Presentación Marcelo Ferrero

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DESTILACIN Y RECUPERACIN DE SOLVENTE

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INTRODUCCIN

Dentro de la planta de Crushing de semillas Oleaginosas el proceso de destilacin de miscela y recuperacin de solvente se podra definir funcionalmente como un servicio de las operaciones de Extraccin de aceite y Desolventizado de la harina.

Este proceso est diseado para separar el aceite y el solvente presentes en la corriente de miscela que sale de extraccin, produciendo aceite libre de solvente como producto final, y reciclando el solvente al extractor en las condiciones requeridas para esta operacin.

La otra corriente principal que ingresa con la miscela corresponde a los vapores de desolventizado de harina, constituidos por una mezcla de agua y solvente. Esta corriente se condensa para separar el solvente y reciclarlo a extraccin, junto con el solvente de la miscela. Por su parte esta corriente constituye un importante aporte de energa al proceso.

Como corrientes secundarias ingresan a su vez aire y agua al proceso. Aire con el material de entrada al extractor, y en menor medida por infiltraciones en las lneas y equipos a vaco. Esta corriente de aire debe tratarse para liberarla de solvente antes de disponerla nuevamente a la atmsfera, ya sea por el atractivo econmico de recuperar el solvente como por las cuestiones de seguridad y medioambientales.

La humedad presente en la semilla y el vapor directo necesario en las distintas operaciones del proceso terminan como efluente acuoso, el cual debe retirarse del proceso libre de solvente.

La tendencia actual son las plantas con sistema de efluente cero, donde el efluente acuoso se reprocesa para reutilizarse como vapor directo.

El conjunto de operaciones unitarias que hacen a la conformacin del proceso de destilacin y recuperacin de solvente, caracterizadas

fundamentalmente por la transferencia de masa y calor, manejo de lquidos y vapores, etc, hacen de esta unidad una verdadera y compleja planta de procesos puesta al servicio de una gran planta de manejo de slidos como es la planta de Crushing.

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FUNDAMENTOS Y DESCRIPCIN DEL PROCESO DE DESTILACIN Y RECUPERACIN DE SOLVENTE

El proceso de destilacin comienza en la corriente de miscela que sale de extraccin, que es una solucin homognea solvente (mezcla de hidrocarburos) y aceite vegetal.

El proceso de destilacin est diseado para lograr la separacin de estos dos componentes, entregando como producto el aceite y devolviendo el solvente en condiciones adecuadas a la operacin de extraccin (Figura I).

- Figura I -

Las otras corrientes que ingresan a esta unidad de proceso son los vapores de desolventizado de la harina extractada, corriente gaseosa compuesta por agua (vapor de stripping usado en el Desolventizado) y solvente (retenido en la harina). Esta corriente constituye la principal fuente de energa a reutilizar en la destilacin.

Como corriente secundaria tambin ingresa aire al proceso, principalmente con el material de entrada al extractor.

El fundamento del proceso de separacin solvente/aceite se basa en la diferencia de presiones de vapor (volatilidad) entre ambos componentes.

Basado es esta propiedad diferenciadora, el aporte de calor permite entonces generar una nueva fase por evaporacin (fase vapor) que es 100% pura en solvente, quedando una fase lquida ms concentrada en aceite.

Por este mtodo de separacin se logra concentrar la miscela de 25/30% hasta 95/98%, pudindose remover hasta el 95% del solvente de la miscela proveniente de la extraccin (ver figura II).

La concentracin de miscela que se puede lograr est limitada por la temperatura a la que se puede someter al aceite, buscndose minimizar su degradacin por tratarse de un fluido termo sensible.

En el grfico I se observan las curvas de equilibrio lquido/vapor, pudindose ver la temperatura de ebullicin en funcin de la concentracin de miscela. Estas curvas estn representadas para diferentes

presiones, observndose que la temperatura de ebullicin para una dada concentracin de miscela es menor cuento menor es la presin externa.

- Figura II -

En el extremo izquierdo se ven las temperaturas de ebullicin del solvente puro mientras que en el otro extremo se encuentra el aceite puro, cuya temperatura de ebullicin no est definida por descomponerse antes de alcanzar ese estado.

Se puede visualizar que tanto ms se calienta la miscela, mayor es la concentracin de aceite que se logra, lo cual puede resultar intuitivo, pero adems se ve que por evaporacin, calentndose la mezcla a 120/130 C no es posible llegar a aceite puro, o al menos con trazas de solvente, por lo cual la evaporacin no alcanza a lograr la separacin completa de la mezcla aceite/solvente.

- Grfico I - Habiendo analizado el fundamento o principio de la concentracin de miscela por evaporacin, se describe a continuacin esta etapa del proceso.

Nota: La presente descripcin del proceso se recomienda complementar con los Diagramas I, II y III que se encuentran en las pginas 14, 15 y 16.





Evaporacin

Resulta fundamental para la economa del proceso la utilizacin de la corriente disponible de vapores de desolventizado y tostado de la harina como fuente de calor, ya que de lo contrario, esos vapores deberan condensarse con agua de enfriamiento para recuperar el solvente.

Esta mezcla agua/solvente tiene un contenido de agua que vara de acuerdo a la temperatura de trabajo del tope del DT, a mayor temperatura, mayor contenido de agua y energa disponible en la mezcla de vapores.

Suponiendo una condicin estndar del proceso, con los vapores del Desolventizador-Tostador a 72 C, la curva de condensacin de estos vapores comienza en 72 C, condensa el agua hasta llegar a 60 C, temperatura a partir de la cual condensa el solvente.

Es por ello que para aprovechar esta fuente de calor para evaporar miscela, la curva de evaporacin de miscela debe situarse por debajo de la curva de condensacin de estos vapores, para que exista la fuerza impulsora necesaria para transferencia de calor. Esta es la razn por la cual se debe hacer vaco en la evaporacin, y tanto mayor sea el vaco mayor transferencia de calor se logra y por ende concentracin de miscela.

La disponibilidad de esta importante fuente de energa divide esta etapa de evaporacin en dos sub-etapas:

1) Etapa de Evaporacin (baja temperatura):

Esta 1 etapa de evaporacin es llevada a cabo por el 1 Evaporador Economizador tem 60A (grfico II).

Se utiliza un nico evaporador economizador que condensa casi todo el vapor de agua y solvente proveniente del DT.

En este evaporador economizador se evapora la mayor parte del solvente contenido en la miscela, proveniente del Extractor.

Para el vaco tpico de verano (410-450 mmHg) se logra concentrar la miscela de 25-30% a 75-80%, mientras que para vaco tpico de invierno (540 mmHg) la concentracin sube hasta 85-90%, e incluso puede llegar a ser mayor (figura III).

- Figura III -

El solvente evaporado en el equipo 60A representa aproximadamente 85%-90% del total de solvente presente en la miscela de entrada para condicin de Verano, y del 95% al 97% para condicin de Invierno.

Como se analiz previamente, en invierno la miscela evapora a menores temperaturas por lo que la diferencia de temperatura entre sta y los vapores del DT es superior y en consecuencia lo es la transferencia trmica en el equipo.

En esta etapa de economizacin se reutiliza hasta el 95% de la energa de los vapores de desolventizado y tostado de la harina.

Se caracteriza esta etapa como evaporacin a baja temperatura porque la miscela se evapora a bajas temperaturas, llegndose a calentar hasta no ms de 45-55 C, dependiendo del vaco.

- Grfico II - EL evaporador posee un domo separador lquido/vapor integrado en la parte superior (tem 60B), que permite la separacin de la miscela lquida de los vapores de solvente.

La miscela contina su proceso de concentracin en la 2 etapa de evaporacin y los vapores de solvente son condensados en el sistema de condensacin de vaco.

2 Etapa Evaporacin (alta temperatura):

Habindose agotado la posibilidad de recuperar calor de los vapores del DT, al haber llegado la miscela a una temperatura cercana a la temperatura de condensacin de dichos vapores, se debe recurrir a otra fuente de calor para continuar la concentracin de miscela.

El vapor de calefaccin permite lograr una concentracin de 95-98%, al calentar la miscela hasta una temperatura final de 95-105 C, con lo cual el mtodo de evaporacin





permite llegar hasta una miscela con un residual de solvente de 2-5% (figura IV).

- Figura IV -

La miscela concentrada del domo separador del tem 60A (tem 60B) es bombeada pasando primeramente por un economizador Aceite-Miscela (tem 81A).

En ste ltimo se precalienta recuperando calor del aceite caliente del Stripper de Aceite Vegetal (tem 22), y continua calentndose con vapor hasta la temperatura final en el tem 18A (grfico III).

- Grfico III -

El evaporador tem 18A se disea para trabajar con baja presin de vapor de calefaccin (0.5 -1.5 barg), de manera de minimizar el sometimiento del aceite a alta temperatura en la paredes de los tubos.

La mezcla lquido-vapor resultante ingresa al separador lquido/vapor tem 18B, donde la miscela con 2-5% de solvente queda disponible para los procesos posteriores y los vapores de solvente son condensados en el condensador de vaco de la planta, junto con los vapores de solvente de la 1 etapa de evaporacin.

Habindose entonces agotado la posibilidad de seguir concentrando la miscela por las limitaciones de temperatura en el aceite, se inicia un nuevo proceso de separacin basado en otra propiedad.

Stripping o Despojamiento

El proceso de separacin por transferencia de calor da lugar entonces a un nuevo proceso basado en la transferencia de masa.

El principio de separacin sobre el cual se basa esta operacin de stripping es la difusin molecular entre fases.

Cuando la concentracin de un componente o ms en una solucin es no uniforme, el sistema espontneamente evoluciona por difusin molecular hacia la condicin uniforme de equilibrio.

Las especies se mueven desde zonas de mayor a menor concentracin, diferencia que determina la fuerza impulsora de este fenmeno de transferencia de masa.

La fase aceite (lquida) se pone en contacto con una fase gaseosa (vapor de agua) para dar origen al proceso de transferencia del solvente entre ambas fases.

Es el apartamiento de la condicin de equilibrio del solvente en fase vapor el que origina la difusin del mismo a travs de la interfase (figura V).

- Figura V -

Dado que la solubilidad del vapor de agua en fase lquida en las condiciones de operacin es muy baja, el vapor no pasa a la fase lquida.

Como adems la presin de vapor del aceite muy baja, el aceite no pasa a la fase vapor.

En consecuencia, al poner en contacto la miscela concentrada con vapor de agua, la nica especie que se transfiere del lquido al vapor es el solvente.

Esta operacin por la cual se remueve un componente de la fase lquida al ponerla en contacto con una fase vapor se denomina Stripping o Despojamiento.

La miscela ingresa con un 2-5% de solvente, dependiendo de la temperatura de calentamiento en la 2 etapa de evaporacin, y del vaco, y sale con un contenido de solvente del orden de 100 ppm (mg





solv./kg aceite) (figura VI). El contenido residual de solvente depende de algunas variables que se describen ms adelante.

- Figura VI -

Como fluido de stripping se utiliza vapor de agua, por un lado por ser un servicio estndar disponible en cualquier planta de procesos, pero fundamentalmente por ser la mezcla solvente/agua condensable a temperaturas de condensacin que se logran con agua de enfriamiento.

Adicionalmente la separacin posterior agua-solvente es fcilmente realizable en fase lquida.

Esta operacin se podra realizar con otro fluido gaseoso (ej.: aire), pero la dificultad va a radicar en la etapa posterior de separacin de ese fluido del solvente, para recuperar este ltimo.

El stripping se lleva a cabo a vaco, ya que el vaco favorece la transferencia del solvente a la fase vapor.

El equipo para realizar esta funcin es una columna de contacto lquido/vapor en etapas (tem 22).

El lquido y el vapor fluyen en contracorriente y se ponen en contacto ntimo a travs de mltiple etapas o platos.

El lquido desciende por gravedad mientras que el vapor pasa en sentido ascendente por diferencia de presin.

En el ntimo contacto de cada etapa se da el proceso difusivo del solvente.

Las variables que afectan este proceso de transferencia y por ende el contenido final de solvente en el aceite son las siguientes:

Temperatura: la misma se puede variar y ajustar al valor deseado con el 2 Evaporador (tem 18A) (grfico IV).

Vaco: ste depende fundamentalmente de la temperatura del agua de enfriamiento (invierno/verano).

Caudal de vapor de stripping.

En los grficos IV, V puede observarse cmo vara el contenido residual de solvente con la temperatura y el vaco.

El grfico IV muestra que a mayor temperatura (a igual vaco y vapor de stripping) el residual de solvente baja.

Por su parte, el grafico V muestra que cuanto mayor es el vaco (a igual temperatura y vapor de stripping) el contenido residual de solvente baja.

La eficiencia del contacto liquido/vapor, que es la otra variable que hace a la performance de la operacin, depende fundamentalmente del diseo de los platos.

Existen equipos de platos de Disco y Anillo, que es un plato de baja rea de contacto L/V, pero muy robusto al ensuciamiento, dado que posee grandes reas de flujo de vapor y lquido.

El rea de contacto o rea interfacial se establece en la cortina circular de lquido que va de un disco a su anillo contiguo.

Un diseo que Desmet Hytech ha desarrollado recientemente e introducido al mercado es el stripper de plato perforado, que es un plato de alta eficiencia de contacto L/V, y de probada robustez frente a la naturaleza ensuciante de este sistema.

Con este diseo se ha logrado encontrar el ptimo balance entre eficiencia y resistencia al ensuciamiento, tendencias que se contraponen.

En este tipo de platos, hay un volumen de lquido permanente donde se burbujea el vapor proveniente del plato inferior que ingresa por orificios ubicados en el fondo, el cual se carga de solvente y sale por arriba a una zona de espuma y niebla, para finalmente separarse de esas partculas lquidas en ingresar al plato superior.

- Grfico IV -





El lquido de cada plato tiene un nivel auto-controlado por rebalse (downcomer), y pasa al plato inferior por gravedad.

Esta configuracin resulta en una gran rea de contacto interfacial, por lo cual la eficiencia de este plato es muy superior a la del Disco y Anillo.

- Grfico V -

Es por ello que a igualdad de contenido residual de solvente en el aceite de fondo, el stripper de plato perforado permite trabajar con condiciones operativas ms suaves, como temperatura 15 C ms baja (95 C vs. 110 C), y vapor de stripping 20% menor .

El diseo de alta eficiencia redunda en un ahorro en el consumo de vapor muy importante, ya que por la necesidad de menor calentamiento en la miscela se consume un 25/40% menos de vapor en el tem 18A, dependiendo de la concentracin de miscela y de la recuperacin de calor en el tem 81A, a lo cual se agrega el mencionado ahorro en el vapor de stripping.

Ambos tipos de strippers poseen una zona inferior inundada de burbujeo de vapor, con un sparger de diseo tal que maximiza el rea interfacial en la zona inferior de burbujeo, distribuyendo el vapor en pequeas burbujas.

La mayor parte del vapor de stripping proviene del vapor motriz del eyector del Secador de Aceite (tem 506) y se completa con vapor adicional para llegar al caudal necesario.

El aceite con trazas de solvente (50/100 ppm) se enva al sector de desgomado para finalizar en el secado y enfriado, antes de ser almacenado en los tanques como aceite crudo.

El valor de humedad final a la salida del secado es menor de 0.1% p/p (1000 ppm).

Secado y Enfriamiento del Aceite

Luego de la hidratacin producida en el proceso de desgomado el aceite debe secarse antes de ser enviado a los tanques de almacenamiento.

El fundamento por el cual se elimina el agua del aceite es la evaporacin flash.

El agua en las condiciones de presin y temperatura de salida del proceso de desgomado se encuentra disuelto en el aceite (0.5%-0.8%) dependiendo de la hidratacin producida en desgomado).

El aceite se calienta en el calentador tem 521 a aproximadamente 85-90 C y presin superior a la atmosfrica. Luego al ingresar al secador se produce una descompresin a vaco a 700/690 mmHg_g. El agua pasa a estar sobrecalentada en esa nueva condicin de presin y temperatura, y se transfiere espontneamente a la fase vapor, produciendo el secado del aceite.

Al igual que el tem 22, este equipo tambin posee platos que le dan tiempo de residencia al aceite, para facilitar el desprendimiento del agua.

El vaco es generado por el eyector 41/506, que descarga al fondo del stripper de aceite vegetal.

El vapor motriz de eyector es aprovechado como vapor de stripping del tem 22, de esta manera, el consumo de vapor de secado se recupera totalmente y, al mismo tiempo, se reduce el efluente acuoso generado en la planta, por reduccin del consumo de vapor directo.

- Grfico VI -

El grafico VI muestra curvas de humedad versus temperatura, paramtricas en vaco, donde se puede observar que a mayor vaco menor contenido de humedad queda en el aceite, para una dada temperatura; o que a mayores temperaturas para un





mismo vaco, tambin se reduce el contenido de agua en el aceite.

Luego del secado, el aceite pasa por un enfriador antes de ser enviado a tanques de almacenaje o embarcado directamente.

Para ello utiliza agua de enfriamiento o agua de reposicin de caldera, realizando una economizacin energtica en este ltimo caso.

El aceite normalmente se enfra desde la temperatura de secado hasta 45-50 C.

Condensacin

Se pueden distinguir dos vas distintas de condensacin de los vapores generados en el proceso. La primera opera a vaco y condensa los vapores que se generan en el proceso de concentracin de la miscela y stripping de aceite, y la otra opera a presin atmosfrica y condensa los vapores provenientes principalmente del DT, el venteo del Extractor y los venteos de otros recipientes y equipos que operan a presin atmosfrica.

Condensacin a vaco:

Los gases provenientes de los evaporadores (tem 60A y 18A) y strippers de aceite vegetal y mineral (tem 22 y 122) son condensados en el Condensador de Vaco (tem 19), que utiliza agua de enfriamiento para tal propsito.

La corriente gaseosa a condensar est compuesta por:

Solvente de la evaporacin de miscela. Agua con solvente en menor cantidad del

stripping de aceite vegetal y mineral.

Aire infiltrado al sistema de vaco por prdidas en juntas de equipos y caeras, ms el aire que ingresa disuelto en la miscela de extraccin.

Se puede observar en los grficos VII y VIII las curvas de condensacin del sistema, donde se grafica temperatura versus calor intercambiado. El equipo tiene un diseo flujo dividido que permite separar la condensacin en 2 etapas, lo que posibilita maximizar el vaco.

La 1 etapa (grfico VI) muestra una zona de desobrecalentamiento (zona de mayor pendiente) que corresponde a la condensacin del agua, la cual condensa a mayor temperatura, y una zona de condensacin de solvente (zona ms plana).

La segunda etapa (grfico VIII) muestra la continuacin de la zona de condensacin que comenz en la etapa anterior, a la que le sigue una fase final de subenfriamiento donde queda aire con un contenido de solvente y agua en equilibrio a una temperatura 2-4 C por encima de la temperatura del agua de enfriamiento.

- Grfico VII -

Los niveles de vaco que logra el equipo dependen de la temperatura del agua disponible, normalmente 440 mmHg a 30 C (verano) y 540 mmHg a 21 C (invierno).

- Grfico VIII -

Los gases no-condensables son succionados por un eyector (tem 41/19) que descarga sobre el Stripper de Efluente (tem 45), aprovechndose esta corriente como fluido de despojamiento del solvente que pueda traer el agua residual, y finalmente como fuente de calor adicional en el tem 60A.

Los condensados de vaco del tem 19 son conducidos por drenaje natural o por bomba al Separador-Acumulador tem 32/34.

Condensacin atmosfrica:

Los vapores provenientes del DT (tem 70) estn compuestos principalmente por solvente y agua, con una composicin que depende prcticamente de la temperatura de tope del DT. La presin operativa del DT es muy cercana a la atmosfrica.





Estos vapores son enviados primeramente al Lavador de Gases (tem 29), donde se ponen en contacto directo con una lluvia de agua caliente que retiene la mayor parte del contenido de slidos que pudieran ser arrastrados desde el DT. Como el agua de lavado se recircula, la misma se calienta y en consecuencia los gases del DT no condensan en este equipo.

Los gases del DT ya lavados son enviados hacia el tem 60A, donde condensan parcialmente transfiriendo calor latente a la miscela. La mayor parte de los gases del DT condensa en este Economizador (ver grfico IX).

Los gases no condensados en el Primer Evaporador tem 60A pasan al Precalentador de Solvente tem 20A. En este equipo los gases se utilizan como medio de calefaccin para precalentar el solvente proveniente del Separador Agua/Solvente (tem 32/34), previo a ser alimentado nuevamente al extractor.

Los gases que no condensan en el tem 20A pasan al Condensador de Gases del Extractor y DT (tem 20B/C), donde terminan de condensar contra agua de enfriamiento.

La curva de condensacin de los vapores del DT (grfico IX) permite apreciar que casi el 90% de la energa de los vapores del DT es recuperada en los economizadores 60A y 20A, quedando un 10% remanente de calor que se entrega al agua de enfriamiento.

Este equipo recibe el agua de enfriamiento de salida del tem 19, logrando un acercamiento de temperaturas de 1-3 C entre los gases de salida y el agua de entrada. Como normalmente en el Condensador de vaco el agua se calienta 4-5 C, asumiendo una temperatura de verano de 30 C, el agua al equipo llega a 35 C por lo que los gases son enfriados en esa condicin hasta 37 C aproximadamente.

El equipo 20B/C tambin recibe los venteos del Extractor y de recipientes y equipos atmosfricos, entre los que se encuentra el Separador de solvente tem 32/34.

- Grfico IX -

Los gases que no condensan en el tem 20B/C, principalmente aire con un contenido de solvente que depende de la temperatura de salida, pasan a la ltima etapa de condensacin.

En el Condensador Final de Venteos tem 20D se lleva a cabo la ltima etapa de condensacin de solvente contra agua de enfriamiento de suministro, intercambio de calor que permite disminuir la temperatura de los gases hasta prcticamente 1-2 C por encima de la temperatura disponible del agua.

Se puede observar en el grafico X que a medida que se enfran los gases por debajo de 36 C baja el contenido de solvente en aire.

- Grfico X -

El objetivo es disminuir el contenido de solvente en equilibrio en el aire hacia el ltimo equipo del tren atmosfrico, la Columna Absorbedora de Aceite Mineral (tem 120), para reducir la carga que recibe el sistema de recuperacin.

La mezcla de solvente y agua que sale como condensado de los equipos 60A, 20A, 20B/C y 20D drena por gravedad hacia el Separador-Acumulador tem 32/34, donde el solvente es separado de la fase acuosa.

Los gases circulan a travs de todo el tren de condensacin atmosfrico succionados por el Ventilador (tem 136), que provee la despresurizacin requerida en el tope de la columna 120 para que el DT no aumente su presin operativa por encima de la presin atmosfrica.

Separacin Agua/Solvente

Los condensados provenientes de la condensacin del tren atmosfrico y de la condensacin de vaco conforman una corriente compuesta por solvente y agua, compuestos que deben ser separados para poder reciclar el solvente al extractor.





Siendo el agua un compuesto polar y el solvente una sustancia orgnica no polar, resultan inmiscibles en fase lquida y a su vez presentan una marcada diferencia de densidades, por lo cual, con estas caractersticas, una decantacin gravitatoria es propicia para lograr su separacin.

El separador tem 32/34 es un recipiente atmosfrico que se compone de un primer sector (tem 32) donde se produce la separacin agua/solvente y un segundo sector (equipo 34) que funciona como acumulador de solvente.

El sector de separacin posee un dispositivo interno (pack de placas) por donde el fluido es forzado a pasar. Este interno est especialmente diseado para permitir una separacin eficiente evitando retro-mezclado por turbulencias, lo cual permite maximizar la eficiencia de separacin y reducir el volumen necesario del equipo para una dada capacidad.

El equipo posee una nica entrada para la mezcla agua-solvente, que ingresa en un extremo del mismo, y se dirige al pack de placas, donde se separa en dos fases.

El solvente, menos denso (fase superior), desborda por encima del bafle separador y pasa al compartimiento de acumulacin de solvente, ubicado en el extremo opuesto al de alimentacin (tem 34).

El agua, ms densa (fase inferior), drena por gravedad por el fondo del equipo hacia el regulador de interfase.

El regulador de interfase es un pequeo recipiente externo a la envolvente principal del equipo que permite, mediante un ajuste manual, regular la altura de la interfase agua-solvente en el interior del equipo.

El efluente acuoso se enva hacia el Stripper de Efluente (tem 45) va el Economizador Agua/Agua tem 81C.

El solvente ya libre de agua es enviado nuevamente al extractor, previo calentamiento hasta la temperatura adecuada para la extraccin.

El equipo posee un sistema de limpieza "in-situ" que permite eliminar, en operacin normal, la harina y dems suciedad que pudiera haberse acumulado en el fondo.

Stripping de Seguridad de Efluente Acuoso

El tem 45 es una columna de stripping del efluente lquido proveniente del Separador de Solvente 32/34.

La funcin del equipo consiste en vaporizar cualquier posible presencia de solvente en la fase acuosa proveniente del tem 32/34.

El fundamento del funcionamiento es el mismo explicado en el tem 22, solo que en este caso se remueve el solvente del agua en lugar del aceite.

El separador de solvente tiene una elevada eficiencia de separacin, por lo que en condiciones operativas normales no deberan existir arrastre de solvente con el agua.

No tomando crdito de la buena eficiencia del separador, el tem 45 se disea para poder vaporizar un alto contenido de solvente que pudiera ser arrastrado con el agua que drena del tem 32.

El equipo est provisto de platos de rejas o bafles, diseados para darle al lquido que ingresa por el tope un tiempo de residencia suficiente y un buen contacto vapor-lquido, que asegure, adems de la transferencia de masa, una buena transferencia de calor.

Como fluido de stripping se aprovecha la descarga permanente de gases del eyector 41/19. De esta manera dispone de una fuente continua de calor latente (vapor de agua) para calentar/vaporizar fluidos.

En condiciones operativas normales, el vapor de agua de descarga del eyector 41/19 condensa parcialmente, y calienta el agua, alcanzndose aproximadamente 97-101C en el fondo del equipo, y 85-95 C en el tope.

La mayor parte de los gases del eyector pasan a travs del equipo sin condensar, y son finalmente aprovechados como fuente de calor en el tem 60A. De este modo los vapores de stripping condensan en el tren atmosfrico.

Se dispone adems como seguridad de un ingreso de vapor adicional de caldera.

El efluente lquido sale del equipo por rebalse hacia el Economizador Agua-Agua tem 81C, y luego circula hacia el drenaje final a la trampa de solvente (tem 99).

Este intercambiador tem 81C permite intercambiar calor entre las corrientes de entrada y salida del tem 45, precalentando el agua de salida del separador de 40 C hasta 80 C aproximadamente, y enfriando la salida de agua del stripper de 100 C a 60 C.

El contenido residual de solvente en el efluente acuoso luego del stripping es de 10-20 ppm.

Recuperacin de solvente de los gases de venteo

Los gases incondensables que salen del condensador final de venteos tem 20D, contienen todava una importante concentracin de solvente (grfico X).

Maximizar la recuperacin de solvente tiene importancia tanto desde el punto de vista econmico como medioambiental, debindose cumplir con las normativas de restricciones de emisin de gases.

Dado que por transferencia de calor no se puede sacar ms solvente del aire a las temperaturas normales de enfriamiento con agua de torre, se debe recurrir a otra operacin para bajar an ms el contenido de solvente.

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La absorcin es la operacin inversa al stripping o despojamiento, donde por el mismo principio de difusin molecular entre las fases ya analizado, pero en sentido inverso, el solvente pasa de la fase gaseosa a la fase lquida, disolvindose en el aceite.

Este proceso es generalmente exotrmico y se ve favorecido por las bajas temperaturas.

Los gases provenientes del condensador 20D pasan entonces a travs de la Columna de Absorcin (tem 120).

Para absorber el solvente se utiliza un aceite mineral que debe reciclarse o regenerarse.

Es por ello que se habla de un sistema de recuperacin de solvente, que consiste de un circuito cerrado de aceite mineral donde el aceite se carga de solvente en la absorcin, y luego debe despojarse de solvente en un stripping, para ser devuelto a la absorcin con mnimo contenido de solvente.

La absorcin se realiza a presin levemente inferior a la atmosfrica y a temperatura cercana a la ambiente, mientras que el stripping o despojamiento se lleva a cabo a vaco y a una temperatura de 95-100C.

El grfico XI muestra curvas de concentracin de solvente en aire en funcin de la altura Z en la columna, para dos temperaturas representativas de las condiciones de invierno y verano.

En el mismo se observa que a menor temperatura menor es el contenido de solvente en aire venteado, a igualdad del otros parmetros, lo cual muestra que la absorcin se ve favorecida por las bajas temperaturas.

- Grfico XI -

El aceite mineral normalmente utilizado es del tipo ISO 22 (con una viscosidad cinemtica de 22 cSt a 100F), el cual es de baja viscosidad y presenta mejor absorcin de este tipo de solvente utilizado, que los aceites de mayor viscosidad.

Adems de las columnas de absorcin y de stripping, el circuito cuenta con intercambiadores de calor para lograr las distintas temperaturas a las que se operan cada columnas.

tem 120 - Absorbedora de Aceite Mineral

La Absorbedora de Aceite Mineral es una columna de relleno desordenado que brinda un contacto continuo entre las fases lquida y vapor.

Contiene un lecho de anillos pall, donde los gases ascendentes se encuentran en contracorrriente con el aceite descendente.

Posee adems un distribuido superior que permite el mojado uniforme del relleno, lo cual permite maximizar el contacto entre las fases lquida y gaseosa, obteniendo as una eficiente absorcin.

El aceite concentrado en solvente (3-4% de solvente) sale por el fondo de la columna 120 hacia la regeneracin.

El grfico XII muestra curvas de concentracin de solvente en aire en funcin de la altura Z en la columna, paramtricas en caudal de fluido absorbente (aceite).

En el mismo se observa que a mayor caudal de absorbente, como puede resultar intuitivo, menor es el contenido de solvente en aire venteado, a igualdad del otros parmetros.

Por otro lado tanto mayor es el caudal de aceite, mayor resulta el consumo de vapor y agua de enfriamiento en el stripping y los intercambiadores intermedios, por lo que el costo operativo asciende, al igual que el costo de inversin, ya que los equipos para manejar mayor caudal deben ser ms grandes.

- Grfico XII -





Se concluye entonces que el caudal de aceite de operacin es un valor que surge de una optimizacin de consumos de vapor y prdidas de solvente.

El contenido residual de solvente en el aire venteado es normalmente inferior a 10 g/m3 (20% L.E.L.).

El aire de salida de la columna de absorcin es succionado por un ventilador (tem 136) que lo enva de vuelta a la atmsfera, previo paso por un arresta llama, en concordancia con las recomendaciones de la norma NFPA36.

tem 122 - Stripper de Aceite Mineral

El fundamento del stripping de aceite mineral es el mismo que el visto en aceite vegetal (tem 22), solo que en este caso se realiza un contacto continuo en lugar de un contacto por etapas en platos.

El equipo en el cual se realiza esta operacin es una columna rellena con anillos Pall, que posee un distribuidor de entrada de aceite que asegura tambin un uniforme mojado del relleno, para maximizar su eficiencia.

El equipo opera con el vaco disponible de planta y una temperatura de 95-100C. En estas condiciones operativas, el aceite de fondo es regenerado logrndose un contenido residual de solvente de aproximadamente 0.05 - 0.1%.

Intercambiadores de calor intermedios

Dado que las operaciones de absorcin y stripping se llevan a cabo a diferentes temperaturas, es necesario enfriar y calentar el aceite, por lo cual existen intercambiadores y economizadores entre ambas columnas.

El calentador de Aceite Mineral tem 121 es un intercambiador de calor que utiliza vapor de calefaccin y permite el calentamiento final del aceite antes de ingresar al tem 122.

La temperatura de calentamiento del aceite es de 95-100C, no siendo recomendable regenerar a mayor temperatura por la mayor degradacin del aceite, lo que redunda problemas de ensuciamiento del sistema, prdidas de performance y consecuente incremento en las prdidas de solvente en aire.

El economizador Aceite/Aceite tem 181A permite transferir energa entre el aceite caliente y regenerado de stripping, y el aceite fro y rico en solvente de absorcin.

El enfriador de aceite mineral permite continuar el enfriamiento del aceite regenerado que sale del tem 181A hasta una temperatura muy cercana a la del agua de enfriamiento (2-3 C mayor), quedando el aceite

acondicionado en contenido de solvente y temperatura para ingresar nuevamente a la absorcin.

Calentamiento de Solvente

El solvente condensado y fro proveniente del separador tem 32/34 debe calentarse para alimentarse nuevamente a la extraccin.

Tanto en el condensador de vaco (tem 19) como en los economizadores/condensadores del tren atmosfrico, las distintas corrientes de condensado han sido enfriadas a diferentes temperaturas, llegando la mezcla en el separador a temperaturas 10-15 C por encima del agua de enfriamiento (40-45 C para verano y 30-35 C para invierno).

Para calentar el solvente hasta 55-60C, temperaturas requeridas normalmente para una adecuada extraccin, se recupera primeramente calor de los vapores del DT, precondensados en el tem 60A, y disponibles a 60C (grfico IX).

Es el tem 20A el que permite este intercambio y economizacin de energa, calentando el solvente hasta 50-55C, dependiendo de la temperatura de alimentacin del mismo, y prcticamente agotando la energa de los vapores del DT.

Para continuar el calentamiento, en caso de requerirse, la instalacin cuenta con un calentador de solvente (tem 49) que utiliza vapor de calefaccin.

El calentador de solvente se disea con una gran capacidad de calentamiento reservada para condiciones como la de puesta en marcha, donde normalmente se requiere un calentamiento rpido del extractor, y tambin se utiliza para proporcionar un leve calentamiento en caso que el solvente de salida del tem 20A no alcanzase la temperatura deseada de entrada al Extractor.

En invierno puede ser necesario un mayor calentamiento ya que el solvente proveniente del tem 32/34 est a menor temperatura.

Venteos atmosfricos de condensados y Recuperacin de Vapor Flash

Los condensados de vapor de extraccin deben ser descomprimidos a presin atmosfrica de acuerdo a las recomendaciones de la norma de seguridad NFPA36, para garantizar que ante la presencia de solvente en el condensado, por alguna anormalidad en la destilera, ste pueda eliminarse como vapor evitando su llegada a la zona de caldera.

A consecuencia de esta descompresin se genera una importante cantidad de vapor flash que debe recuperarse para maximizar la integracin energtica del proceso.





Este sistema puede presentar varias configuraciones, dependiendo de los condensados que reciba, de manera que se ver a continuacin una variante tpica.

Recipiente Flash de alta presin tem 46/70

En este recipiente se produce la descompresin a presin flotante de los condensados de alta presin del vapor indirecto de calefaccin del DT y DC, permitiendo reutilizar el vapor flash en el tem 18A. El condensado es descargado al tanque flash de baja presin, tem 46AT.

Recipiente Flash de baja presin tem 46AT

Este equipo es bsicamente un recipiente en el que se produce la descompresin atmosfrica de los condensados de las descargas de trampas de vapor de baja presin, separndose el vapor flash del condensado lquido. El lquido se recupera como caudal de condensado que retorna a caldera, y el vapor flash se reutiliza como fuente de calefaccin en el precalentador de miscela (tem Pre-18).

Nota: Los grficos son cualitativos realizados con datos aproximados.





Diagrama I: Diagrama de Bloques de Planta de Crushing

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Diagrama II: Diagrama Flujo Destilacin de Miscela y Recuperacin de Solvente Parte 1/2




Diagrama III: Diagrama Flujo Destilacin de Miscela y Recuperacin de Solvente Parte 2/2.

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Presentación Marcelo Ferrero

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