UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID Facultad de Ciencias Químicas Depatament! de In"enieía Química
ESTUDIO #A$OP
Asi"natua de Se"uidad e #i"iene Industial Titulaci%n Titulaci%n de In"enieía Química
&RUPO IQ''()(* N!m+e , Apellid!s -!s. Maía R!me! A/ua"a A/ua"a
Madrid, Diciembre 2013
ÍNDICE 1 INTRODUCCIÓN................................................................................................2 2 DEFINICION DEL AREA DE ESTUDIO ES!UEMA DEL "ROCESO...3 3 ESTUDIO #A$O"...............................................................................................% 3.1 De&i'ici(' de )*+ *be-i*+ de cada )/'ea de r*ce+*......................................% 3.2 A')i+i+ de de+iaci*'e+, ca+a+, c*'+ece'cia+ +*)ci*'e+ c*rrec-*ra+....4 3.3 Re+)-ad*+ de) #A$O" medida+ r*e+-a+...............................................15 5 CONCLUSIONES............................................................................................... 16 7 8I8LIO9RAFÍA..................................................................................................16
1
1 INTRODUCCIÓN En la industia pet!0uímica1 el cicl!2e'an! 3C4#()5 se p!duce pincipalmente a pati de la 2id!"enaci%n de +encen! 3C4#451 mediante la si"uiente eacci%n6 C4#4 7 *#) C4#() Paa la 0ue este0ui!m.ticamente se e0uiee una elaci%n m!la 2id%"en!6+encen! de *6(8 El cicl!2e'an! tam+i.n puede !+tenese diectamente de la "as!lina natual , de la nap2ta de pet%le!8 Sin em+a"!1 la des2id!"enaci%n del cicl!2e'an! , sus dei9ad!s es una eacci%n imp!tante dent! del p!ces! de e:!mad! catalític! usad! en las e:ineías paa p!duci c!m+usti+les de alt! !ctana;e8 3
C , ( atm1 el 2id%"en! , el 2id%"en! de ecicl! se calientan 2asta la tempeatua de eacci%n 3+encen! mediante un intecam+iad! de cal! e 2id%"en! mediante un c!mpes! adia+?tic!5 , se alimenta al eact! de suspensi%n83! slu,5Este es un eact! is!tem! multi:asic! en el 0ue el +encen! est? en estad! li0uid!1 el 2id%"en! se int!duce en :ase "as , la eacci%n se p!duce en el catali/ad! de Nic@el Rane, en suspensi%n alcan/and! c!nsi"ue una c!n9esi%n del =B8 El eact! esta e0uipad! c!n una eciculaci%n e'tena paa e:i"ea1 c!n la 0ue se elimina el cal! de la eacci%n8 3 , la me/cla de "as , li0uid! se lle9a a un sepaad! :las2 0ue !pea un a pesi%n de ( atm8 El e'ces! de 2id%"en! se ecicula al eact! de suspensi%n , el li0uid! 0ue sale del sepaad! se alimenta a una c!lumna de esta+ili/aci%n paa elimina el 2id%"en! disuelt!8 El lí0uid! 0ue sale del :!nd! de la c!lumna de esta+ili/aci%n a ()>C se en:ía , se lle9a a un tan0ue de almacenamient!8 El "as 0ue sale de la ca+e/a de la c!lumna de esta+ili/aci%n c!ntiene un =B de 2id%"en!1 el cual se utili/a c!m! c!m+usti+le ! c!m! "as paa 9enta8 3
El dia"ama del p!ces! es el si"uiente6
Fi:ra 1 Dia:rama de &)* de) r*ce+* de ;idr*:e'aci(' de be'ce'*. <=eb 3> En este ta+a;! se 9a a eali/a un estudi! de se"uidad s!+e el eact! de suspensi%n1 en este eact! la eacci%n se p!duce en :ase li0uida1 s!+e el catali/ad! de nic@el8 La eacci%n 0ue se p!duce en el eact! es mu, e'!t.mica p! l! 0ue se de+e? tene +ien c!nt!lad! el e0uip! paa e9ita "a9es incidentes8 De a0uí se deduce la necesidad de eali/a estudi!s de se"uidass!+e el eact! de suspensi%n8 Así Se 9an a eali/a tes estudi!s el Indice D!1 #A$OP , A+!l de Fall!s , el plan de eme"encia inten!8 En este atícul! se 9a a calcula el ndice D!8 Este est? dent! de l!s m.t!d!s de e9aluaci%n del ies"!8 Gasad! en penali/a la peli"!sidad de las sustancias , c!ndici!nes de !peaci%n , en +!ni:ica las medidas de se"uidad 0ue miti"uen , pe9en"an l!s accidentes8 el Indice D! pemite da una clasi:icaci%n elati9a del ies"! as!ciad! a una planta 0uímica ! a pates de la misma8
2 DEFINICION DEL AREA DE ESTUDIO ES!UEMA DEL "ROCESO El eact! 0ue se 9a a estudia es un eact! en suspesi%n1 c!ncetamente es una c!lumna de +u+u;e! c!n el catali/ad! s!lid!en suspensi%n 3Slu, Gu++le C!lumn React!58
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Este petenece al "up! de l!s eact!es multi:?sic!s 0ue c!nsiste +?sicamente en un ecipiente cilíndic! c!n un disti+uid! de "as en la pate in:ei!1 en el cas! en estudi! 2id%"en! El "as se suminista en :!ma de +u+u;as dent! de la :ase li0uida 3+encen!5, :ase en suspensi%n 3catali/ad!58 Este tip! de eact!es se utili/an especialmente paa me;!a el c!ntact! ente :ases en 0uímica1 pet!0uímica1 +i!0uímica , en la industia metalH"ica8 3C p! 0ue c!mien/a el ca@in" t.mic! del +encen! , a )>C m!ment! en el 0ue c!mien/a la is!mei/aci%n del cicl!2e'an! a metilcicl!pentan!8 La tempeatua selecci!nada s!n )>C1 ,a 0ue se c!nsi"uen endimient!s cecan!s al (B8 3C la pesi%n de 9ap! del +encen! es mu, alta1 p! l! 0ue paa mantenel! en :ase li0uida se de+en ele"i pesi!nes ele9adas8
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JLa eacci%n de 2id!"enaci%n tanscue c!n una disminuci%n del nHme! t!tal de m!les1 p! l! 0ue c!n un aument! de la pesi%n se c!nse"ui? un despla/amient! del e0uili+i! 2acia la :!maci%n del p!duct!8 P! ell! la pesi%n selecci!nada en el eact! de suspensi%n en estudi! 2a sid! de *= atm8 En el eact! se alimenta +encen! e 2id%"en! en una p!p!ci%n de (6 *8K=1 el +encen! se calienta pe9iamente mediante un intecam+iad! de cal! , el 2id%"en! mediante una c!mpes! adia+?tic!8 Tiene una eciculaci%n e'tei! paa :a9!ece la eliminaci%n de cal!1 c!m! ,a se e'plic% antei!mente1 , el p!duct! 3:ase 9ap!5 se lle9a a un eact! de lec2! :i;! paa c!nse"ui así una c!n9esi%n de +encen! cecana al (B8 C!n este dise! del p!ces! se c!nsi"ue una pue/a del p!duct! del 8B8 3
Fi:ra 2 Reac-*r de ;idr*:e'aci(' de be'ce'* e' ++e'+i(' Las pincipales especies 0ue est?n pesentes en el eact! de suspensi%n s!n el +encen!1 2id%"en! , cicl!2e'an!1 las dem?s especies 0ue s!n alimentadas ! se :!man causa de eacci!nes secundaias se 9an a sup!ne despecia+les ,a 0ue est?n en un p!centa;e in:ei! al =B8 3
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inc!nsciencia8 En un am+iente caente de !'i"en! l!s sínt!mas pueden apaece sin pe9i! a9is!8 El +encen! es tam+i.n una sustancia :?cilmente , la me/cla 9ap!aie puede p!duci e'pl!si%n8 Es una sustancia t!'ica1 n!ci9a e iitante8 Esta dent! de las sustancias 0ue pueden p!duci c?nce , mutaci!nes "en.ticas1 p! l! 0ue esta cali:icada c!m! una sustancia mu, peli"!sa1 p! l! 0ue 2a+? 0ue t!ma medidas i"u!sas8 El cicl!2e'an! tiene caacteísticas similaes a las d!s antei!es1 ,a 0ue tam+i.n es in:lama+le1 t%'ic!1 n!ci9! e iitante8 #a, 0ue tene especial cuidad! c!n l!s 9etid!s de+id! a 0ue es altamente t%'ic! paa l!s animales acu?tic!s , c!n ell! causa "a9es da!s a la"! pla/! en el medi! am+iente acu?tic!8 Paa el c?lcul! de las c!ndici!nes de !peaci%n , dise! se 9a a se"ui las indicaci!nes del c%di"! ASME paa caldeas , ecipientes a pesi%n8 En cuant! a la tempeatua1 a pati de las c!ndici!nes de !peaci%n se 9a a eali/a el c?lcul! de las c!ndici!nes m?'imas de !peaci%n1 paa ell! se 9a a utili/a el citei! del (B de las c!ndici!nes de !peaci%n8 la tempeatua de !peaci%n es de )>C1 p! l! 0ue la tempeatua m?'ima de !peaci%n sea de ))8>C1 paa el c?lcul! de la tempeatua de dise! se 9a a utili/a la e"la 0ue dice 0ue la tempeatua de dise! sea la tempeatua m?'ima de !peaci%n 7 )= >C1 p! l! 0ue la tempeatua de dise! es de )1 >C8 En cuant! a l!s c?lcul!s paa la pesi%n1 la pesi%n de !peaci%n es de *=atm8 Paa el c?lcul! de la pesi%n de !peaci%n se utili/a? el citei! del (=B de la pesi%n de !peaci%n p! l! 0ue se? de *48K= atm8 Una 9e/ calculadas las c!ndici!nes m?'imas de !peaci%n se calculan las c!ndici!nes de dise!8 Paa el c?lcul! de la pesi%n de dise! se 9a a utili/a las d!s si"uientes e'pesi!nes paa el c?lcul! de la pesi%n de dise!1 la 0ue de un 9al! m?s ele9ad! se? la pesi%n 0ue se t!me c!m! pesi%n de dise!8 Las e'pesi!nes s!n las si"uientes6 Pd( (1( ' Pma' , Pd) Pma' 7 * psi P! l! 0ue se 2ace la c!n9esi%n de atm!s:eas a psi de la pesi%n ma'ima de !peaci%n1 Pma' =1)) psi8 Pd( =1) psi , Pd) =K1)) psi P! l! 0ue se eli"e Pd( =1) psi 1) atm El eact! se 9a a situa en un ?ea de p!ces! ceada1 ,a 0ue al ta+a;a a altas pesi!nes , c!n c!mpuest!s altamente in:lama+les se minimi/an l!s ies"!s8 Dad! 0ue se ta+a;a c!n una pesi%n ele9ada se 2ace impescindi+le e0uipa el eact! c!n un disc! de uptua , una 9?l9ula 6
de ali9i!1 c!n una pesi%n de c!nsi"na de * atm8 C!m! se ta+a;a c!n mateial in:lama+le se tiene 0ue instala un sistema de de:ensa c!nta incendi!s1 c!n sistemas de c!nt!l adecuad!s paa ell! , d!ta de una +uena 9entilaci%n p! si 2a, al"una :u"a8 En el cas! de 0ue e'ista :u"a se de+e? utili/a un ta;e de p!tecci%n especial paa el pes!nal1 en el 0ue se inclu,e un e0uip! aut%n!m! de espiaci%n8 C!n espect! al almacenamient! de l!s mateiales se de+en almacena sepaad!s de !'idantes1 ?cid!s1 2al%"en!s , mantenel!s en un lu"a :i! , 9entilad!8 Paa un +uen :unci!namient! del p!ces! , !+tene un +uen endimient! en la eacci%n1 se tiene 0ue c!nt!la tant! la pesi%n c!m! la tempeatua1 este c!nt!l 9a a se cucial paa !+tene una ele9ada pue/a en el p!duct!8 C!m! ,a se 2a e'plicad! antei!mente la tempeatua es un :act! mu, imp!tante de+id! a 0ue al se una eacci%n e'!t.mica se de+e? mantene en el la tempeatua de !peaci%n menci!nada1 de+id! a 0ue si la tempeatua disminu,e la 9el!cidad de eacci%n seia demasiad! lenta1 , si la tempeatua aumenta demasiad! el e0uili+i! se despla/aía 2acia l!s eacti9!s , p!día da lu"a a eacci!nes secundaias1 c!n la disminuci%n de c!n9esi%n 0ue es! c!nlle9a8 Ot! punt! paa c!nt!la la tempeatua es la esta+ilidad 0uímica del catali/ad!1 ,a 0ue este se puede desacti9a ! en9enena p! la apaici%n de p!duct!s secundai!s8 La pesi%n tam+i.n 9a a se imp!tante mantenela c!nt!lada paa así mantene una +uena c!n9esi%n de e0uili+i!8 La c!lumna de +u+u;e! se epesenta en la si"uiente :i"ua6
Fi:ra 3 C*)m'a de brbe* c*' recirc)aci(' e?-er'a. 7
3 ESTUDIO #A$O" C!n el estudi! #A$OP se 9an a identi:ica l!s pincipales p!+lemas 0ue e'isten en las c!ientes del ecipiente de estudi!1 c!n ell! se 9a a c!nse"ui me;!a la !pea+ilidad de la planta8 Paa ell! se 9a a sup!ne 0ue el suces! es c!nsecuencia de las des9iaci!nes s!+e las c!ndici!nes n!males del sistema8 El estudi! #A$OP es aplica+le tant! a plantas en dise! c!m! a plantas en !peaci%n p! l! 0ue l! c!n9iete en un estudi! mu, 9es?til8 Paa su eali/aci%n se 9a a necesita l!s dia"amas de líneas , de instumentaci%n8 La sistem?tica 0ue se 9a a se"ui paa eali/a el estudi! #A$OP 9a a se la si"uiente6 ( SELECCIN DE UNA LINEA DE PROCESO DEFINICION DE OG-ETIVOS8 ) APLICACIN DE LAS PALAGRAS &UA * IDENTIFICACIN DE LAS DESVIACIONES1 CAUSAS CONSECUENCIAS EVALUACIN DE SOLUCIONES = TOMA DE DECISIONES 4 ADOPCIN DE LAS MEDIDAS CORRECTORAS8
3.1 De&i'ici(' de )*+ *be-i*+ de cada )/'ea de r*ce+* C!m! ,a se 2a c!mentad! en el apatad! antei! 9a a se impescindi+le c!n!ce l!s !+;eti9!s de cada línea de p!ces!8 C!n esta in:!maci%n se 9an a p!de estudia cuales 9an a se las líneas m?s cíticas del p!ces! , p!de así detemina las des9iaci!nes del p!ces!8 Las pincipales líneas del p!ces! s!n las si"uientes6 L(6 Suminist! de +encen! en :ase lí0uida a una T)>C , P*= atm L)6 Suminist! de 2id%"en! en :ase 9ap! a T)>C , P*= atm8 L*6 C!iente de eciculaci%n de la :ase en suspensi%n del eact! a la tempeatua , pesi%n del eact!8 L6 Suminist! de cicl!2e'an! , +encen! en :ase "as a T)>C , P*= atm8
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3.2 A')i+i+ de de+iaci*'e+, ca+a+, c*'+ece'cia+ +*)ci*'e+ c*rrec-*ra+. Paa cada línea se plantea de :!ma sistem?tica t!das las des9iaci!nes 0ue implican la aplicaci%n de cada pala+a "uía a una deteminada 9aia+le ! acti9idad8 Paa eali/a un an?lisis e'2austi9!1 se de+en aplica t!das las c!m+inaci!nes p!si+les ente pala+a "uía , 9aia+le de p!ces!1 descat?nd!se duante la sesi%n las des9iaci!nes 0ue n! ten"an sentid! paa un nud! deteminad!8 3
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3.3 Re+)-ad*+ de) #A$O" medida+ r*e+-a+ En este apatad! se 9an a e'plica a m!d! de esumen las medidas p!puestas paa el eact! 0ue se est? estudiand!8 Se 2a p!did! c!mp!+a mediante la eali/aci%n de las ta+las 0ue tant! el c!nt!l de la tempeatua , la pesi%n s!n sumamente imp!tantes en el eact! de 2id!"enaci%n de +encen!1 n! s!l! p! la p.dida de endimient! de eacci%n de+ida a 0ue c!m! ,a se 2a menci!nad! la eacci%n 0ue tiene lu"a es una eacci%n e'!t.mica c!n "eneaci%n de cal! p! l! 0ue p! el pincipi! de le C2atelie se sa+e 0ue si se aumenta la tempeatua del p!ces! el e0uili+i! 0uímic! se despla/a 2acia l!s eacti9!s p! l! 0ue se piede c!n9esi%n de +encen!1 l! 0ue implica una p.dida de la pue/a en el p!duct!1 sin! tam+i.n p! el "an in:lama+ilidad de las mateias utili/adas ,a 0ue un aument! de tempeatua p!día lle"a a !casi!na una e'pl!si%n del eact! c!n :atales c!nsecuencias paa la planta8 P! !t! lad! se ta+a;a pesi%n ele9ada p! l! 0ue tam+i.n 2a, 0ue tene especial cuidad! ,a 0ue supead! el límite paa el 0ue est? disead! el eact! , p!duci :u"as ! inclus! lle"a a p!ducise el estallid! del eact!8 Las pincipales medidas paa el c!nt!l de la tempeatua 2an sid!6 JMedid! de tempeatua dent! del eact! mediante tem!paes 0ue actHa s!+e las 9?l9ulas CV( , CV) c!nsi"uiend! mantene la tempeatua cecana al punt! de c!nsi"na8 JLa/! de c!nt!l en la c!iente * 0ue c!nsiste en un c!nt!lad! de tempeatua 0ue actHa s!+e la 9?l9ula CV* c!n la 0ue se e"ula el caudal de e:i"eante8 JAlama de altas tempeatuas1 esta se instala paa 0ue en cas! de :all! de l!s d!s antei!es c!nt!lad!es1 se a9ise a l!s !peai!s paa 0ue cieen el caudal de +encen! e 2id%"en! mediante el us! de las 9?l9ulas de se"uidad SV( , SV)8 Las medidas t!madas paa el c!nt!l de la pesi%n 2an sid!6 JUn la/! de c!nt!l 0ue c!nsiste en un c!nt!lad! de la pesi%n del eact! el cual en cas! de supease la c!nsi"na actu. s!+e la 9?l9ula CV)1 c!nsi"uiend! disminui el caudal de 2id%"en!8 JDisc! de uptua8 JMedid! de pesi%n c!n alama en la c!iente L c!n el 0ue se a9isa a l!s !peai!s paa 0ue est!s acci!nen la 9?l9ula de ali9i!8 La pesi%n de c!nsi"na se? in:ei! a la del disc! de uptua8
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Las medidas t!madas paa el c!nt!l tant! de l!s p!si+les c!ntaminantes del catali/ad! 3a/u:e , m!n!'id!5 , paa las p!si+les impue/as en el p!duct! s!n6 JC!nt!lad! de c!ncentaci%n en L( c!n el 0ue se mide la c!ncentaci%n tant! de a/u:e c!m! de m!n!'id! , este actHa s!+e la 9?l9ula CV( JC!nt!lad! de c!ncentaci%n en L) c!n el 0ue se mide la c!ncentaci%n tant! de a/u:e c!m! de m!n!'id! , este actHa s!+e la 9?l9ula CV) JAlama de c!ncentaci%n paa l!s p!si+les su+p!duct!s de eacci%n1 la cual a9isaa a l!s !peai!s paa 0ue est!s actHen s!+e las 9?l9ulas de se"uidad SV( , SV)8 Paa el c!nt!l del caudal se 2a utili/ad! un medid! del ni9el de lí0uid! en el eact!1 el cual actHa s!+e la 9?l9ula CV(1 c!n el 0ue se c!nsi"ue e"ula el caudal8 A c!ntinuaci%n se puede !+se9a en la :i"ua la c!lumna de +u+u;e! c!n las distintas medidas de se"uidad p!puestas en el #a/!p8
Fi:ra 5 C*)m'a de brbe* c*' +i+-ema+ de +e:ridad r*e+-*+.
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5 CONCLUSIONES Mediante el an?lisis #A$OP eali/ad! se 2an p!did! ele"i l!s distint!s disp!siti9!s de c!nt!l , se"uidad 0ue se necesitan tant! en la c!lumna de +u+u;e! c!m! en las distintas lineas de entada , salida al e0uip!8 Se 2a deteminad! 0ue el pincipal p!+lema en este p!ces!1 de+id! a la manipulaci%n de sustancias de ele9ada in:lama+ilidad , de utili/a tempeatuas , pesi!nes ele9adas1 9a a se impescindi+le tene un e'2austi9! c!nt!l s!+e estas 9aia+les1 ,a 0ue un aument! epentin! de la pesi%n ! la tempeatua p!día "enea la e'pl!si%n de la c!lumna8 P! ell! se 2an p!puest! una seie de medidas mediante la/! de c!nt!l1 alamas1 indicad!es de pesi%n1 disc! de uptua1 9?l9ulas de ali9i! etc paa p!de c!nt!la tant! la pesi%n c!m! la tempeatua8 Tam+i.n se 2a 9ist! !p!tun! instala un sistema de e'tinci%n de la eacci%n paa e9ita c!n ell! 0ue se de una eacci%n inc!nt!lada 0ue p!día da lu"a a una s!+epesi%n en la c!lumna , "enea la e'pl!si%n de la c!lumna8
7 8I8LIO9RAFÍA P?"inas e+ utili/adas6
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