Cloracion Directa en el Proceso de MVC

PEQUIVEN Petroquímica de Venezuela, S.A. Complejo Zulia C!"ACI#N $I"EC%A Planta &VC II

&ANUA $E !PE"ACI#N

Pro'rama de Adie(tramiento en el %ra)ajo %ra)ajo *A.E.%+

&arzo  -

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SISTEMA

MANUAL DE OPERACIONES OPERACIONES MVC II Cloraci! Direc"a Direc"a

VIGENCIA VIGENCIA

ACTUALIZADO ACTUALIZADO

Mar#o $$

Mar#o $$

&ANUA $E !PE"ACI#N E C!N%ENI$! C!N%ENI$! $E ES%E &ANUA ES ES UNA "EC!PIACI!N "EC!PIACI!N $E !S SI/UIEN%ES &ANUAES0 1.

&ANUA &ANUA E1EC E1ECUCI UCI#N #N $E A P"!$U P"!$UCCI CCI#N #N *IS! *IS!

222+. &ANUA %3CNIC! *IS!222+ 3. &ANUA $E "IES/!S P!" PUES%!S $E %"A4A1! $E A PAN%A &VC II. 2.

N!%A0 A IN5!"&ACI!N IN5!"&A CI!N AQU6 P"ESEN% P"ESEN %A$A QUE 5!"&A PA"%E $E !S &ANUAES $E IS! S!2222 S!N S!N C!PIAS N! C!N%"!A$AS, P!" ! CUA C!NS%I%U7EN $!CU&EN%!S "E5E"ENCIAES. A &!&EN%! $E SU U%IIZACI#N PA"A 5INES $E A$IES% A$IES%"A& "A&IEN IEN%! %! $E4E"8 $E4E"8 C!NSU C!NSU% %A"SE A"SE $E SIS% SIS%E& E&A A $E A CAI CAI$A $A$, $, QU QUE E INC INCU7 U7EN EN E SE SE! ! $E 9$ 9$!C !CU& U&EN EN% %! C! C!N% N%"! "!A A$! $!:, :, ! CUA /A"AN%IZA QUE ES ;%I&A VE"SI#N $E !S &IS&!S.













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MANUAL DE OPERACIONES OPERACIONES MVC II

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Cloraci! Direc"a Direc"a

UNIDAD %00 INDICE

P<'. I. $E5INICI#N $E %E"&IN!S

=

II. %E!"IA $E P"!CES!

>

III. $ESC"IPCI#N $E P"!CES!

--

IV. VA"IA4ES $E P"!CES!

-?

-. Composición del Etileno

-?

Composición del Cloro @. Co

-

?. Relación alimentación Etileno/Cloro

-

. Temperatura del Reactor Principal R-101

-

B. Presión del Reactor principal R-101.

-B

C oncentración de Catalizador . Co

-B

=. Producción de EDC hacia puriicación

-B

>. Temperatura del reactor R-102

-B

. Presión del reactor R-102

-

-2. Concentración de Etileno en los !enteos de los reactores "R-101 # R-102$

-













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V. A""ANQUE $E A UNI$A$

-

-. Pur'a de los E(uipos

-

@. )ecado de la *nidad

-=

?. Preparación para la introducción del ni!el de 1+2 dicloroetano "EDC$

. ,ntroducción de limentación de Cloro # etileno VI. !PE"ACI#N N!"&A 7 C!N%"! $E P"!CES!

- @2 @-

-. ,ntroducción

@-

@. peración ormal

@@

@.-. Condiciones de peración

@@

@.@. Puntos de !eriicación

@

?. Pro'rama de uestras VII. P"!CE$I&IEN%! $E PA"A$A N!"&A

@B @

-. Preparati!os Preliminares

@

)ección de Reacción @. )e

@

VIII. P"!CE$I&IEN%!S $E E&E"/ENCIA

@=

-. ,n ,ntroducción

@=

@. alla de aire de instrumentos

@>

?. alla de a'ua de enriamiento

@>













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B.INS%"UCCI!NES $E %"A4A1!S directa.

peraciones preliminares para el arran(ue de la unidad de cloración

peraciones preliminares para el arran(ue de los compresores -101-1 # -101-2. rran(ue de los compresores -101-1 # -101-2 -

rran(ue de la unidad cloración directa

-

peración normal de la unidad de cloración directa

-

peración no normal de lo los co compresores -101-1 # -101-2

-

Parada normal de la unidad de cloración directa

-

Parada normal de los compresores -101-1 # -101-2

-

Toma de muestras en el 4rea de cloración directa

-

Desmonta5e distri6uidor de etileno del reactor R-101

-

Preparación para la!ado # entrada del reactor R-101

-

Prue6a de presión # secado del reactor R-101

-

Preparación para el arran(ue del reactor R-101

-

Preparación para la!ado # entrada del D-101

-

Prue6a de presión # secado del D-101

-


-

Preparación para la!ado # entrada del D-102

-














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. ANED!S -

Descripción de e(uipo

-

74l!ulas de se'uridad

-

,dentiicación de ries'os por puesto de tra6a5o

-

Especiicaciones t8cnicas

-

PD9)/ P # ,D















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MARCO TEORICO

I. $E5INICI#N $E %E"&IN!S -. Con(umo de Cloro Es la cantidad de cloro consumida en el proceso de cloración+ la cual es suministrada hacia la planta de 7C ,, en orma 'aseosa por la planta de Cloro )oda+ a una presión de :.0-:.; './cm2.

@. Con(umo de Etileno Es la cantidad de Etileno consumida en el proceso de cloración. Es suministrada hacia la planta de 7C ,, en orma 'aseosa 'aseosa por la planta de leinas+ leinas+ a una presión 2 de 1; './cm .

?. -.@ $icloroetano *E$C+ Es el producto (ue se orma de la reacción del Cloro
. Catalizador El catali catalizado zadorr utiliz utilizado ado es clorur cloruro o 8rri 8rrico co "eCl "eCl3$ el cual cual hace hace reacc reaccio ionar nar select selecti!a i!amen mente te el cloro cloro # el etilen etileno o hacia hacia la ormaci ormación ón de EDC= EDC= minimi minimizan zando do reacciones secundarias (ue 'eneran compuestos como> tricloroetano+ cloruro de etilo # tetracloro etano.













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1.- a corriente de ondo del reactor+ la cual es recirculada por medio de la 6om6as P-101 +@ ó ). 2.- El EDC de retorno del tam6or de !aporización D-101. 3.- El EDC de retorno del reher!idor E-30:.

. /a( de Venteo Es la corriente 'aseosa (ue es en!iada hacia el incinerador "unidad A00$. Esta corriente ha sido pre!iamente enriada en el intercam6iador E-10? entre "1; a-2?BC$ con la inalidad de condensar # separar todo el EDC.

=. %iempo de re(idencia Es deinido como el tiempo (ue los compuestos reaccionantes permanecen en el reactor. El tiempo de residencia puede estimarse al di!idir el !olumen del reactor por la tasa de lu5o.

II. %E!"6A $E P"!CES! El proceso de ormación de 1+2 dicloroetano "EDC$ re(uiere como materia prima+ cloro "Cl2$ # Etile Etileno no "C "C2:$+ en ase 'aseosa+ en medio de una circulación circulación de EDC l&(uido+ l&(uido+ utilizando utilizando cloruro cloruro 8rrico 8rrico "eCl3$ como catalizador se'n la si'uiente ecuación>

eCl3













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"2$


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Propa'ación

Cl3 eCl"-$  Cl"$  C2 F "3$

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C2

C2ClC2 "$  eCl:"-$

Terminación

C2ClC2"$  eCl:"-$ 

C2ClC2Cl  eCl3

El cloruro 8rrico se asocia con una mol8cula de cloro ormando una mol8cula polarizada "1$+ la parte positi!a de esta mol8cula se adiciona al do6le enlace del Etileno ormando el car6anión de cloruro de etilo "2$. Este a su !ez se com6ina con el anión de tetracloruro 8rrico para producir EDC # re'enerar el catalizador "3$. a e%periencia ha demostrado (ue son pe(ueGas las cantidades de catalizador necesarias para alcanzar alta selecti!idad del Etileno hacia el EDC. El proceso de cloración directa a alta temperatura re(uiere de una concentración apro%imadamente de 1000 ppm de catalizador en la primera ase de reacción. )imu )imult lt4n 4nea eame ment ntee con la adic adició ión n de cata catali liza zado dorr+ el proc proces eso o re(u re(uie iere re el suministro de cloruro de sodio "aCl$ en una proporción e(uimolar con el catalizador aGadido. El cloruro de sodio es aGadido en orma de micro sal. El cloruro de sodio reacciona con el cloruro 8rrico se'n la si'uiente ecuación> aCl  eCl3

aeCl:

eCl:"-1$  a"$

a disociación del producto ormado 'enera el anión de tetracloruro 8rrico+ el cual como se di5o pre!iamente induce la ormación de EDC en el mecanismo de reacción+ e!itando la reacción secundaria del ión car6anión.













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-. AI&EN%ACI#N AI&EN%ACI#N a unidad de cloración directa de la planta de monocloruro de !inilo 7C ,,+ tiene una capacidad de producción de :?0 toneladas por d&a "TD$+ e(ui!alentes a 1?0 mil toneladas m8tricas anuales de 1+2 dicloroetano "EDC$. a alimentación se compone de las si'uientes corrientes>

C!""IEN%E

%$&

P"!CE$ENCIA

Cloro
32A

Planta Cloro )oda

Etileno
12;

Planta leinas

@. "EACCI#N El proceso de cloración es del tipo alta temperatura+ sistema CER "recuperación de la ener'&a de cloración$+ consistiendo de los si'uientes sistemas # reactores> Reactor R-101 CER. )istema de recirculación del reactor. )istema de e!aporación instant4nea. )istema de !enteo del reactor. Reactor R-1 R-102 de la la se' se'unda eta etapa con con con cone%iones de !e !enteo # sistema de circulación.













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,,,. $ESC"IPCI#N $E P"!CES! El cloro es suministrado desde la planta Cloro )oda entre :-:.; '/cm 2'+ este 'as alimenta tanto al reactor R-101+ como al reactor R-102. El etileno es reci6ido desde la planta de leinas a 1; '/cm2'+ siendo reducida su presión mediante el controlador de presión P,C-1102+ hasta la presión normal de alimentación A+2-A+; '/cm2'. El cloro # etileno se in#ectan a la recirculación de EDC del reactor R-101 mediante la 6o(uilla de mezcla -101. os lu5os de cloro # etileno son re'ulados mediante el controlador de cloro C-1103 # el de etileno C-1101. El sistema posee un controlador de lu5o ino de etileno+ C-1102 el cual a5usta autom4ticame autom4ticamente nte el lu5o de etileno al reactor reactor R-101 de acuerdo con el resultado del analizador de etileno en el !enteo del reactor+ ,C-1202. ,C-1202. a recirculación de EDC est4 conormada por tres corrientes> 1.- a recirculación del reactor R-101 por intermedio de las 6om6as P-101 /@/). 2.- El EDC de retorno del tam6or de !aporización D-101+ por intermedio de las 6om6as P-102 /). 3.- El EDC de retorno del reher!idor E-30:.

El reactor R-101 opera a una temperatura de 11? a 120BC # presión de 2+?-
















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el lu5o de EDC producto+ disminu#e el ni!el del tam6or de !aporización D-101 lo cual permite ma#or salida de EDC del reactor R-101. El EDC producido en el reactor R-101 se en!&a hacia el tam6or de !aporización D-101+ donde de6ido a la disminución de presión # a la alta temperatura+ el EDC se !aporiza parcialmente. El EDC 'aseoso se en!&a hacia la columna C-302+ el EDC l&(uido es recirculado hacia el reactor R-101 por medio de las 6om6as P-102 /)+ # una pe(ueGa racción se en!&a hacia el reactor R-102 con la inalidad de mantener la concentración de catalizador en este ltimo. El tam6or de !aporización D-101 opera a una presión de 0+?-0+J '/cm2' # HABC. El EDC (ue lu#e hacia el reher!idor E-30: de la columna de pesados C-302+ es en!iado por las 6om6as P-101 /@/). El EDC de estas 6om6as es di!idido en dos lu5os. El primero !a hacia el reher!idor E-30: a5ust4ndose el lu5o mediante el controlador ,C-110J. El se'undo pasa a tra!8s del enriador E-102 # es en!iado como recirculación al reactor R-101= esta corriente permite el control de temperatura del reactor mediante el T,C-1101+ al !ariar el lu5o de des!&o al enriador E-102 de acuerdo con la seGal de temperatura del reactor. os 'ases de !enteo del reactor R-101 reci6en una dilución de nitró'eno con la














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os 'ases de !enteo del reactor secundario pasan a tra!8s del condensador de !enteo E-10: "temp.salida F :0BC$ donde se condensa parte del EDC el cual es retornado al reactor secundario por 'ra!edad. os !apores (ue salen del E-10: se en!&an hacia el enriador E-10? "temp.salida F 1; a-2?BC$ donde se condensa todo el EDC+ retorn4ndose al reactor R-102. a corriente de incondensa6les+ principalmente por nitró'eno+ o%&'eno # etileno+ se en!&a hacia el incinerador.

IV. IV. VA"IA4 VA"IA4ES ES $E $ E P"!CES! as !aria6les m4s rele!antes del proceso son las si'uientes> 1.- Composición de Etileno El etileno es suministrado por la Planta de leinas. a especiicación del etileno es la si'uiente>

Etileno

HH.H?I 7ol.

&nimo













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3.- Relación de alimentación etileno/cloro os lu5os de etileno # cloro de6en i5arse en una relación e(uimolar "un mol cloro por cada mol de etileno$. El cloro es re'ulado por el controlador C-1103+ # el Etileno por el C 1101+ el cual se alimenta al reactor de orma e(uimolar mediante la si'uiente e%presión T Cl2 K 2;/A1 F T C2:. Con la inalidad de 'arantizar una completa reacción del cloro alimentado al reactor+ se mantiene un li'ero e%ceso de etileno a5ustado por el lazo de control del ,C-1202+ el cual analiza etileno en el 'as de !enteo del reactor # en!&a una seGal a la !4l!ula de control ino de etileno ,C-1102. :.- Temperatura del Reactor Principal R-101 El react reactor or R-10 R-101 1 es del tipo tipo clor cloraci ación ón a alta alta temp temper erat atur ura+ a+ sist sistem emaa CER CER "recuperaci "recuperación ón de la ener'&a ener'&a de cloración$+ cloración$+ el cual de6e operar entre una temperatura temperatura de 11?-120BC+ 8sta se mantiene constante al eliminarse continuamente el calor de reacción en>













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a concentración de catalizador en los reactores de6e ser la si'uiente> -

Reactor Primario "R-101$ 1000 ppm peso Reactor )ecundario "R-102 100 ppm peso

En las la6ores de arran(ue+ se adiciona el cloruro 8rrico # la sal hasta alcanzar la concentración de 1000 ppm de cloruro 8rrico. Este catalizador permanece en el sistema+ # por lo tanto no son necesarias nue!as in#ecciones de catalizador. De6ido a la li'era corrosión en el reactor por la reacción del cloro con el hierro # la corrosión por la presencia de a'ua # Cl+ la concentración de cloruro 8rrico puede incrementarse le!emente. a concentración de cloruro 8rrico en el EDC de reciclo+ no de6e e%ceder de 1?00 ppm. Para controlarla por de6a5o de dicho !alor+ se de6e retirar re'ularmente una pe(ueGa cantidad de EDC hacia la columna de !ac&o+ C-303 "esta pur'a se realiza en la descar'a de la P-102/)$. A.- Producción EDC hacia puriicación El EDC producto "'aseoso$ se 'enera en el tam6or de !aporización D-101 de6ido a la 6rusca disminución de presión entre el reactor primario # el tam6or de













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Etileno en














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l comp comple leta tarr el seca secado do++ las las cone cone%i %ion ones es de e(ui e(uipo poss ad#a ad#ace cent ntes es de6e de6en n pur'arse completamente con EDC caliente. nte ntess del del arra arran( n(ue ue de los los e(ui e(uipo pos+ s+ de6e de6en n re! re!is isar arse se las las !4l! !4l!ul ulas as en la tu6er&a de a'ua de enriamiento al condensador+ as& como las !4l!ulas de !enteo+ !ac&o # ali!io de presión. Todas odas las 6om6 6om6as as de6e de6en n int inter erca cam6 m6iiars arse con con r recue ecuenc nciia dur duran ante te el el secado para (ue al inalizar el mismo no (uede rastro al'uno de EDC hmedo. De la misma manera+ los des!&os de las !4l!ulas de control de6en limpiarse recuentemente durante el secado. 2.- )ecado de la *nidad













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El primer llenado con EDC seco se realiza desde el tan(ue de EDC crudo seco T-;12. El reactor R-101+ el tam6or de separación D-101 # el reactor R-102 con el e(uipo asociado se llenan con EDC seco pro!eniente del sistema de secado. El !enteo del tope del sistema sistema de reacción est4 parcialmente a6ierto. l llenar el reactor reactor R-102 es necesa necesario rio tener cuidado cuidado con los lechos lechos de empa(u empa(ue+ e+ por esto de6en de6en e!itar e!itarse se !ariaciones demasiado r4pidas en el ni!el de l&(uido "menos de ?I por minuto$. a l&nea de 'as de desecho hacia la unidad A00 de incineración se 6lo(uea con disco cie'o.













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Para una operación li6re de pro6lemas de corrosión+ se de6e secar este sistema cuidadosamente. 1. El rea reactor R-101 se llena con EDC seco desde el sistema DN "cone%ión en el tope del reactor$ hasta un J0I ":0 T apro%.$= cuando el ni!el en el reactor alcanza ?0I+ se arranca la 6om6a de circulación P101/@/) # se a5usta el lu5o de circulación a una razón apro%imada de J00 m3/hr. /hr. a circulación circulación ocurre a tra!8s tra!8s del enriador enriador E-102. a !4l!ula !4l!ula al rehe reher! r!id idor or E-30 E-30:+ :+ de la colu column mnaa de pesa pesado doss C-302 C-302 se encue encuent ntra ra an an cerrada.













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H. Por medio de control manual+ se introduce etileno # cloro lentamente en el reactor R-101 a tra!8s de la 6o(uilla de mezcla -101 del reactor. reactor. a reacción molar etileno/cloro de6e ser de 1>1. 10. Cuando se esta6ilice una car'a apro%imada de ?0I # se ha alimentado cloro al reactor R-102+ en relación con el etileno indicado por el controlador *C-1301+ el e%ceso de etileno en el 'as de !enteo del reactor R-10 R-102 2 se opti optimi miza za++ para para (ue (ue am6a am6ass corr corrie ient ntes es de 'as 'as dese desech chos os se encuentren li6res de cloro.













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13. 13. El lu5 lu5o o de !apo !apore ress de EDC EDC haci haciaa la *nid *nidad ad de puri purii ica caci ción ón "col "colum umna na C-302 C-302$$ comi comienz enzaa cuan cuando do los los par4 par4me metr tros os de reacc reacció ión n se encuentran dentro del ran'o re(uerido para iniciar producción> -

Temper emperat atur uraa 11? 11?-1 -120B 20BC. C. Presió Presión n en el tam6o tam6orr de separ separaci ación ón D-101 D-101 "0.? "0.?2 2 '/cm '/cm2'$ i!el i!el de am6o am6oss reacto reactores res R-10 R-101 1 # R-102 R-102 "30-A "30-A0I$ 0I$.. Cantid Cantidad ad de clor cloro o li6re> li6re> 0 en el EDC de de recicl reciclo o

1:. Para Para la la esta6 esta6il iliz izaci ación ón de la la presi presión ón # la tem temper perat atur uraa de la reac reacci ción ón++ el enriador de recirculación E-102 del reactor R-101 CER de6e estar en
















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Para e!itar pro6lemas pro6lemas de operación+ operación+ tales como ormación ormación de espuma+ espuma+ se de6e realiz realizar ar mu# lentam lentament entee una reducc reducción ión en la presi presión ón de operac operación ión mediant mediantee el














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a temperatura temperatura en el reactor reactor R-101 se a5usta+ a5usta+ mediante mediante el controlador controlador T,C-1101+ a 11?-120BC. a misma se mantiene constante al eliminar el calor de













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Presión del reactor R 102

0 ?A '/cm2'













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no *C FBCl+













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De6en De6en cerra cerrarse rse las !4l!ula !4l!ulass manual manuales es rele rele!ant !antes. es.



















































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