Circuito de Purificacion

8/20/2019 Circuito de Purificacion

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purificación del gas para la sección de síntesis.

1.- introducción del proceso con retrofit`s en la sección de purificación del gas de síntesis , en una planta deamoniaco m.w. kellogg c.o.

1.1.- conocimientos sobre variables de procesos ( presión , temperatura , flujo y nivel .

1.!.- unidades de conversión .

1.".- diferencia entre calor y temperatura , calor de combustión .

1.#.- circuito b$sico de control ( instrumentación .

1.%.- definición de absorción de gases .

1.&.- purificación del gas para el circuito de síntesis.

1.'.- descripción del proceso de eliminación del bióido de carbono.

1.).- modificaciones ( retrofit`s al sistema de remoción de co!.

1.*.- protecciones de la sección de purificación .

!.+.- factores ue afectan la absorción de co!.

!.1.- uímica del sistema catacarb.

!.!.- datos del diseo de an$lisis cromatograficos de la sección de purificación .

!.".- diagramas de flujos de la sección de operación .

!.#.- procedimientos del siaspa .

!.%.- política.

!.&.- procedimiento para la identificación, selección y difusión de las buenas practicas en las instalaciones depecosa.

!.'.- principios de toicología, salud ocupacional y ecología.

!.).- iso- *++1 .

!.*.- política.

".+.- objetivos de calidad.

".1- instrucciones operativas relacionadas con la sección de síntesis .

".!.- 1so-1#++1. política ambiental .

".".- ojas de lecturas de campo de la sección de purificación.

Absorción de gasesDefinición./n la absorción de gases se absorbe un gas contenido en una me0cla con otro inerte,mediante un líuido en el ue el soluto gaseoso es m$s o menos soluble. lgunos ejemplostípicos serian2


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1.- la absorción de so! gaseoso en jugos de frutas.!.- la absorción de co! en agua (principio de funcionamiento de las c$maras de atmósferacontrolada.a veces se separa un soluto gaseoso (34! en jugo contenido en una me0cla liuida,poniendo esta en contacto con un gas inerte. /sta operación ue recibe el nombre dedesorción es contraria a la absorción.

Purificación del gas para el circuito de síntesis1.- Eliminación del bióxido de carbono.

5a eliminación de bióido de carbono de la corriente del gas efluente del mutador de bajatemperatura 1+#-67 es efectuado por el proceso de absorción, usando una solucióncatali0ada de carbonato de potasio. /ste proceso es conocido como el sistema Catacarb.

5a solución catacarb consiste de una solución acuosa de carbonato de potasio la cual secombina uímicamente con bióido de carbono, adem$s el tratamiento de la solución contiene

aditivos ue incrementa la absorción de 84! como2 inibidor de corrosión y control deespumación de la solución. 6e la salida del mutador de baja temperatura 1+#-67, el flujo degas de proceso pasa a trabes de un saturador de efluente, la temperatura de salida delsaturador es controlada por inyección de condensado de proceso de la parte baja delseparador de gas frío 1+!-9. el agua de apagado :uenc :saturador es suministrada por labomba 11*-;8-1%. ?na alarma por alta temperatura(@A-1"& esta provista corriente abajo del gas apagado al separador de gas frió 1+!-9. /lmutador de baja temperatura puede ser :by-passeado”

6urante el paro o el arranue, esta operación es controlada por un botón de disparo B7-! ue cierra =4C-) en la línea de entrada al mutador de baja (1+#-67, mientras esta

abriendo =4C-* en la línea del brinco o viceversa.de la salida del saturador, donde el gas efluente del mutador de baja temperatura ( 1+#-67 ,es abatido a el punto de rocío a la presión eistente 1') D8, el gas de proceso continua sutrayectoria pasando por el cambiador de calor 11!-8 (lado carcasa donde intercambia calor con el agua a calderas :79EF, continuando su trayectoria acia el 11"-8 generador de vapor de baja presión (".% kg


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"+, mandando el condensado de proceso al 1+"-/ ( agotadora de condensado un eceso decondensado es mandado a el drene vía un tanue deaereador de gas el cual es venteado ala atmósfera.

/l flujo de gas del efluente del mutador de baja 1+#-67 es dirigido de la parte alta delseparador de gas frió (1+!-9 a un distribuidor en el fondo del absorbedor de 84! (1+1-/ . elgas de reflujo pasa a travHs de tres camas de empaue y sale por la parte alta del absorbedor.5a cama superior contiene !%.#mm (una pulgada de anillos ranurados de acero al carbóncoronados con otra capa de !%.#mm de anillos ranurados de acero inoidable.

la capa de las dos camas restantes son de %+.)mm (dos pulgadas de anillos ranuradosde acero al carbón coronados con capas de anillos ranurados de acero inoidable del mismodi$metro. el gas fluye acia arriba a trabes del empaue ue esta en contacto con el flujo desolución catacarb pobre y semi pobre, la cual absorbe el 84!. el gas de proceso sale aciaafuera por la parte alta del absorbedor, esencialmente libre de 84!, fluyendo a el tambor deflaseo (1+"-9 para la eliminación de solución catacarb (en caso de arrastre. /sta soluciónes regresada a la fosa (11%-9 por un control de nivel (5>8-%, el 1+"-9 consta de una alarma

por alto nivel ( 5A-1"& para advertir de una condición anormal de nivel.el gas de proceso sale del tambor de flaseo (1+"-9 por la parte alta, pasando entonces atrabes del lado carcasa del 1"&-8 (gas de síntesis vs. alimentación al metanador y por ellado carcasa del 1+#-8 (calentador de alimentación al metanador, fluyendo acia la entradasuperior del metanador (1+&-6.

Comportamiento de operación de la solución catacarb.5a solución catacarb entra al absorbedor de 84! (1+1-/ en dos niveles. en la sección inferior (di$metro grande la solución catacarb semipobre efectúa la mayor eliminación de CO2del flujo de gas a contracorriente. esta solución semipobre (parcialmente regenerada estomada de la parte intermedia del agotador de 84! (1+!-/ ,y enviada acia el tambor de

flaseo 11&-9 para eliminar parte del 84! contenido en la solución semipobre (desorción, elcual opera con un eyector 1+*-5 en la parte superior del recipiente, movido con vapor de bajapresión (".% kg


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necesidad de limpiarlo (retrolavarlo. las líneas de entrada y salida del filtro son corrientestra0adas para prevenir la cristali0ación de la solución catacarb semipobre.

/l filtro 1+'-5 tipo cartuco ue esta asociado con el 11'-9 tiene la función de eliminar laspartículas de carbón ue puedan ser arrastradas fuera del filtro de carbón y entrar a lacorriente de circulación de solución catacarb pobre. el arrastre de partículas de carbón dentrode la corriente pueden crear eventualmente problemas operacionales tales como obstruccióndel filtro de bombeo (strainers, y ensuciamiento en la solución con problemas resultantes deespumación. el filtro de cartuco esta euipado con un indicador de presión diferencial yalarma B6A-1!* para sealar el acumulamiento de carbón.el nivel de la solución catacarb rica acumulada en el fondo de la torre absorbedora escontrolado por la 5>8-#


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/n la parte superior del agotador 1+!-/, a la entrada de la solución catacarb rica consta deun demisting para reducir el arrastre de gotas de solución catacarb en el flujo de vaporesacia afuera, esta area se conoce como sección de lavado y contiene tres bandejas ueadem$s sirven para eliminar la solución catacarb arrastrada. los vapores en la parte superior del agotador salen de la sección de lavado, pasando a trabes de los condensadores elevados11+-8nicie la circulación de aire cuando las temperaturas se aproimen a sus valores normales,cuando la temperatura del fondo del agotador este cerca de los 1++D8, iniciar el flujo de vapor acia el eyector 1+*-5 desde el cabe0al de vapor de baja presión, y ajustarlo con la v$lvula demariposa para mantener +."# kg-1+%, vapor al eyector. 6eber$ observarse ue usando vapor de baja presión al eyector se aade agua al sistema

ue podr$ diluir la solución catacarb si el vapor se deja alineado por una cantidad de tiemposignificante. si el 111-8 es capa0 de suministrar todo el calor reuerido para agotamientodurante la fase de arranue, entonces el uso de vapor de baja presión no se reuerir$.


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Boner en servicio el 58-11! y la 5C-11! y dejar en autom$tico para mantener el nivel en el11"-8 observe las condiciones del 11"-8 y ajustar o aadir agua desminerali0ada lo ue senecesite para mantener el nivel.8uando el gas de proceso empie0a a fluir a trabes del 11!-8 11"-8 y los 1+%-8J3 y sale por elventeo corriente abajo del 1+!-9 y de B>8-% y el 11"-8 esta incrementando su producción devapor, ajuste la contra presión en el 11"-8 inicialmente a ".% kg8-% y cierre elventeo de 1+!-9. gradualmente cortar el vapor al 111-8. no se puede blouear por el lado dela solución y se debe tener cuidado para asegurar ue la solución catacarb no se saldr$ deestos cambiadores aciendo un monitoreo de la temperatura de salida de la solución en el @>-

1-11%. /stas temperaturas deber$n estar por arriba de la temperatura de cristali0ación,ecepto durante condiciones de paro, ajuste las condiciones del sistema y llHvelos astavalores de diseo. obsere las condiciones del absorbedor y la presión diferencial muyde cerca para eitar la formación de espuma' las cuales ocurren a menudo cuando se(an (ec(o traba)os mayores al sistema' no importa *ue tan bien (aya sido limpiado.

+roteccionessección de purificación .%A%-1&,.servicio2 protección por bajo nivel en fondo del absorbedor.acción 2 al ocurrir la condición de muy bajo nivel, 55-1"% desenergi0a la C3-!% y la C3-1#

uienes a su ve0 cortan el aire de proceso al fondo del agotador (C-11 , yventean la señal deLIC-4 a las válvulas LIC-4 A,B y C cerrando estas válvulas e interrumpiendo

totalmente la salida de solución rica del absorbedor para evitar la perdida del sello hidráulico, que

provocara el escape de !as de proceso hacia el a!otador"

O$#-13ervicio2 disparo por sobre velocidad del conjunto turbina idr$ulica L bomba 1+'-; cción2 al ocurrir la condición de sobre velocidad ( #!++ r.p.m. el 43@-1 desenergi0a a lasolenoide C3-1% , ue cierra la v$lvula 5>8-# a ( corta el flujo de solución rica a la turbinaidr$ulica . 43@-1 tambiHn desenergi0a a la solenoide C3-!! ue abre la v$lvula 5>8-#7( para continuar el flujo de solución rica por by-pass .

el principal ob)etio de la sección de purificación es la de minimiar el contenido debióxido de carbono en el gas efluente con el menor consumo de energa posible.


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%os principales factores *ue afectan la absorción del CO2 son/1.- flujo y composición de la carga en la entrada.!.- flujo de solución pobre de entrada.".- temperatura de solución pobre de entrada.#.- calidad de la solución pobre (I conversión, gravedad especifica, concentración.%.- flujo de solución semi-pobre de entrada.&.- calidad de la solución semi-pobre (I conversión, gravedad especifica, concentración.'.- temperatura de entrada de gas al absorbedor.

QUÍMICA DEL SISEMA CAACA!"5a solución de carbonato de potasio caliente provee un medio buffer para operar en un rangode B de * a 11 , dependiendo del grado de 84! absorbido. las principales reacciones son 2

84! M A!4 A!84"

k!co" !co" !kco"

la reacción de absorción es favorecida relativamente por bajas temperaturas y altas presiones $olución semi-pobre $olución pobre

lcalinidad total2 #.% L %.+ n %.+ L %.% n8arbonato euivalente I peso2 !%.+L!'.! !'.! L"+.+

Kravedad especifica a &+ D9 2 1.!#'L1.!'! 1.!'!L1.!*)

8onversión de la solución 2 "& L #!I 1& L !!I

@iempo de espuma 2 N 1+ seg.

8ontenido de formatos2 N1.+ n

contenido de fierro 2 N1++ ppm

contenido de cloruros 2 N1++ ppm

sólidos suspendidos 2 N1++ ppm

conversión 2 se define como el I de k!co" ue debe ser convertido a kco" . es unaindicación de la efectividad con la ue se encuentra operando la torre agotadoraEl principal ob)etio de la sección de agotamiento es la de agotar' purificar y separar todo el bióxido de carbono 0subproducto contenido en la solución catacarb.%a reacción de agotamiento es faorecida por alta temperatura y ba)a presión.

2 3CO& 2CO& 4 CO2 4 3!O

datos de dise5o de los an6lisis cromatograficos 0 7 mol$alida 189-DA

A! O! 84 8A# 84!

&+.1* !+.!* ".+* +."+ 1%.)'


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$alida 189-D:

A! O! 84 8A# 84!

&1.1* 1*.'+ 1+.%+ ++.!* 1'.**

salida 181-E

A! O! 84 8A# 84!

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