Sistemas de separacion

UNIDAD TEMÁTICA VI
Nivel 4: ESTRUCTURA DEL SISTEMA DE SEPARACIÓN En este nivel se considera el sistema de separación para recuperar componentes líquidos y gaseosos en el proceso. El análisis involucra tres partes: estructura general, sistema de recuperación de vapor y sistema de separación de líquidos. Se debe tener en cuenta que se necesita determinar el mejor sistema de separación en funciónde las variables de diseño, o sea el rango de variables de diseño donde se obtiene operación rentable. Los estudios realizados en los niveles previos ayudan ahora a simplificar el esfuerzo.

1. Estructura general del sistema de separación
Para determinar la estructura general del sistema de separación, en primer lugar, se identifican las corrientes efluentes del reactor (Figura VII. 1). Paraprocesos vapor-líquido se presentan sólo tres posibilidades:

Figura VII. 1. Esquema general del proceso

1. Si el efluente del reactor es líquido, se asume que sólo se necesita un sistema de separación de líquidos (Figura VII. 2). Este sistema podría incluir columnas de destilación, unidades de extracción, destilación azeotrópica, etc., pero normalmente no habrá ningún absorbedor de gases,unidades de adsorción, etc.

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Figura VII. 2. La salida del reactor es líquido

2. Si el efluente del reactor es una mezcla de dos fases, se puede usar el reactor como un separador de fases, o colocar un tambor flash después del reactor. Se envían los líquidos a un sistema de separación de líquidos. Si el reactor está operando a temperaturas superiores a la del agua de enfriamiento, se enfríala corriente de vapor del reactor hasta 100°F y se separan las fases de esta corriente (Figura VII. 3). Si el líquido de baja temperatura del flash contiene mayormente reactantes, sin productos intermedios de reacciones consecutivas, entonces se recicla hacia el reactor (es el equivalente a un condensador de reflujo). Sin embargo, si el líquido de baja temperatura del flash contiene principalmenteproductos, se envía esta corriente al sistema de recuperación de líquidos. El vapor de baja temperatura del flash se envía usualmente a un sistema de recuperación de vapor. Pero si la corriente efluente del reactor contiene sólo una pequeña cantidad de vapor, el efluente del reactor se envía a menudo directamente a un sistema de separación de líquido (o sea, un tren de destilación).

Figura VII.3. La salida del reactor contiene vapores y líquidos

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3. Si el efluente del reactor es todo vapor, se enfría a 100°F (temperatura del agua de enfriamiento) y se intenta efectuar una separación de fases (Figura VII. 4) o condensar completamente esta corriente. El líquido condensado se envía a un sistema de recuperación de líquido y el vapor se envía a un sistema de recuperación de vapor.Si la separación de fases no se logra, se analiza la posibilidad de presurizar el sistema reactor para obtenerla. Se evalúa si la alta presión puede ser obtenida usando solamente bombas en corrientes líquidas y se comprueba si la misma afecta la distribución de producto. Si aún de este modo no se obtiene la separación de fases, se considera la posibilidad de usar alta presión y un condensadorparcial refrigerado. En los casos donde no sea posible obtener separación de fases sin refrigeración, se considera también la posibilidad de enviar el efluente del reactor directamente al sistema de recuperación de vapor.

Figura VII. 4. La salida del reactor es vapor

Lo expuesto se basa en el heurístico que dice que las separaciones de fases son los métodos más baratos de separación y que algúntipo de destilación es posible. Cálculos flash Para realizar los cálculos flash en las corrientes de salida del reactor existen varias alternativas. Una de ellas es el cálculo riguroso, otra es el uso de métodos “shortcut”.

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Existen también paquetes de software que ayudan en los cálculos flash, tales como FLOWTRAN, PROCESS, ASPEN, DESIGN 2000, etc.

2. Sistema de recuperación de vapor...