Diseño de una columna de destilación en la separación de una mezcla de parafinas lineales del rango de las naftas ligeras

Abstract

La alimentación que recibe la unidad proyectada está comprendida por las parafinas lineales obtenidas a partir de la fracción de naftas ligeras de refinería, una vez se ha eliminado de éstas, en etapas precedentes, el azufre, ciertos compuestos aromáticos, parafinas ramificadas y otras impurezas. Dicha alimentación, con un caudal de 1000 ton/día, distribuidos en 5 componentes, consta de una composición aproximada de 7,9% en npentano, 31,3% en n-hexano, 35,4% en n-heptano, 16,5% en n-octano y 8,9% en n-nonano; todo en porcentajes molares; y para este proyecto se admite que es suministrada a su temperatura de burbuja, esto es, 110 ºC (a 2 atm, que supone la presión promedio de trabajo). Se propone la fabricación de un depósito de almacenamiento en que se depositaría esta alimentación previa entrada a la columna, a temperatura ambiente (20 ºC); la existencia de este depósito sería almacenar una alimentación equivalente a 3 días de operación a fin de que la planta pueda seguir operando sí el suministro de la misma se ve interrumpido. La alimentación es impulsada mediante una bomba (BF – bomba de alimentación) hasta la columna. Se realizará la instalación de un intercambiador entre la fuente de suministro y la columna de destilación (necesario si se ha almacenar previamente la alimentación, ya que se almacena como líquido subenfriado a una temperatura muy inferior a la de burbuja), a fin de llevar la alimentación hasta la temperatura de operación requerida; esta temperatura, para evitar problemas de cavitación en los dispositivos de impulsión, será unos 2 ºC inferior a la de burbuja de la alimentación (110 ºC); a esta temperatura puede admitirse, desde el punto de vista de la operación de la columna, que la alimentación es líquido saturado. Respecto al intercambiador citado, será un líquido-líquido. En el siguiente diagrama de flujo se expone lo escrito anteriormente: Fluidos auxiliares - Therminol 66: es el fluido de transferencia térmica de fase líquida más famoso en todo el mundo por su alta temperatura de trabajo. Por este motivo, se emplea, a una temperatura máxima de 355 ºC como agente calefactor en el calderín y en el último intercambiador de la alimentación. Existe un circuito de este aceite térmico constituido básicamente por un sistema de bombeo, de conducciones y un horno. - Agua: es empleada como agente refrigerante en intercambiadores cuya corriente a enfriar se encuentra a una temperatura relativamente no muy alta. Su temperatura de uno es de unos 20 ºC y, al igual que ocurría con el Therminol 66, existe un circuito interno de suministro de agua; ninguno de estos dos circuitos será diseñado en el presente proyecto. - Aire atmosférico: es empleado como agente refrigerante en el intercambiador de cabeza de columna (aerorrefrigerante). Aunque en principio su temperatura depende de las condiciones ambientales, se supondrá como temperatura de uno 30 ºC, ya que se considera que, en condiciones climatológicas estables, se corresponde con la situación más desfavorable. La selección de la asociación de intercambiadores dependerá de la temperatura a la que llegue la alimentación (como se ha citado, en este proyecto se considera directamente líquido saturado). Estos intercambiadores de calor aparecen identificados como cambiador ICF/D (alimentación-destilado de la columna) y ICF/W (alimentación-residuo de la columna), enfriadores como ICWA/D (alimentación-destilado de la columna) y ICWA/W (alimentación-residuo de la columna) y el calentador ICF/O (alimentación-aceite térmico). Siguiendo con el diagrama, la alimentación llega a la columna, entrando entre los platos 15 y 16, cayendo sobre este último dado que es líquida. Tras la operación unitaria de la destilación, se retiran dos corrientes: un líquido por colas, y un vapor por cabeza. • El líquido se introduce en un rehervidor (que usa aceite térmico como agente calefactor) donde se generan dos corrientes: un vapor que se recircula a la columna y un líquido en equilibrio con ese vapor, que se denomina residuo, el cual se dirige hacia el intercambiador de calor ICF/W; un segundo intercambiador con agua a temperatura ambiente (unos 20 ºC), ICWA/W el cual lleva la temperatura del residuo hasta el valor adecuado para almacenarlo en el depósito de almacenamiento DAW. • El vapor se introduce en un aerorrefrigerante, que funciona como condensador total. De éste salen dos corriente: el reflujo, esto es, una parte del condensado vuelve a la columna; y el destilado. Se requieren, por tanto, dos bombas (BR y BD), una para impulsar cada corriente. Destaca la presencia de un acumulador de reflujo (ARF), cuya finalidad es almacenar en su interior el líquido una vez condensado durante un corto periodo de tiempo (unos 15 minutos) para garantizar que las bombas van a impulsar líquido.