por toda su colaboración, sus sabios conocimientos, anécdotas compartidas y experiencias vividas.

Al Ingeniero Oscar Urdaneta por sus concejos, y por todos los conocimientos

vii

AGRADECIMIENTOS

A Dios, que fortalece mi mente, y me llenas de sabiduría y entendimiento. A la Universidad Rafael Urdaneta por ser mi centro de formación profesional. A la empresa Pequiven, por brindarnos la oportunidad O de S realizar este proyecto

A D V R E S E R S O Hpor su apoyo en todo momento. Se le quiere con todo el Al Ing. Oscar Urdaneta C E D E R corazón. de grado y darnos paso al logro de esta meta.

A nuestro tutor y guía Ing. Humberto Martínez, por toda su colaboración, sus sabios conocimientos, anécdotas compartidas y experiencias vividas. A todas aquellas personas que hacen que cada día sea mejor, que demuestran su colaboración, cariño desinteresado y apoyo incondicional.

viii

INDICE GENERAL

Página DEDICATORIA

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AGRA DECIMIENTOS

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ÍNDICE GENERAL

viii

ÍNDICE DE TABLAS

xiii

ÍNDICE DE FIGURAS

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S O D A V ÍNDICE DE TENDENCIAS R E S E R INDICE DE ANEXOS S O H C INDICE DE APÉNDICES E D E R

xvi xvii xviii

RESUMEN

AB STRACT INTRODUCCIÓN CAPITULO I: EL PROBLEMA.

1.1. Planteamiento del Problema.

4

ix

Página 2.2.2. Descripción del Proceso en la Unidad 100 (Reactor R-101).

2.2.2.1. Arranque de la Unidad 100 (Cloración Directa). 2.3. Bases Teóricas de la Investigación. 2.3.1. Definición de Reacción Química. 2.3.2. Clases de Reacciones Químicas. 2.3.3. Definición de Reactor Químico.

S O D A 2.3.5. Tipos de Reactores Químicos. V R E S E 2.3.6. Simulación. R S O H de Procesos. 2.3.6.1. E Simulación C D E R 2.3.4. Ecuación de Rendimiento.

2.3.6.2. Simulador de Procesos Aspen Plus.

2.3.7. Modelos Termodinámicos. 2.3.8. Ecuaciones de Estado. 2.3.9. Microsoft Office Excel. 2.3.10. Bases de Datos PI (Plant Information System). 2.3.11. Bases de Datos BLISS.

33 35

x

2.3.22. Calor de Reacción. 2.3.23. Entalpía.

S O D A V R E S E R S O H C E D E R

xi

Página

2.3.23.1. Entalpía de Formación. 2.3.24. Capacidad Calorífica. 2.3.25. Tendencias. 2.3.26. El Sistema de Calidad ISO 900 como Instrumento de Normalización y Eficiencia.

2.3.26.1. Componentes de la ISO 9000.

S O D A 2.3.26.3. Objetivos de las Normas ISO 9000. V R E ISO 9000. SNormas 2.3.26.4. Implementación R de E las S O H 2.3.26.5. Valoración. C E R D E 2.3.26.2. Familia de las ISO 9000.

2.3.26.6. Estructura del Sistema de Calidad ISO.

2.3.27. Definición de Términos Básicos Asociados al Proceso de Cloración de la Unidad 100.

2.3.27.1. Cloración de Etileno. 2.3.27.2. Consumo de Cloro. 2.3.27.3. Consumo de Etileno.

xii

Página CAPITULO II: MARCO TEORICO.

3.1. Tipo de Investigación. 3.2. Diseño de la Investigación. 3.3. Técnicas de Recolección de Información. 3.4. Instrumento de Recolección de Información.

S O D A V R 3.5.1. Fase I Evaluación del Desempeño del Reactor R-101 sin la E S E R Operación O del S Rehervidor E-304. H C E 3.5.2. Fase II Desarrollar el Cálculo de los Requerimientos para la D E R

3.5. Fases de la Investigación.

Operación Normal del Reactor R-101.

3.5.2.1. Reactor de Cloración Directa R-101. 3.5.2.2. Tambor de Vaporización D-101. 3.5.2.3. Corriente de Recirculación. 3.5.2.4. Evaluación del Desempeño del E-102 según su Máxima Capacidad con los Parámetros de Diseño.

xiii

Página 4.3.2. Segundo Escenario.

4.4. Realizar el procedimiento operacional para operar el Reactor R-101 sin el rehervidor E-304 según las normas ISO 9000. CONCLUSIONES. RECOMENDACIONES. BIBLIOGRAFIA. APÉNDICE. ANEXOS.


xiv

INDICE DE TABLAS

Página Tabla # 1. Recolección de Datos en PI. Tabla # 2. Fases de la Investigación. Tabla # 3. Descripción de las Variables Criticas que afectan la Operación del

Reactor de Cloración Directa R-101

S O D V Ade la Corriente de de Calor Tabla # 5. Calculo de la perdida de Remoción E R S E R Reflujo S O H de C Enfriamiento del Intercambiador E-102 Tabla # 6. Capacidad E R E D Tabla # 4. Energía que se Requiere Remover

Tabla # 7. Condiciones de los Fluidos

Tabla # 8. Especificaciones de la corriente de EDC reciclo al R-101 Tabla # 9. Especificaciones de la corriente de agua reciclo al R-101 Tabla # 10. Cantidad de Tubos y Área de transferencia del Intercambiador Tabla # 11. Coeficiente de Convección Tabla # 12. Datos Generales del Dimensionamiento

xv

Página Tabla # 21. Reporte de simulación en Aspen Plus para el Intercambiador E-

102B (Segundo Escenario) Tabla # 22. Cuadro Comparativo para la Validación del Intercambiador E-

102B (Segundo Escenario) Tabla # 23. Especificación de las corrientes de alimentación al reactor de

Cloración Directa.

S O D A V R E Tabla # 25. Descripción del Rehervidor E-304 S E R S O Tambor de Vaporización D-101 Tabla # 26. Descripción del H C E R Tabla # 27. Datos D EHistóricos de las variables en PI Process Book Tabla # 24. Descripción del Reactor R-101

Tabla # 28. Propiedades del EDC

Tabla # 29. Propiedades de Superficie de Tubo Tabla # 30. Propiedades del agua de enfriamiento

xvi

INDICE DE FIGURAS

Página Figura # 1. Diagrama de la Planta MVC II. Figura # 2. Diagrama de Flujo del Area de Cloración. Figura # 3. Intercambiador de Doble Tubo. Figura # 4. Intercambiador de Carcaza y Tubo.

S O D A V Figura # 6. Intercambiadores Compactos. R E S E R Figura # 7. Espectro del Parámetro. S O C H para el Programa Microsoft Excel. de E Simulación Figura # 8. Modelo R D E Figura # 5. Intercambiador de Flujo Cruzado.

Figura # 9. Pantalla Principal para el Primer Escenario. Figura # 10. Equipos más Utilizados.

Figura # 11. Diagrama de Flujo para el Primer Escenario. Figura # 12. Recolección de Datos. Figura # 13. Especificación de Componentes. Figura # 14. Modelo Termodinámico.

xvii

INDICE DE TENDENCIAS

Página Tendencia # 1. Etileno alimentado al Reactor R-101 Tendencia # 2. Cloro alimentado al Reactor R-101 Tendencia # 3. Temperatura del Reactor Principal R-101 Tendencia # 4. Nivel del Reactor R-101

S O D A V R-101 Tendencia # 6. Temperatura de Fondo del Reactor R E S E R de Reflujo al Eyector A-101 Tendencia # 7. Temperatura del EDC S O H C de EDC bypass E-102 Tendencia # 8. Temperatura E R D E Tendencia # 5. EDC a Reactor R-101

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INDICE DE ANEXOS

Página An exo # 1. Hoja de Calculo del consumo de Gas Combustible. An exo # 2. Diagrama de Flujo de Proceso. An exo # 3. Diagrama de Tuberías de Instrumentación Actual. An exo # 4. Diagrama de Tuberías de Instrumentación Propuesto.

S O D A V An exo # 6. Simbologia de Instrumentación. R E S E R An exo # 7. Simbologia de Instrumentación. S O H C Datos de los Quemadores. Licenciantes. An exo # 8. Hoja de R E D E An exo # 5. Simbologia de Instrumentación.

An exo # 9. Memoria de Calculo de la Tubería de Hidrógeno. An exo # 10. Sistema de Efluentes y Seguridad Requerida. An exo # 11. Diagrama General de la Planta MVC II. An exo # 12. Horno de Craqueo R-401.

An exo # 13. Evaporador E- 402 y D- 403. Tambor de Vapor de EDC. An exo # 14. Llama de los Quemadores del Horno.

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INDICE DE APÉNDICES

Página


xx BORHOT MOUSSA, Abir C.; CARRILLO NARVAEZ, Verónica A. Propuesta de Mejoras en el desempeño del Reactor R-101 bajo Condiciones Restringidas de la corriente de Recirculacion de EDC en la Planta MVC II del Complejo Ana Maria Campos. Trabajo Especial de Grado para optar al titulo de Ingeniero Químico. Universidad Rafael Urdaneta. Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniería Química. Maracaibo, Venezuela, 2008.

RESUMEN

La Unidad 100 del área de Cloración Directa, esta destinada a producir 150 M TMA de 1,2-Dicloroetano(EDC), mediante la reacción exotérmica de Cloro y Etileno en un S O reactor con medio de EDC. El cloro y etileno se inyectan A a D la recirculación de EDC del V R reactor R-101, el cual opera a una temperatura E de 115 a 120ºC y presión de 2,5-2,6 S Kg/cm2g. La recuperación de energía en sistema de Cloración Directa es un proceso Rel E S donde intervienen una serie H de O equipos (Tambor de Vaporización D-101, Rehervidor C Eque trabajan como un todo definiendo el balance térmico en el E-304, Enfriador E-102), R E D embargo, el verdadero proceso de control de temperatura se realiza reactor R-101.Sin a través del enfriador E-102, por lo que fue necesario conocer las restricciones que el equipo define para mantener dicho control de la temperatura. Por esta razón se realizó una propuesta de mejoras en el desempeño del reactor R-101 sin la operación del rehervidor E-304.Se realizaron las tendencias de las variables que influyeron en la operación del R-101 a través del programa PI Process Book., y se desarrolló el cálculo de los requerimientos para la operación normal del R-101, elaborando el diagrama de flujo para el modelo del proceso en el programa Microsoft Excel, utilizando las especificaciones de equipos y las corrientes de alimentación, permitiendo comparar la

xxi BORHOT MOUSSA, Abir C.; NARVAEZ CARRILLO, Veronica A. Proposal for Improvement in the performance of Reactor R-101 restricted under conditions of the EDC flow of Recycling in MVC II plant of complex Ana Maria Campos. Thesis grade to opt for the title of Chemical Ingineer. Rafael Urdaneta University. Faculty of Engineering. Maracaibo, Venezuela, 2008.

AB STRACT

Unit 100 of the area of direct chlorination, is designed to produce 150 F-TMA 1.2 Dichloroethane (EDC) in the reactor R-101 occurs exothermic reaction produced chlorine and ethylene to feed, it operates at a temperature of 115 to 120 º C. The recovery of energy in the system of direct chlorination is a process which involved a S O number of teams (Drump vaporization D-101, Reboiler E-304, DE-102 Cooler), who work A V as a whole defining the heat balance in the E reactor R R-101.Sin embargo upon the S disqualification of the E-304 the real process R Eof temperature control is done through the S cooler E-102, so it was necessary O to know the restrictions that define the team to H C E control . For this reason there was a proposal for maintain the temperature R E Din the performance of R-101 reactor without the operation of reboiler improvements E-304.Se conducted trends of the variables that influenced the operation of the R-101 through the program PI Process Book. , And developed the calculation of the requirements for the smooth operation of the R-101, developed the flow chart for the model of the process in the Microsoft Excel program, using the specifications of equipment and the flow of food, allowing comparison of the maximum capacity Cooling as design parameters of the cooler E-102, 2347492.249 kJ / h, with the new specifications of the power reactor R-101 equals 24736764.7 kJ / h to determine if the cooler was able to handle the new requirements of heat. Due to the large difference

1

INTRODUCCIÓN.

La planta de Monocloruro de Vinilo (MVC II) se encuentra ubicada dentro de las instalaciones del Complejo Petroquímico Ana María Campos (Edo. Zulia) y su función consiste en la elaboración del producto Monocloruro de Vinilo (MVC). La planta MVC II fue diseñada para producir según diseño 130 M TMA de MVC, utilizando como materia

S O D A respectivamente, ambas situadas en dicho Complejo. V R E S E R S O El área de Cloración H Directa está diseñada para producir 150 M TMA de 1,2-Di C E R E mediante la reacción exotérmica de Cloro y Etileno en un cloro Etano D (EDC), prima etileno y cloro provenientes de las plantas de Olefinas y la planta de Cloro Soda

(G)

(G)

reactor con medio de EDC (1,2-Di cloro Etano) líquido y en presencia de Cloruro Férrico (FeCl3) como catalizador que origina una reacción selectiva para la formación de EDC. El Reactor Principal R-101 opera a 120ºC, y una presión de 2.57 Kg/cm2 g, y con un nivel de EDC líquido de 40-45%, la reacción que se produce es exotérmica y este calor generado es utilizado en el rehervidor E-304 de la columna de pesados y en la

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Se tomaron los datos de algunas variables críticas como temperatura, presión y se desarrolló el cálculo de los requerimientos para la operación normal del R-101, elaborando el diagrama de flujo para el modelo del proceso de Cloración Directa en el programa Microsoft Excel, tomando en cuenta una serie de parámetros para la determinación del calor liberado del Reactor R-101, y el calor removido del tambor de vaporización D-101, utilizando las especificaciones de equipos y las corrientes de alimentación, arrojando los datos necesarios que deben ser incluidos para encontrar por

S O D Aparámetros de diseño tales comparar la máxima capacidad de enfriamiento según V R E S E como: el coeficiente global de transferencia R de calor, el área de la superficie del S O de diferencia de temperatura, y se comparo la máxima H intercambiador, y la media C logarítmica E R E D diferencia el calor necesario para ser removido por el enfriador E-102, permitiendo

capacidad de enfriamiento del intercambiador E-102, con las nuevas especificaciones de energía del reactor R-101 para determinar si el enfriador es capaz de manejar los nuevos requerimientos de calor.

Debido a que el enfriador no posee capacidad para manejar los nuevos requerimientos de calor, se desarrollaron alternativas con diferentes escenarios, uno dimensionar un enfriador capaz de remover la energía del E-102 (existente) junto

4

1.1.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Para el mundo el abastecimiento de MVC (monocloruro de vinilo), es esencial

para la construcción de productos plásticos, el MVC se utiliza como materia prima para la elaboración de plásticos (juguetes, recubrimiento de cables, artículos domésticos, envases, aislamiento de cables eléctricos, conducciones de agua, revestimiento de suelos, contraventanas y puertas plegables, maletas, marroquinería, piel sintética, etc).

S O D Ade Venezuela), es la única En Venezuela la empresa PEQUIVEN (petroquímica V R E S E productora de MVC en el país, específicamente en la planta de Monocloruro de Vinilo R S O H (MVC II) que se encuentra ubicada dentro de las instalaciones del Complejo C E R D E

Petroquímico Zulia Ana Maria Campos (Edo. Zulia) y su función consiste en la elaboración del producto Monocloruro de Vinilo (MVC). Esta planta posee siete (7) unidades de procesos y (2) unidades de almacenamiento. Dicha planta forma parte de la cadena de producción Clorovinilos, la cual esta constituidas además por las plantas Cloro-soda, MVC II y PVC II. La planta esta diseñada a producir según diseño 130TMA de MVC, utilizando como materia prima

Universidad Rafael Urdaneta

CAPITULO I “El Problema”

5

Debido al carácter exotérmico de la reacción por la cual se generan 52 Kcal / mol de EDC producido, se tiene un sistema de control por lo que éste calor generado debe ser removido del sistema para mantener la temperatura de operación del reactor de Cloración Directa R-101. El calor de reacción es utilizado en el rehervidor E-304 de la columna de pesados C-302, como sistema de recuperación de la energía de cloración, ésta columna contiene los rehervidores E-304 y E-305, los cuales suministran el calor necesario a la misma. El calor del reactor R-101 se recupera mediante las corrientes de

S O D A la vaporización del EDC en el tambor D-101, pero principalmente la temperatura del V R E S reactor es regulada mediante el control R de E circulación de EDC a través del enfriador E S O H 102 el cual elimina el excedente C del calor de reacción. E R D E

recirculación al reactor, donde se utiliza para calentar el rehervidor E-304, y también en

Sin embargo en la actualidad el rehervidor E-304 a causa de los años de servicio

ha venido disminuyendo su eficiencia por desgaste y deterioro del mismo, Con esto se presentan perturbaciones en el proceso, desviaciones en el rango de las variables operacionales que causan impurezas y producen reacciones secundarias que originarían otros compuestos como el 1.1.2 tricloroetano, Tetracloroetano y otros compuestos clorados pesados que alterarían la calidad del EDC.



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de servicio el rehervidor E-304 de la columna de pesados C-302, y de la capacidad de enfriamiento del intercambiador E-102 en el sistema de eliminación de energía del área de cloración, mediante el desarrollo de un modelo que permita tener una plataforma de calculo por medio del programa Microsoft Office Excel el cual represente el desempeño del reactor y las variaciones al ajustar las condiciones de operación de los flujos de alimentación, temperatura, presión y otras variables que puedan estar afectando al reactor en el momento en que se tiene inhabilitado el rehervidor E-304, además de esto

S O D A posterior validación de los resultados según los datos obtenidos por medio de los V R E E Sarrojados por la simulación. cálculos realizados en Excel con los resultados R S O H C E R Por otro lado se le dará flexibilidad a la empresa Pequiven en cuanto al D E

se desarrollará el modelo de simulación a través del programa Aspen Plus para la

procedimiento que se desarrollara al crear las restricciones de la corriente de reflujo al reactor R-101, esta se refiere a la propuesta para operar el reactor con carga mínima realizando el procedimiento operacional sin la presencia del rehervidor E-304 Se presentaran las opciones en dos diferentes escenarios, el primero corresponde al reemplazo del enfriador E-102, para ello se desarrollara el


1.2.


7

FORMULACION DEL PROBLEMA En la mayoría de las plantas de procesos se presenta la necesidad de transferir

energía térmica entre fluidos, tanto para calentar, enfriar, evaporar como para efectuar tratamientos térmicos, etc. Esta operación cumple muchas veces un papel fundamental en el procedimiento de elaboración ya que de ella depende la calidad de un producto o la eficiencia del proceso mismo en cuestión.

S O D Asin aumentar los costos de V R para mantener una alta calidad en el producto deseado E S E Rtemperatura del reactor en donde la energía operación, por medio del control S de la O H C E generada por la reacción se utiliza para calentar EDC a través del rehervidor E-304 R E D En el caso de la siguiente tesis de grado, la recuperación de energía es esencial

encontrado en la columna de pesados, en donde las temperaturas son parámetros críticos de control; cuando el flujo de recirculación del reactor se ve perturbado por algún factor externo, en este caso la inhabilitación del E-304, se pueden observar

cambios drásticos en la temperatura del mismo, estas oscilaciones en las variables críticas afectan al producto final del proceso, ocasionando perdidas en la producción y disminuyendo la vida útil de los equipos que operan en conjunto con la unidad de



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según los balances de energía para dimensionar uno o dos enfriadores capaces de manejar la nueva energía que se requiere remover. Para las opciones de remoción se tendrá como herramienta en el cálculo de los intercambiadores de calor al programa de simulación Aspen Plus, el cual validará el trabajo realizado a través del procedimiento analítico y teórico del dimensionamiento de los mismos. Por ultimo se logró desarrollar el procedimiento de operación para sacar de

S O D A V R E del desempeño del reactor de completar el objetivo general y proponer el E mejoramiento S R S O cloración directa en condiciones restringidas de la corriente de recirculación del mismo. H C E R E D

servicio el rehervidor E-304 estando en operación el reactor R-101 cloración directa y tener una opción rápida para solucionar el problema provisionalmente, todo esto para

1.3.

OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION

1.3.1. Objetivo General





9

Definir las opciones para suplir la remoción de calor en la corriente de reciclo del

Reactor R-101.



Evaluar

el procedimiento operacional para operar el Reactor R-101 sin el

rehervidor E-304 según as normas ISO9000.

S O D A V R 1.4. JUSTIFICACION DE LA INVESTIGACIÓN E S E R S O Hinterna que produce la reacción exotérmica Controlar la temperatura C E D E R

del reactor

de cloración directa es uno de los aspectos mas importantes de este proceso, las medidas de control del flujo de recirculación pueden producir desviaciones si no se ajustan a los parámetros operativos con que trabaja el reactor, la temperatura interna del reactor debe ser definida entre 115°C-120°C, son especificaciones que exige los parámetros de diseño de la planta para obtener una alta eficiencia en el proceso, éste rango de temperatura es el apropiado para obtener la mayor calidad del EDC y una



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cuando el rehervidor E-304 esté fuera de servicio, reduciendo en sí los problemas que causarían dichas desviaciones Cuando se estima el comportamiento del reactor de cloración directa según las nuevas especificaciones de energía, se puede definir un nuevo sistema de control de la temperatura, el cual implica determinar las nuevas condiciones de operación mediante una variación en los equipos que intervienen en el proceso de cloración, por lo que se

S O D A V R evento que podría producir mayores perdidas de E las que se estimaban. S E R S O H C E Por otro lado al variar el proceso de remoción de energía y R D E

tendría que evaluar la capacidad de enfriamiento del intercambiador E-102 y así definir si es posible operar en condiciones seguras la unidad de cloración directa evitando un

reemplazar los

equipos que causan el desequilibrio del sistema se podría definir una producción mas confiable aumentando la calidad del producto deseado. Desde otro punto de vista también se le daría holgura a la planta de cloro-soda para que estabilicen su producción en relación al cloro demandado por la planta de MVCII y evitar problemas operacionales, pues el simple hecho de contar con un



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Según el punto de vista metodológico conociendo con anterioridad los factores de perturbación del sistema, con el que podría facilitar el procedimiento de operación al sacar fuera de servicio el intercambiador E-304 y así evitar perdidas de producción al realizarse el procedimiento sin ninguna eventualidad. Por otra parte, en cuanto a su alcance, esta investigación abrirá nuevos caminos para las plantas que presenten situaciones similares a la que aquí se plantea, sirviendo

S O D V Alos conocimientos adquiridos R Por último, profesionalmente pondrán en E manifiesto S E R durante la carrera y permitirá sentar Slas bases para otros estudios que surjan partiendo O H C E de la problemática R aquí especificada. D E como marco referencial a estas.

1.5.

DELIMITACION DE LA INVESTIGACION

1.5.1. Delimit ación Espacial

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2.1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACION RINCON, FABIOLA (2008), realizó el trabajo de investigación de pre-grado titulado, “ EVALUACION DEL PROCESO DE PRODUCCION DE EDC EN LA UNIDAD DE CLORACION DIRECTA DE UNA PLANTA DE MVC” , Universidad del Zulia, facultad de ingeniería. Escuela de Química. El autor desarrolló mediante el empleo de un programa como Sel ASPEN PLUS un

O D A modelo de simulación para la unidad de cloración R directa V de la planta de MVC II en el E E S complejo petroquímico Ana María Campos. Este tuvo la finalidad de evaluar y predecir R S Hla O el comportamiento que E facilitó implementación de acciones correctivas y definición de C R D E estrategias de operación. El objetivo general de esta investigación fue, la evaluación del proceso de producción de EDC en la unidad de cloración directa de una planta de MVC. Para elaborar la evaluación de dicha área,

se realizaron los siguientes objetivos

específicos: inicialmente se recopiló la información de las variables operacionales del sistema, como temperatura, presión, flujo, composición, entre otros; así como también la revisión de los PFD y P&ID de los equipos que conformaban el proceso.


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CAPITULO II “ Marco Teórico ”

Como instrumento de recolección utilizado para el desarrollo de este trabajo, se realizó la revisión de manuales de procesos, diagramas de flujo, y todos aquellos documentos del proceso de producción del EDC por cloración directa de etileno, suministrado por Pequiven y el licenciante UDHE; también se identificaron y tomaron los datos y especificaciones de diseño y operación de cada uno de los equipos que integraban la unidad 100 (cloración directa), para la evaluación del sistema. De acuerdo a lo anteriormente mencionado, esta investigación fue de tipo

S

descriptiva-explicativa, ya que los datos se obtuvieron de A catálogos D O del equipo, libros de

V R E instrumentación y manuales de operación. E Luego S de haber finalizado esta investigación, R S que la variación en la alimentación al sistema O los resultados mas significativos fueron: H C E R afectaba el contenido D E de etileno no convertido presente en el sistema, y al no operar como indicaban los requerimientos de diseño, la composición de EDC producto varia, aumentado su contenido de impurezas. Entre las conclusiones mas relevantes se obtuvo que la simulación del sistema de cloración directa, permitiera analizar la composición del EDC producto, en función de la variación de la composición y flujo de la alimentación al sistema, así como también permitió tomar acciones correctivas para incrementar la calidad del mismo.


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ZHENG L. YAN FANG (2001), realizó el trabajo de investigación de pre-grado titulada “ OPTIMIZACIÓN DEL RESPALDO DE LA ALIMENTACIÓN DE ETANO EN PLANTAS DE OLEFINAS” . Universidad del Zulia. Facultad de Ingeniería. Escuela de Química. El objetivo general de la investigación fue la evaluación de la factibilidad de haber utilizado los equipos instalados para la optimización de etano en plantas productoras de olefinas, para esto se recurrió a la elaboración de los siguientes objetivos específicos: 1)

S

Evaluación estática y dinámica del nuevo evaporador de A etano. D O2) Evaluar el rango de

V R E operabilidad de la válvula de admisión de etano PV731. 3) Evaluación y análisis de E S R Sde sensibilidad del sistema fijando la presión y la O escenarios de operación. 4) H Análisis C E R temperatura, D y E variando las condiciones de alimentación. 5) Propuesta del nuevo esquema de control de presión del cabezal del etano.

El tipo de investigación fue experimental-descriptiva, ya que la información fue obtenida a través de hojas de especificación de unidades, manuales o guías de sistemas operacionales, entre otros. En este proyecto se realizó un estudio de sensibilidad y la validación del modelo termodinámico mediante la utilización de datos



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termodinámicas, entre otras. La contribución de este proyecto descrito a la presente investigación se basó en la recolección de las técnicas de análisis y evaluación de variables y datos reales, donde se puede conocer el comportamiento de una variable a lo largo del tiempo, obteniendo un perfil estadístico de la misma, y reconocer cuales son las restricciones de cada una de estas variables en relación con las limitaciones de la corriente de recirculación de EDC al reactor de cloración directa, específicamente se basó en el desarrollo de las tablas de análisis de variables, datos históricos y el nuevo esquema de control que adoptó el sistema cuando se realizaron Slos cambios en la

O D A corriente de recirculación al reactor R-101, el cual permitió V desarrollar en la siguiente R E S mas importantes en un periodo E tesis de grado las tendencias de las variables R S O H determinado. C E R D E GARCIA, MARIA (2001), realizaron el trabajo especial de grado titulado

“ EVALUACION DE ALTERNATIVAS DE ADECUACION DE INTERCAMBIADORES DE CALOR PARA EL MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DEL AREA 600 DE MVC II” . Universidad Rafael Urdaneta. Facultad de Ingeniería. Escuela de Química. El objetivo general de este proyecto fue “evaluar alternativas de adecuación del


17


recolección de información sobre técnicas de mantenimiento,

análisis-causas de

problemas en los procesos industriales, el estudio de los procesos basándose en la documentación de manuales especificados en el área. La población utilizada fue el sistema de tratamiento de efluentes del área 600 y la muestra tomada para esta investigación fue representada por el intercambiador de placas E-603 del área 600. Como instrumento de recolección de información se realizo una auditoria al sistema que se estudió mediante visitas al área; se recolecto información a través de

S

O y revisión de los manuales de operación, especificaciones de diseño de A los D equipos, V R E P&ID de los equipos mencionados anteriormente, además E S R S O bibliográfica de los tipos de intercambiadores. H C E R D E

de una recopilación

Entre los resultados más destacados de la investigación se observaron los

siguientes: por una alta frecuencia de ensuciamiento que ocasionó un elevado costo de mantenimiento se encontró fuera de servicio el intercambiador E-603, por otro lado se encontró un alto contenido de sólidos en las corrientes que entran al sistema de filtración y a los intercambiadores E-603 y E-604; en la caracterización fisicoquímica de las corrientes provenientes de las piscinas y la corriente de fondo de la columna C-601



18

2.2. DESCRIPCION DE LA EMPRESA 

Ac tividad Ec on óm ic a

Pequiven, Petroquímica de Venezuela, S.A. es la corporación del Estado venezolano encargada de producir y comercializar productos petroquímicos fundamentales con prioridad hacia el mercado nacional y con capacidad de exportación. La empresa propicia la creación de empresas mixtas O y S de producción social

A D

(ESP), estimula el desarrollo agrícola e industrial de las cadenas productivas y E R V

E S

promueve el equilibrio social con S alta R sensibilidad comunitaria y ecológica. Pequiven

O H C ofrece a los mercados nacional e internacional más de 40 productos petroquímicos, Su E R E D del negocio y la vinculación con importantes socios en la Visión internacional conformación de las empresas mixtas en la que participa le ha permitido consolidar una importante presencia en los mercados de la región, así como de otras partes del mundo. Pequiven fue creada en 1977 asumiendo las operaciones del instituto



19

Para el desarrollo de sus actividades Pequiven cuenta con: 

Tres Complejos Petroquímicos: Morón, El Tablazo y Jose.



Una planta de BTX en la refinería El palito, PDVSA.



Una mina de Roca Fosfática en el estado Falcón.



Tres terminales marítimos: El Tablazo, Pralca y Jose.



Un Terminal para almacenaje de productos químicos en Borburata. Tres unidades de negocio: Fertilizantes, productos industriales y olefinas y

S O D A V R E  Diecisiete empresas mixtas. S E R S O filiales  Cinco empresas H C E R de conversación ambiental: Palmichal.  Una D Eempresa 

Plásticos.



Organización y Proceso Produc tivo

El complejo Petroquímico el TABLAZO, ubicado en la costa oriental del lago de Maracaibo del Estado Zulia, este complejo tiene una capacidad instalada de 3.5 MMTMA de olefinas, resinas plásticas, vinilos y fertilizantes nitrogenados. Su


20


toneladas al año. Entre los principales productos y organización (Capacidad de producción e instalaciones de de la empresa), tenemos: Instalaciones de Pequiven LGN I

Producto

Capacidad MTMA

ETANO

169

PROPANO

163

S264 O D A V PROPANO 214 R E S E R S ETILENO Olefinas I C H O 250 E PROPILENO R D E LGN II

Olefinas II

Etano (PPE)

ETANO

ETILENO

PROPILENO

286

ETANO

270

AMONIACO

300


Empresas mixt as

21


Productos

Capacidad MTMA

Polietileno de alta Polinter

Polietileno de baja Polietileno lineal de Alta y polietileno de alta densidad

Propilvén

85 210

Propileno

84

OE

16

EG

66

S O D A V R E S E Dedicada a la investigación R S O Indesca C H y desarrollo tecnológico en E R E D el área de plásticos. Pralca

120

Su organización incluye además cuatro empresas filiales: Internacional Petrochemical Holding Ltd (IPHL) constituida en el exterior, Unidad Nacional olefinas y Plásticos, Servifertil y Servicios Industriales José; participa en 16 empresas mixtas del sector con socios nacionales e internacionales, 15 en Venezuela y una en Barranquilla,



22

La Visión: Ser la corporación capaz de transformar a Venezuela en una potencia petroquímica mundial para impulsar al desarrollo. La Misión: Producir y comercializar con eficiencia y calidad productos químicos y petroquímicos, en armonía con el ambiente y su entorno, garantizado la atención prioritaria a la demanda nacional, con el fin de impulsar el desarrollo económico y social de Venezuela. Pequiven también tiene la responsabilidad de contribuir O con S la erradicación de la

D A V R pobreza, aumentar el empleo y mejorar la E calidad de vida de los venezolanos, S E R transformadores de los insumos básicos o impulsando el desarrollo de los sectores S O H C E materias primas que genera la petroquímica, a través de los mecanismos definidos por R E D el estado venezolano y la nueva corporación petroquímica.

2.2.1. Descri pció n del pro ceso de produc ción de la Planta MVC II La planta de Monocloruro de Vinilo (MVC II) se encuentra ubicada dentro de las instalaciones del Complejo Petroquímico Zulia en El Tablazo (Edo. Zulia) y su función





23

Unidad 100 (CLORACION DIRECTA)

Según el manual de operación del área de Cloración Directa (2005), está área está diseñada para producir 150 M TMA de 1,2-Di cloro Etano (EDC), mediante la reacción exotérmica de Cloro(G) y Etileno(G) en un reactor con medio de EDC (1,2-Di cloro Etano) líquido y en presencia de Cloruro Férrico (FeCl 3) como catalizador que origina una reacción selectiva para la formación de EDC. se tiene que el proceso se

S O D A V R E C2H4 Cl2 C2H4(G) FeCl3 + Calor S E R líquido 1,2 Di cloro Etano S Etileno Medio EDC O H C E (EDC) D E R

lleva a cabo mediante la siguiente reacción: Cl2(G) + Cloro

El catalizador utilizado promueve la polarización del Ión Cloro requerido para la propagación de la reacción. Según el siguiente mecanismo: (i) Iniciación: Cl2 + FeCl3 (ii) Propagación:

Cl3FeCl(-) + Cl(+)


24


clorados pesados).El Cloruro de sodio reacciona con el Cloruro Férrico según la siguiente ecuación: NaCl + FeCl3

FeCl4(-1) + Na(+)

NaFeCl4

Sin embargo se producen algunas reacciones secundarias como: CH2ClCH2Cl + Cl2

CH2ClCH2Cl2

+

HCl

Cloruro Sde Hidrogeno

O D A V R E Además se agrega etileno en exceso en la alimentación al reactor principal R E S R Sde venteo se envía a la unidad de incineración. O 101, este etileno en exceso H en el gas C E R D E EDC

Cloro

1,1,2 Tricloro Etano

El Reactor Principal opera a 120ºC, 2.57 Kg/cm2 g de presión y con un nivel de

EDC líquido de 80%, la reacción que se produce es exotérmica y este calor generado es utilizado en el rehervidor E-304 de la columna de pesados y en la vaporización de EDC en el tambor flash D-101. El tambor de vaporización instantánea D-101 opera a 97ºC y 0.52 Kg/cm2g, donde debido a la disminución de presión y alta temperatura el EDC se vaporiza parcialmente. El EDC gaseoso se envía a la columna de Pesados C-


25


desarrolla la reacción, es un recipiente de acero al carbono que contiene un catalizador de lecho fluidizado de cloruro cúprico para garantizar el ajustado contacto con cada uno de los gases alimentados. Se encuentra dotado de distribuidores de alimentación, serpentines de enfriamiento con generación de vapor y ciclones internos que reducen la perdida de catalizador.

S O D A V R E S E CH2 = CH2(g) + 2HCl(g) + ½ O2(g) CH2C = CH2Cl(g) + H2O(g) R S O H C Etileno + HCl R + EOxígeno 1,2 Dicloroetano + Agua E D La reacción que se desarrolla es la siguiente:

Los gases a la salida del reactor (R-201) son enfriados en la columna de

enfriamiento súbito (C-201), donde se despoja del HCl no convertido. El EDC producto debe estar completamente seco para evitar problemas de corrosión en la unidad 400 al combinarse con el HCl generado en el proceso, por esta razón el EDC húmedo producto de esta unidad es llevado a la columna de secado humedad.

(C-301), para retirarle la



26

La columna principal, C-301, elimina el HCl, H 2O y las impurezas de bajo punto de ebullición, de los vapores de EDC crudo provenientes de la unidad de oxihidrocloracion (U-200) y del sistema de Cloración de Benceno (U-500). Esta columna posee 65 platos, siendo el plato de alimentación el numero 20. El producto de fondo de la columna C-301 se alimenta a la columna de pesados C-302, en el plato 8. Adicionalmente alimenta la columna C-302 el EDC proveniente de la unidad de Cloración Directa así como el EDC de reciclo proveniente del sistema de Cloración de

S O D A V R Eimpurezas de alto punto de ebullición La columna de pesados, C-302, elimina las S E R S O del EDC alimentado a la misma, esta contiene 40 platos. Los rehervidores suministran H C E columna. El controlador de flujo, ajusta el flujo de vapor al R el calor necesario a esta E D Cloropreno (U-500).

Rehervidor y este flujo es reajustado por el controlador de nivel de fondo de la columna. El calor de reacción del reactor R-101, se utiliza para calentar el Rehervidor. Los vapores del EDC puro se llevan a la parte superior de la columna C-302, alcanzando temperaturas entre 85 y 88 °C aproximadamente. El condensador E-306, de aire de enfriamiento, los condensa y los deposita en el tambor de reflujo D-302. Las





27

Unidad 400 (CRAQUEO DE EDC)

Según el manual de operaciones (2005), La unidad de Craqueo esta diseñada para producir 130 MTMA. El EDC es alimentado la sección de convección del horno de craqueo (R-401). En la sección de convección se precalienta el EDC y en la zona de radiación se desarrolla craqueo para obtener MVC y HCl como productos principales. La unidad de craqueo esta diseñada para producir 390 TMD de MVC. La conversión de EDC a MVC es directamente proporcional a la temperatura y la D O S

A V R E de reacción se ubica entre 465 y misma se encuentra entre 50 y 55%. La temperatura S E S Rdel horno en valores superiores a 55% se 493 C. Si se aumenta la H conversión O C E R producirá mayor cantidad de MVC pero se reducirá el ciclo de operación del mismo, por D E °

producción adicional de coque por lo que la conversión recomendada del licenciante en este horno debe mantenerse entre los valores antes mencionados. La reacción química ocurre de la siguiente manera: CH2 Cal= CH2Cl(g) + Q

HCl = CH2(g) + HCl(g)


28


401 desde el tanque pulmón D-401 va primero hacia el precalentador E-405 y posteriormente pasa al precalentador con vapor E-403 para posteriormente ser alimentado a la zona de convección del horno de craqueo, la corriente precalentada en la zona de convección se envía al lado carcasa del intercambiador E-402 donde el EDC es vaporizado para enviarlo a la zona de radiación del horno donde ocurre el craqueo del EDC para obtener MVC y HCl como productos principales. La salida de la zona de radiación se envía hacia el lado tubo del intercambiador

S

Ola salida del lado tubo E-402 aprovechando así el calor de la corriente vaporizar A el D EDC,

V R E se envía a la columna de enfriamiento súbito C-401. La corriente de tope de la columna E S R S E-404 donde parte del calor es recuperador O C-401 va al lado tubos del intercambiador H C E R para generar D vapor E de baja presión y condensar parte de la corriente de tope la cual se envía al tambor D-404, desde el tambor mediante las bombas P-403 se recircula el producto condensado hacia la columna C-401 para enfrían el producto craqueado. El líquido recirculado a la columna C-401 se alimenta a un distribuidor que dispone de boquillas rociados para favorecer el enfriamiento de los gases y desplazar hacia el fondo las partículas sólidas. La corriente en gaseosa que sale del





29

Unidad 500 (PURIFICACIÓN DE MVC)

Según el manual de operaciones (2005), consta principalmente de tres (3) columnas que permiten obtener un producto (MVC) de alta calidad, con un valor mínimo de pureza de 99.98%. La primera de ellas es la columna de HCl (C-501), en la cual se despoja el HCl del EDC que no reaccionó reacciono en el horno de craqueo (EDC de reciclo) y el MVC

S generado. Por el tope salen los vapores de HCl los cuales son condensados para luego D O A V R E ser enviados como alimentación al reactor de S oxihidrocloracion R-201. E R S O C H La corriente R de E EDC y MVC es alimentada a la columna C-502, donde el MVC E D

sale por el tope para alimentar a la columna C-503 y el EDC de reciclo sale por el fondo para ser dirigido hacia la sección de cloración de livianos. Por el fondo de la columna despojadora C-503 se obtiene MVC de alta pureza que es almacenado en el tanque de almacenamiento de MVC T-831. La corriente de tope de la columna que contiene HCl es reciclada a la C-501.



30

separación de sólidos. La corriente final (salida de procesos) pasa por un tambor donde se le controla el pH, para cumplir con las especificaciones. 

Unidad 700 (INCINERACIÓN)

Según el manual de operaciones (2005), esta unidad tiene como finalidad el manejo de todos los Efluentes gaseosos (venteos) y líquidos (subproductos pesados y livianos) generados en el proceso de producción de EDC/ MVC, S mediante la oxidación

O D A de los hidrocarburos clorados para obtener CO 2, H R y HCl en el incinerador B-702. 2O V E E S R Sde incineración la planta dispone del sistema de O Adicional a la H unidad C E R mechurrio B-703, D Eel cual se utiliza para el manejo de venteo generado en la planta en situaciones de emergencia. 

Unidad 810 (ALMACENAJE DE EDC)

Según el manual de operaciones (2005), en esta unidad se almacena el EDC procedente de las unidades de proceso, actualmente se almacena del modo siguiente:





31

Unidad 820 (ALMACENAJE DE MVC)

Según el manual de operaciones (2005), es utilizado para el almacenamiento de MVC producto este consta de dos secciones: La sección comprendida por los tanque tipo salchicha T-821 A/B/C donde se almacena el subproducto generado en el proceso en espera de certificación, si el producto esta dentro de la especificación de calidad se envía a la planta PVC II o al

S O D A V R E S E R En caso de que el producto este fuera de especificación se envía a la otra S O H C sección de almacenamiento comprendida por dos tanques tipo salchicha T-822A/B, E R E D tanque T-831.

desde estos tanques el producto fuera de especificación es enviado a la unidad 500 para ser reprocesado. 

Unidad 830 (ALMACENAJE DE MVC)

Según el manual de operaciones (2005), esta es un tanque de almacenamiento


32




Área 960, Sistema de Drenajes.



Área 970, Sala de Control.



Área 980, Caseta de Analizadores.



Área 990, Sistema

de medición de materia prima y

los servicios

requerido en el proceso de producción de MVC. PURIFICACION DE EDC

S O D A V R E S E R

CRAQUEO TERMICO

H2O

S E C A D O

P E S A D O S

V A C I O

S O H C E R D E

SUBPRODUCTO

A INCINERACION

OXIGENO ETILEN O CLORO

R 1 0

+ GAS DE RECICLO ETILENO

R 2 0 1

831

D E S P O J A D

M V C

H C L


33


2.2.2. Descripción del proceso en la UNIDAD 100 (Reactor de Cloración Directa R-101) Según el Manual de Operaciones de la unidad 100 (2005), el cloro es suministrado desde la planta Cloro Soda entre 4-4.8 Kg/cm2g, este gas alimenta al reactor R-101. El etileno es recibido desde la planta de olefinas a 18 Kg/cm2 g, siendo reducida

O S su presión mediante el controlador de presión PICA-1102, D hasta la presión normal de A V R E alimentación 7,2-7,8 Kg/CM g. S E R S O H C El cloro y etileno se inyectan a la recirculación de E R E D 2

EDC del reactor R-101

mediante la boquilla de mezcla A-101. Los flujos de cloro y etileno son regulados mediante el controlador de cloro FC-1103 y el de etileno FC-1101. El sistema posee un controlador de flujo fino de etileno, FC-1102 el cual ajusta automáticamente el flujo de etileno al reactor R-101 de acuerdo con el resultado del analizador de etileno en el venteo del reactor, AICA-1202.


34


Debido al carácter exotérmico de la reacción, el calor generado debe ser removido del sistema para mantener la temperatura de operación. El calor de reacción es utilizado en el rehervidor E-304 de la columna de pesados C-302 y en la vaporización de EDC en el tambor D-101. La temperatura del reactor es regulada mediante el control de circulación de EDC a través del enfriador E-102 el cual elimina el excedente del calor de reacción. El nivel de EDC en el reactor es regulado por el controlador de flujo de salida del

S

EDC vaporizado hacia el tren de purificación de EDC, LC-1102. Al incrementarse el flujo A D O

V R E de EDC producto, disminuye el nivel del tambor E S de Vaporización D-101 lo cual permite R S O mayor salida de EDC del reactor R-101. H C E R D E

El EDC producido en el reactor R-101 se envía hacia el tambor de vaporización

D-101, donde debido a la disminución de presión y a la alta temperatura, el EDC se vaporiza parcialmente. El EDC gaseoso se envía hacia la columna C-302, el EDC líquido es recirculado hacia el reactor R-101 por medio de las bombas P-102 A/S. El tambor de vaporización D-101 opera a una presión de 0,5-0,6 Kg/cm2g y 97ºC.


35


DE C302 VENTEO

VENTEO A E-104

INCIN.

E-101

NITROGENO

D

R102

1 0

CLORO R

S O D A V R E S E R S O H C E D D E R 1

E-103

0 1

ETILENO CLORO

C-302

1

FONDO C-302

P-102 P-101 A/B/S

E-102

E-304

Figura # 2. Diagrama General de Cloración Directa



36

tiempo el contenido de oxigeno antes de efectuar el secado con EDC, utilizando para la verificación tubos “Draeger”, por ejemplo. Los siguientes generales son comunes a todos los equipos y deben aplicarse como se indica: 

Antes de introducir EDC al sistema, se deben purgar con aire de planta el sistema de secado (DX)

y el retorno del sistema de secado (RX),

S Esto se realiza igualmente los equipos para eliminar el agua en O exceso.

D A V R mediante la presurización del equipo Ey la purga de todas las partes. S E la R purga con aire. Las válvulas de drenaje de las  Después de completar S O H C E bombas y separadores deben dejarse abiertas para permitir que el drenaje R E D continúe.



El aire se desplazas con nitrógeno para eliminar el oxígeno del equipo.



Al completar el secado, las conexiones de equipos adyacentes deben purgarse completamente con EDC caliente.



Antes del arranque de los equipos, deben revisarse las válvulas en la tubería de agua de enfriamiento al condensador, así como las válvulas de



37

Para el secado del sistema se tienen dos cabezales adicionales a la tubería normal. Estos son, el sistema de secado (DX) y el sistema de retorno (RX). El DX, comienza en la descarga de las bombas de alimentación P-301 A/S. Este cabezal suministra EDC a varias partes de la planta. El RX, recibe el EDC húmedo desde varios puntos y lo regresa a la alimentación de la columna principal (C-301) o al almacenamiento existente de EDC húmedo.

S O D A La unidad de cloración directa se seca llenando y vaciando repetidamente el V R E S E sistema con EDC seco, el cual absorbe la humedad de los equipos y es enviado de R S O H regreso a la alimentación de la columna principal, donde se elimina el agua del sistema. C E R D E

Es importante que la secuencia de secado requiera de un número mínimo de

operaciones u se proteja al sistema contra la entrada nuevamente de agua a los equipos y a las tuberías previamente secadas. Las columnas y los equipos adyacentes deben secarse en el siguiente orden, según cual sea el equipo que esté húmedo: columna principal (C-301)- columna de


38


variaciones demasiado rápidas en el nivel de líquido (menos de 5% por minuto). La línea de gas de desecho hacia la unidad 700 de incineración se bloquea con disco ciego. Debe comenzarse por la limpieza con nitrógeno, abriendo progresivamente el venteo de tope hasta que fluya EDC, en este momento se detiene el suministro de EDC. Se ponen en servicio las bombas de reciclo P-101 A/B y P-102A, para recircular

S el EDC que se encuentra en el sistema del reactor R-101, en O el rehervidor E-304 y en D A V R todas las tuberías asociadas. Esta operación también E S E R P-101S y P-102S. alternativamente con las bombas de reemplazo S O H C E D E R

puede

efectuarse

Después de aproximadamente 2 horas del llenado con EDC, éste se bombea a

través del cabezal de retorno del sistema de secado hacia la columna principal C-301. El procedimiento de secado debe repetirse hasta que los análisis de laboratorio muestren que le contenido de agua en el EDC es 10ppm.



39

a) El reactor R-101 se llena con EDC seco desde el sistema DX (conexiones en el tope de reactor) hasta un 60% (40 TM aprox.): cuando el nivel en el reactor alcanza 50%. Se arranca la bomba de circulación P-101 A/B/S y se ajusta el flujo de circulación a una razón aproximada de 600m3/hr. La circulación ocurre a través del enfriador E-102. La válvula al rehervidor E-304, de la columna de pesados C302 se encuentra aún cerrada.

S O D b) La válvula LV-1201, de entrada al V tambor A de separación D-101, se R E S abre un poco y al alcanzar un E R nivel del 30%, se arranca la bomba de S O H EDC, P-102A/S y el flujo de circulación se ajusta a una velocidad de C E R 300m3/hr Se debe verificar el contenido de agua para asegurar que el D E sistema esté lo suficientemente seco (10ppm). c) Ambos flujos de circulación se estabilizan y se ajustan de forma automática, mediante los controladores FIC-1205 y LICA-1201. d) Con el filtro F-101, para dosificación de catalizador (fecl3 y nacl en





40

Introducció n de Alimentación de Cloro y Etileno

Esta es una etapa que debe ser seguir a la secuencia operacional descrita en el punto anterior, se debe verificar el buen funcionamiento de todos los sistemas de control del proceso y los dispositivos de enclavamiento, mediante la simulación de las funciones individuales de parada. En esta etapa se debe disponer de cloro y etileno. h) Se introducen manualmente alrededor de unos 200 m3/hr de nitrógeno

S O D A V R E S E S R i) Por medio H de O control manual, se introduce etileno y cloro lentamente C E R en el reactor R-101 a través de la boquilla de mezcla A-101 del E D en la línea superior del reactor R-101.

reactor. La relación molar etileno/cloro debe ser de 1:1.

j) La temperatura de reacción aumenta rápidamente y, tan pronto se obtenga una temperatura entre 80 y 90°C (mejor solubilidad de fecl3 en EDC), el nivel de fecl3 debe llegar a 500ppm, junto con el fecl3 también se requiere de la adición de nacl en polvo para la formación



41

R-101, agregando mas cantidad de microsales de NaCl y FeCl 3 en una relación de 1.1 (0.4 Kg. FeCl3 /TM EDC y 0.144 Kg. NaCl/TM EDC). k) Después de estabilizar los parámetros, el contenido de FeCl3 debe aumentarse a 1000 ppm, para que no se presente un aumento en la formación de corrosión debido al contenido de agua presente en los sistemas de circulación del reactor. Las cantidades de microsal de

S O D contenido de Na y FeCl3 sea 1:1. V Para A evitar la humedad en el R Ede la estación del catalizador deben S sistema, los tiempos de apertura E R S O HPor ello, las cantidades de catalizador a ser añadido, ser mínimos. C E R deben ser pesadas y preparadas de antemano. D E

NaCl y de FeCl3 a añadirse se calculan de acuerdo con los análisis de

l) El suministro de nitrógeno se ajusta manualmente, para un contenido de oxigeno de 4-6% vol, mediante el controlador AICA-1201. m) El flujo de vapores de EDC hacia la unidad de purificación (columna C-302) comienza cuando los parámetros de reacción se encuentran



42

controladores se colocan en posición automática. Para el primer acondicionamiento se requiere de microsal (NaCl en polvo). El FeCl3 y NaCl deben ser añadidos al proceso usando el dosificador de catalizador F-101. p) Al alcanzar todos los parámetros del proceso, los analizadores de venteo se encuentran en servicio estable y seguro, por tanto la

S O D final de producción. A V R E S E R S O H C E D E R

capacidad de la planta aumenta lentamente hasta alcanzar la relación

2.3. BASES TEÓRICAS DE LA INVESTIGACION

2.3.1. Defini ción de Reacción Química Según el autor José Felipe Izquierdo en el libro cinética de las reacciones





43

Descomposición, consiste en que una molécula se divide en moléculas más pequeñas, átomos o radicales.



Combinación, ésta se realiza cuando una molécula o átomo se une con otra especie para formar un compuesto nuevo.



Isomerización, en este caso la molécula no efectúa ninguna descomposición externa o adición a otra, es simplemente un cambio de configuración estructural interna.

S O D A V R 2.3.2. Clases de Reacciones Químicas E S E R S O H de las reacciones químicas” del autor C E Según el libro “cinética D E R

José Felipe

Izquierdo se definen las siguientes clases de reacciones químicas: 

Reacciones Homogéneas: Cuando se afecta solamente una fase, ya sea gaseosa,

sólida, o líquida. 

Reacciones Heterogéneas: Cuando se requiere la presencia de al menos dos

fases para que tenga lugar la reacción a una velocidad deseada.



44

2.3.3. Definición de Reactor Químico De acuerdo con el autor Himmenlblau (1971), un reactor químico es una unidad procesadora diseñada para que en su interior se lleve a cabo una o varias reacciones químicas. Dicha unidad procesadora esta constituida por un recipiente cerrado, el cual cuenta con líneas de entrada y salida para sustancias químicas, y esta gobernado por un algoritmo de control. Los reactores químicos tienen como funciones principales: D O S 



A V R E S E Asegurar el tipo de contacto o R modo de fluir de los reactantes en el interior del S O C Huna mezcla deseada con los materiales reactantes. tanque, para R conseguir E D E

Proporcionar el tiempo suficiente de contacto entre las sustancias y con el catalizador, para conseguir la extensión deseada de la reacción.



Permitir condiciones de presión, temperatura y composición de modo que la reacción tenga lugar en el grado y a la velocidad deseada, atendiendo a los aspectos termodinámicos y cinéticos de la reacción.


45

CAPITU CAPI TULO LO II “ Marco Teórico ”

El balance de masas esta dado por la relación: ENTRA – SALE + GENERA – DESAPARECE = ACUMULA

EC (1)

El balance de energía esta dado por la relación: ENTRA – SALE ± GENERA ± TRANSMITE = ACUMULA

EC (2)

S O D A V R E S E R S De acuerdo con el autor Himmenlblau (1971), existen infinidad de tipos de O H C uno responde a las necesidades de una situación en E reactores químicos, y cada R D E 2.3. 2.3.5. 5. Tipos de Reactor Reactores es Químicos

particular, entre los tipos más importantes, más conocidos, y mayormente utilizados en la industria se puede mencionar los siguientes: a) Reactor Discontinuo Es aquel en donde no entra ni sale material durante la reacción, sino más bien, al inicio del proceso se introduce los materiales, se lleva a las condiciones de presión y



46

c) Reactor Semicontinuo Es aquel en el cual inicialmente se carga de material todo el reactor, y a medida que tiene lugar la reacción, se va retirando productos y también incorporando más material de manera casi continúa. d) Reactor Tubular En general es cualquier reactor de operación continua, con S movimiento constante

O D A de uno o todos los reactivos en una dirección espacial Vseleccionada, y en el cual no se R E E S hace ningún intento por inducir al mezclado. Tienen forma de tubos, los reactivos entran R S O H por un extremo y salen E por el otro. C D E R e) Tanque con Agitación Continua

Este reactor consiste en un tanque donde hay un flujo continuo de material reaccionante y desde el cual sale continuamente el material que ha reaccionado. La agitación del contenido es esencial, debido a que el flujo interior debe estar en constante circulación y así producir una mezcla uniforme.



47

casos, especialmente con catalizadores metálicos como el platino, no se emplean partículas de metal, sino que éste se presenta en forma de mallas de alambre. El lecho está constituido por un conjunto de capas de este material. Estas mallas catalíticas se emplean en procesos comerciales como por ejemplo para la oxidación de amoniaco y para la oxidación del acetaldehídico a ácido acético. h) Reactor de Lecho con Escurrimiento En estos reactores el catalizador sólido está presente como O Sen el lecho fijo. Los

D A V R reactivos se hacen pasar en corrientes paralelas E o a contracorriente a través del lecho. S E R S O H i) Reactor de Lecho de Carga Móvil C E R D E

Una fase fluida pasa hacia arriba a través de un lecho formado por sólidos. El

sólido se alimenta por la parte superior del lecho, se mueve hacia debajo de la columna y se saca por la parte inferior. j) Reactor de Burbuja



48

práctica se puede llevar a cabo siempre que la mezcla fluida sea poco viscosa y esté bien agitada m) Reactores de Recirculación Pueden ser CON DISPOSITIVO SEPARADOR, cuando se toma parte de la corriente de salida y se llevan directamente a la entrada del reactor. SIN DISPOSITIVO SEPARADOR, cuando en la salida del reactor colocamos un dispositivo separador que

Srecirculan de nuevo hace que se separen reactivos y productos, luego los reactivos se O al reactor.

A D V R E S E R S O Hde Membrana n) Reactores C E D E R

Son aquellos que combinan la reacción y la separación en una sola unidad; la membrana selectivamente remueve una (o más) de las especies reactantes o productos. Estos reactores han sido comúnmente usados para aplicaciones en las cuales los rendimientos de la reacción están limitados por el equilibrio. También han sido propuestos y usados para otras aplicaciones; para incrementar el rendimiento y la selectividad de reacciones enzimáticas y catalíticas influyendo a través de la membrana



49

p) Reactor Trickle Bed Este tipo de reactor supone la existencia de un flujo continuo de gas y otro de líquido hacia abajo sobre un lecho fijo de partículas sólidas catalíticas, las características de las partículas sólidas y de su empaquetamiento, junto con los caudales y propiedades de las dos corrientes de fluidos determinarán el régimen de flujo del reactor y también sus propiedades fluido-dinámicas.

S O D A V R E S E Son aquellos que trabajan u operan a una misma temperatura constante. R S O H C E Isobáricos R E r) Reactores D q) Reactores Isotérmicos

Que son aquellos que trabajan u operan a una misma presión constante.

2.3.6. Simulación De acuerdo a la enciclopedia Wikipedia (2008), la simulación es la



50

La simulación de procesos es el uso de un programa para modelar los procesos químicos de forma cuantitativa mediante la resolución de modelos matemáticos que toman en cuenta los balances de materia y energía, las reacciones de equilibrio y las expresiones cinéticas. Dichas simulaciones se han convertido en una herramienta fundamental para los ingenieros químicos, ya que mediante ella se pueden obtener nuevos procesos o equipos y evaluar u optimizar los procesos existentes.

S O D A V R E S E R Para el caso de la simulación de los intercambiadores, se necesitó la aplicación S O H Cde la empresa Aspentech, es un software diseñado para la E del simulador “Aspen Plus” R D E 2.3.6.2.

Simulador de Procesos Aspen Plus

simulación de procesos en estado estacionarios, posee interfase gráfica interactiva que

permite reproducir diagramas de flujo de procesos, además de la creación de reportes, análisis de resultados, impresiones, entre otras. Además utiliza relaciones tales como balances de masa y energía, relaciones de equilibrio, reacciones cinéticas y modelos de operaciones unitarias para predecir las condiciones de operación de los procesos, flujos y composiciones de los productos. Aspen Plus resuelve cada bloque de una unidad de





51

Set Up: Se suministran las opciones globales de la simulación en la cual se especifica el tipo de corrida, las unidades en la cual se realizaron los cálculos ejecutados por el simulador.



Componentes: Se especifican todos los componentes que intervienen en el proceso.



Corrientes (Streams): Se especifican las condiciones (Presión y temperatura) y composiciones (Flujo total y fracción de los componentes) de cada una de las

S O D A de operación para cada Bloques (Blocks): Se especifican las condiciones V R E S E unidad o equipos, algunas unidades necesitan especificaciones adicionales. R S O ofrecen un menú con información adicional. H Todos los modelos de operación C E R E D corrientes de alimentación.



Una vez introducida toda la información necesaria se procede a ejecutar la simulación.

2.3.7. Modelos Termodin ámicos



52

Según el ingeniero Wilfredo Tegarid , Pequiven (2008). Se han desarrollado un gran número de ecuaciones para describir el comportamiento del gas real. Estas ecuaciones utilizan de dos a diecisiete constantes cuyos valores difieren para distintos gases. Las principales ecuaciones de estado son las siguientes: 1) Ecuación de Van Der Waals. 2) Ecuación de Benedict- Webb- Rubin.

S O D A V R E Ecuación de Pen- Robinson. S E R S O H Ecuación de SooneRedlich- Kwong C E R D E

3) Ecuación de Redlich- Kwong. 4) 5)

2.3.9. Micr osoft Office Excel Mejor conocido sólo como Microsoft Excel, es una aplicación para manejar hojas de cálculos.

Este programa fue y sigue siendo desarrollado y distribuido por Microsoft, y

es utilizado normalmente en tareas financieras y contables. El programa contiene una



53

Permite trabajar sobre una plataforma que relaciona las celdas, donde se puede proceder al cálculo por medio de iteraciones y así poder determinar balances de masa y energía, relaciones de equilibrio, y modelos de operaciones unitarias para predecir las condiciones de operación de los procesos.

2.3.10.

Bases de Datos PI (Plant Information System)

Según la sala de control (operadores), planta MVCII, Pequiven O S (2008), el sistema

D A V R PI (Plant Information System), es un paquete completamente automatizado que permite E S E R de la planta obtenida por el sistema almacenar y presentar la información S O H C E computarizado de la sala de control (TDC-3000) en el momento requerido por el usuario R E D y a la cual se tiene acceso desde cualquier computadora conectada. Este sistema es de

acceso rápido y sencillo. El TDC-3000, es un sistema computarizado que recoge instantáneamente la información de los medidores, indicadores colocados en la planta.

2.3.11.

Bases De Datos BLISS


54


La masa que entra en un sistema debe, por lo tanto, salir del sistema o acumularse dentro de él, es decir: 

Entradas = Salidas + Acumulación

Ec (3)

Los balances de materia se desarrollan comúnmente para la masa total que cruza los límites de un sistema, pero también pueden enfocarse a un elemento o compuesto químico. Cuando se escriben balances de materia para compuestos

S un término de específicos en lugar de para la masa total del sistema, se O introduce D A V R producción: E S E R S O  Entradas + H Producción = Salidas + Acumulación C E R D E

Ec (4)

El término de producción puede utilizarse para describir velocidades de reacción.

Los términos de producción y acumulación pueden ser positivos o negativos. Los balances de materia pueden ser integrales o diferenciales. Un balance integral se enfoca en el comportamiento global del sistema, mientras que un balance diferencial se enfoca en los mecanismos dentro del sistema (los cuales, a su vez,





55

balance de masa global o total: Se realiza en todo el sistema considerando las masas totales de cada una de las corrientes de materiales.



balance parcial: Se realiza en los subsistemas considerando un determinado componente en cada una de las corrientes.



balance molar: Si en el sistema no se originan cambios químicos.



balance atómico : Si en el sistema hay cambios químicos



balance volumétrico : Si no se originan cambios de estado.

S O D V A 2.3.13. Transferenc ia de calor S E R R E S O H C Etermodinámica sabemos que el calor es energía en transito que Del estudio de la R E D

tiene lugar como resultado del las interacciones entre un sistema y sus alrededores, debido a una diferencia de temperatura. También sabemos que la termodinámica clásica trata con sistema en equilibrio a otro, pero no puede predecir qué tan rápido tendrá lugar dicho cambio, puesto que el sistema no esta equilibrio durante el proceso. Proceso por el que se intercambia energía en forma de calor entre distintos



56

2.3.13.1. Mecanism os de Transferenci as de Calor 

Conducción

En este proceso, la transferencia de energía térmica se puede ver a una escala atómica como un intercambio de energía cinética entre moléculas, donde las partículas menos energéticas ganan energía al chocar con las partículas más energéticas. A pesar de que la transferencia de energía térmica a través de un metal S puede explicarse de

O D A modo parcial por las vibraciones atómicas y el movimiento V de electrones, la tasa de R E E S de la sustancia que es calentada. conducción depende también de las propiedades R S O H C E R D E 

Convección

Es una de las tres formas de transferencia de calor y se caracteriza porque se produce por intermedio de un fluido (aire, agua) que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas. La convección se produce únicamente por medio de materiales fluidos. Éstos, al calentarse, aumentan de volumen y, por lo tanto, disminuyen su



57

Ec (5) Donde h es el coeficiente de película, As es el área del cuerpo en contacto con el fluido, T s es la temperatura en la superficie del cuerpo y

es la temperatura del fluido lejos

del cuerpo. El coeficiente de convección depende de múltiples parámetros relacionados con

O S el flujo del fluido a través del cual se da la convección. dependerá de si la DAsí, A V R convección es forzada o natural; si es forzada, del régimen (laminar o turbulento) en E S E R S que se produce; de la rugosidad de la superficie de intercambio, de su temperatura, de O H C E la velocidad del E y su viscosidad, de la forma de la superficie de intercambio, de si el Dflujo R derrame es interior o exterior,... Las formas clásicas de estimarlo se basan en el empleo

de correlaciones de números adimensionales (vid. número de Nusselt), de manera que en general se dispone de una igualdad entre el número de Nusselt, que es proporcional al coeficiente de convección, y una cierta expresión que involucra al número de Reynolds y al número de Prandtl en convección forzada, y al de Prandtl y al número de Grashof en convección natural.



58

transferencia de calor es únicamente por conducción y el número de Nusselt toma el valor de la unidad. En cambio para números de Rayleigh superiores, la transferencia de calor es una combinación de conducción y convección, y el número de Nusselt toma valores superiores. Este número se llama así en honor a Wilhelm Nusselt, ingeniero alemán que nació el 25 de noviembre de 1882 en Núremberg. Se define como:

S O D A V R E Ec (6) S E R S O H C E Ambas transferencias se consideran en la dirección perpendicular al flujo. R E D En la anterior ecuación se define: 

L como una longitud característica. Para formas complejas se define

como el volumen del cuerpo dividido entre su área superficial. 

k f como la conductividad térmica del fluido.



h como el coeficiente de transferencia de calor.



59

Se define flujo interno laminar aquel que discurre en el interior de conductos y con números de Reynolds suficientemente bajos para no ser considerados ni turbulentos ni de transición. Por ejemplo un flujo en el interior de una tubería con un número de Reynolds inferior a 2300. Se entiende como flujo desarrollado aquel que tiene los perfiles de velocidad y temperatura adimensional constantes a lo largo de la longitud del conducto. Esto ocurre más allá de lo que se conoce como región de entrada.

S O D V A analíticamente números de R Para este tipo de flujos es relativamente E fácil obtener S E R Nusselt como los mostrados en la S siguiente tabla. Se diferencian dos condiciones de O H Cde calor constante y temperatura de pared constante. La E contorno en la pared: flujo R D E longitud característica considerada es el diámetro hidráulico. 

Flujo externo laminar

En mecánica de fluidos flujo externo es aquel en el que las capas límite se desarrollan libremente sin restricciones impuestas por superficies adyacentes. Por tanto



60

expresa que las fuerzas viscosas son 100.000 veces menores que las fuerzas convectivas, y por lo tanto aquellas pueden ser ignoradas. Un ejemplo del caso contrario sería un cojinete axial lubricado con un fluido y sometido a una cierta carga. En este caso el número de Reynolds es mucho menor que 1 indicando que ahora las fuerzas dominantes son las viscosas y por lo tanto las convectivas pueden despreciarse. Otro ejemplo: En el análisis del movimiento de fluidos en el interior de conductos proporciona una indicación de la pérdida de carga causada por efectos

S O D A V R E Además el número de Reynolds permite predecir el carácter turbulento o laminar S E R Sconductos si el número de Reynolds es menor de O en ciertos casos. Así por ejemplo en H C E R 2200 el flujo D será laminar y si es mayor de 2200 el flujo será turbulento. El mecanismo y E viscosos.

muchas de las razones por las cuales un flujo es laminar o turbulento es todavía hoy objeto de especulación. Según otros autores: 

Para valores de

el flujo se mantiene estacionario y se


61


Este número recibe su nombre en honor de Osborne Reynolds (1842-1912), quien lo describió en 1883. Viene dado por siguiente fórmula:

Ec (7) O

Donde

S O D A V Ec (8) R E E S R S O H C E R D E

ρ: densidad del fluido

v s: velocidad característica del fluido D: Diámetro de la tubería a través de la cual circula el fluido μ: viscosidad dinámica del fluido ν: viscosidad cinemática del fluido



62

α es la difusividad térmica.

Cp es la capacidad calorífica a presión constante. μ es

la viscosidad.

k es la conductividad térmica.



Radiación

Es la transferencia de calor debida a la energía emitida por S todos los cuerpos en

O D A forma de ondas electromagnéticas, viajando a la R velocidad V de la luz E E S aun en el vacío. R S O H C E R D E 2.3.14.

y propagándose

Intercambiador es de Calor

La aplicación de los principios de la transferencia de calor al diseño de un equipo destinado a cubrir un objeto determinado en ingeniería, es de capital importancia, porque al aplicar los principios al diseño, se debe trabajar en la consecución del importante logro que supone el desarrollo de un producto para obtener provecho



63

2.3.14.1. Tipos de Intercambiador es de Calor Los intercambiadores de calor se clasifican en 4 tipos Intercambiadores de: 

Doble Tubo



Carcaza y Tubo



Flujo Cruzado



Compacto

S O D A V R E S E R Doble Tubo S O H C E D E R Es el intercambiador más sencillo, por el tubo interno circula uno de los fluidos, mientras que el otro fluido circula por el espacio anular. Dependiendo del sentido del flujo se clasifica en Flujo paralelo y Flujo contracorriente, este intercambiador se muestra en la siguiente Figura.



64

calor, se colocan, deflectores ó placas verticales. Es corriente encontrar intercambiadores de calor de 2, 4,8, etc. pasos de tubos. De la misma manera existe la posibilidad que exista varios pasos de carcaza.

S O D A V R E S E R S O H C E D E R Figura # 4. Intercambiador de Carcaza y Tubo Bafles Su función principal es el soporte de los tubos contra las vibraciones y deformaciones. Otra función es definir la trayectoria del flujo alrededor de los tubos, mejorando la transferencia de calor, pero incrementando la caída de presión. Los



65

dirección del flujo principal (x). En este caso la temperatura del fluido varia con x y con y.

S O D A V R E S E R S O H C E D E R Figura # 5. Intercambiador de Flujo Cruzado

En contraste para el haz de tubo sin aletear, el movimiento del fluido, se dice que esta mezclado ya que la temperatura no cambia en la dirección transversal, siendo función exclusiva de la dirección del flujo principal. Dado que el flujo dentro de los tubos esta sin mezclar, ambos fluidos se dicen que están sin mezclar en el intercambiador



66

Compacto Intercambiadores de calor con relación área superficial/volumen, b = As /V mayores que 700 m2 /m3se denominan intercambiadores de calor compacto, debido a su pequeño tamaño y peso, los intercambiadores de calor compactos prevalecen en la industria automotriz, industria aéreo - espacial y en sistemas marinos. Un espectro de intercambiadores de calor basado en el parámetro b es mostrado en la siguiente Figura.



67


El autor David Himmenlblau (1979), afirma que uno de los principios básicos del flujo compresible es que la densidad de un gas cambia cuando se ve a grandes cambios de velocidad y presión. Al mismo tiempo, su temperatura también cambia, lo que lleva a problemas de análisis más complejos. El comportamiento de flujo de un gas compresible depende de si la velocidad de flujo es mayor o menor que la velocidad del sonido. El sonido es la propagación de una pequeña perturbación, u onda de presión, dentro de un fluido.

S

En opinión del autor Van Wylen, (2004). “El análisis puntual del flujo en un A D O

V R E proceso está orientado a establecer su E comportamiento, lo que permitirá conocer a S R SEn base en esto se podrá conocer la distribución O detalle lo que ocurre en cada punto. H C E R espacial y temporal D E de las variables que definen el comportamiento del fluido, como son la presión, velocidad, masa específica entre otras.”

2.3.16.

Compos ició n Química

En opinión del autor Himmenlblau, (1971) “La composición química son todos


Fracción másica=


masa de A

68

Ec (11)

Masa total Fracción molar: Y A=

moles de A

Ec (12)

Moles total

2.3.18.

Balance de Energía

S O D A uno de los problemas de V R De acuerdo al autor Van Wylen (2003). En la actualidad E S E mayor importancia que se presenta en R la industria es la determinación de los balances S O H C E de energía. Se considera que el balance de energía es un principio tan fundamental que R E D hasta se han inventado nuevos tipos de energía para lograr que la ecuación quede

balanceada. Para formular el balance de energía del sistema en estudio se puede utilizar el mismo procedimiento del balance de masa. El balance energético general puede ser expresado como: Energía entrada – energía salida + energía generada – energía consumo =energía


2.3.19.


69

Temperatura (T)

De acuerdo a lo planteado por Van Wylen, (2003), “La temperatura es la medida de la cantidad de energía de un objeto, ya que la temperatura es una medida relativa, las escalas que se basan en puntos de referencias deben ser usadas para medir la temperatura con precisión”. Hay tres escalas comúnmente usadas actualmente para medir la temperatura: la escala Fahrenheit (°F), la escala Celsius (°C), y la escala Kelvin

S O D puntos de referencia. A V R E S E R S O H C E 2.3.20. Presión D E R

(K). Cada una de estas escalas usa una serie de divisiones basadas en diferentes

Van Wylen (2003), expone que para definir la presión se debe recurrir a la noción más elemental de fuerza. La presión “es lamagnitud que indica cómo se distribuye la fuerza sobre la superficie a la cual está aplicada”. La medida de la presión s epuede calcular entonces dividiendo la intensidad de la fuerza por el área de la superficie:


70


alrededores (Himmenlblau,1971). El calor puede transferirse por conducción, convección o radiación. Para evaluar la transferencia de calor cuantitativamente, es necesario al menos aplicar el balance de enrgía y evaluar los términos excepto Q. Q= Cp (h2 –h1)

Ec (16)

Donde: Cp: Capacidad calorífica del fluido. H1 y h2: entalpías de entrada (h1) y salida (h2) del fluido del sistema.

S O D Ade energía entre el sistema y V R Puesto que el calor es por definición un intercambio E S E R los alrededores, el calor también puede clasificarse como la transferencia de energía a S O H C E los estados o formas atómicas o moleculares que no pueden ser observados R E D macroscópicamente.

2.3.22.

Calor de Reacción

Himmenllblau, (1979). Expone, “el calor de reacción es la variación de energía que aparece directamente como resultado de una reacción, término que es un legado


2.3.23.


71

Entalpía (H)

Según Himmenllblau, (1979). “la entalpía es la energía o calor que poseen todos y cada uno de los elementos que conforman la reacción”, por tanto al aplicar el balance de energía se encontrará esta variable.

S O D A 2.3.23.1. Entalpía de formación V R E S E R S O H de un compuesto es el cambio de calor expresado en La entalpía de formación C E E Rse sintetiza un mol de ese compuesto a partir de sus elementos kJ que ocurre cuando D en condiciones de presión constante. Esta cantidad puede variar según las condiciones experimentales por lo que en consecuencia se define la entalpía estándar de formación, que es la variación de entalpía que tiene lugar cuando se sintetiza un mol de compuesto a partir de sus elementos en condiciones estándar (1atm,25ºC). Una vez conocidas las entalpías de formación de cada elemento ya se puede



72

grado, energía que puede proporcionarse mediante la transferencia de caloren ciertos procesos específicos”. La evidencia experimental indica que la capacidad calorífica no es constante con la temperatura, aunque algunas veces se puede suponer dicha constancia para poder obtener resultados aproximados.

S O D Ec (18) A V R E S E Donde: R S O H C C es la capacidad calorífica, que en general será función de las variables de estado. E R D E Q es el calor absorbido por el sistema. ΔT la

variación de temperatura

2.3.25.

Tendencias

Las tendencias son gráficos de líneas que pueden mostrar las variaciones de los


2.3.26.

73


El sistema de calidad ISO 9000 como Instru mento de

Normalización y Eficiencia La organización internacional para la normalización (ISO, siglas en ingles) es una federación mundial de representantes nacionales de normalización cuyo objetivo es promocionar el desarrollo en el ámbito mundial de normas que mejoren la eficiencia de las operaciones y de la productividad para lograr la minimización de los costos.

O S ISO9000, la cual La ISO ha desarrollado una familia de estándares D llamados

A V R E necesarios tiene la finalidad de proporcionar los S elementos E S R mejoramiento continuo de la H calidad. O C E R D E

para obtener un

ISO 9000 consiste en una serie de procedimientos y directrices que le permiten

homogenizar lenguajes y bases técnicas a nivel mundial, con el fin de seleccionar y mejorar procesos. Esta serie de normas pueden aplicarse a cualquier industria, producto o servicio, y consta de requisitos y directrices para establecer sistemas de calidad dentro de una organización, permitiéndole efectuar transacciones con cualquier organización en el mundo, con menor riesgo y mayor confianza, son normas prácticas




74


Sistema de calidad

ISO 9000 requiere que la organización documente los procedimientos y los ponga en práctica, de tal forma que si se realiza un cambio, también se registre por escrito. Es necesario contar con una base documental que se ajuste a la realidad al cien por ciento.

S O D A V R S E ISO 9000 es dinámico, ya R que E se envuelve en muchas facetas de la S Oel establecimiento y documentación de sistemas de H organización, como por C ejemplo, E R E ventas, de compras, D de producción, de almacenamiento, de embarcación e ingeniería, 

As egur ami ent o de la c alidad

etc.

2.3.26.2. Familia de las Normas ISO 9000 Norma

Nombre

Breve descripción


ISO 9002


Sistemas de calidad. Modelo para el aseguramiento de la calidad en producción, instalación y servicio.

75

Se usa en situaciones contractuales, cuando la capacidad del proveedor para fabricar un producto acorde con las necesidades del Cliente, debe ser demostrada. Las actividades planteadas tienen por objetivo la prevención y detección de irregularidades tanto en la etapa de fabricación como en la de Instalación.

S O D Sistema de calidad. V A R E Modelo para S ISO 9003 R E de la aseguramiento S O en inspección y H calidad C E R ensayos finales. E D

Se usa en situaciones contractuales cuando se debe demostrar que el productor ejecuta ensayos y pruebas finales al producto, con el fin de evitar que productos no conformes lleguen a manos del cliente.

ISO 9004-1

Gestión de la calidad y elementos del sistema de calidad. Parte 1:

Se usa cuando se desea diseñar un sistema de calidad que dé confianza a la dirección de que se van a cumplir los requisitos impuestos por el cliente. Incluye actividades que van desde el



76

2.3.26.4. Implementación de las Normas ISO 9000 El proceso consta de cuatro fases: documentación, implementación, revisión y valoración. 

Documentación

S O D A producto, por eso debe elaborarse un manual de calidad, la emisión de procedimientos, V R E S E de métodos e instrucciones de operación, esta R etapa tiene una duración aproximada de S O de cada etapa depende mucho de la empresa y su H diez meses (el tiempo de C duración E R E tamaño, por tal Dmotivo la medición del tiempo es aproximado).

Los documentos son imprescindibles para lograr la calidad requerida del



Implementación

Es el adiestramiento de los altos mandos, es decir, de supervisores, inspectores y demás usuarios. Es necesario desarrollar una concientización de ISO 9000 en todos





77

Descubrir las deficiencias en el proceso y ofrecer orientación correctivo.



Otorgar a la administración confianza en el sistema.



Identificar problemas antes de que lo haga el certificador.



Corregir los documentos de acuerdo con los cambios.

La duración de esta etapa es aproximadamente de cinco meses.

S O D A V 2.3.26.5. Valoración R E S E R S O H Es la auditoria E de C certificación por parte de la firma valorada, la cual decide si R D E

merece o no dicha certificación, que se extiende por un mes aproximadamente.

2.3.26.6. Estructura del Sistema de Calidad ISO 9000 

Niveles de doc umentació n del sistema de calid ad ISO 9000





78

Nivel 1: Manual de calidad

El manual de calidad constituye el primer nivel de la pirámide documental y es el documento cuyo objetivo principal es describir las políticas de la alta dirección, de la empresa y luego dar una visión general del sistema de calidad. Su función es servir como guía del sistema, e indicar cuáles son los documentos que despliegan cada requisito de la norma ISO 9000. Muchas empresas configuran sus manuales basados en S los requisitos de la D O

A V R E 1994: p. 5). norma ISO 9001, desde el 4.1 hasta el 4-2, (INTECO, S E R S O H C E  Nivel 2: R Los procedimientos del sis tema D E

Los procedimientos de calidad describen los pasos que cada persona o departamento debe seguir en un orden regular y definido, con el propósito de lograr alguna tarea específica, establecida en el manual de calidad. Los procedimientos especifican quién hace qué, cuándo (posiblemente dónde) y





79

Nivel 3: Instrucciones de trabajo para el sistema de calidad y registros de calidad y f ormatos

Las instrucciones de trabajo del sistema de calidad describen las instrucciones específicas de cómo ejecutar determinadas tareas que están establecidas en los procedimientos en forma más general. Contienen instrucciones detalladas, en forma de declaraciones escritas, diagramas, listas de verificación, entre otros, y también son

S O D A V R E S E R asociados al proceso 2.3.27. Definición O de S términos H C E Directa de la Unidad 100 R E D

escritas principalmente por los "ejecutores" del proceso.

de Cloración

2.3.27.1. Cloración de etileno La cloración de etileno es el proceso que se realiza en el reactor R-101 el cual produce una reacción exotérmica donde se liberan 52 Kcal/mol de EDC producto, el proceso de formación de 1,2 dicloroetano se produce por la union de las moléculas del



80

Es la cantidad de etileno consumida en el proceso de cloración. Es suministrada hacia la planta de MVCII en forma gaseosa por la planta de olefinas, a una presión de 18Kg./cm2.

2.3.27.4. 1.2 Dicloroetano (EDC) Es el producto que se forma de la reacción del cloro gas con el etileno gas, su

S O D A V R E S E R S O 2.3.27.5. Catalizador H C E D E R

formula molécula es C2H4Cl2

El catalizador utilizado es cloruro férrico (FeCl 3) el cual hace reaccionar

selectivamente el cloro y el etileno hacia la formación de EDC; minimizando reacciones secundarias que generan compuestos como: tricloroetano, cloruro de etilo y tetracloro etano. El catalizador debe dosificarse en el arranque inicial conjuntamente con cloruro





El EDC de retorno del tambor de vaporización D-101.



El EDC de retorno del rehervidor E-304.

81

2.3.27.7. Gas de venteo Es la corriente gaseosa que es enviada hacia el incinerador (unidad 700). Ésta corriente ha sido previamente enfriada en el intercambiador E-105 entre (18 a-25ºC)

S O D A V R E S E R S O 2.3.27.8. Tiempo de residencia H C E D E R

con la finalidad de condensar y separar todo el EDC.

Es definido como el tiempo que los compuestos reaccionantes permanecen en el

reactor. El tiempo de residencia puede estimarse al dividir el volumen del reactor por la tasa de flujo.

2.3.27.9. Alimentación al Reacto r R-101


82


2.3.27.10. Reacción en el Reacto r R-101 El proceso de cloración es del tipo alta temperatura, sistema CER (recuperación de la energía de cloración), consistiendo de los siguientes sistemas y reactores: 

Reactor R-101 CER



Sistema de recirculación del reactor.



Sistema de evaporación instantánea.



Sistema de venteo del reactor.

S O D A V R Eetapa con conexiones  Reactor R-102 de la segunda S E S R sistemas de H circulación. O C E R D E

de venteo y

La producción de EDC se lleva a cabo mediante una reacción exotérmica, por la cual se generan 52 Kcal/mol EDC producido al alimentar Etileno y cloro gaseoso en un medio de EDC líquido, utilizando cloruro férrico (FeCl 3) como catalizador en la reacción. La reacción se produce mayormente en el reactor R-101 con un ligero exceso de etileno. Este etileno en exceso en el gas de venteo del reactor R-101 se envía a la



83

Nm3/hr, entre 10 y 30 minutos (suponiendo que el contenido de cloro en el gas de venteo es menor que 10 ppm). El exceso en el calor de reacción se elimina a través del enfriador de recirculación, E-102. La temperatura de la reacción se controla mediante el TICA-1101 A y el FIC-1106A, desviando el flujo de descarga de la bomba P-101 A/S, hacia el enfriador de recirculación E-102.

S Para los nuevos ajustes en la relación de producción, se un cambio Orecomienda

D A V R simultaneo mediante los controladores FFICA-1101 E y FICA-1103 de etileno y cloro, S E R respectivamente. S O H C E D E R

Para evitar problemas de operación, tales como formación de espuma, se debe

realizar muy lentamente una reducción en la presión de operación, mediante el controlador PICA-1206. Para realizar una operación segura, es muy importante efectuar la purga con nitrógeno, la cual es controlada mediante el analizador de oxigeno siempre debe ser entre 4-6%.


84


2.3.27.12. Operación Normal 

Condiciones d e Operación

El catalizador permanece en el sistema y no es necesario volver a agregarlo. La concentración de catalizador recomendada dentro de los sistemas de cloración debe ser la siguiente: Reactor Reactor

S O D A V R R-101 CER aprox. 1000 S ppm por peso como FeCl E E R R-102 aprox. 100 ppm por peso como FeCl S O H C E R D E

3

3

La concentración del catalizador en el sistema del reactor de la segunda etapa se mantiene por medio de una pequeña corriente proveniente del reactor de cloración R101 y se controla por el FIC-1203. Si el contenido de FeCl 3 excede los 1500 ppm, se disminuye por medio de la purga de EDC liquido hasta la concentración de FeCl3 sea nuevamente 1000 ppm. El nivel máximo permisible de FeCl es 2000 ppm.



85

La presión en el reactor R-101 se ajusta mediante el controlador PICA-1206, entre 2.5 y 2.6 Kg/cm2g. El cloro se alimenta al reactor R-101 y su flujo se controla por medio del controlador FICA-1103. De igual modo, se controla la relación de flujo de etileno al reactor por medio del controlador FFICA-1101. El analizador de etileno, EICA-1202, en la tubería de gas de venteo (tope del tambor separador D-102), ajusta en cascada el controlador fino de etileno, FIC-1102, de la tubería de alimentación.

S O D V A instantánea D-101, y la R El EDC se evapora en el tambor de E vaporización S E R cantidad vaporizada se alimenta Sdirectamente a la columna C-302. La cantidad O H C10 y 15% de la cantidad de EDC alimentada al D-101. Esta E vaporizada debe estar entre R D E relación es ajustada mediante el controlador FIC-1201.

La velocidad de flujo de recirculación del reactor R-101, se controla para obtener una mezcla de gas-liquido con la alta turbulencia y eliminar el calor de reacción generado por calentamiento del rehervidor E-304, de la columna de pesados (C-302). La temperatura del reactor R-102, se ajusta entre 40 y 50 ºC, mediante el TIA-




86


Puntos de Verificación

PICA-1206

Presión del reacto r R-101

2.57 Kg/cm 2g.

TICA-1101 A

Temperatura del reactor R-101

115-120ºC

PICA-1304

Presión del reactor R-102

0.57 Kg/cm2g.

TIA-1301

Temperatura del reactor R-102

40-50ºC

V R E instantánea D-101 E S R S O AICA-1201 Oxigeno en el gas de venteo del R-101 H C E D E R Cloro en el gas de venteo del R-101 PIC-1203

AICA-1202 AIC-1301

S

Presión del tambor de evaporación A D O

Etileno en el gas de venteo del R-101 Etileno en el gas de venteo del reactor R-102

Concentración de FeCl3 en el reactor R-101

0.5-0.6 Kg/cm2g 4-6% 0 2-5% Trazas

1000 ppm peso


87


detalle, debe consultarse el Manual de Análisis de Laboratorio, editado específicamente para tal fin. Las condiciones del FeCl3 al agregar el NaCl, puede supervisarse por medio de: 

Análisis de Na y Fe

Análisis de laboratorio



Color del EDC

Operador



Contenido de HCl en el




-

S O D A EDC producido V R E S E S R Análisis de laboratorio O  Contenido de 1,1,2 H C E R  Tricloroetano D E (ETC) Contenido de cloroetano

Normal

Amarillo limón


HCl

ETC

< 460 ppm

<2000 ppm

(C2H5Cl)

Cloroetano (C2H5Cl) < 20 ppm


Partícula


88

3.5% > 0.05 mm 0.4% > 0.09 mm

2.4. MAPA DE VARIABLES 

Objetivo General



Variable De Estudio

S O D A R-101 bajo condiciones “Proponer el mejoramiento del desempeño R del V Reactor E S E restringidas de la corriente de recirculación de EDC en la planta MVCII del complejo R S O Ana Maria Campos”. E C H D E R Desempeño del reactor R-101 bajo condiciones restringidas de la corriente de recirculación de EDC.



89

eficiencia y producción del mismo. Algunos investigadores argumentan que la definición de desempeño debe ser completada con la descripción de lo que se espera del proceso, además de una continua inspección hacia el desempeño efectivo. 

Definició n Operacional

Según el Manual de operaciones del área de cloración directa (2005), lo define como: el proceso de cloración es del tipo alta temperatura, sistema SCER (recuperación

O D A de la energía de cloración), la producción de EDC Vse lleva a cabo mediante una R E E S reacción exotérmica, por la que se generan 52 Kcal/mol de EDC producido, debido al R S O el calor generado debe ser removido del sistema H carácter exotérmico de la reacción, C E R E D para mantener la temperatura de operación, el calor de reacción es utilizado en el rehervidor E-304 de la columna de pesados C-302 y en la vaporización del EDC en el tambor D-101. La temperatura del reactor es regulada mediante el control de circulación de EDC a través del enfriador E-102 el cual elimina el excedente del calor de reacción. El EDC que fluye hacia el rehervidor E-304 de la columna de pesados C-302, es enviado por las bombas P-101 A/B/S. El de estas bombas es dividido en dos flujos. El

Universidad Rafael Urdaneta 

90


Operacionalización de la Variable

O S D A R V E S 1.- Evaluar el desempeño del R E S Desempeño del reactor Reactor R-101 sin la operación H O C E R del Rehervidor E-304 D E Objetivos

Variable

sub.-variables o dimensiones

Indicadores Parámetros operativos y de diseño del reactor.

2.- Desarrollar el cálculo de los requerimientos para la operación normal del Reactor

Desempeño del reactor de

R-101

cloración directa en condiciones

3.- Definir las opciones para

restringidas de

suplir la remoción de calor en la corriente de reciclo del R101

Requerimientos de energía del reactor

la corriente de recirculación de

Opciones para suplir la

EDC.

remoción de calor

Cambios en los Parámetros operativos.

Dimensionamiento de intercambiadores

4.- Realizar el procedimiento operacional para operar el Reactor R-101 sin el Rehervidor E-304 según las normas ISO9000.

Procedimiento operacional

Normas ISO9000



91

2.5. DEFINICION DE TERMINOS BA SICOS Catalizador: Es una sustancia (compuesto o elemento) capaz de acelerar (catalizador positivo) o retardar (catalizador negativo o inhibidor) una reacción química, permaneciendo éste mismo inalterado (no se consume durante la reacción). A este proceso se le llama catálisis. Enciclopedia Wikipedia (2008) Cloración: Es el proceso en el que las moléculas de cloro se unen con las moléculas de otros componentes formando un nuevo compuesto. Pequiven (2008). O S

A D V R E S E R atómico 17 situado en el grupo de los Cloro: es un elemento químico de número S O H halógenos (grupo R VII E A) C de la tabla periódica de los elementos. Su símbolo es Cl. En D E

condiciones normales y en estado puro es un gas amarillo-verdoso formado por moléculas diatómicas, Cl 2, unas 2,5 veces más pesado que el aire, de olor desagradable y venenoso. Es un elemento abundante en la naturaleza y se trata de un elemento químico esencial para muchas formas de vida. Wikipedia (2008). Calor: es la energía que pasa por el límite del sistema y que esta provocado por una


92


Cloruro de Hidrógeno (HCl): es un gas incoloro e irritable, en contacto con el aire es corrosivo y no es inflamable, su punto de ebullición en estado gaseoso es 1.89Kg/m3 y en estado líquido es 1.19Kg/m3. la máxima concentración permisible en la atmosfera son cinco por ocho horas de exposición. Petrucci (2006). Diclor oetano (1,2-C2H4 Cl 2): es un líquido incoloro, es inflamable en presencia de aire. Los gases de EDC son venenosos y marean, por lo cual su nivel permisible en el aire para un tiempo de exposición máximo de ocho horas es de 5ppm. Su punto de

S

ebullición es 84°C y tiene una densidad de 1.25 Kg/m3. pequiven A D O(2007).

V R E S E R Entalpía: es la energía o calor que Sposeen todos y cada uno de los elementos que O H C E conforman la reacción. Himmenlblau (1979). R E D Entalpía de reacción: es el calor absorbido o desprendido durante una reacción química, a presión constante. Entalpía de vaporización o calor de vaporización según Wikipedia es la cantidad de energía necesaria para que la unidad de masa (kilogramo, mol, etc.) de un elemento que se encuentre en equilibrio con su propio vapor a una presión de una atmósfera



93

una molécula con la u.m.a. No podemos pesar la masa de una molécula individualmente. Presión: es la magnitud que indica cómo se distribuye l afuerza sobre la superficie a la cual está aplicada. Van Wylen (2003). Proceso: Conjunto de fenómenos; conjunto de cambios físicos y/o químicos, los cuales se realizan en serie o en paralelo para incidir en el cambio final. (Himmenlblau, 1979).

S O D A de sustancias llamadas Reacción Química: es un proceso en el que un conjunto V R E S E reactivos se transforman en un nuevo R conjunto de sustancias llamadas productos. En S O es el cambio, transformación o acción recíproca H otras palabras, la reacción química C E R E D entre dos o más sustancias, en la que estas desaparecen y se transforman en otras distintas”. Himmenlblau, (1971). Simulación: La simulación es el proceso de diseñar un modelo de un sistema real y llevar a término experiencias con el mismo con la finalidad de comprender el comportamiento del sistema o evaluar nuevas estrategias dentro de los límites impuestos por un cierto criterio o un conjunto de ellos, para el funcionamiento del

95

3.1.

TIPO DE INVESTIGACION

Según el Manual de Trabajo Especial de Grado del instituto universitario politécnico Santiago Mariño, indica que la modalidad de proyecto factible, “consiste en la propuesta de un modelo funcional viable, o de una solución posible a un problema de tipo práctico, con el objeto de satisfacer necesidades de entes específicos (institución, comunidad, grupo social, persona en particular, entre otros)”.

S O D A explicar de la siguiente La investigación de tipo Proyecto Factible R se V puede S E manera: Consiste en la recolección R de E los datos necesarios para así poder estar S O H consiente de cual es E el C problema en cuestión y de cómo esta investigación puede R D E ayudar a solucionarlo o en su defecto minorizar su gravedad.

En base a la situación descrita con anterioridad, el presente proyecto se considera de tipo factible, ya que se realizó la investigación, elaboración y desarrollo de una propuesta para el mejoramiento del desempeño del reactor de cloración directa en condiciones restringidas de la corriente de recirculación al estar fuera de servicio el rehervidor E-304 de la columna de pesados, lográndose esto a través de la creación de


CAPITULO III “ Marco Metodoló gic o”

96

Un experimento tiene como propósito evaluar o examinar los efectos que se manifiestan en la variable dependiente cuando se introduce la variable independiente, es decir, se trata de probar una relación causal. Montgomery (1993) define literalmente el experimento como “... una prueba o ensayo,” (p. 1) en la que es posible manipular deliberadamente una o más variables independientes para observar los cambios en la variable dependiente en una situación o contexto estrictamente controlado por el investigador.

S O D V A y recuperación de calor Para el planteamiento inicial del sistema E de R enfriamiento S E R del reactor de cloración directa O se S realizó de manera real el procedimiento para sacar H C E fuera de servicio el R intercambiador E-304 estando en operación el reactor de cloración E D

directa, en el que se manipulo el flujo a través de condensador E-102 verificando las variables críticas y evitando que se salgan fuera de especificación, con el fin de mantener la estabilidad del sistema y suplir los requerimientos existentes del reactor.


97


pasados. La observación puede adoptar diferentes modalidades, según sean los medios utilizados para la sistematización de lo observado, el grado de participación del observador, el número de observaciones, y el lugar donde se realiza. En esta investigación ayudó en la recolección de datos de placa de los equipos, válvulas, y otros accesorios que se encontraban en el área de cloración directa, también se observó el funcionamiento de equipos y del proceso en general cuando se realizaron las pruebas de aceptación al sacar fuera de servicio el rehervidor E-304 estando en

S

operación el reactor de cloración directa. Por otro lado se realizó D Oun registro fotográfico A

V R E de los equipos que intervienen directamente Sel proceso. Een R S O H C es la recopilación documental; según Ander (1978), “la Otra técnica R a E emplear D E recopilación documental es un instrumento o técnica de investigación social cuya

finalidad es obtener datos e información a partir de documentos escritos y no escritos, susceptibles de ser utilizados dentro de los propósitos

de una investigación en

concreto”. Por otro lado según Arias (2004). “es aquella técnica en la cual el investigador obtiene la información por medio de análisis de datos teóricos obtenidos a través de los reportes suministrados por software computacionales” Los documentos se



98

Otra herramienta fue el programa Microsoft Office Excel, el cual permitió simular cualquier tipo de operación unitaria a través de iteraciones de convergencia, gracias a los valores calculados en cuanto a corrientes de entrada y salida, así como también parámetros del recorrido del flujo de recirculación del EDC, posteriormente el uso del paquete de simulación Aspen Plus como procedimiento de la validación de estos resultados. El programa PI Process Book ayudó en la obtención de datos operacionales reales de la alimentación y salida del reactor, así como las variables críticas y su sistema de control, pudiendo recopilar datas históricas de cada S línea del proceso del

O D A área 100 para desarrollar las tendencias de las mismas. V R E E S R SArias (2004) “es aquella técnica en la cual el O según An álisi s de campo: H C E R investigador D obtiene E la información por medio de observación o búsquedas de datos en el campo de trabajo en condiciones rigurosamente controladas, con el fin de describir de que modo o por que causas se produce una situación o acontecimiento particular”. Para esta investigación se contó con la búsqueda continua de datos operacionales como de presiones, temperaturas y flujos, a través de cuadros comparativos que reflejan tanto los valores estipulados por diseño como los actuales, es


3.4.

99


INSTRUMENTOS DE RECOLECCION DE INFORMACION

Según Alvarez y Jurgenson (2003), Son los medios, instrumentos, materiales de captación selectiva de información provenientes del objeto en estudio; es decir; recursos que emplea el investigador para registrar información o datos sobre las variables de interés. Por lo anteriormente expuesto se desarrollo un instrumento basado en la

necesidad de proyectar los datos importantes que ocurrían en Oel Ssistema, se diseño

D A V R según un enfoque global, una tabla donde resaltaban E todas las variables que fueron S E R afectadas en la condición de restricción del sistema de recirculación del reactor. S O H C E R D E A continuación se anexa el formato donde se recopiló la información de los

valores de las variables críticas que intervinieron en el procedimiento de operación anteriormente mencionado, a través del programa PI Process Book.

Fecha

Tag

Valor

Fecha Inicio

Fecha Final

Período 30 (seg)

Tag Inic

Tag Fin


3.5.


100

FASES DE LA INVESTIGACION

Para el desarrollo de esta investigación, se consultaron varios autores que utilizan diferentes metodologías, de los cuales se adaptó a la necesidad de esta investigación. En virtud de esta situación se tomó el criterio del investigador, en cuanto a la metodología planteada por Fábregas (2001), debido a que cumple con los objetivos de la investigación de la cual consta de 4 fases que a continuación se enumera de la forma siguiente:

S O D A V R E S E R 3.5.1. Fase I. Evaluación del Desempeño del Reactor R-101 sin la Operación S O H C del Rehervid or E-304 E D E R

a) Para el levantamiento de los datos de operación en el área de Cloración Directa, se identificaron y tomaron los datos y especificaciones de operación de cada uno de los equipos que integran el mismo tomando en cuenta aspectos importantes como la temperatura, presión, corrientes, flujo, composición, geometría, capacidad, controladores, entre otros.


101


variables críticas y se identificaron las etiquetas (atributos de los Tag´s) de las variables del área de cloración que estuvieron afectadas por la restricción del flujo de recirculación al reactor según el periodo con que se operaba sin el rehervidor E-304, con la ayuda del programa Microsoft Office Excel conjuntamente con PI ProcessBook. c) Resultó además indispensable registrar toda la observación que se obtuvo, para poder llegar luego a organizar lo percibido en un conjunto coherente. Para ello

S

fue inevitable tomar el medio más comúnmente A utilizado D O para registrar estos

V R E tipos de datos a través del programa Microsoft Office Excel, con la elaboración E S R S O de una tabla la cual H fue una auxiliar valiosa pues nos permitió sintetizar y C E de datos tal que, en ningún caso, podríamos confiar a la R registrar un cúmulo E D

memoria, donde se especificaban los valores de archivos históricos en datos comprimidos de las variables que se vieron afectadas cuando se sacó de servicio el rehervidor E-304. d) Se realizaron las tendencias de las variables más importantes según los días específicos de medición y su relación con las variables de diseño, a través del programa PI Process Book.


102


gráficos con la cual se generaron los diagramas de flujo y se relacionaron los datos por medio de funciones matemáticas, tareas muy útiles para el plan de la investigación. La simulación incluyó los equipos asociados al área Cloración Directa específicamente aguas abajo del reactor donde se encontraban las corrientes de recirculación, la descripción de los mismos se incluyen en el anexo A de la siguiente tesis de grado.


T = 120 ºC P= 2.5 Bar(g)

R 101

P-101

C2H4

D 101



103

b) Se identificaron algunas de las variables como temperatura, presión, entre otras, obtenidas anteriormente a través del programa PI Process Book para la definición de los parámetros de operación del Reactor R-101, del tambor de vaporización D-101, del enfriador E-102 y del rehervidor E-304. A continuación se definen los pasos para el cálculo de los requerimientos de energía del sistema de Cloración Directa:

S O D A V 3.5.2.1. Reactor de Cloración Directa R-101 R E S E R S O C H de Cloro al Reactor R-101 E  Flujo d e R alimentación D E Como primer paso se determinaron algunos parámetros necesarios para la realización de este cálculo: Se realizó el cálculo para la determinación del volumen: mEDC


104


Donde: m Cloro : flujo másico de Cloro (kg/hr) mv : flujo volumétrico (Nm 3/hr) Factor de con versión : 1 kg/hr Cloro= 3.21 Nm 3/hr

Finalmente se calculó el flujo de alimentación de Cloro al Reactor R-101

S O D A V R . F conv E S * mA lim Cl = mCl E Puro R δ Cl S O H C E D E R 2

2

2

Donde:

m Cloro Alimentado: flujo másico (kg/hr) Factor de con versión: 1 kg/hr Cloro= 3.21 Nm 3/hr. δ Cl 2 : Densidad del cloro = 3.18 kg/ Nm 

3

/hr.

Flujo másico de EDC alimentado al Reactor R-101

Ec (21)




105


Entalpía especific a del EDC liquido en el Reactor R-101 HvEDC = AT 4 + BT 3 + CT 2 ...

Ec (23)

Donde: Hv EDC: entalpía especifica del EDC líquido (kJ/kg)

S O D A V R E S E R R-101 Calor liberado de EDC S del Reactor O H C E D E R

T: temperatura normal de operación del Reactor R-101= 120ºC



Qreac = mEDCprod * 1000 * QEDC *

Donde: Q reac : calor removido del Reactor R-101 (kJ)

1000 PMedc

Ec (24)




106


Entalpía de vaporización del Tambor D-101

Se utilizó de manera general el siguiente polinomio de sexto orden Δhv = AT 6 − BT 5 − CT 4 ...

Ec (25)

Donde: Δhv : entalpía de vaporización (kJ/kg)

S O D AMaschinenbau del autor V R fur den A, B , C: constantes obtenidas del libro Taschenbuch E S E RKuttner. Herasusgegeben Von W. Beitz O and S K. H. H C E D E R T: 98.06 ºC = temperatura normal de operación del tambor D-101



Cantid ad de EDC de Prod ucción en el Tambor D-101

mEDCprod =

mEDCA lim PMC 2 H 4

*

PMedc

1000

Ec (26)


107


Donde: hv : entalpía de

vaporización (kJ/kg)

A, B , C: Constantes sacados del libro Taschenbuch fur den Maschinenbau del autor

Herasusgegeben Von W. Beitz and K. H. Kuttner. T: 98.06 ºC = Temperatura normal de operación del tambor D-101



S O D V A Calor Removido del Tambor D-101 E R E S R S O H C = mEDCtambor * Δhv *1000 Qtambor E R D E

Donde: Q tambor: calor removido por el tambor de vaporización D-101 (kJ/kg) m EDC: flujo de EDC removido en el tambor R-101 (kg/h)

Ec (28)


hv :

108


entalpía de EDC liquido en el Tambor D-101(kJ/kg), a T=98.06 ºC Ec (27)

3.5.2.3.



Corr iente de Recirc ulación al Reacto r R-101

Flujo final de EDC en la cor riente de recirc ulació n al Reactor R-101 mEDCfinal = mEDCrec + mEDCflash

Ec (30)

S O D A Donde: V R E S E R S O en la corriente de recirculación al Reactor R-101 (kg/h) m EDC final : flujo de EDC final H C E R E D m EDC rec : flujo másico de EDC recirculado al Reactor R-101 (kg/h)

m EDC flash : flujo másico de la corriente de fondo del tambor D-101 (kg/h) Ec (29)



Flujo de EDC requerido en la corriente de recirc ulación al Reactor R-101




109


Entalpía del flujo de EDC final en la corriente de recirculación al reactor R-101

hEDCfinal =

mEDCfinal * 1000 * hvEDC − (QEDCreac − QEDCtambor ) mEDCfinal * 1000

EC (32)

Donde: h EDC final: entalpía final de EDC en la corriente de recirculación Sal Reactor R-101,

O D A V (kJ/kg) R E E S R S O final en la corriente de recirculación al Reactor R-101 (kg/h) m EDC final: flujo de EDC H C E Ec (30) D E R hv EDC: entalpía del EDC en el Reactor R-101(kJ/kg) Ec (23) Q EDC reac: calor liberado del Reactor R-101 (kJ/mol) Ec (24) Q EDC tambor: calor removido del tambor D-101 (KJ/kg) Ec(28)




110


Temperatura del flujo de EDC en la corriente de recirculación al reactor R-101 TEDCrec =

mEDCfinal * Treq − mEDCflash * Tnormal mEDCcirc

Ec (34)

Donde: T EDC rec: temperatura del flujo de EDC recirculado (ºC)

S O D A al Reactor R-101(kg/hr) recirculación m EDC final: flujo de EDC final en la corriente de R V E S E Ec (30) R S O H C E E R flujo másico de la corriente de fondo del tambor D-101(kg/kJ) Ec(30) m EDC flash: D m EDC circ: flujo normal de operación de EDC circulado (kg/h) T req: Ec (33) T normal: Temperatura normal de operación del tambor D-101 =98.06 ºC


hrec 2 :

111


Entalpía de la corriente de recirculación del reactor R-101 (kJ/kg)

A, B , C: Constantes sacados del libro Taschenbuch fur den Maschinenbau del autor

Herasusgegeben Von W. Beitz and K. H. Kuttner. T: temperatura del flujo de EDC a 120ºC 

Calor removido de la corriente de recirculación al Reactor R-101 a

S O D A V R E S E R* mEDCcirc *1000 Qrecirc S = hrec O H C E D E R

T=109.81ºC

1

Donde:

Ec (37)

Q recirc : calor removido de la corriente de recirculación del Reactor R-101 (kJ total) hrec1 :

Entalpía del flujo de EDC en la corriente de recirculación al reactor R-101

(kJ/kg) Ec (35) m EDC circ : flujo normal de operación de EDC circulado (kg/h).


112


Q tambor : calor removido por el tambor D-101 (kJ/kg) Ec (28)

b) Se procedió a realizar el cálculo del calor que requiere remover el enfriador E102, ya que anteriormente se obtuvieron los datos de remoción tanto para el tambor de vaporización D-101 y para el Reactor R-101, arrojando los datos necesarios que deben ser incluidos para encontrar por diferencia el calor necesario para ser removido por el enfriador E-102.

S de calor de la A continuación se definen los pasos para el cálculo de O remoción

D A V R unidad E-102: E S E R S O Hde la entalpía del flujo de EDC Se necesitó el E valor C D E R

en la corriente de

recirculación al reactor R-101 Ec (36) 

Calor que requiere remover el enfriador E-102 QE − 102 = mEDCcirc * 1000 * (hrec 2 − hrec1 ) − hE − 304

Ec (39)


113


La recuperación de energía en el sistema de Cloración Directa es un proceso donde intervienen una serie de equipos (Tambor de Vaporización D-101, Rehervidor E304, Enfriador E-102), que trabajan como un todo definiendo el balance térmico en el reactor R-101, sin embargo, el verdadero proceso de control de temperatura se realiza a través del enfriador E-102, por ello fue necesario conocer las restricciones que el equipo define para mantener dicho control de la temperatura. Para esto se procedió a calcular la máxima capacidad de enfriamiento que

S

O de la siguiente manejaba el enfriador E-102 según parámetros de diseño. Ddetermino ASe manera.

V R E E S R S O H C E R D E

3.5.2.4.

Evaluación del Desempeño del E-102 Existente Según su Máxima Capacidad con los Parámetros de Diseño

a)

Se identificaron las condiciones del proceso con datos de diseño para ello se

revisaron las hojas de datos, especificaciones generales, las cuales representaban las condiciones de diseño, manufactura, etc.


114


Q = U x A x LMTD

Ec (40)

Donde:

Q = total del calor intercambiado U = Coeficiente de transferencia de calor global A = área de la superficie del intercambiador LMTD = medio logarítmico de diferencia de temperatura

S

Método aproximado de cálculo de la superficie de A intercambio: D O

V R E S E R Para este cálculo se utilizaron Sla ecuación de intercambio de calor y el coeficiente O H C E total que se define R como sigue: E D U =

1 1 1 1 1 + + + hi ho k ´ F

Donde:

U: coeficiente total (se utilizaron datos de diseño) hi: coeficiente pelicular de convección del lado interno de la superficie

Ec (41)


115


mas baja que en el interior de los tubos. Para mantener la caída de presión dentro de límites razonables es necesario tener velocidades bajas, por esta razón el valor de h depende fuertemente de la velocidad. Un valor de h de 400 BTU/pie 2/ºF es razonable para soluciones acuosas. 

Calcular U de la ecuación (41) Ahora el cálculo de la media logarítmica de temperaturas tiene la siguiente

ecuación:

S O D A V R E S E t − Δt Δ R S O MLDT = H C Δt E R ln D E Δt 2

1

2

1

Donde:

Para fluidos en contracorriente en el caso del enfriador E-102 Δt 2 = T 1 − t 2 Δt 1 = T 2 − t 1

Ec (42)


a)


116

Se comparo la máxima capacidad de enfriamiento del intercambiador E-102 Ec

(40), con las nuevas especificaciones de energía del reactor R-101 Ec (39) para determinar si el enfriador es capaz de manejar los nuevos requerimientos de calor.

3.5.3. Fase III- Defini ción de las Opci ones para Suplir la Remoció n de Calor en la Corriente de Reciclo del R-101

S El dimensionamiento del intercambiador para la empresa constituyó una opción O

D A V R de la variación del sistema de control de la temperatura E del reactor de cloración. S E R S O En la recuperación de H energía la mayoría de las plantas de procesos presentan C E R D E la necesidad de transferir energía térmica entre fluidos, tanto para calentar, enfriar,

evaporar como para efectuar tratamientos térmicos, para el caso de la problemática mencionada anteriormente se enfocaría en el enfriamiento del EDC producido en el reactor. Para ello se desarrollaron dos alternativas con diferentes escenarios, donde el primer escenario fue dimensionar un enfriador capaz de remover la energía del E-102


3.5.3.1. a)


117

Primer Escenario

Dimension amiento de un Enfriador que Satisf aga la Nueva Demanda de

Remoción de Energía en la Corr iente de Reciclo al Reactor R-101

Para el cálculo del dimensionamiento del Enfriador E-102, se utilizó el programa Microsoft Office Excel, el cual sirvió como una plataforma de cálculo iterativo en la que permitió un hipervínculo entre las celdas que contenían los datos de operación

S O D A V R E S E R Por lo cual las fases a seguir en el diseño de un intercambiador de calor de S O H carcasa y tubo son: R E C D E requeridos para el cálculo.

En el proceso de selección del nuevo intercambiador de calor se pudieron distinguir varias etapas. En la primera se tomaron en cuenta consideraciones referidas al tipo de intercambio de calor que se produce. En la segunda etapa se obtuvieron las propiedades de los fluidos en función de las variables conocidas y se calculó el coeficiente global U y el área de intercambio A. En la tercera etapa se eligió un


118




Capacidad calorífica del agua



Flujo másico de agua de enfriamiento alimentada.

En segundo lugar se tomaron en cuenta las características de los fluidos, tales como:  

Especificaciones de la corriente de EDC reciclo al R-101 Especificaciones de la corriente de agua de enfriamiento, como temperaturas y presiones normales de entrada y salida. O S

A D V R E S E En tercer lugar se calculó el número de R tubos los cuales se determinaron por S H O medio de la siguiente E ecuación que relaciona las temperaturas de entrada y salidas de C R D E ambos fluidos, y la longitud de los tubos. Ntubos =

HTAsurface Ltubo

Ec (44)

Y para el área de transferencia total del intercambiador, se utilizaron los siguientes parámetros de diseño:




119


Velocidad de EDC w=

Vedc

3600

Ec (46)

Npasos



Reynolds

S O D A V R E S E R VcinEDC S O H C E D E R ⎛ Din ⎞ w*⎜ ⎟ 1000 ⎠ ⎝ Re =



Ec (47)

Prandtl ( constante de la temperatura del liquido ) Pr antl =

VcinEDC * CpliqEDC * 1000 Conductividad

Ec (48)




Factor del liquid o ⎛ Pr antl ⎞ ⎟ FaktLiq = ⎜⎜ 0.11 ⎟ ( ) Pr antl ⎝ ⎠



120


Ec (51)

Nusselt final

Ec (52) S O A D V R S E convectivo interno de EDC Ecuación para la determinación R del E coeficiente S O H C E R kEDC D E Nueff * Nueff = Nu * FaktLiq

hi =

DiTubo

1000

Ec (53)

En quinto lugar, para el cálculo del coeficiente convectivo externo del agua, se tomaron en cuenta los siguientes parámetros:




- Nusselt en términos dinámicos turbulento NuTurb = 0.037 * (Re)



121


0.8

*

Pr Agua

(1 + 2.443 * (Re)0.1 * (Pr agua)0.333−1 )

Ec (56)

Nusselt

) S Ec (57) O A D V R S E convectivo externo de agua Ecuación para la determinación R del E coeficiente S O H C E R Nu * kAgua DeTubo D E * π (

2

2 0.5

Nu = 0.3 + ( NumLam ) + (NuTurb )

1000

he =

2 1000

Ec (58)

En sexto lugar, se calculo el Coeficiente Global de Transferencia de Calor (U), mediante la Ecuación (41).


122




Viscosidad Cinemática de agua de enfriamiento a T= 36.86º C



Capacidad Calorífica de EDC a T= 109.70º C



Capacidad Calorífica de superficie de tubo a T= 73.28º C



Capacidad Calorífica de agua de enfriamiento a T= 36.86º C



Prandlt para EDC, superficie del tubo y agua de enfriamiento, siguiendo la ecuación: Pr antl =

Vcin * Cpliq * 1000

Ec (59)

S O D A V R En octavo lugar, para la determinación S de E la caída de presión del intercambiador, E R se tomo en cuenta lo siguiente: O S H C E D E R 

Volumen de EDC

Vedc = 

Conductividad

mEDC * 1000

ρ EDCliq

Ec (60)

Área del Tubo 2

⎛ Din ⎞ π ATent = ⎜ ⎟ * * Ntubos 1000 ⎝ ⎠ 4

Ec (61)




Δ Pt, delta de presión total ΔPtotal = Δ Pr es + ΔPforces

b)

123


Ec (65)

Modelo de Simulació n que Represente el Compo rtamiento del Nuevo

Intercambiador Diseñado

Se utilizó el simulador de procesos llamado Aspen Plus, con el cual la empresa

S O D esta ocurriendo en la realidad, dentro de cualquiera de V las Aplantas que forman parte del R E S Complejo. E R S O H C E Para la realización D E R de la simulación que representa el comportamiento del nuevo Pequiven lleva a cabo los diversos trabajos que implican representar un proceso que

intercambiador diseñado anteriormente, se tomaron en cuenta los siguientes pasos:

1) Se inicia el programa Aspen Plus con Blank Simulation y se crea el flowsheet, para

lo cual se muestra el subdirectorio Heat Exchanger, este muestra las siete opciones de tipos de intercambiadores de calor. Estos representan cinco métodos de cálculo diferentes, no intercambiadores físicamente diferentes.


124


Heater – Intercambiador de calor básico, este efectúa cálculos simples de balance de

energía; requiere solamente una corriente de proceso HeatX – Algoritmos fundamentales de transferencia de calor, usados en diseños

rigurosos, calcula balances de energía, caídas de presión, área de transferencia, velocidades, etc.; requiere dos corrientes de proceso, una caliente y una fría. Este bloque será usado para nuestros cálculos de diseño. de S proceso MheatX – Similar al bloque previo pero aceptará más corrientes O

A D V R S E de Etransferencia de calor Hetran – Interfase el programa R S O H Este no será usado ya E que Cel programa B-JAC no está disponible. R D E

B-JAC Hetran.

Aer otran – Otro bloque que usa el programa B-JAC

HXFlux .- Modelo de cálculo de transferencia de calor. Modela transferencia de calor

convectiva entre un receptor de calor y una fuente de calor. HTRI-Xist .- Interfase al programa Xist shell and tube heat exchanger de Heat



125

Y creamos el flowsheet, con todas las corrientes de entrada y salida, tanto para el EDC como para el agua

S O D A V R E S E R S O H C E D E R Figura #11. Diagrama de Flujo Primer Escenario.

Fuente: Aspen Plus, (2008)



126

4) Luego se deben ingresar los componentes, para el caso del Enfriador E-102, serán:

Dicloroetano y agua

S O D A V R E S E R S O H C E D E R Figura #13. Especificación de Componentes

Fuente: Aspen Plus, (2008) 5) Se escoge el Modelo Termodinámico a conveniencia con lo requerido



127

6) Ahora se selecciona Streams, para darle a conocer al simulador las corrientes de

entrada y salida al intercambiador. Primero se toma en cuenta el EDC, introduciendo los datos de alimentación

S O D A V R E S E R S O H C E D E R Figura #15. Especificación de Corriente EDC.

Fuente: Aspen Plus, (2008) 7) Seguidamente se proporcionan los valores de entrada del agua al intercambiador



128

8) Luego de ingresados los datos para las corrientes de entrada, se selecciona el

bloque del intercambiador para proporcionar los requerimientos necesarios para su resolución. Se escoge Set Up como primer paso


Figura #17. Datos del Enfriador.




129

10) Se introduce el número de tubos, los cuales equivalen a 400 tubos, y se agregan los

valores de todas las características referidas a estos.

S O D A V R E S E R S O H C E D E R Figura #19. Geometría de los Tubos.

Fuente: Aspen Plus, (2008) 11) Luego se proporciona los valores para los baffles y nozzles, los cuales son datos de



130

S O D A V R E S E R S O H C E D E R Figura #21. Geometría de Nozzles.


12) Finalmente se procede a correr la simulación, haciendo click en NEXT. Para

visualizar la pagina de resultados, hacer click en Check Results.


%error =

3.5.3.2. a)

131


(valorTeorico − valorExper imental ) * 100 valorteorico

Ec (66)

Segund o Escenario

Dimension amiento de un Enfriador en Paralelo junto al Existente que

Satisfaga la Nueva Demanda de Energía en la Corriente de Reciclo al Reactor R-

S O D A V R E S Para el cálculo del dimensionamiento E R de un intercambiador en paralelo al S enfriador E-102(existente), se O utilizó el programa Microsoft Office Excel, el cual sirvió H C E como una plataforma D E Rde cálculo iterativo en la que permitió un hipervínculo entre las 101

celdas que contenían los datos de operación requeridos para el cálculo, permitiendo que el intercambiador dimensionado pueda sustituir la remoción de energía del rehervidor E-304. Se manejaron las mismas condiciones de operación, es decir, se mantuvieron las mismas temperaturas de entrada y salida del agua de enfriamiento, al igual que la


b)

132




Cálculo del coeficiente de convección



Cálculos generales



Cálculos de la caída de presión del intercambiador

Modelo de Simulació n que Represente el Compo rtamiento del Nuevo

Intercambiador Diseñado en Paralelo junto al Existente que Satisfaga la Nueva Demanda de Energía en la Corriente de Reciclo al Reactor R-101

S

Al igual que para el primer escenario, se determinaron una serie de parámetros A D O

V R E que incluyen criterios de diseño, parámetros Soperación, que permiten la obtención de Ede R Sintercambiador que se encuentra paralelo al E-102. O la nueva demanda de energía de un H C E R Por lo que D se E reutilizo el paquete aspen Plus, ya que nos permite con facilidad desarrollar mediante fáciles pasos los cálculos obtenidos durante el dimensionamiento.

Para la realización de la simulación que representa el comportamiento del nuevo intercambiador en paralelo al E-120 diseñado anteriormente, se tomaron en cuenta los pasos seguidos en el primer escenario:



133

S O D A V R E S E R S O Figura #22. HPantalla Principal Segundo Escenario. C E Fuente: Aspen Plus. D E R 2) Como un segundo paso en el diseño se utilizo el boque HeatX, y se colocaron los

dos intercambiadores en paralelo, cada uno con sus respectivas corrientes de entrada y salida


134


3) Se siguieron los pasos establecidos anteriormente en el primer escenario, utilizando

las respectivas temperaturas y presiones para ambos fluidos, y estableciendo las especificaciones

de

los

componentes.

También

se

incluyeron

propiedades

termodinámicas y se suministraron los datos a los bloques de los intercambiadores, permitiendo así correr la simulación haciendo clic en el botón Next, y obteniendo nuevamente una que contienen los resultados de la simulación para el intercambiador en paralelo.

S O D A V R E S E R n que Representa el Compor tamiento del c) Validación del Modelo de Simulació S O H C E Nuevo Intercambiador Diseñado en Paralelo junto al existente que Satisfaga la R E D Nueva Demanda de Energía en la Corriente de Reciclo al Reactor R-101

En este escenario se utilizo nuevamente el paquete de simulación Aspen Plus, el cual es el mas utilizado dentro de la empresa Pequiven, al obtener esta simulación referida a un nuevo intercambiador que se encuentra en paralelo con el ya existente enfriador E-102, se puede realizar una comparación entre este intercambiador paralelo



135

b) Se realizó una investigación bibliográfica para conocer las normas que rigen el procedimiento de operación del reactor R-101 (cloración directa) cuando se encontró en condiciones restringidas de la corriente de recirculación, a pesar de que el procedimiento se llevo a cabo de manera real, fue necesario plasmar cada uno de los pasos a seguir en el trabajo mencionado. c) Se analizaron las principales especificaciones y pautas a ser detalladas para especificar las válvulas, líneas y controladores que actuaron en el momento en que salió de servicio el rehervidor E-304., en función de S los objetivos de la

O D A presente investigación. V R E E S R S O H C E R D E

Universidad Rafael Urdaneta 

136


Fases de la Investi gación OBJ ETIVOS

FASES

PROCEDIMIENTO

Se determinaron Se identificaron todo un conjunto de O D parámetros de diseño y operativos en cada una de las A V que operan 1.- Evaluar el desempeño del Reactor R-101 sin R unidades la unidad de cloración directa. Así E I E S R la operación del Rehervidor E-304 como también se analizaron las variables criticas que se S O vieron perturbadas por las limitaciones de la corriente de H C E reflujo R D E Se desarrollo el modelo de simulación a través del 2.- Desarrollar el cálculo de los requerimientos programa Microsoft Excel, basado en los nuevos II requerimientos de energía cuando se encontraba fuera de para la operación normal del Reactor R-101 servicio el rehervidor E-304. Evaluando así la máxima capacidad del enfriador E-102 3.- Definir las opciones para suplir la remoción de calor en la corriente de reciclo del R-101

III

Se realizaron las técnicas de cálculos estándar para dos escenarios donde se dimensionan un intercambiador que satisfaga la nueva demanda de remoción de energía en la corriente de reciclo al reactor y otro intercambiador en paralelo junto al existente con los mismos requerimientos

IV

Se redacto una especie de informe en el cual se destacaban los pasos a seguir para realizar el procedimiento operacional al sacar de servicio el rehervidor E-304 aun estando en operación el reactor R-101.

4.- Realizar el procedimiento operacional para operar el Reactor R-101 sin el Rehervidor E-304 según las normas ISO9000.

TABLA # 2 Fases de la Investigación Fuente: (Borhot y Carrillo, 2008)

138

A continuación se presentarán los resultados obtenidos en el presente trabajo, los cuales se mostrarán acorde a las fases de investigación definidas:

4.1. FASE I. EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO DEL REACTOR R-101 SIN LA OPERACIÓN DEL REHERVIDOR E-304

S O D Aconsiste en un sistema de El área de Cloración Directa de la planta R MVCII V E S E producción de EDC, donde se pueden definir y medir ciertas variables que lo R S O H conforman, la caracterización del proceso se determinó identificando los parámetros C E R D E (variables de entrada) que afectan al funcionamiento del proceso y las características

del producto (o variables del resultado); a partir de estas mediciones se evalúa la capacidad y desempeño del proceso. El sistema de control de las variables fue diseñado de tal manera que se pueda mantener la continuidad del servicio, garantizando confiabilidad y seguridad tanto para los equipos como para el personal en caso de haber alguna falla o variación en el proceso, como lo es el descontrol en la


CAPITULO IV “ Anális is de los Result ados”

139

Considerando solo una sección del área de cloración, se le dio mayor importancia a la unidad donde ocurre la reacción, no fueron implícitas las variables involucradas que se vieron perturbadas en la columna de pesados C-302, puesto que solo se limitó el alcance en el reactor y su proceso en la corriente de recirculación, es decir, al reactor R-101 y al proceso que ocurría aguas abajo del mismo. Cuando se inhabilitó el rehervidor E-304 se pudieron detectar las variables que

S O D Vse Aresaltaron mas propiamente R desviación de su rango de operación, es decir, E donde S E R las oscilaciones de la tendencia O de S cada una. H C E R D E afectaron directamente la operabilidad del reactor, las cuales presentaron una mayor

El impacto en las operaciones del reactor se verificó mediante la evaluación y

análisis de las variables que engloban al proceso mencionado

estas fueron

identificadas como variables críticas, por la dependencia significativa que tuvieron con la operación del reactor y por los efectos que estas originaban cuando se perturbaban las condiciones del proceso, es decir, si alguna de estas variables se vio perturbada de una manera significativa, el reactor podría producir una parada del área de Cloración



140

Para interpretar las variables del proceso que fueron afectadas al momento de realizar las restricciones en la corriente de recirculación al reactor, se desarrollaron las tendencias a través del programa PI Process Book, donde se observa el comportamiento de las variables criticas y no tan criticas que engloban el proceso. 2961,7073 0,3185

2970,3536 0,0000

S O D A V R E S E 3000 R S O H C E 2950 D E R 3080 250

2900 0 07/07/2008 p.m. 11/07/2008 05:37:58,411 p.m. 08/07/2008 11:37:58,411 08:27:52,79655 a.m. 10/07/2008 05:51:12,60734 p.m. ETILENO A R101 EXCESO DE ETILENO AL R102

Tendencia # 1. Etileno Alimentado al Reactor R-101

Fuente: PI Process Book, (2008).

M2:FC1101.PV 2942,1123 KG/HR M2:FC1102.PV 27,1369 KG/HR



141

Cuando existen inconvenientes con la corriente de recirculación al reactor, es decir, cuando se produjo la inhabilitación del rehervidor E-304, es necesario bajar la carga nominal hasta normalizar los parámetros a los que se desea operar el reactor; se puede observar en la tendencia que la variación del etileno (grueso) con respecto a la del flujo fino de etileno es independiente, por lo que al ajustarse la cantidad de etileno (grueso) alimentado se debe ajustar también la del flujo fino de etileno y así mantener

S O D A V R En la grafica se observa que el flujo de etileno fino E fue disminuido en su totalidad, S E R para mantener una relación O dentro de los parámetros de operación y evitar un S H C innecesario exceso R de E etileno en el momento en que se bajó la carga del reactor por los D E una relación constante entre los flujos.

requerimientos de energía que en ese momento no pudieron ser removidos a través de los equipos restantes. 7,6143 7,5 8,5 8

7,5290 7,5 M2:FC1103.PV 7,7013 TON/HR



142

C2H4=TM Cl2* (28 / 71) para realizar las variaciones correspondientes cuando se necesite bajar la carga del reactor. Cuando se cambió la corriente de reflujo al reactor se pudo notar que existió una considerable variación del flujo de cloro, pues este parámetro se destaca como una variable critica, según el punto de vista de la corriente de recirculación y de la carga nominal que debía tener el reactor con respecto a los requerimientos de energía.

S O D Se mantuvo una producción mínima en el área de A cloración directa, limitando a la V R E S E producción de cloro de la planta de clorosoda y consigo aumentando la producción no R S O H realizada de ambas. Para Cmantener una alta calidad del EDC, teniendo en cuenta la E R D E producción, el cloro se llevó a la cantidad mínima requerida por lo estipulado en los

parámetros de diseño, si llegase a bajar hasta pasar el punto de ajuste, entonces el controlador actuara automáticamente para mantener una alta calidad de producción. Plot-0 119,107 115 121120

119,261 115 120

M2:TC1101.PV 115,370



143

Mantener la temperatura del reactor es parte fundamental del proceso de cloración, por lo que se destacaron 3 principales vías de remoción de calor a través de la corriente de recirculación al reactor, estas fueron: 

Vaporización del EDC producto en el tambor de vaporización D-101.



Utilización de EDC producto como fluido de calentamiento en el rehervidor

E- 304. (Dicho proceso se encontraba restringido)

S O D A V R E S E Realmente, el control de la temperatura del reactor se efectúa al variar el flujo de R S Ointercambiador E-102. Al aumentar la temperatura del H EDC de recirculación a través del C E R E D 

Remoción del calor remanente en el enfriador E-102.

reactor, el transmisor TT-1101 A, envía una señal al controlador TIC-1101 A, el cual aumenta el flujo de EDC a través del E-102 (mediante las válvulas TV-1101 A/B); debido a esto retorna una mayor cantidad de EDC frío al reactor. El descontrol de la reacción química ocurrió bajo condiciones anormales, en este caso un mal funcionamiento de la recuperación de energía mediante la corriente de recirculación al reactor produjo un aumento considerable de la temperatura interna del



144

Esta perdida de control ocurre por que la velocidad de autocalentamiento de la reacción (y la energía térmica producida) aumenta exponencialmente con la temperatura, mientras que la disipación de calor, aumenta solo como una función lineal de la temperatura. Las consecuencias de un deficiente sistema de recuperación de energía se observa con el aumento de temperatura, al cual le sigue una elevación de la presión

S O D A V R si esta presión no es aliviada, el reactor puede E sufrir sobrepresión y en el peor de los S E R casos, ocasionar una explosión O por S descontrol térmico. H C E R D E generada por los gases producidos por la presión de vapor de los líquidos en el reactor,

46 45

44,3653 45

42,7544 45

40

40

M2:LC1102.PV 42,4535 %

44 43 42 41

MAX NIVEL.Valor 45 MIN NIVEL.Valor 40


CAPITU CAPI TULO LO IV “ Anális is de los Result ados”

145

velocidad a la que se procedía a bajar la carga del reactor. Como se observa no se pudo recopilar mas información sobre los datos arrojados en los siguientes días, por problemas de indicación y transmisión de los equipos de medición en campo y del programa usado, pero se pudo detectar otro aumento del nivel según lo visto en campo a través de los indicadores en la fecha donde fue sacado de servicio el rehervidor, sabiendo con anterioridad lo que pasaría por la tendencia proyectada en los 2 días

S O D A el EDC líquido presente V R Si el nivel del reactor sobrepasa el máximo permisible, E S E R mezclando el EDC de recirculación con el rebosaría las paredes internas O del S reactor, H C E EDC producto, produciendo una mala conversión de los reactivos y disminuyendo la D E R

anteriores.

calidad de la producción. Plot-0 149,4

98,1965 148,4 M2:FC1205.PV 123,775

135 125

TON/HR SP.Valor 148,4


Plot-0

97,9476 148,4


146

100,510 97,5885 148,4 M2:FC1205.PV 121,027 TON/HR SP.Valor 148,4

149,4 135 125 115

S O D A V R E S E EDC A REACTOR R101 SET POIN POINT T R S O H C E D E RCont. Tendencia # 5. EDC a Reactor R-101

105

95 07/008/07/2008 7 /2 /2008 06 06 :5 :504:10:17,82592 7:1 2, 2,207 p. p.m. p.m. 10 /0 /07/20 08 0 809:46:02,9721 04:57 :1 04 :12,2 07 07 a.m. p.m. p. 10/07/2008 10/07/2008 09:53:48,06659

Fuente: PI Process Book, (2008). Gráfica (2/2) El flujo de recirculación al reactor que proviene de la descarga de la bomba P102, del tambor de vaporización D-101, se ve disminuido debido a la baja producción que se envía a la columna de pesados C-302 causada por la disminución de la carga del rector.


147


Plot-0

121,050 120,2 M2:TI1102.PV

121,5

117,432 120,5

GRADO C

120

SP.Valor 120,2

119,5 119 118,5 118 117,5 116,5

S O D A V R E S E R S O H C E E R # 6. Temperatura de Fondo del Reactor R-101 DTendencia

06 /07/ 200 8 07 :24 :3 9,4 49 a. m. FONDO REACOR R101

3,75 días 1 0/07/ 2 0 0 8 01 :24 :3 9,44 9 a. m. 08/07/2008 04:41:01,26718 p.m.

set point

Fuente: PI Process Book, (2008). Gráfica (1/2)

Plot-0 121,050 120,2 121,5 120,5 119,5

121,491 120,2 M2:TI1102.PV 117,012 GRADO C SP.Valor



148

solo se encuentra la mezcla del reciclo (el cual proviene con una temperatura mayor a la que por diseño debía tener) y en la zona de reacción se encuentran los gases de etileno y cloro que provienen con una temperatura menor, La mezcla de estas dos temperaturas, promueve a un pequeño descenso de la misma, obteniéndose así una despreciable diferencia de temperaturas entre la temperatura del reactor y la temperatura del fondo del reactor.

S O D A V R reacción de cloración, puesto que llego a sobrepasar el E límite que se dispone para una S E R eficiente conversión (115°C), esta temperatura fue de 121.5 ºC la cual produjo un S O H C E desequilibrio térmico del sistema. R D E Se encontró en la tendencia, que el perfil de temperatura no era el óptimo para la

Al aumentar la temperatura temperatura del fondo del reactor también se aumenta la temperatura general del mismo, ya que van aumentando proporcionalmente con la temperatura de la masa existente. Como se explico en párrafos anteriores la temperatura del reactor es una de las variables mas criticas del proceso, según las especificaciones que se requieren obtener


Plot-0

149


115,990 112,7

117

M2:TI1103.PV

116

112,484 GRADO C SP.Valor

115

112,7 114 113 112 111

S O D A V R E S E R S O H C E Tendencia # 7. Temperatura del EDC de Reflujo al Eyector A-101 D E R

06/07/2008 09:07:18,928 a.m. EDC BP A R101

3,75 días 05:17:18,46803 10/07/2008 08/07/2008 p.m. 03:07:18,928 a.m.

SET POINT


Plot-0 116,000 112,7 117

115

116,620 112,7 M2:TI1103.PV 112,138 GRADO C SP.Valor



150

proviene con una con una temperatura mayor que la estipulada, por lo definido en los balances de energía, entonces se manifiesta una aumento de la temperatura total del reactor, así como también, si la corriente de EDC en el reflujo se alimenta a la boquilla del reactor a una temperatura muy baja, la temperatura del mismo modo disminuye, perturbando las condiciones del sistema. En el punto donde se mezclan las corrientes que provienen del enfriador E-102 y

S O D Asi esta temperatura se ve V R importante mantener estable el proceso debido a que E S E R también se ve afectada por la presión del perturbada, entonces la entrada al S eyector O H C E mismo, lo que causaría oscilaciones en el flujo de cloro de alimentación y originaría una D E R

del tambor D-101 se pudo apreciar el aumento de temperatura, es aquí donde es

desproporción de la relación de cloro y etileno, lo cual generaría un exceso de cloro provocando corrosión en las paredes del reactor.

En la tendencia se observó que el aumento de temperatura superó aproximadamente en 4°C al límite de la temperatura estipulada por las especificaciones de diseño para una óptima producción y operación del sistema, esto provocó el


Plot-0 90,4922 96,1

151


94,7235 96,1 M2:TI1104.PV 90,9952 GRADO C SP.Valor 96,1

97,5 94 92 90 88

S O D A V R E S EDC BP DE E102 set point E R S O H C E Cont. E RTendencia # 8. Temperatura de EDC bypass E-102 D

84 008/07/2008 8/07/2008 01:27:35 ,141 a.m. 1 1/07/2008 07:27:35 04:38:25,02469 10/07/2008 p.m. 09:45:08,99688 a.m. ,141 p .m.


Este parámetro tuvo una relación de variación con la capacidad de enfriamiento del intercambiador E-102, cuando el enfriador llegó a su máxima capacidad de enfriamiento, la temperatura a la salida del mismo comenzó a aumentar por las razones deducidas anteriormente, cuando el flujo a la salida del intercambiador se mezcla con el



152

apto para producir el EDC a las especificaciones de calidad requeridas, es por esto que se mantuvo una carga mínima de producción evitando un evento indeseado causado por las desviaciones de las variables establecidas por los parámetros y premisas de diseño de la planta MVCII. De igual manera este análisis sirvió como base en la detección del problema enfocado en la remoción de calor del reactor, el cual dio el fundamento para realizar el estudio del mejoramiento en las alternativas para el proceso

S O D A V R E S E R S O H C E 4.2. FASE II. DESARROLLAR EL CALCULO DE LOS REQUERIMIENTOS PARA D E R

de eliminación de la energía en el sistema de Cloración Directa

LA OPERACIÓN NORMAL DEL REACTOR R-101

Cuando se produjo la inhabilitación del E-304 debido al mal desempeño y desgaste del mismo el cual generó problemas en el Reactor de Cloración Directa por limitaciones del proceso de recirculación y enfriamiento de EDC producido, donde posteriormente afectó también la calidad del EDC, ocurrieron ciertas restricciones en el


153


D 101

T = 120 ºC P= 2.5 Bar(g)

C2H4

R 101

S O D A P-101 V R E S E R S O H C E D E R E-304 Fuera de

Cl2

servicio



154

hasta estabilizar el proceso y poder mantener las condiciones donde se logró operar de manera segura. Mientras este calor desprendido por la reacción de cloración no se pueda controlar, la temperatura tiende a aumentar permitiendo la aparición posterior de otra reacción exotérmica, es decir, la aparición de una reacción secundaria no deseada generando subproductos como el 1,1,2 tricloroetano (ETC) y el cloroetano, estos

S O D A V R E S E Si en el sistema de reacción la velocidad de generación de calor es superior a la R S O, la temperatura de la masa de reacción empieza a H velocidad a la que éste se elimina C E R E D disminuyen significativamente la calidad del EDC.

aumentar considerablemente, debido a este aumento de la temperatura, la velocidad de la reacción se acelera y con ella la velocidad de desprendimiento de calor, conduciendo a un posible descontrol térmico, es por esto que se definen los nuevos requerimientos de energía que debe remover el intercambiador E-102, a diferencia del otro equipo el cual solo se definió la energía que elimina según los parámetros y datos de diseño puesto que el tambor de vaporización se encontraba trabajando a su máxima capacidad



155

Para el cálculo del calor que se removió por el tambor de vaporización se usaron las entalpías de vaporización, teniendo en cuenta la temperatura y densidad del EDC producto. Adicional a esto se calculó la cantidad de energía que requiere remover el enfriador E-102; se tomó en cuenta que para el desarrollo del calculo del enfriador no es necesario eliminar toda la energía puesto que se debe mantener un equilibrio de la mezcla entre las temperaturas y los flujos de recirculación en la línea de alimentación al

S O D A se obtuvieron a través del V R A continuación se anexa la tabla de resultados que E S E R desarrollo de los cálculos de los requerimientos para la operación del reactor R-101 S O H C E presentados en el anexo F. R D E eyector.



156

Según el manual de operación del área de Cloración Directa se tiene que el calor liberado son 52Kcal /mol de EDC producido a una temperatura de 120ºC, dado que H (entalpia), Cp y T son todas funciones de estado, se aplica a cualquier proceso para el cual se tiene una presión constante, por ello se pudo calcular según la ecuación 28 el calor removido del tambor D-101 y según la ecuación 39 el calor que requiere ser removido por el enfriador, Esto se explico en la metodología de la fase II del capitulo

S O D Vy A R Puesto que la entalpia es una función de E estado una propiedad de la materia, S E R puntuales; una vez determinados, pudieron sus valores dependen solo de O condiciones S H C E ser tabulados para R el uso subsecuente cada vez que se encuentra el mismo conjunto de D E III.

condiciones. esta se presenta en la tabla # 28 en el anexo A

Tanto el calor que elimina el tambor D-101 como el que debería remover el intercambiador E-102 fueron calculados a través del delta de entalpia de vaporización según la temperatura de operación y el flujo de EDC producido para el caso del tambor, y para el caso del enfriador se calcularon según el flujo de EDC recirculado y la entalpia



157

S O D A V R E S E R S O H C E E R de la pérdida de remoción de calor de la corriente de reflujo. Tabla # D 5. Cálculo Fuente: Borhot y Carrillo, (2008).

Este cálculo se realizo restándole el calor que remueve el E-102 y el calor que remueve el tambor D-101 al calor total liberado de la reacción que ocurre en el reactor. Cuando se conoce el calor que se deja de remover a través del E-304, se puede



158

este presentó al tratar de eliminar el calor que el rehervidor dejó de remover cuando salió de servicio.

c)

Evaluación del Desempeño del E-102 según su Máxima Capacidad

con los Parámetros de Diseño El proceso donde ocurre en realidad la remoción de energía es el que sucede a

S O D V A condiciones que el equipo define para mantener E el R control de la temperatura. En función E S R S a la remoción de energía y al desempeño de la del estudio de la problemática asociada O H C E unidad, se procedió a R D E definir y calcular la máxima capacidad de enfriamiento que través del enfriador E-102, por ello fue necesario identificar las restricciones y

manejaba el intercambiador E-102 según las especificaciones y parámetros de diseño. Los resultados se presentan en la siguiente tabla:



159

A continuación se anexa la Data Sheet del enfriador E-102 de donde se tomaron algunos de los datos usados en el cálculo de la máxima capacidad de enfriamiento del enfriador E-102 presentados en la ecuación 40, fase II del capitulo III marco metodológico.





160



161

El flujo de EDC que pasa a través del enfriador E-102 se determinó con valores de diseño según el diagrama de flujo del proceso de cloración, así como también el flujo de agua de enfriamiento. El área total del intercambiador se obtuvo de la data sheet del mismo, donde posteriormente se relacionó con el cálculo de la media logarítmica de temperatura derivada de las condiciones de diseño para tener un balance térmico estable y así

S O D A V R E S E Al tener el calor que se requiere R remover y el calor que en realidad es capaz de S Ose procedió a realizar la comparación de los calores H eliminar el intercambiador E-102, C E R E D definir el calor máximo que este puede remover el intercambiador.

anteriormente mostrados en la tabla #1 y en tabla # 2 respectivamente, por lo que se recurrió al calculo de la desviación presentada por la diferencia de ambos valores. Los resultados arrojaron una diferencia de calores de 21833110,38 KJ / hr entre el calor que se requería remover y el calor que se tenía por criterios de diseño, por lo que se llegó a concluir que el intercambiador no fue capaz de manejar toda la energía que se requería remover, es decir, no tuvo la capacidad para mantener constante la



162

4.3. Fase III. Defini ción de las Opciones p ara Supli r el Proceso d e Remoció n de Calor en la Corri ente de Reciclo al R-101 De acuerdo al propio procedimiento de aplicación del análisis realizado existen 2 alternativas para resolver de manera integral y definitiva los problemas ocasionados por la inestabilidad del sistema debido a la restricción de la corriente de recirculación al Reactor de Cloración Directa R-101.

S O D A se distinguen diferentes Se procedió a definir 2 escenarios para R los V cuales E S E soluciones donde estas fueron presentadas en la planta MVCII del complejo R S O H petroquimico Ana Maria Campos : C E R D E El primer escenario corresponde al dimensionamiento de un intercambiador que sustituya al existente (E-102) y pueda suplir la energía que se removía en el rehervidor E-304, es decir, que sea capaz de reemplazar al enfriador E-102 y al rehervidor E-304 en condiciones de la capacidad de enfriamiento. Adicional a esto todos los cálculos desarrollados fueron validados por medio de la simulación a través del paquete Aspen Plus.


163


D 101

T = 120 ºC P= 2.5 Bar(g)

C2H4

Cl2

R 101

S O D A V P-101 R E S E R S O H C E D E R


164


D 101

T = 120 ºC P= 2.5 Bar(g)

R 101

S O D A V R E S E R S O H C E D E R P-101

C2H4

Cl2



165

reactor R-101, estos se presentan de manera detallada junto con los resultados que se obtuvieron. Las bases y criterios fundamentadas se consideran de igual forma para los 2 escenarios, por ello se presentan de manera general para cualquiera de los intercambiadores diseñados.

S O D A V R E S E R S O  Se mantendrá la misma temperatura de entrada y salida del agua de enfriamiento H C E R según lo especificado E D por el límite de batería donde entra a 33 ºC y sale a 41 ºC. Condiciones d e Operación



Para diferentes cargas la temperatura controlada para la corriente de reciclo al

reactor deberá estar entre 105ºC y 108 ºC aproximadamente, con una variación de 3°C por encima y por debajo de lo establecido, para garantizar una optima operación del sistema de cloración sin alteraciones en el producto a obtener.




166


los intercambiadores fueron diseñaron para eliminar 15% mas de la energía que se

requiere remover, con el fin de darle holgura a la empresa en las operaciones y eventos que puedan ocurrir.



Los valores de la temperatura de salida del EDC del enfriador E-102A y E-102B

fueron especificados en relación a la temperatura de salida que se requiere, esto quiere

S O D A V R E S E  Se mantendrán los mismos fluidos que intervienen en el E-102, R S H Ofluido de enfriamiento como fluido caliente y E agua como C D E R

decir que las condiciones del flujo de reciclo al reactor no sufrirá alteraciones.



es decir, EDC

En vista de que el calor que se requiere eliminar es mayor que el que remueve el

actual intercambiador, el arreglo de los tubos existente en el enfriador será cambiado según el nuevo que se diseñó, el pitch será de 31,75mm para ambos intercambiadores.



Para el diseño se seleccionó un intercambiador de carcasa y tubo, donde los



167

4.3.1. Primer Escenario a)

Dimension amiento de un Enfriador que Satisfaga la nueva Demanda

de Remoción de Energía en la Corriente de Reciclo al Reactor R-101 A raíz del problema del control de la temperatura del reactor mencionado en párrafos anteriores se planteó el reemplazo del enfriador E-102 mediante el diseño del

S O D A V R carga normal de operación del reactor, por lo que se definieron las bases y criterios de E S E R S diseño. O H C E D E R intercambiador E-102A que fuera capaz de remover la nueva demanda de energía, a la

Para efectos de la instalación del nuevo intercambiador dimensionado, la tubería

de alimentación de EDC (caliente) identificada como 12’’LX101005-BB57C2-W50 del E102A la cual debería ser reemplazada por una con un diámetro nominal mayor que permita el paso rápido de la nueva cantidad de fluido que a través de la misma se mueve, se conectará con la línea de descarga de las bombas P-101 A/B/S identificada como 20’’LX101004-BB57C2-W50, de igual manera, la tubería de salida de EDC (frio)



168

predominante en la selección del diseño en el caso de aplicaciones especiales. Por lo tanto en este trabajo es importante hacer un tratamiento completo del diseño del intercambiador de calor.

El cálcul o del dimens ionamiento del E-102A se presenta en la sigu iente metodología:

S O D Atransferencia total Cálculo del numero de tubos y R área de V E S E Cálculo del coeficiente de convección R S O H Cálculos generales. C E R D E 

Condiciones de los fluidos

   

Calculo de la caída de presión del intercambiador

El calor que se retira en el enfriador fue definido según los nuevos requerimientos de energía por lo que no se observa como un cálculo en el presente objetivo especifico.





169

Características de los Fluidos

EDC (1,2-Dicloroetano) Las características del EDC que esta alimentando al enfriador enviado por las bombas P-101 A/B/S se presentan en la tabla #8. Estas especificaciones por diseño no se cumplen actualmente, afectando el perfil de temperatura en el reactor y requiriendo

S O D A V Realizada (PNR) de MVC. R E S E R S O H C E D E R

por ende la disminución de la carga al mismo, aumentando así la producción No

Tabla # 8. Especificaciones de la corriente de EDC reciclo al R-101



170

S O D A V R E (2008). y S Carrillo, Fuente: Borhot E R S O H C E D E R

Tabla # 9. Especificaciones de la corriente de agua de enfriamiento.



Cálculo del numero de tubos y área de transferencia total

Los cálculos mostrados en la tabla # 10 fueron desarrollados según la ecuación 44 para el numero de tubos y la ecuación 45 para el área de transferencia presentadas en la fase III del escenario 1 en el capitulo III del marco metodológico.



Para seleccionar el diámetro mas adecuado

171

para el tubo se utilizaron las

especificaciones de acuerdo a las condiciones de operación; el diámetro de tubo que mejor se adecuaba es de 1” material SA-179, según lo que se estipula en el manual de intercambiadores de la planta MVCII,

este fue utilizado en el arreglo de tubos del

enfriador E-102 y es por esto que se tomó como referencia en este calculo. El mismo es capaz de soportar la presión de diseño previamente establecida y una temperatura

S O D A V R especificaciones de los tubos, Por otro lado se E estimó la longitud de los tubos, y así S E R S O definir la cantidad de tubos del nuevo intercambiador; Los espaciamientos comúnmente H C E R usados se calculan D E como 1.25 veces el diámetro externo del tubo, así lo define el dada. Además de esto es el mismo diámetro que actualmente esta instalado en el

intercambiador E-102, por lo tanto no se variarían los criterios al realizar las

manual PDVSA MDP–05–E–01 “principios básicos”, pagina 48.

Para obtener el valor apropiado en el cálculo del área de transferencia de calor requerida del intercambiador diseñado se necesita evaluar solamente el coeficiente U, desafortunadamente U es función del diseño y de las velocidades de ensuciamiento. Por esta razón, el diseño del intercambiador de calor requirió un cálculo de ensayo y



172

de Prandtl en convección forzada, en la tabla #11 se observan los resultados del calculo del coeficiente convectivo.






173

Cálculos Generales

Los factores que influyen en el cálculo del dimensionamiento de un intercambiador se basan principalmente en el comportamiento del fluido que pasa a través de ellos, cada fluido tiene propiedades que cuantifican la influencia según su temperatura, estas propiedades se calcularon en la tabla # 12 en función de la temperatura de operación de cada uno.




174

Se recopilaron datos generales de las propiedades de EDC, superficie del tubo y agua de enfriamiento donde estas fueron obtenidas a través del libro “Stromugslehne” capitulo I Eigenschaften von Flussigkeiten und gase de los autores Heinz Schade, Ewald Kunk Kameier, 2007, donde se presentan en la tabla #28,29,30 del anexo A de la presente tesis de grado.

S O D A V R E S La caída de presión es un parámetro extremadamente importante en el diseño de E R S O un intercambiador de calor. H Pueden imponerse limitaciones ya sea por consideraciones C E E R económicas D (costo de bombeo) o por limitaciones del proceso o por ambas. Cualquier 


limitación en la caída de presión que sea impuesta debe revisarse detalladamente para un diseño económico. La caída de presión es, claro está, un precio pagado para transferir calor. Por lo tanto, el intercambiador de calor debió ser diseñado de manera que se eviten caídas de presión improductivas al mayor grado posible, pérdidas de entrada/salida y regreso



175

S O D A V R E de los tubos Tabla # 13. Caída de S presión E R y Carrillo, (2008). S Fuente: Borhot O H C E D E R

El cálculo de la caída de presión se presenta en la ecuación 65, de la fase III del capitulo III marco metodológico El valor de 1 barg es equivalente a 14,5 psi aproximadamente, para el delta de presión se encuentra dentro del margen permisible estipulado por las normas PDVSA MDP–05–E–01 de “principios básicos” tabla 6, evitando así problemas de eficiencia que



176

En la simulación del primer escenario se definieron las variables de las corrientes de entrada del EDC y del agua de enfriamiento junto con algunos parámetros de diseño, para obtener las variables de la corriente de salida así como también los valores del dimensionamiento de la geometría del intercambiador. El diagrama de flujo que se desarrolló para el E-102A es el siguiente:





177


c)


178

Validación Validación mediante la comparación de los resultados arrojados por

el simulador Aspen Plus entre los calculados teóricamente a través del progr ama Microso Microso ft Excel Luego de obtener los resultados arrojados por el simulador de procesos Aspen Plus se procedió a realizar un cuadro comparativo entre los valores definidos por el cálculo en el programa Microsoft Excel y los definidos a través de la simulación por

S O D A V R E S E R Realizar una validación mediante la comparación de los datos reales del proceso S O H C los resultados R de la simulación para un posterior análisis del mismo, el cual E D E

medio Aspen Plus

con

permitió evaluar la confiabilidad del diseño desarrollado.

A continuación se presenta en la tabla# 15 la comparación comparación de los valores según el programa Excel y los del programa Aspen Plus junto con su porcentaje de error.




179



180

constantes, propiedades del fluido y ecuaciones que dependen del coeficiente de calor y otros parámetros son seleccionadas por el método de la aproximación, por lo que se tiene un margen de error promedio de 1,33 % en el que según el manual de Aspen menciona que este podrá estar entre un 0-5 %, definiendo así la confiabilidad del dimensionamiento realizado.

S O D A V R E S E a) Dimension amiento de un Enfriado r en Paralelo Paralelo junto jun to al Existent e que R S O de Energía en H Satisfaga la Nueva Demanda D emanda en la Corr iente de Reciclo al Reactor Reactor C E R D E 4.3.2. Segundo Escenario

R-101

Como segunda opción en el análisis del problema mencionado, se presenta otra alternativa para el proceso de remoción de calor del sistema de cloración, la empresa será independiente en el sistema de selección de una de las dos opciones estudiadas en el siguiente trabajo de investigación, esta vendrá anticipada por estudios de



181

El cálculo del dimensionamiento del intercambiador E-102B se presenta en la sigu iente metodología: metodología: 

Condiciones de los fluidos



Cálculo del numero de tubos y área de transferencia total






Cálculos generales




S O D A V R S E El calor que se retira en R el E enfriador fue definido según los nuevos S O H requerimientos de energía Cpor lo que no se observa como un cálculo en el presente E R D E

objetivo especifico.





182

Características de los Fluidos

EDC (1,2-Dicloroetano) Las características del EDC que esta alimentando al enfriador enviado por la bomba P-101 se presentan en la tabla #8 “Especificaciones de la corriente de EDC reciclo al R-101”. Al igual que en el escenario 1, el EDC caliente debe ser enfriada de

S O D A V para obtener una optima reacción en el momento de interactuar con la corriente de R E S R E alimentación de cloro y etileno. S O H C E R E Ag ua D d e enfriamien to

120 a 105 ºC o lo más cercano a la temperatura de la corriente de entrada al reactor

El agua requerida como fluido de enfriamiento al intercambiador, está determinada por las condiciones y propiedades presentadas en la tabla #. El agua viene con una temperatura de 33ºC y se calienta hasta 41ºC, La cantidad alimentada garantizará la estabilidad del calor y del control de la temperatura, que dicha variación es detectada en la desviación de temperatura del EDC producido a la salida del reactor.



183

S O D A V R E S E R S O H C Tabla # 17. Cantidad de tubos y área de transferencia del intercambiador E-102B. E R E D Fuente: Borhot y Carrillo, (2008).

Para seleccionar el diámetro mas adecuado

para el tubo se utilizaron las

especificaciones de acuerdo a las condiciones de operación; el diámetro de tubo que mejor se adecuaba es de 1” material SA-179, según lo que se estipula en el manual de intercambiadores de la planta MVCII,

este fue utilizado en el arreglo de tubos del





184


Las formas clásicas de estimarlo se basaron en el empleo de correlaciones de números adimensionales (vid. número de Nusselt), de manera que en general se dispone de una igualdad entre el número de Nusselt, que es proporcional al coeficiente de convección, y una cierta expresión que involucra al número de Reynolds y al número de Prandtl en convección forzada, en la tabla #8 se observan los resultados del calculo


del coeficiente convectivo.



185

calculo convectivo externo, por otro lado el calculo del coeficiente global de transferencia de calor (U) se encuentra explicado en la ecuación 41.



Cálculos Generales

Todos los fluidos tienen propiedades que cuantifican la influencia según su


temperatura, estas propiedades se calcularon en la tabla # 19 en función de la temperatura de operación de cada uno.



186

También se recopilaron datos generales de las propiedades de EDC, superficie del tubo y agua de enfriamiento donde estas fueron obtenidas a través del libro “Stromugslehne” capitulo I Eigenschaften von Flussigkeiten und gase de los autores Heinz Schade, Ewald Kunk Kameier, 2007, donde se presentan en la tabla #28,29,30 del anexo A de la presente tesis de grado.

S O D A V R E se desarrolló el cálculo de la caída S Para efectos de los costos del intercambiador E R S O de presión en donde se sabe que si este valor es mayor de 25psi tendría un muy alto H C E que seria necesario reemplazar las bombas P-101 A/B/S por R E costo de operación puesto D 


otras con mayor potencia.


b)


187

Modelo de simulación que represente el compor tamiento del

interc ambiador E-102B diseñado. La simulación de procesos representó una etapa importante ya que facilitó el análisis de la operación en paralelo del enfriador existente junto al E-102B dimensionado presentes en el proceso, lo cual también permitió predecir las variaciones en el sistema frente a cambios operacionales. El programa de simulación usado fue

S O D A V R E S E R se definieron todos los parámetros del En la simulación del segundo escenario S O H C enfriador E-102 según los de diseño, y luego de conocer las especificaciones del E R E D

Aspen Plus por su versatilidad de información en el proceso de intercambio de calor.

intercambiador existente se procedió a definir las variables de las corrientes de entrada

del EDC y del agua de enfriamiento junto con algunos parámetros de diseño, para obtener las variables de la corriente de salida así como también los valores del dimensionamiento de la geometría del intercambiador en paralelo E-102B.



El diagrama de flujo que se desarrolló para el E-102B es el siguiente:


188




Figura # 29. Diagrama general

189



190

A continuación continuación se presentan presentan las tablas con los resultados resultados arrojados por el simulador para el dimensionamiento del enfriador.



c)


191

Validación Validación mediante la comparación de los resultados arrojados por

el simulador entre los calculados teóricamente.




192

contenidas en el sistema interno de información del programa, por lo que todas las constantes, propiedades del fluido y ecuaciones que dependen del coeficiente de calor y otros parámetros son seleccionadas por el método de la aproximación, por lo que se tiene un margen de error promedio de 1,31 % en el que según el manual de Aspen menciona que este podrá estar entre un 0-5 %, definiendo así la confiabilidad del dimensionamiento realizado.

4.4.

1)

S O D A V R E S E R operacional para operar el reactor R-101 Fase IV Realizar el procedimiento S O H C E sin el rehervi dor E-304 según las Normas ISO 9000 D E R Abra la válvula de control FV-1106 en intervalos de 1% hasta alcanzar 100% y

al mismo tiempo observe la presión y temperatura de entrada al eductor A-101.

NOTA. A) A medida que vamos cerrando la válvula de control la temperatura de entrada puede bajar ligeramente al igual que la temperatura de reacción del R-101 y la presión tiene a incrementar ligeramente. B) el reactor tiene disparo por baja y alta presión de


5)


193

Continúe abriendo lentamente el desvío de la FV- 1106 hasta 100% y al mismo

tiempo observe la temperatura y presión de entrada al eductor A-101.

NOTA: los ajustes deben llevar una tendencia de la temperatura y presión de entrada al R-101 y la temperatura de control de reacción. 6)

Comience a abrir muy lentamente el desvío de la válvula de control TV-1101B

S O D A3301A con ajustes de 0.1% En este momento se debe ir cerrando nuevamente la V LV R E S E hasta cerrar la válvula completamente. R S O H C E R 7) Comience a cerrar un bloque manual de la LV- 3301A y al mismo tiempo D E para absorber el calor de reacción de R-101 hasta lograr bajar la temperatura en 1ºC.

observe la presión y temperatura de entrada al eductor A- 101 que no deben variar bruscamente. 8)

Cierre completamente el bloque manual de la LV- 3301A si todas las

condiciones de temperatura y presión en el R- 101 se mantienen. 9)

Cierre

válvula


14)


194

Mantenga abierta las válvulas de bloqueo y control de la LV-3301B para

estabilizar la presión de entrada al eductor A- 101.

Nota: en este momento es posible que la temperatura del reactor comience a incrementar porque el intercambiador E- 102 no es suficiente para absorber el calor de reacción del reactor R-101. En caso de que la temperatura comience a incrementar ligeramente entonces se debe abrir nuevamente la válvula de bloqueo de salida lado

S O D A V R válvula de control LV- 3301 A, en intervalos de 2% hasta E 10%. S E R S O 15) Proceda a cerrar la H válvula de líquido del rehervidor E- 304 si la temperatura C E R D E carcaza del E-304 y después abrir los dos bloques manuales de la LV- 3301 A, y la

del reactor se mantiene estable al igual que la presión de entrada al eductor A-101

16) Cierre la válvula de gas del rehervidor E-304 si la temperatura del reactor se mantiene estable al igual que la presión de entrada al eductor A-101. 17) Cierra la válvula de salida lado carcaza del E-304 hacia la succión de las bombas P-102.



195

Nota: esta instrucción debe ser actualizada por presentar varios errores en la descripción de tareas.

Procedimi ento para sacar fuera de servicio el Intercambi ador E-304 estando en operación el Reactor d e Cloración d irecta R-101 1)

Abra la válvula de control FV-1106 en intervalos de 1% hasta alcanzar 100% y

S O D A V R S NOTA: A) A medida que vamos cerrando la E válvula de control la temperatura de E R S O entrada puede bajar ligeramente al igual que la temperatura de reacción del R-101 y la H C E R presión tiene D a E incrementar ligeramente. B) el reactor tiene disparo por baja y alta al mismo tiempo observe la presión y temperatura de entrada al eductor A-101.

presión de entrada al eductor A-101. C) observe también el nivel de la columna C-302 y ajuste el flujo de vapor de tal manera de mantener la ebullición y el nivel del tambor D401. 2)

Comience a cerrar lentamente la válvula LV-3301 en intervalos de 0.1% y al

mismo tiempo observe la abertura de la válvula de control TV- 1101A que comienza a


6)


196

Comience a abrir muy lentamente el desvío de la válvula de control TV-1101B

para absorber el calor de reacción de R-101 hasta lograr bajar la temperatura en 1ºC. En este momento se debe ir cerrando nuevamente la LV- 3301A con ajustes de 0.1% hasta cerrar la válvula completamente. 7)

Comience a cerrar un bloque manual de la LV- 3301A y al mismo tiempo

observe la presión y temperatura de entrada al eductor A- 101 que no deben variar

S O D A V R E de la LV- 3301A S 8) Cierre completamente el bloque manual E R S O condiciones de temperatura y presión en el R- 101 se mantienen. H C E D E R bruscamente.

9)

si todas las

Cierre la otra válvula de bloqueo de la LV- 3301A si todas las condiciones de

operación del reactor y de la columna C-302. 10)

Comience a cerrar lentamente un bloque manual de la LV- 3301C y al mismo

tiempo observe la presión y temperatura de entrada al eductor A-101. 11)

Mantenga abierta las valvulas de bloqueo y control de la LV- 3301B/C para


197


13) Cierre la válvula de gas del rehervidor E- 304 si la temperatura del reactor se mantiene estable al igual que la presión de entrada al eductor A-101. 14) Cierra la válvula de salida lado carcaza del E-304 hacia la succion de las bombas P-102. 15) Continúe con la instrucción de trabajo OZ-VV-E02-019 para la limpieza del

S O D A V R E Nota: esta instrucción debe ser actualizada por presentar varios S E R S descripción de tareas. O H C E D E R rehervidor E-304 lado tubos.

errores en la

Procedimiento a seguir en caso de ocurrir una falla en la unidad de

Cloración Directa bien sea por falla en el sumini stro d e cloro o por falla interna 1)

Normalice la posición de las válvulas de bloqueo de las diferentes válvulas de

control (TV-1101 A, TV-1101 B, FV-1106) a la posición normal de operación. 2)

Comience el enfriamiento de R-101 a través de la válvula de control FV- 1106


3)


198

Observe el incremento de temperatura de reacción del reactor R-101 y controle

la temperatura con las valvulas TV-1101 A/B. 4)

Comience a abrir el desvío de la TV- 1101 B cuando la temperatura en el

reactor se incremente por encima de 115ºC. Nota: A) Si continua aumentando la temperatura abra 100% el desvío de la FV-1106, cierre un bloque manual de la TV1101B, B) todo el tiempo se debe estar monitoreando la presión y temperatura de

S O D A V R E proceda con el ajuste S 5) Normalizada la unidad de cloracion directa E R S O hasta 25% H C E D E R entrada al eductor A-101 para realizar los correctivos anticipados.

de carga

198

CONCLUSIONES

Acorde a los resultados obtenidos en la presente tesis de grado se puede concluir lo siguiente:

S O D A V R E S aumentara los ingresos monetarios mensuales E R de la planta MVCII. S O H C R E el E desempeño del reactor R-101 sin la operación del rehervidor E-304, se  Al evaluar D 

La instalación de una de las propuestas de mejoras al sistema de recuperación del

calor de Cloración traerá una reducción promedio de las PNR del área 100 y por ende

pudieron identificar y analizar las variables a través de sus tendencias según los días específicos de medición y su relación con las variables de diseño, donde se encontraron diferencias

estadísticamente

significativas

que

afectaron

considerablemente

la

operación del reactor y por ende fueron identificaron como variables criticas, el comportamiento del reactor se mantuvo en un rango operativo critico, el cual no era el

199

definir los criterios para el desarrollo de las alternativas que se proponen para el mejoramiento del sistema a través de los dos escenarios evaluados.



Luego de definir el primer escenario donde se dimensionó el intercambiador E-102A

para el reemplazo del E-102 se pudieron deducir los criterios del nuevo sistema, donde todo el flujo de EDC que pasaba entre el rehervidor E-304 y el enfriador E-102 ahora

S O D A V R E S E R S O del segundo escenario donde se  Acorde a las especificaciones H C Esu posterior instalación en paralelo con el R enfriador E-102B para E D

pasara por un solo equipo (E-102A) por lo que la transferencia de calor es mucho mayor al igual que el área que ocupa el intercambiador diseñado.

dimensionó el intercambiador

existente E-102, se pudieron deducir los criterios del nuevo sistema, donde el flujo de EDC que anteriormente pasaba a través del rehervidor E-304 se desviara y pasara a través del E-102B diseñado, manteniendo el mismo flujo de EDC que pasaba por el enfriador E-102 y manteniendo en todo momento el control de la temperatura de entrada en la corriente de reciclo al reactor R-101.

200

RECOMENDACIONES



Desarrollar un proyecto o tesis donde se verifique mediante una evaluación

económica la factibilidad de la propuesta para el mejoramiento según los escenarios desarrollados.

S O D Ala inspección de todos los V  Contratar personal (pasantes) que se encargue de R E S E R de servicio y en buen estado, que posean intercambiadores que se encuentren fuera S O H C similitud al intercambiador diseñado. E D E R 

Instalar una de las dos opciones propuestas para las mejoras del sistema de

recuperación de energía aguas abajo del Reactor R-101, desarrolladas en este proyecto.



Pasar el agua de enfriamiento por la carcaza y el EDC por los tubos, debido a que el

201

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 

RINCON, FABIOLA ,“ EVALUACION DEL PROCESO DE PRODUCCION DE EDC

EN LA UNIDAD DE CLORACION DIRECTA DE UNA PLANTA DE MVC” , trabajo de investigación de pre-grado. Universidad del Zulia, facultad de ingeniería. Escuela de Química. (2008)

RESPAL DO DE LA S O A D. trabajo de investigación AL IMENTACIÓN DE ETANO EN PLA NTAS DE OLEFINAS” V R E S E de pre-grado. Universidad del Zulia. Facultad de R Ingeniería. Escuela de Química. (2001) S O H C E R E MARIA , “ EVALUACION DE ALTERNATIVAS DE ADECUACION DE  GARCIA, D 

ZHENG

L.

YAN

FANG,

“ OPTIMIZACIÓN

DEL

INTERCAMBIADORES DE CALOR PARA EL MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DEL AREA 600 DE MVC II” . Trabajo especial de grado. Universidad Rafael Urdaneta. Facultad de Ingeniería. Escuela de Química. (2001)



Elementos de Ingenieria de las Reacciones. Autor: H. Scott Fogler. Tercera

202



Manual de Operación de la Planta MVC II. Pequiven .2000



Manual d e Aspen Plus 11.1


209

ANEXO A Especificación de las cor rientes de alimentación al reactor de Cloración Directa.


210

DESCRIPCION DE LOS EQUIPOS MÁS IMPORTANTES DE LA UNIDAD 100 Descr ipción del Reactor R-101

S O D A V R E S E R S O Descr ipción del Rehervido r E-304 H C E D E R Fuente: Pequiv en, Planta MVCII (2008)

Fuente: Pequiv en, Planta MVCII (2008)

211

ANEXO B Datos históricos de las variables en PI Process

O S D A R V E S R E S H O C E D E R

Fuente: PI Process Book,(2008)

212

ANEXO C Cálculos Generales

O S D A R V E S R E S H O C E D E R

2101-08-02533

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