Control de processos en reactors i columnes de destil·lació: estratègies de control

Control de equips

1 Bomba

En les bombes es Crtiliza el control de tipus override per evitar situacions perilloses per al equip, com ara la cavitació.

Per tal de controlar la pressió a l'entrada de la bomba, el cabal de sortida varia el cabal de sortida d'acord amb un selector de valor baix.

Figura 5.7. Control de la bomba.

2 Bescanviador de calor

Per regular el control de l'1 bescanviador de calor s'utilitza control en cascada. Si es vol mantenir la temperatura de sortida del fluid emprat per escalfar o refredar el corrent al valor desitjat, el segon ascendent s'utilitza per compensar canvis en el cabal d'entrada al bescanviador.

Figura 5.8. Control del bescanviador de calor.

3 Forn de processos

En aquest cas també s'utilitza control en cascada. El cabal s'empra per regular la temperatura del cabal de sortida del forn, que posteriorment s'alimenta al reactor. El segon ascendent s'empra de manera que, en el bescanviador de calor, es compensin canvis en el cabal d'entrada del fuel al forn.

Figura 5.9. Control del forn de processos.

4 Reactor R-101

En el reactor R-101 es duu a terme la reacció d'alquilació del benzè amb propilè per obtenir cumè. Al tractar-se d'una reacció molt exotèrmica, s'utilitza control de subhasta. D'aquesta manera, es connen la temperatura en diferents punts al llarg del reactor. Se selecciona el valor més elevat, i si es obre i tanca la vàlvula del refrigerant per mantenir la temperatura desitjada.

Figura 5.10. Control del reactor R-101.

5 Sxador de flaix V-802

En el sxador de flaix es controla el nivell de líquid i la pressió dins d'acord. Per tal de controlar el nivell de líquid, es regula el cabal de sortida del fons. D'aquesta manera, si el nivell se supera al desitjat s'obre la vàlvula per augmentar el cabal, i si se situa per sota es tanca per reduir el cabal de sortida.

Per controlar la pressió, es regula el cabal de sortida de vapor de la mateixa manera que per al líquid. En cas que la pressió superi la desitjada s'obre la vàlvula de sortida de vapor. Per contra, si la pressió baixa per sota del límit desitjat, la vàlvula es tanca.

Figura 5.11. Control del sxador de flaix.

6 Columnes de destil·lació

En les columnes de destil·lació presentes a la planta s'utilitza la configuració de control amb estructura L-V_B. Les variables controlades són el nivell tant a la base com a l'acumulador, la pressió i la pureza del fons destil·lat. Les variables manipulades corresponents són el cabal de fons i el destil·lat, el vapor de cap i el reflux.

Per tal de controlar la puresa del destil·lat i del fons, es controla la temperatura ja que en una situació d'equilibri aquests són relacionats. El control utilitzat és el següent:

Figura 5.12. Control de les columnes de destil·lació.

7 Reactor R-201

En aquest reactor es produeix l'oxidació del cumè. Aquesta és una reacció molt exotèrmica. El reactor està format per 2 reactors de columna que operen isotèrmicament en pressions inferiors a l'atmosfèrica.

Es controla la temperatura de sortida del reactor a partir de l'alimentació en aquest. En la sortida es controla la pressió, ja que com s'ha esmentat anteriorment, es tracta d'una reacció molt exotèrmica.

Figura 5.13. Control del reactor R-201.

8 Reactor R-202

La descomposició de l'hidroperòxid de cumè es produeix en aquest reactor. Aquesta reacció és també molt exotèrmica. La reacció es duu a terme en medi àcid, s'utilitza per tant l'àcid sulfúric com a catalitzador.

Es manipula el flux de catalitzador per obtenir la variable desitjada, que en aquest cas és la composició a la sortida del reactor.

Es manipula també l'entrada de reactiu per controlar la temperatura en el reactor, ja que com s'ha esmentat anteriorment la reacció és molt exotèrmica a l'interior del reactor.

Figura 5.14. Control del reactor R-202.

9 Reactor R-203

En aquest reactor es produeix la deshidratació del dimba. Es tracta d'un reactor de flux pistó. Es controlen el flux d'alimentació i la pressió en la sortida del reactor. Per al control del flux d'alimentació es manipula el flux que passa a través de la vàlvula 1. En el control de pressió de la sortida del reactor es manipula també el flux que passa a través de la vàlvula 2.

Figura 5.15. Control del reactor R-203.

10 Reactor R-204

En aquest reactor de flux de membrana i tyoc es duu a terme la hidrogenació d'amines. Opera en rangs de temperatura baixos (45-50 °C) i pressions entre 1 i 40 bar. Per tant, la variable a controlar és la pressió. S'utilitza un control split-range de dues vàlvules que controlen el flux d'alimentació i el de sortida del producte. Per controlar la pressió, aquestes vàlvules s'han d'estar coordinades.

Quan la pressió augmenta dins del reactor, la vàlvula 2 s'obrirà de forma continuada mentre la vàlvula 1 roman completament oberta. En cas que la pressió augmenti encara més, la vàlvula 2 s'obre completament i la vàlvula 1 es va tancant.

Figura 5.16. Control del reactor R-204.