Implementación del control para la destilación extractiva de la mezcla propano-propileno usando ASPEN PLUS DYNAMICS.

Abstract

El propileno es uno de los principales productos petroquímicos ya que es usado en la obtención de diversos productos como por ejemplo el propileno o el isopropanol, por otra parte el propano, es considerado un combustible fósil de combustión limpia, y debido a ésto ha adquirido gran importancia en la vida cotidiana desde un uso doméstico hasta industrial. El propileno puede ser sintetizado a partir del propano y éste a su vez se puede obtener del gas natural o de los gases provenientes de los procesos de desintegración. El efluente de la planta catalítica contiene una mezcla rica en Propano-Propileno, compuestos que debido a la importancia industrial que tienen interesa separar. Existen procesos de separación tales como la Destilación y la Destilación Extractiva, siendo el primero hasta ahora el más comercial; mientras que el último ha logrado demostrar que es un proceso eficiente tanto en lo aspecto energético como en el aspecto económico, por lo cual el hecho de implementar un sistema de control es fundamental para llevar a cabo la operción de este proceso. El trabajo propuesto contempla tres capítulos. Como introducción se abarcan las generalidades de la Destilación y Destilación Extractiva, enfocando esta última a la mezcla Propano-Propileno. El capítulo 1 contempla los fundamentos del control, así como una revisión de los trabajos en la literatura en materia de control aplicado a la Destilación Extractiva y en específico a la separación de la mezcla Propano-Propileno. Asimismo, se analizan las variables principales sobre las cuales el sistema de control debe actuar partiendo de los resultados del análisis de sensibilidad, que sirven de base para que en el Capítulo II se desarrollen tres esquemas de control, teniendo en mente los objetivos de control como lo son las purezas de los productos. Dentro del capítulo III se realizan perturbaciones al sistema, con lo cual, los esquemas de control son puestos a prueba, evaluándose el tiempo de respuesta así como la amplitud con la cual el control responde, se realiza un análisis de resultados en donde finalmente se selecciona el esquema de control II debido a que su tiempo de respuesta es el más corto (0.5 min) así como el tiempo en el cual logra la estabilización (1.0-1.5 horas) para entregar productos con las especificaciones requeridas.

The propylene is one of the main petrochemical products since it is used to produce a variety of products, for example the polypropylene or the isopropanol. On the other hand, the propane is considered a fossil fuel of clean combustion, and beacuse of this, it has acquired a great importance in the daily life from a domestic use up to industrial purposes. The propylene can be synthesized from the propane and this one in turn from the natural gas or from the gases coming from the cracking processes. The outlet from the catalytic plant contains a mixture rich in Propane-Propylene, components thet due to their insdustrial importance we are interested in separating. Distillation and Extractive Distillation are common separation processes, where the first one is the most commercial up to now, while the last one has also demonstrated that it is an efficient process both inthe energetic and in the economic aspect. Beacuse of this, the implementation of a control system is fundamental to carry out the operation in a safety manner. The present work is comprised of three chapters. The Introduction includes the generalities of the Distillation and Extractive Distillation, focusing in the latter for the Propane-Propylene mixture. Chapter I deals with the foundations of the control theory, as well as a literature review of the works around the control applied to the Extractive Distillation, specifically to the separation of the Propane-Propylene mixture. Likewise, the principal variables are analysed on which the control system must act based on the results from the sensitivity analysis at steady state. Chapter II develops three schemes of control, where the main purpose of them is to achieve a given purity for the products. In chapter III the control shames are put on to test by means of a series of disturbances, evaluating the time of response as well as the extent at which the control answers. The analysis of the results show that the control scheme to be selected is the scheme II based on its time of response-the shortest among the three schemes (0.5 min)- as well as the time at which it achieves the stabilization (1.0-1.5 hours).