Modelos reducidos de columnas de destilación complejas en simulación de procesos

Adriana C. Ilacqua.

1993.

141 h. : ilus. ; 27 cm.

Tesis--Universidad Nacional del Sur, 1993.

Resumen: La optimización operativa de grandes plantas químicas requiere la simulación en forma repetida de gran número de equipos de alta complejidad. Esta circunstancia se vé agravada por la existencia de reciclos de calor y materia en procesos altamente integrados. Cuando el proceso incluye trenes de fraccionamiento de mezclas de multicomponentes, el cálculo de columnas de destilación mediante modelos rigurosos exige un tiempo de cómputo excesivo, aún con programas eficientes. Por esta razón se impone la necesidad de generar modelos simplificados que permitan la simulación ultra-rápida de las unidades de separación. El objetivo del presente trabajo es desarrollar modelos reducidos de columnas de destilación de multicomponentes, en el contexto de la optimización operativa de una planta de etileno. La generación de modelos reducidos requiere, en su primera etapa, obtener simulaciones rigurosas fehacientes del proceso real. Por esta razón, se parte de un análisis exhaustivo de la sensitividad operativa y termodinámica de las columnas bajo estudio. Este análisis determina la selección y ajuste del modelo termodinámico a utilizar en la predicción de las propiedades de equilibrio líquido-vapor. De esta manera es posible sintonizar aquellos parámetros de interacción binaria que resultan críticos en cada unidad de separación y proceder a su ajuste, logrando simulaciones rigurosas confiables. Este ajuste se realiza en base a datos de planta obtenidos de los estudios efectuados para Petroquímica Bahía Blanca en el marco del Programa de Investigación y Desarrollo del Complejo Petroquímico de Bahía Blanca (PIDCOP). Las simulaciones rigurosas se realizan con un simulador de procesos de tipo modular secuencial (PROSYD: Programa para Simulación y Diseño) desarrollado en PLAPIQUI. Una vez otenidos resultados que representan la realidad de la planta, se procede a desarrollar los modelos reducidos de las columnas de destilación. Estos modelos combinan balances simplificados de materia con los objetivos de separación y expresiones asintóticas válidas para las regiones de máxima sensitividad de cada columna bajo estudio. Los modelos reducidos se desarrollan para operar en modo control. Es decir, dada una columna con número de etapas determinado y objetivos de separación fijados por la operación de la planta en especificación, se obtiene el producto de fondo, de cabeza, reflujo o caudal de vapor y cargas calóricas correspondientes, frente a cambios en la alimentación de la misma o en la presión de operación. La metodología empleada en el desarrollo de los modelos reducidos es común a todas las columnas y cuenta con una base teórica general. Sin embargo, el ajuste y el análisis del comportamiento de cada modelo se efectúa en base a la realidad operativa de la planta de etileno, donde las unidades de separación no siempre operan en forma balanceada y de acuerdo a las condiciones para las cuales fueron diseñadas. La subrutina para el cálculo de columnas, generada a partir de los modelos reducidos, se incorpora al simulador riguroso usando una estructura de lenguaje orientado.//

Incluye referencias bibliográficas.