CARACTERIZACION DE UN PROCESO DE REGENERACIÓN CATALÍTICA

Introducción.

En este proyecto se pretende aprender, comprender y ejecutar una estrategia de control determinada. Teniendo el proceso se realiza un análisis completo de este tanto en su estrategia de control, la instrumentación y las variables que participan dentro del proceso, algunas siendo fundamentales dentro del proceso de catalización.

La función de transferencia del proceso, laobtención de cada una de estas, y la aplicación en cuanto a la sintonización de este mismo.



































Proceso de regeneración catalítica.

SISTEMA DE REGENERACIÓN CATALÍTICA
En este proceso, como su nombre lo indica, se regenera el catalizador de un reactor químico. Este catalizador se usa en un reactor donde se deshidrogena unhidrocarburo. Al cabo de cierto tiempo, se empieza a depositar carbono (C) en el catalizador contaminándolo, por lo tanto el catalizador pierde su propiedad por lo que se debe “regenerar”.
El proceso de regeneración consiste en quemar el carbono que se deposita en el catalizador, para lo cual se le inyecta aire caliente a su superficie de catálisis, de tal manera que el oxígeno del aire reacciona con elcarbono generando CO2, el que se evacua por un ducto de salida. La reacción es:

Después de que se quema el carbono, el catalizador queda listo para volver a utilizarse. Este es un proceso batch, es decir, se interrumpe el proceso de deshidrogenación de hidrocarburo para hacer la regeneración del catalizador.





Durante el proceso de regeneración una variable fundamental a controlares la temperatura de la capa del catalizador TC. Si esta sube demasiado, se puede destruir el catalizador, por el contrario, si la temperatura es muy baja, el tiempo de regeneración es muy largo afectando la productividad del reactor.

Se dispone de un horno para calentar el aire que se utilizará en la regeneración el cual opera con combustible líquido y aire.

a.- Determine las variablesdel sistema
b.- En base a las variables, planifique una estrategia de control para este sistema.
c.- Dibuje un diagrama funcional del sistema en lazo cerrado
d.- Construya el diagrama en bloques del sistema en lazo cerrado
e.- Determine la función de transferencia en lazo cerrado del sistema considerando la siguiente tabla de datos.
Parámetro Observación
τV = 12 [seg] Cte tiempo válvula decombustible
KV = 3 [gpm/%CO] Ganancia válvula de combustible (qmax = 300 gpm)
τ1 = 3 [min] Cte tiempo 1 horno (proceso de 2° orden)
τ2 = 1 [min] Cte tiempo 2 horno (proceso de 2° orden)
K1 = 1 [C/gpm] Ganancia horno
τ3 = 4 [min] Cte tiempo 1 catalizador (proceso de 2° orden)
τ4 = 5 [min] Cte tiempo 2 catalizador (proceso de 2° orden)
K2 = 0,8 [C/C] Ganancia catalizador (adimensional)
KT1 =0,5 [%TO/C] Ganancia sensor de temperatura en catalizador

Para todos los efectos considera un controlador proporcional.














Lo primero que se realizara será obtener las variables del sistema las cuales son:

Variables de entrada:

Combustión – Flujo másico de aire.
Combustible.


Entrada de aire – Flujo de entrada másico.– Temperatura de entrada del aire.


Variables de Salida:

Temperatura de salida gas reservado.

Variable sensada:

Temperaturas.

Variable manipulada:

Flujo de combustible.

Perturbaciones:

Cambio de flujo de aire.
Cambio de temperatura de aire de entrada.















En el punto dos se pide que en base a las variable planificar una estrategia de control.Lo principal es tomar en cuenta que mientras transcurre el proceso de regeneración del catalizador, se debe controlar la temperatura de la capa del catalizador (Tc), al tener temperaturas demasiado elevadas se puede destruir las propiedades del catalizador, y al tener un cazo contrario de temperaturas demasiado bajas, el tiempo de combustión resulta demasiado prolongado.

Por lo cual la...