PROYECTO DE INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL DE PROCESOS

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL

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MAESTRÍA DE INGENIERÍA DE PROCESOS

IP 708 ASEGURAMIENTO DE CALIDAD EN INDUSTRIA DE PROCESOS

TEMA:

PROYECTO DE INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL DE PROCESOS

     ELABORADO POR:

Rodríguez Díaz, Olinda Susana

PROFESORA:

• OSCAR GERADO MARIN FLORES

LIMA – PERÚ

JUNIO – 2021

1. Interpretación de los diagramas P&ID

El proceso inicia con la recepción de la palma cruda abriendo la válvula de compuerta automática que corresponda al tanque que se va a llenar, estas válvulas pueden ser la VA1, VA2 o VA3. El nivel de los tanques de almacenamiento TA-1, TA-2 y TA-3, está controlado por sensores de nivel continuos CL1, CL2 y CL3 respectivamente. Cada tanque de almacenamiento tiene un agitador MR#1, MR#2 y MR#3, que se encenderán cuando los tanques contengan aceite de palma cruda a cierto nivel. Se utilizan controles indicadores de temperatura TIC2, TIC3, TIC4 en cada tanque, debido a que la temperatura del aceite de palma se debe mantener en 40°C, en caso de enfriamiento se emplea una corriente de alimentación de vapor (nodo B) que ingresa a cada tanque a través de las válvulas de control térmico con actuador de diafragma VP2, VP3 y VP4. Además, se cuenta con corrientes secundarias de recirculación (nodo A) y rebose (nodo 1); la corriente de recirculación proviene de la salida del calentador C-1 e ingresa a cada tanque por medio de las válvulas de compuerta automáticas VA7, VA8 y VA9, mientras que la corriente de rebose proviene del rebose los tanques reactores RE1 y RE2 e ingresa por las válvulas de compuerta automáticas VA14, VA15 y VA16. La descarga de los tanques se controla por medio de las válvulas de compuerta VG1, VG2 y VG3 ubicadas en la salida de cada tanque. Las bombas centrífugas B N°1 y B N°2 elevan la presión del aceite de palma para conducirlo a procesos posteriores, luego de que las bombas son cebadas se abren las válvulas VA4 y VA5, se cuenta a la salida de estas con un indicador de presión PI, para luego pasar por una válvula con actuador de pistón PAC. Para evitar el flujo invertido se tiene una válvula antirretorno FL antes de cada bomba.

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Figura 1. Proceso de recepción de aceite de palma.

El aceite de palma proveniente de los tanques de almacenamiento (nodo Etapa 201) ingresa y sale de los filtros a través de las válvulas VE, para retener los sólidos de mayor tamaño que pudiera contener el aceite. El aceite de palma ya filtrado ingresa al calentador C-1, para alcanzar una temperatura de 65°C requerida para el proceso de transesterificación. Para mantener la temperatura a la salida del calentador se cuenta con un control indicador de temperatura (TIC1) del calentador C-1. Este proceso continúa recirculando (nodo A), esto quiere decir que el aceite de palma calentado sale a través de la válvula VA6 hacia los tanques de almacenamiento recirculando hasta alcanzar la temperatura deseada (65ºC) a la salida del calentador C-1. Se abre también la válvula proporcional con actuador de diafragma VP1, alimentada con una línea de vapor como se aprecia en el nodo B al calentador C-1, tan pronto se cumpla la condición de “set-point” (65ºC), se abre la válvula VA-10 pasando así el aceite de palma hacia el tanque de recepción (nodo D), donde el aceite de palma será pesado, cuando el tanque de recepción alcanza un nivel alto, la bomba arranca y el fluido se dirige hacia el mezclador MX1 (nodo F). [pic 3][pic 4][pic 5][pic 6]

Figura 2. Proceso de Filtración y calentamiento del aceite de palma

Por otro lado, se prepara el reactivo metóxido de sodio en el tanque preparador de reactivo TR-1, este tanque se llena con Metanol que llega del tanque AOH2 como se muestra en el nodo I, abriendo la válvula de compuerta VA17 y se lo reacciona con sosa cáustica, para mantener la reacción uniforme se enciende el agitador MR#7, se abren las válvulas VA18 y VA19 para bombear el reactivo mediante la bomba B N°6 al tanque de recepción de reactivo (TR-2), para evitar el flujo invertido se coloca una válvula antirretorno FL. A la salida de la válvula V19 encontraremos un indicador de presión PI, un indicador local de temperatura (40°C) y una válvula con actuador de pistón PAC.

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Figura 3. Proceso de preparación del reactivo. Tanque Preparador de Reactivo (TR-1).

El aceite de palma calentado a 65°C (nodo F) se mezcla con el reactivo (Metóxido de sodio) que viene del tanque TR-2, esta mezcla se envía a los tanques reactores RE-1 y RE-2 a través de las válvulas de compuerta VA20, VA21. Además, se abren las válvulas de compuerta VA22 y VA23 para el ingreso del metanol desde el tanque AOH1. Una vez alcanzado el nivel de fluido mínimo en los tanques reactores RE-1 y RE-2, se prende los agitadores MR#4 y MR#5 y los tanques reactores operarán con agitación. Las válvulas de llenado se cierran una vez que el sensor de nivel continuo CL4 y CL5 pasa a estado alto. Transcurrido el tiempo de reacción se obtiene como producto principal el biodiesel (metilésteres) y como subproducto la glicerina (glicerol). Los tanques reactores son descargados al tanque Buffer (nodo H), a través de las válvulas de compuerta VG5 y VG6, el fluido pasa por un visualizador lineal de flujo VL a la salida de cada válvula. Los tanques se conectan entre sí en la parte superior, tubería de 3” en la que se encuentra un visualizador lineal de flujo para observar el sentido de la circulación del fluido. El tanque buffer es como otro reactor, por eso se debe prever que funcione como un tercer reactor con las condiciones de funcionamiento de los tanques reactores anteriores. 

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Figura 4. Proceso de transesterificación. Tanques reactores RE-1 y RE-2.

Una vez obtenido el producto se lo deja reposar para que por diferencia de densidades se logre la separación física del biodiesel y glicerol; para ello, una vez llenó el tanque Buffer se programa que tanque llenar, ya sea el tanque decantador DB-1 o DB-2, la mezcla biodiesel-glicerol ingresa a estos tanques por medio de las válvulas de VA25 y VA26, respectivamente, pasando por un visualizador lineal de flujo VL. Cuando el sensor de nivel alto HL3 o HL4 alcance el nivel alto de un tanque, cierra la válvula de ingreso respectiva y abre la otra para llenar el otro tanque.