Planta de producción de ácido láctico

Enginyeria Tècnica Industrial, Especialitat Química Industrial PROYECTO FINAL DE CARRERA María del Pozo García Francesc K. Díaz Llorens Susanna Fernández Procas Albert San José Marquino Antonio Tellado del Pozo Albert Vila Torrent Cerdanyola del Vallés, 2010 PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO VOLUMEN I 2 PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 3 ÍNDICE VOLUMEN I 0. ANTECEDENTES 1. ESPECIFICACIONES DEL PROYECTO 2. BALANCES 3. DISEÑO DE EQUIPOS 4. INSTRUMENTACIÓN Y SISTEMAS DE CONTROL 5. TUBERÍAS, VÁLVULAS, BOMBAS Y ACCESORIOS 6. SERVICIOS Y SISTEMAS AUXILIARES 7. SEGURIDAD E HIGIENE 8. MEDIO AMBIENTE 9. EVALUACIÓN ECONÓMICA 10. PUESTA EN MARCHA VOLUMEN II 11. MANUAL DE CÁLCULOS 12. DIAGRAMAS Y PLANOS 4 PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 5 ÍNDICE DE CONTENIDOS VOLUMEN I 0. ANTECEDENTES ________________________________ 13 1. ESPECIFICACIONES DEL PROYECTO ________________ 17 1.1. Definición del proyecto ____________________________________________________ 17 1.1.1. Bases del proyecto ____________________________________________________________ 17 1.1.2. Alcance del proyecto ___________________________________________________________ 18 1.1.3. Localización de la planta ________________________________________________________ 19 1.1.4. Abreviaturas _________________________________________________________________ 24 1.2. Descripción del proceso de producción _______________________________________ 25 1.2.1. Diagrama de bloques __________________________________________________________ 26 1.2.2. Producción de lactonitrilo _______________________________________________________ 26 1.2.3. Producción de ácido láctico _____________________________________________________ 28 1.2.4. Purificación __________________________________________________________________ 28 1.3. Distribución de la planta ___________________________________________________ 30 1.3.1. Clasificación de las zonas _______________________________________________________ 30 1.3.2. Plantilla de trabajadores ________________________________________________________ 31 1.4. Bibliografía ______________________________________________________________ 33 2. BALANCES ____________________________________ 37 2.1. Balance de materia _______________________________________________________ 37 2.2. Balances unitarios ________________________________________________________ 37 2.2.1. Balance R200 _________________________________________________________________ 37 2.2.2. Balance C200 _________________________________________________________________ 39 2.2.3. Balance T201 _________________________________________________________________ 40 2.2.4. Balance T301 _________________________________________________________________ 40 2.2.5. Balance R300 _________________________________________________________________ 41 2.2.6. Balance CN301 y D301 _________________________________________________________ 42 2.3. Balance de materia global __________________________________________________ 42 6 PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 3. DISEÑO DE EQUIPOS ____________________________ 49 3.1. Tanques de almacenamiento _______________________________________________ 49 3.1.1. Consideraciones sobre el diseño de tanques _______________________________________ 49 3.1.2. Tanques de acetaldehído _______________________________________________________ 50 3.1.3. Tanques de ácido cianhídrico ____________________________________________________ 52 3.1.4. Tanques de ácido sulfúrico ______________________________________________________ 54 3.1.5. Tanques de ácido láctico _______________________________________________________ 55 3.1.6. Tanque de lactonitrilo _________________________________________________________ 57 3.1.7. Tanque de hidróxido de sodio ___________________________________________________ 58 3.1.8. Tanque de hipoclorito sódico ____________________________________________________ 59 3.2. Producción Zona 200 ______________________________________________________ 60 3.2.1. Reactores de producción de lactonitrilo (R200) _____________________________________ 60 3.2.2. Destilación (R200) _____________________________________________________________ 62 3.2.3. Condensadores C200 __________________________________________________________ 64 3.3. Producción Zona 300 ______________________________________________________ 64 3.3.1. Reactores de producción de ácido láctico (R300) ____________________________________ 64 3.4. Scrubber ________________________________________________________________ 66 3.4.1. Scrubber para la línea de producción (R200) _______________________________________ 66 3.4.2. Scrubber para zona de almacenaje _______________________________________________ 68 3.5. Generador eléctrico _______________________________________________________ 69 3.5.1. Características generales del centro de transformación. ______________________________ 69 3.5.2. Características de las celdas cas 36 KV ____________________________________________ 70 3.5.3. Descripción de la instalación. ____________________________________________________ 70 3.5.4. Instalaciones Secundarias. ______________________________________________________ 81 3.6. Lista de equipos de la planta ________________________________________________ 83 3.7. Fichas de especificaciones __________________________________________________ 91 3.8. Bibliografía _____________________________________________________________ 104 4. INSTRUMENTACIÓN Y SISTEMAS DE CONTROL ______ 107 4.1. Definición de conceptos __________________________________________________ 107 4.1.1. Elementos de un lazo de control ________________________________________________ 108 4.1.2. Configuraciones de un lazo de control ___________________________________________ 109 4.1.3. Control Secuencial ___________________________________________________________ 111 7 4.2. Nomenclatura __________________________________________________________ 114 4.3. Especificación de instrumentación y sistemas de control ________________________ 116 4.3.1. Instrumentación _____________________________________________________________ 116 4.3.2. Especificación de lazos de control _______________________________________________ 117 4.3.3. Instrumentación empleada en el control de la planta _______________________________ 128 4.3.4. Hojas de especificación ________________________________________________________ 144 4.4. Especificación de los lazos de control ________________________________________ 182 4.5. Bibliografía _____________________________________________________________ 193 5. TUBERÍAS, VÁLVULAS, BOMBAS Y ACCESORIOS _____ 197 5.1. TUBERÍAS ______________________________________________________________ 197 5.1.1. Denominación de tuberías _____________________________________________________ 197 5.1.2. Materiales de construcción ____________________________________________________ 197 5.1.3. Conexiones entre tuberías _____________________________________________________ 199 5.1.4. Aislamientos ________________________________________________________________ 200 5.1.5. Codos de tubería _____________________________________________________________ 208 5.1.6. Lista de tuberías _____________________________________________________________ 208 5.1.7. Hojas de especificación de las tuberías ___________________________________________ 219 5.2. VÁLVULAS Y ACCESORIOS _________________________________________________ 224 5.2.1. Válvulas manuales ____________________________________________________________ 224 5.2.2. Válvulas automáticas _________________________________________________________ 225 5.2.3. Accesorios __________________________________________________________________ 227 5.2.4. Nomenclatura de válvulas _____________________________________________________ 227 5.2.5. Nomenclatura de accesorios ___________________________________________________ 228 5.2.6. Listado de válvulas ___________________________________________________________ 229 5.2.7. Listado de accesorios _________________________________________________________ 235 5.2.8. Fichas de especificación _______________________________________________________ 236 5.3. BOMBAS _______________________________________________________________ 268 5.3.1. Bombas Centrífugas __________________________________________________________ 269 5.3.2. Bombas Dosificadoras _________________________________________________________ 269 5.3.3. Bombas de Vacío _____________________________________________________________ 269 5.3.4. Materiales __________________________________________________________________ 270 5.3.5. Nomenclatura de las bombas ___________________________________________________ 270 5.3.6. Listado de bombas ___________________________________________________________ 270 5.3.7. Fichas de especificación _______________________________________________________ 273 8 PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 5.4. Bibliografía _____________________________________________________________ 307 6. SERVICIOS Y SISTEMAS AUXILIARES _______________ 311 6.1. Introducción ____________________________________________________________ 311 6.2. Agua __________________________________________________________________ 312 6.2.1. Introducción ________________________________________________________________ 312 6.2.2. Agua potable para uso personal ________________________________________________ 312 6.2.3. Agua para la lucha contra incendios _____________________________________________ 312 6.2.4. Agua descalcificada __________________________________________________________ 313 6.2.5. Agua glicolada _______________________________________________________________ 313 6.3. Nitrógeno ______________________________________________________________ 314 6.3.1. Introducción ________________________________________________________________ 314 6.3.2. Necesidades de nitrógeno _____________________________________________________ 315 6.4. Aire comprimido ________________________________________________________ 317 6.5. Vapor de agua __________________________________________________________ 319 6.6. Electricidad _____________________________________________________________ 322 6.7. Depuradora ____________________________________________________________ 322 6.8. Hojas de especificación ___________________________________________________ 326 6.10. Bibliografía ___________________________________________________________ 336 7. SEGURIDAD E HIGIENE _________________________ 339 7.1. Introducción ____________________________________________________________ 339 7.2. Clasificación de la planta __________________________________________________ 339 7.3. Disposiciones mínimas de seguridad y salud en el trabajo _______________________ 340 7.3.1. Orden, limpieza y mantenimiento _______________________________________________ 340 7.3.2. Condiciones ambientales ______________________________________________________ 341 7.3.3. Iluminación _________________________________________________________________ 342 7.3.4. Servicios higiénicos y locales de descanso _________________________________________ 343 7.3.5. Material y locales de primeros auxilios ___________________________________________ 344 7.3.6. Prohibición de fumar _________________________________________________________ 345 7.3.7. Información, consulta y participación de los trabajadores ____________________________ 345 7.4. Principales riesgos de la industria ___________________________________________ 347 9 7.4.1. Riesgo de incendio ___________________________________________________________ 347 7.4.2. Riesgo de explosión___________________________________________________________ 348 7.4.3. Riesgo de fuga _______________________________________________________________ 349 7.5. Señalización ____________________________________________________________ 349 7.5.1. Tipos de señal _______________________________________________________________ 350 7.5.2. Criterios para el uso de la señalización ___________________________________________ 351 7.5.3. Señalización en forma de panel _________________________________________________ 352 7.5.4. Señalización luminosa y acústica ________________________________________________ 355 7.5.5. Comunicaciones verbales ______________________________________________________ 356 7.5.6. Señales gestuales ____________________________________________________________ 356 7.5.7. Disposiciones mínimas a diversas señalizaciones ___________________________________ 356 7.6. Sustancias químicas ______________________________________________________ 359 7.6.1. Clasificación de las sustancias __________________________________________________ 359 7.6.2. Envasado y etiquetado ________________________________________________________ 359 7.6.3. Ficha de datos de seguridad ____________________________________________________ 362 7.7. Equipos de protección individual (EPI) _______________________________________ 394 7.8. Protección contra incendios _______________________________________________ 396 7.8.1. Caracterización de los establecimientos industriales en relación con la seguridad contra incendios 397 7.8.2. Requisitos constructivos de los establecimientos industriales según su configuración, ubicación y nivel de riesgo intrínseco ______________________________________________________________ 402 7.8.3. Evacuación de los establecimientos industriales ____________________________________ 403 7.8.4. Requisitos de las instalaciones de protección contra incendios ________________________ 405 7.8.5. Señalización de los medios de protección contra incendios ___________________________ 414 7.8.6. Mantenimiento de las instalaciones de protección contra incendios ___________________ 414 7.9. Almacenamiento de productos químicos _____________________________________ 414 7.9.1. Plan de almacenamiento ______________________________________________________ 414 7.9.2. Clasificación de productos _____________________________________________________ 416 7.9.3. Seguridad en los tanques de almacenamiento _____________________________________ 417 7.9.4. Cubetos de retención _________________________________________________________ 419 7.9.5. Venteos normales y de emergencia ______________________________________________ 421 7.9.6. Distancias entre recipientes e instalaciones en general ______________________________ 423 7.9.7. Instalación de carga y descarga _________________________________________________ 424 7.9.8. Medidas de seguridad _________________________________________________________ 425 7.10. Medidas de seguridad en generadores eléctricos ____________________________ 427 7.10.1. Riesgos laborables evitables completamente. ______________________________________ 428 16 PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 17 ESPECIFICACIONES DEL PROYECTO 1. ESPECIFICACIONES DEL PROYECTO 1.1. Definición del proyecto 1.1.1. Bases del proyecto El presente proyecto trata sobre el diseño y el estudio de la viabilidad de construcción y funcionamiento de una planta para la producción de ácido láctico siguiendo las pertinentes normativas urbanísticas, sectoriales y medioambientales. La producción de ácido láctico (CH3CHOHCOOH) se realizará por vía sintética mediante la reacción catalítica del acetaldehído con cianuro de hidrogeno y posterior hidrólisis ácida, tal como se muestra en el esquema siguiente: Acetaldehído + Ácido Cianhídrico Lactonitrilo Lactonitrilo + Agua + Ácido Sulfúrico Ácido Láctico + Sulfato de Amonio La planta tiene una capacidad de producción de 3.300 toneladas al año de ácido láctico al 88% y 2.065 toneladas de sal amónica, subproducto resultante de la hidrólisis ácida. A parte del método sintético propuesto, el ácido láctico puede ser producido a partir de la biomasa, el carbón, el petróleo o los líquidos de gas natural. Uno de los procesos más usados para la producción del ácido láctico es la fermentación de fuentes de carbohidratos como la maicena, la patata o la lactosa usando bacterias como la Bacillus acidilacti, Lactobacillus delbrueckii o Lactobacillus bulgaricus. El ácido láctico y sus derivados, como sales y ésteres, son ampliamente utilizados en la industria alimenticia, química, farmacéutica, del plástico, textil, la agricultura, alimentación animal, entre otros. 18 PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO Los polímeros y biopolímeros de ácido láctico son respetuosos con el medio ambiente debido a su degradabilidad en productos inocuos, lo que les hace deseables como sustitutos de los polímeros petroquímicos. Las industrias químicas lo utilizan como solubilizador y como agente controlador de pH. En la producción de pinturas y resinas, puede ser utilizado como solvente biodegradable, en la síntesis orgánica como materia prima, o para el curtimiento de pieles en la industria textil. En la industria de plásticos se utiliza como precursor del ácido poliláctico (PLA), un polímero biodegradable con interesantes usos en la industria y la medicina. Se considera que ésta es la principal aplicación del ácido y la causa por la cual ha aumentado considerablemente su demanda. En cosmética se utiliza como suavizante como la alternativa a la glicerina. Es usado principalmente como químico anti-edad para suavizar contornos, reducir el daño producido por la luz solar o para mejorar la textura y el tono de la piel, y el aspecto en general. Sin embargo deben tomarse serias precauciones al utilizar cosméticos con ácido láctico porque aumentan la sensibilidad a los rayos ultravioleta del sol. En la industria alimentaria el ácido láctico se utiliza como regulador de acidez, acidulante y como conservante. Como se observa el ácido láctico tiene multitud de salidas comerciales, por lo que se prevé que toda la producción de la planta se comercialice sin problemas. El sulfato de amonio proveniente de la segunda parte del proceso, también tiene distintos usos. Como floculante, como reactivo en biología molecular para precipitar proteínas solubles. El sulfato de amonio es un excelente componente para la llamada precipitación fraccionada, porque, entre otras cosas, hace que el agua compita entre la disolución de esta sal o de la proteína (formada por muchos grupos carboxilo y amonio), causando que precipite la proteína. Otro uso que se le da es como fertilizante. 1.1.2. Alcance del proyecto El proyecto debe tener en cuenta y contemplar las siguientes áreas: 19 ESPECIFICACIONES DEL PROYECTO  Unidades de proceso y reacción para la producción del ácido láctico al 88% (p/p).  Unidades de almacenamiento de materias primas y estaciones de carga y descarga.  Almacenamiento y expedición de producto acabado.  Áreas de servicios.  Oficinas, laboratorios y vestuarios.  Áreas auxiliares (aparcamientos, control de accesos, contra incendios, depuración de aguas y gases). El proyecto también tiene que contemplar los siguientes aspectos:  Diseño y especificación de todos los equipos de proceso.  Diseño y especificación de todos los sistemas de control de proceso.  Diseño del sistema de seguridad e higiene necesario.  Estudio medioambiental y cumplimiento de la legislación vigente.  Análisis económico para analizar la viabilidad de la planta diseñada.  Puesta en marcha 1.1.3. Localización de la planta 1.1.3.1. Características del polígono industrial La parcela donde se realizará la construcción de la planta se encuentra en un terreno ficticio situado en el polígono industrial “Navegants” de la Zona Franca de Barcelona. La parcela dispone de una superficie total de 53.235m2, tal como se observa en la figura 1.1. El polígono industrial tiene definida una normativa de edificación, por lo tanto, la construcción de la planta y sus instalaciones tendrá que cumplir los parámetros de edificación que se muestran en la tabla 1.1. 20 PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 1.1.3.2. Geografía Barcelona es la capital de la Comunidad Autónoma de Cataluña y de la provincia homónima, en el noreste de España. Está situada a orillas del mar Mediterráneo, unos 120 km al sur de la cadena montañosa de los Pirineos y de la frontera con Francia, en una llanura limitada por el mar al este, la cordillera litoral (Sierra de Collserola) al oeste, el río Llobregat al sur, y el río Besós al norte. Figura 1.1. Esquema de la parcela disponible. Tabla 1.1. Parámetros de edificación. Edificabilidad 1,5 m2 techo/m2 suelo Ocupación máxima de parcela 75 % Ocupación mínima de parcela 20 % de la superficie de ocupación máxima Retranqueos 5 m a viales y vecinos Altura máxima 16 m y 3 plantas excepto en producción justificando la necesidad por el proceso Altura mínima 4 m y una planta Aparcamientos 1 plaza/150 m2 construidos Distancia entre edificios 1/3 del edificio más alto con un mínimo de 5m 21 ESPECIFICACIONES DEL PROYECTO La situación de la empresa, dentro del polígono de la Zona Franca, aporta una serie de características ventajosas como la disposición de excelentes vías de comunicación (carreteras, puertos, ferrocarriles y aeropuerto), así como una serie de servicios compartidos por las empresas del polígono, y la posible proximidad de otras industrias afines a la actividad de la planta (clientes, proveedores, gestores de residuos, etc.). En la figura 1.2 se muestra un mapa de la ciudad de Barcelona con los diferentes distritos de la ciudad. Figura 1.2. Mapa de Barcelona. [BCN, 2009] 1.1.3.3. Climatología La ciudad de Barcelona presenta un clima mediterráneo, con temperaturas cercanas a los 15ºC, con máximas de 21ºC y mínimas de 12ºC. El clima húmedo de la ciudad y la zona en sí genera que los veranos sean realmente intensos con picos de 35ºC. Los inviernos suelen ser bastante cálidos y templados, característica que le corresponde debido a su ubicación mediterránea. Hay pocos días con temperaturas extremas, de frío o calor, por eso las medias anuales máximas y mínimas en Barcelona son moderadas. Haciendo referencia a las precipitaciones observamos que éstas se concentran sobretodo en las estaciones intermedias, otoño y primavera, tal como se observa en la figura 1.3. 22 PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO Desde el punto de vista industrial esta información nos orienta sobre las posibles inclemencias ambientales que podemos sufrir a lo largo del año y, por tanto, se tendrán en cuenta a la hora de diseñar equipos y accesorios, sobre todo aquellos que permanezcan a la intemperie o en el estudio de dispersión de las emisiones. Figura. 1.3. Representación grafica del climatograma de Barcelona. [Meteo, 2009] 1.1.3.4. Comunicaciones La proximidad del Polígono Zona Franca a importantes infraestructuras de transporte y nudos de comunicaciones lo convierte en una de las áreas industriales mejor conectadas del mundo. Ubicado a tan sólo 7 kilómetros del centro urbano de Barcelona, a 7 kilómetros de su aeropuerto, a 500 metros del puerto y a 200 metros de Can Tunis (la principal estación ferroviaria de mercancías de Cataluña), tiene además conexión directa con las rondas de circunvalación metropolitana, que enlazan con la amplia red de autopistas nacionales e internacionales. Todo esto se puede observar en la figura 1.4. [Consorci, 2009] 23 ESPECIFICACIONES DEL PROYECTO Figura 1.4. Esquema de la red de comunicaciones de Barcelona. [Consorci, 2009] 24 PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 1.1.4. Abreviaturas Las abreviaciones permiten nombrar de manera más sencilla y rápida, por ello, se adjudica una nomenclatura a los equipos y sustancias del proceso. El léxico utilizado para la caracterización de cada sustancia, equipo y zona se describe en la tabla 1.2, .1.3 y 1.4. Nomenclatura de un equipo: AB101 Donde: La letra indica el equipo al que se refiere (tabla 1.3). La primera cifra indica la ubicación del equipo por zonas (tabla 1.4.). Las dos últimas cifras indican el número del equipo de las mismas características. Tabla 1.2. Listado de sustancias CODIGO SUSTANCIA A Acetaldehído B Ácido cianhídrico E Ácido sulfúrico HS Hipoclorito sódico H Hidróxido de sodio C Lactonitrilo F Ácido láctico G Sal amónica N Nitrógeno AG Agua glicolada AD Agua descalcificada V Vapor de agua AI Aire comprimido 25 ESPECIFICACIONES DEL PROYECTO Tabla 1.3. Listado de equipos. CODIGO EQUIPO T Tanque de almacenamiento R Reactor C Condensador CO Compresor de aire CH Chiller S Scrubber D Destilador TN Tanque de nitrógeno DC Descalcificador CN Centrifugadora CA Caldera CL Colector P Bomba Tabla 1.4. Nomenclatura de las zonas. 1.2. Descripción del proceso de producción La síntesis de ácido láctico se produce siguiendo un proceso en discontinuo que consta de tres etapas diferenciadas:  La producción de lactonitrilo  La producción de ácido láctico  La cristalización y purificación de ácido láctico Símbolo Significado 1 Zona 100 2 Zona 200 3 Zona 300 4 Zona 400 5 Zona 500 6 Zona 600 7 Zona 700 8 Zona 800 32 PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO Los trabajos de mantenimiento de la planta se realizarán durante las horas de trabajo. Los puestos de trabajo estarán cubiertos por personal contratado directamente por el departamento de recursos humanos de la planta y personal contratado a través de empresas externas. La plantilla de trabajadores estará compuesta por 46 personas, donde un total de 10 trabajadores será contratado a través de empresas externas, distribuidas dentro de la planta de la siguiente manera: Personal contratado directamente:  Zona de producción: en total trabajaran tres encargados y seis operarios distribuidos en los diferentes turnos que existen en la planta.  Zona de la depuradora: trabajaran un total de tres operarios distribuidos en los diferentes turnos existentes.  Zona de almacenamiento: en total trabajaran cinco operarios distribuidos en los tres turnos que existen en la planta.  Mantenimiento: los encargados del mantenimiento general de la planta serán cinco operarios distribuidos en laos diferentes turnos existentes.  Seguridad: los encargados de que la producción se lleve a cabo cumpliendo las normas de seguridad de la planta serán tres en total y distribuidos en los tres turnos que existen.  Oficinas: donde se encuentran los departamentos de administración, compra venta, medio ambiente, seguridad, producción, mantenimiento y recursos humanos. Trabajaran un total de ocho personas.  Laboratorio: donde se realizan los análisis necesarios para asegurar que la calidad de los reactivos y de los productos sea la exigida (control de calidad). Trabajaran un total de tres personas. 33 ESPECIFICACIONES DEL PROYECTO Personal contratado externamente:  Limpieza general de la planta: se encargaran de la limpieza de toda la planta, excepto la zona de oficinas, vestuarios y laboratorio, dos personas, dos días a la semana y cinco horas al día.  Limpieza de oficinas, vestuarios y laboratorio: se encargará una persona, tres días a la semana y tres horas al día.  Seguridad: se encargaran de dar paso a los camiones y a los coches privados dos trabajadores por cada turno entre semana y dos trabajadores el turno de fin de semana. En el turno de noche habrá un solo trabajador encargado de vigilar la planta entre semana y otro el fin de semana.  Recepción: una persona se encargará de recibir a las visitas dentro del edificio donde se encuentran el laboratorio y las oficinas. 1.4. Bibliografía  [Consorci] Consorci de la zona Franca de Barcelona, www.elconsorci.net/, última consulta noviembre de 2009. Departament del Medi Ambient de la Generalitat de Catalunya, www.mediambient.gencat.cat, última consulta noviembre de 2009.  Enciclopedia Catalana, www.enciclopedia.cat, última consulta noviembre 2009.  [BCN] El web de la ciutat de Barcelona, www.bcn.cat, última consulta noviembre de 2009. [Mercuri] Guia de Catalunya. Generalitat de Catalunya, www.mercuri.icc.cat , última consulta noviembre de 2009.  Intercience, www3.interscience.wiley.com, última consulta enero 2010.  [Meteo] Servei Meteorològic de Catalunya, www.meteo.cat, última consulta noviembre de 2009.  Mobilitat. Generalitat de Catalunya, www20.gencat.cat/portal/site/mobilitat, última consulta noviembre de 2009. 34 PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO  Chahal, Surinder P., Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Lactic Acid – Introduction, Sixth Edition, 2002 Electronic Release.  [Kirk] Craig, C., Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Physical Sciences and Engineering Library, University of California, Davis CA.  Cubero, N., Monferrer, A., Villalta, J., Aditivos alimentarios, Mundi Prensa Libros, S. A., 2002.  Gary R. Gildert, Kerry Rock, Tim McGuirk, Advances in process technology through catalytic distillation, Wickchester, Houston, Texas, USA 77079.  Merchuk, J. C., Microbiología Industrial, Editor EUNED.  MITSUBISHI GAS CHEMICAL COMPANY, INC., Tokyo, Japan, Process for preparing Lactate, United States Patent, Patent Number 5.824.818, 1998 - octubre – 20  [M.Sanz] M. T. Sanz, R. Murga, S. Beltra, J. L. Cabezas, Department of Chemical Engineering, University of Burgos, 09001 Burgos, Spain. & J. Coca,Department of Chemical Engineering and Environmental Technology, University of Oviedo, 33071 Oviedo, Spain. Autocatalyzed and Ion-Exchange-Resin-Catalyzed Esterification, Kinetics of Lactic Acid with Methanol. Ind, Eng. Chem. Res. 2002, num.41, p. 512-517  M. T. Sanz, Ruth Murga, Sagrario Beltra and Jose Luis Cabezas, Department of Chemical Engineering, University of Burgos, 09001 Burgos, Spain. & Jose Coca, Department of Chemical Engineering and Environmental Technology, University of Oviedo, 33071 Oviedo, Spain. Kinetic Study for the Reactive System of Lactic Acid Esterification with Methanol: Methyl Lactate Hydrolysis Reaction. Ind. Eng. Chem. Res. 2004, num.43, p. 2049-2053  Maria Teresa Sanz and Jurgen Gmehling Department of Chemical Engineering, University of Burgos, 09001 Burgos, Spain, and Department of Industrial Chemistry, University of Oldenburg, D-2611 Oldenburg, Germany. Isothermal Vapor-Liquid Equilibrium, Excess Enthalpy Data, and Activity Coefficients at Infinite Dilution for the Binary System Water + Methyl Lactate. Ind. Eng. Chem. 2005, num.50, p. 85-88. 35 ESPECIFICACIONES DEL PROYECTO BALANCES 36 PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 37 BALANCES 2. BALANCES 2.1. Balance de materia En el siguiente apartado se especifican los balances de materia de las operaciones unitarias que tienen lugar en el proceso. A partir de la producción anual requerida de ácido láctico, y teniendo en cuenta que el tiempo productivo es de 330 días al año, se establecen las necesidades de materias primas. El proceso global para dos reactores en operativo se refleja en la figura 2.1. 2.2. Balances unitarios El proceso global se divide en las etapas que muestra la figura 2.1 y que se detallan a continuación. 2.2.1. Balance R200 Esta etapa de producción se realiza en batch mediante dos reactores homólogos que operan al 50% de producción cada uno. Teniendo en cuenta el desarrollo de esta etapa y para facilitar la comprensión del balance, se simplifican la nomenclatura de las corrientes según el ejemplo siguiente: 4 = 4𝑎= 4𝑏 Por lo tanto, según el ejemplo, el corriente 4 existirá por duplicado. El balance y los cálculos estarán referenciados a un reactor (R200), homólogo para el resto. Este reactor se alimenta mediante las corrientes 1, 2, 3 de acetaldehído, ácido cianhídrico, ácido sulfúrico PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 38 Figura 2.1. Esquema del proceso global de producción. 4 1b 6a 3b 2b 11a 12a 5a 10a Manual A 7a 8a 4b 1a 4a T301 R301 R201 3a 2a C201 T201 R202 C202 10b 11b 12b 6b 7b 8b R302 8 5b T302 9 13 14 14 5 D 3 0 1 CN301 8c Manual B 39 BALANCES respectivamente, y una entrada manual de sosa cáustica. Estos procedentes de los tanques de almacenamiento. Se especifican dos corrientes de salida, 10 y 4, siendo el primero una mezcla gaseosa de ácido cianhídrico y acetaldehído, y el segundo, el resultado de la reacción como de lactonitrilo, agua, sulfúrico, acetaldehído e iones sódicos. La corriente 4, procedente de los reactores, se almacena en un tanque pulmón que alimenta a las posteriores operaciones unitarias existentes en el proceso. El proceso general para cualquiera de los dos reactores de la zona 200, que esté trabajando al 50 % de producción, se adapta a los valores de la figura 2.2. Figura 2.2. Esquema del balance del proceso unitario R200. 2.2.2. Balance C200 La corriente 10 procedente del R200 contiene dos compuestos en estado gaseoso que se separan idealmente mediante un condensador. Cada R200 opera con su propio condensador independiente. Se denomina al condensador general C200. De esta manera, se separa el acetaldehído del cianhídrico obteniendo este primero en forma líquida. El balance unitario del equipo C200 se asemeja a la figura 2.3. 10 Manual 1 3 2 4 Ácido Cianhídrico 2450 g/día Agua 50 litros/día Ácido Sulfúrico 30,38 Kg/día Agua 20 litros/día R200 Acetaldehído 3629 Kg/día Agua 74 litros/día Ácido Cianhídrico 500 Kg/día Acetaldehído 44 Kg/día Hidróxido de Sodio 1,65 Kg/día Agua 10 litros/día Agua 160 litros/día Lactonitrilo 5785 Kg/día Ácido Sulfúrico 26,46 Kg/día PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 40 Figura 2.3. Esquema balance unitario del equipo C200. 2.2.3. Balance T201 El equipo T201 almacena el acetaldehído obtenido separado anteriormente para cargarlo en el R200 en el momento de realizar la limpieza del reactor. Por lo tanto, este tanque almacena la producción diaria de acetaldehído obtenida de todos los reactores R200 que se utiliza como solución limpiadora para los mismos. El esquema del balance unitario del T201 se muestra en la figura 2.4. Figura 2.4. Esquema balance unitario del equipo T201. 2.2.4. Balance T301 El equipo T301 se basa en el almacenamiento de las corrientes 4 para alimentar los reactores R300. El balance unitario de este equipo se muestra en la figura 2.5. T201 Acetaldehído 88 Kg/día 11 C200 Ácido Cianhídrico 250 Kg/día Acetaldehído 44 Kg/día Acetaldehído 44 Kg/día Ácido Cianhídrico 250 Kg/día 10 11 12 41 BALANCES Figura 2.5. Esquema del balance del equipo T301. Según los datos del balance anterior, se observa como el corriente 5 es el doble que el corriente 4. 2.2.5. Balance R300 El conjunto de reactores R301 y R302, denominado el conjunto como R300 se produce la segunda reacción para la producción final de ácido láctico, y al igual que los R200 trabajan al 50% cada uno. El reactor se alimenta cada dos días del T301, y al tercer día del T302. La figura 2.6 presenta el balance de masa correspondiente. Figura 2.6. Esquema del balance unitario del equipo R300 con alimentación del T301. 7 Agua 160 litros/día Lactonitrilo 5785 Kg/día Ácido Sulfúrico 26,46Kg/día 5 8 Agua 5920 litros/día Agua 1226 litros/día Lactonitrilo 2314 Kg/día Ácido Sulfúrico 1963 Kg/día Sulfato de Amonio 3129 Kg/día Ácido Láctico 4400Kg/día R300 Ácido Sulfúrico 8716 Kg/día 6 T301 Agua 160 litros/día Lactonitrilo 5785 Kg/día Ácido Sulfúrico 26,46 Kg/día Agua 160 litros/día Lactonitrilo 5785 Kg/día Ácido Sulfúrico 26,46 Kg/día Agua 320 litros/día Lactonitrilo 11570 Kg/día Ácido Sulfúrico 53 Kg/día 4a 4b 5 4 PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 48 49 DISEÑO DE EQUIPOS 3. DISEÑO DE EQUIPOS 3.1. Tanques de almacenamiento 3.1.1. Consideraciones sobre el diseño de tanques Los tanques de almacenamiento tienen como función la de servir de almacén de grandes cantidades de líquidos. El almacenamiento se produce en las fases de llegada a la planta, entre fases intermedias de la producción y en la fase de producto final a la espera de su transporte para la venta. En el proceso de fabricación de ácido láctico se necesitan las siguientes materias primas que se almacenarán en la zona 100:  Acetaldehído  Ácido cianhídrico  Ácido sulfúrico  Hidróxido de sodio  Hipoclorito sódico En la zona 400 se almacenarán los productos obtenidos del proceso:  Ácido láctico  Sal amónica Para el ácido láctico se instalaran dos tanques de almacenamiento independientes situados en paralelo para prevenir posibles fallos en el funcionamiento y para la sal, en contenedores altamente sellados. También instalaremos dos tanques intermedios en la zona 300 para almacenar:  Lactonitrilo PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 50 Se han tenido en cuenta las siguientes consideraciones que pueden afectar a la planta:  Ritmo de la producción 3300 T / año de ácido láctico considerando que la planta funciona 330 días al año.  Un stock de 3 días de la producción, de esta manera se evita una parada de la planta por cualquier imprevisto con el suministro de materias primas o estancamiento de los productos acabados.  Los tanques se han sobredimensionado un 20 % debido a que estos no pueden vaciarse completamente ya que entonces la bomba no podrá aspirar el liquido del fondo del tanque.  Todas las sustancias se almacenan en estado líquido. 3.1.2. Tanques de acetaldehído Según la ficha internacional de seguridad química el acetaldehído es un líquido incoloro y de olor acre. En la tabla 3.1 se caracterizan brevemente las propiedades físicas del acetaldehído. 3.1.2.1. Tanque zona 100 Uno de los principales peligros de esta sustancia, tal como se indica en la ficha de seguridad, es su inflamabilidad lo que conduce a considerar la instrucción técnica complementaria MIE – APQ – 1 que establece las reglamentaciones técnicas para el almacenamiento de líquidos inflamables, así como su clasificación según su punto de inflamación (en este caso B2). Como material de construcción se ha seleccionado el acero inoxidable AISI 316 ya que es el más adecuado para líquidos inflamables. Se necesitan consumir 7.258 kg/día de acetaldehído lo que representa un consumo al año de 2395 toneladas. 51 DISEÑO DE EQUIPOS Tabla 3.1. Propiedades físicas del acetaldehído. Propiedades Valor Punto de ebullición 20,2 ºC Punto de fusión - 123 ºC Densidad relativa ( agua = 1 ) 0,78 Solubilidad en agua Miscible Presión de vapor (kPa) a 20 ºC 101 Densidad relativa de vapor ( aire = 1 ) 1,5 Punto de inflamación - 38 ºC c.c. Temperatura de autoignición 185 ºC Limites de explosividad % en volumen en el aire 4 – 60,00 Coeficiente de reparto octanol / agua como log Pow - 0,63 Se considera que uno de los tanques de almacenamiento de este reactivo tiene que contener la cantidad necesaria para producir ácido láctico durante tres días consecutivos ya que es el tiempo máximo que la materia primera tendrá que estar repuesta. Además se dispondrá de otro tanque para almacenar la misma cantidad de acetaldehído que el primero para poder tener un sobre stock que permita prevenir cualquier inconveniente en el abastecimiento de esta materia prima. Cada recipiente sigue una geometría cilíndrica y tiene un fondo inferior plano y un fondo superior cónico. Es un tanque atmosférico y la temperatura de almacenamiento se mantendrá constante a 15 ºC con el uso de un intercambiador de calor. Las dimensiones de los tanques de almacenamiento de acetaldehído T101 y T102 son las siguientes:  Volumen total del tanque: 47 m3  Diámetro: 3,5 m  Altura total: 5,20 m 3.1.2.2. Tanque zona 200 Se ha diseñado un tanque instalado en la zona 200 para almacenar el acetaldehído recuperado de los condensadores C201 y C202. PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 52 Este recipiente sigue una geometría cilíndrica y tiene un fondo inferior plano y un fondo superior cónico. La temperatura de almacenamiento se mantendrá constante a 15 ºC con el uso de un intercambiador de calor. Las dimensiones del tanque T201 son las siguientes:  Volumen total del tanque: 4 m3  Diámetro: 1,5 m  Altura total: 2 m 3.1.3. Tanques de ácido cianhídrico Según la ficha internacional de seguridad química el ácido cianhídrico es un líquido de olor característico. En la tabla 3.2 se caracterizan brevemente las propiedades físicas del ácido cianhídrico. Uno de los principales peligros del ácido cianhídrico, tal como se indica en la ficha de seguridad, es su inflamabilidad lo que conduce a considerar la instrucción técnica complementaria MIE – APQ – 1 que establece las reglamentaciones técnicas para el almacenamiento de líquidos inflamables, así como su clasificación según su punto de inflamación (en este caso B1). Una de laos problemas de esta sustancia es su propiedad altamente corrosiva, por lo que siguiendo la instrucción técnica complementaria MIE – APQ – 6 que establece las reglamentaciones técnicas para el almacenamiento de líquidos de este tipo, su clasificación es la de sustancia corrosiva de tipo c porque ataca al acero al carbono y al aluminio. Otro de los peligros del ácido cianhídrico es su toxicidad por lo que también conduce a considerar la instrucción técnica complementaria MIE – APQ – 7 que establece las reglamentaciones para el almacenamiento de líquidos tóxicos, así como su clasificación de sustancia peligrosa muy toxica ( T+ ). 53 DISEÑO DE EQUIPOS Tabla 3.2. Propiedades físicas del ácido cianhídrico Propiedades Valor Punto de ebullición 26 ºC Punto de fusión - 13 ºC Densidad relativa ( agua = 1 ) 0,69 ( líquido ) Solubilidad en agua Miscible Presión de vapor (kPa) a 20 ºC 82,6 Densidad relativa de vapor ( aire = 1 ) 0,94 Punto de inflamación - 18 ºC c.c. Temperatura de autoignición 538 ºC Limites de explosividad % en volumen en el aire 5,6 – 40,00 Coeficiente de reparto octanol / agua como log Pow - 0,25 En consecuencia, como los tanques propuestos para almacenar esta sustancia dan lugar a la aplicación de diferentes ITCs, se han diseñado siguiendo la prescripción técnica MIE – APQ – 1 ya que es la más restrictiva, teniendo en cuenta las propiedades físico químicas y los peligros derivados de la sustancia. Como material de construcción se ha seleccionado el acero inoxidable AISI 316L ya que es el más adecuado para líquidos inflamables y corrosivos. Se consumen 4898 kg/día de ácido cianhídrico lo que representa un consumo de 1616 toneladas al año. Se considera que uno de los tanques de almacenamiento de este reactivo tiene que contener la cantidad necesaria para producir ácido láctico durante tres días consecutivos ya que es el tiempo máximo que la materia primera tendrá que estar repuesta. Además se dispone de otro tanque para almacenar la misma cantidad de ácido cianhídrico que el primero para poder tener un sobre stock que permita prevenir cualquier inconveniente en el abastecimiento de esta materia prima. Cada recipiente sigue una geometría cilíndrica y tiene un fondo inferior plano y un fondo superior cónico para favorecer el vacío de este. Es un tanque atmosférico y la temperatura de almacenamiento se mantendrá constante a 15 ºC con el uso de un intercambiador de calor. Las dimensiones de los tanques de almacenamiento de ácido cianhídrico T103 y T104 son las siguientes: PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 54  Volumen total del tanque: 32 m3  Diámetro: 3 m  Altura total: 5,10 m 3.1.4. Tanques de ácido sulfúrico Según la ficha internacional de seguridad química el ácido sulfúrico es un líquido higroscópico, incoloro, aceitoso e inodoro. En la tabla 3.3 se caracteriza brevemente las propiedades físicas del ácido sulfúrico: Tabla 3.3. Propiedades físicas del ácido sulfúrico. Propiedades Valor Punto de ebullición ( se descompone ) 340 ºC Punto de fusión 10 ºC Densidad relativa ( agua = 1 ) 1,8 Solubilidad en agua Miscible Presión de vapor (kPa) a 146 ºC 0,13 Densidad relativa de vapor ( aire = 1 ) 3,4 Uno de los principales peligros de esta sustancia, tal como se indica en la ficha de seguridad, es que se trata de una sustancia corrosiva lo que conduce a considerar la instrucción técnica complementaria MIE – APQ – 6 que establece las reglamentaciones técnicas para el almacenamiento de líquidos corrosivos. Así como su clasificación según el periodo de tiempo que tarda en provocar una necrosis perceptible del tejido cutáneo en el lugar de aplicación, al aplicarse sobre la piel intacta de un animal (en este caso de clase a). Como material de construcción se ha seleccionado el acero inoxidable AISI 316L ya que es el más adecuado para líquidos corrosivos. Se consumen 8766 kg/día de ácido sulfúrico lo que representa un consumo de 2892 toneladas al año. Se considera que uno de los tanques de almacenamiento de este reactivo tiene que contener la cantidad necesaria para producir ácido láctico durante tres días consecutivos ya que es el tiempo máximo que la materia primera tendrá que estar repuesta. Además se 55 DISEÑO DE EQUIPOS dispone de otro tanque para almacenar la misma cantidad de ácido sulfúrico que el primero para poder tener un sobre stock que permita prevenir cualquier inconveniente en el abastecimiento de esta materia prima. Cada recipiente sigue una geometría cilíndrica y tiene un fondo inferior plano y un fondo superior cónico. Es un tanque atmosférico y estará a temperatura ambiente. Las dimensiones de los tanques de almacenamiento de ácido sulfúrico T106 y T107 son las siguientes:  Volumen total del tanque: 21 m3  Diámetro: 2,5 m  Altura total: 4,70 m Para el ácido sulfúrico al 50% usado en la primera reacción se usan contenedores de 1000 litros. 3.1.5. Tanques de ácido láctico Según la ficha internacional de seguridad química el ácido láctico se define como un líquido de aspecto incoloro y viscoso y con cristales incoloros. En la tabla 3.4 se caracteriza brevemente las propiedades físicas del ácido láctico. Uno de los principales peligros de esta sustancia, tal como se indica en la ficha de seguridad, es su carácter combustible lo que conduce a considerar la instrucción técnica complementaria MIE - APQ – 1 que establece las reglamentaciones técnicas para el almacenamiento de productos químicos de líquidos combustibles, así como la clasificación de los productos según su punto de inflamación (en este caso C). Una de las características del ácido láctico es que es corrosivo para el acero al carbono o el aluminio por lo que siguiendo la instrucción técnica complementaria MIE – APQ – 6 que establece las reglamentaciones para el almacenamiento de líquidos corrosivos su clasificación es la de sustancia corrosiva de tipo c porque ataca al acero al carbono y al aluminio. PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 56 Tabla 3.4. Propiedades físicas del ácido láctico. Propiedades Valor Punto de ebullición 34,6 ºC Punto de fusión 18 ºC Punto de inflamación  74 ºC Densidad ( 20 ºC ) 1,2243 g / ml Solubilidad en agua Miscible Coeficiente de reparto octanol/agua ( log Pow ) - 0,69 En consecuencia, como los tanques propuestos para almacenar esta sustancia dan lugar a la aplicación de diferentes ITCs, se han diseñado siguiendo la prescripción técnica MIE – APQ – 1 ya que es la más restrictiva y teniendo en cuenta las propiedades físico químicas y los peligros derivados de la sustancia. Como material de construcción se ha seleccionado el acero inoxidable AISI 316L ya que es el más indicado para su almacenamiento porque debido a su acidez puede atacar a otros materiales. Para la producción de 3300 T / año de ácido láctico en la planta se han previsto dos tanques de almacenamiento con la capacidad suficiente para almacenar 30 m3 durante tres días ya que es el tiempo estimado para que los camiones cisterna vengan a recoger el producto debido a su capacidad (25 m3). Cada recipiente sigue una geometría cilíndrica y tiene un fondo inferior plano y un fondo superior cónico. Es un tanque atmosférico y la temperatura de almacenamiento se mantendrá constante a 15 ºC con el uso de un intercambiador de calor. Las dimensiones de los tanques de almacenamiento de ácido láctico T401 y T402 son las siguientes:  Volumen total del tanque: 40 m3  Diámetro: 3,2 m  Altura total: 5,20 m 57 DISEÑO DE EQUIPOS 3.1.6. Tanque de lactonitrilo Según la ficha internacional de seguridad química el lactonitrilo se define como un líquido incoloro o amarillo claro, de olor característico. En la tabla 3.5 se caracteriza brevemente las propiedades físicas del lactonitrilo. Tabla 3.5. Propiedades físicas del lactonitrilo. Propiedades Valor Punto de ebullición (1013 hPa) 182 ºC Punto de fusión -40 ºC Densidad relativa ( agua = 1 ) 2,45 Presión de vapor, Pa a 25 ºC 1087 Solubilidad en agua a 25 ºC Infinita Coeficiente de reparto octanol/agua ( log Pow a 25 ºC) -0,32 Se diseñan dos tanques intermedios en la zona 300, el tanque T301 para almacenar la solución que proviene del reactor, y el tanque T302 que almacena la parte de lactonitrilo que no reaccionante del reactor R300. Como material de construcción se ha seleccionado el acero inoxidable AISI 304L ya que es el más adecuado para líquidos inflamables. Cada recipiente sigue una geometría cilíndrica y tiene un fondo inferior plano y un fondo superior cónico. Es un tanque atmosférico y estará a temperatura ambiente. Las dimensiones de los tanques de almacenamiento de lactonitrilo T301 son:  Volumen total del tanque: 54 m3  Diámetro: 3,5 m  Altura total: 5,20 m Y para el T302 son:  Volumen total del tanque: 47 m3  Diámetro: 3,5 m  Altura total: 5,51 m PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 64 3.2.3. Condensadores C200 Esta etapa tiene la función de condensar el acetaldehído proveniente de la etapa de destilación, y dejar en estado gas todo el ácido cianhídrico para que este se dirija al scrubber, ya que es imposible condensarlo a bajas presiones y por estar diluido en aire. Todo el caudal evaporado del R201 y del R202 se dirige inmediatamente al tubo interno del intercambiador de calor de doble tubo, construido con acero al carbono y recubierto por la parte interna por Schedule, adaptada así para soportar tanto el vacío como el pH ácido de la corriente. Dicho intercambiador está constituido por dos pasos, con un total de cinco metros de longitud efectiva. Los intercambiadores de doble tubo permiten un mejor mantenimiento y están especialmente recomendados para áreas de transferencia menores a 40 m2. [Kern, 2004] Por el tubo externo del condensador circula el refrigerante con las mismas características de la etapa de reacción, que se encuentra a 0ºC. El acetaldehído condensado se recoge en un tanque (T201) donde se almacena para usarlo como aguas de limpieza del reactor. Este tanque se encuentra con atmosfera de vacío y conectado al scrubber, así se consigue eliminar las trazas de ácido cianhídrico que hayan sido arrastradas por el acetaldehído. 3.3. Producción Zona 300 3.3.1. Reactores de producción de ácido láctico (R300) El R300 es el conjunto de equipos R301 y R302 que se encargan de la producción en batch de ácido láctico y, posteriormente, la cristalización una vez acabada la reacción. El diseño en sí del reactor se ha basado en el volumen total de reactivos que se tienen que introducir teniendo en cuenta una capacidad máxima del 75% en dos reactores en producción del 50%. Por lo tanto se instalarán dos reactores de 15 m3 cada uno. Se ha 65 DISEÑO DE EQUIPOS considerado colocar dos reactores en paralelo por la gran envergadura de un sólo reactor para tratar un mismo caudal y ante la posibilidad de avería o fallo de uno de ellos. El R300 se basa en un cilindro con un fondo toriesférico para evitar posibles zonas muertas y facilitar el vacío del reactor. La superficie de contacto existente entre la solución y las paredes y fondo del reactor son el área de intercambio de calor con el sistema de calefacción. El sistema de calefacción tiene que permitir la transferencia de calor y asegurar una temperatura operacional de 100ºC en su interior. Los reactores R300 se tienen que construir con el interior vitrificado al tener que introducir grandes cantidades de ácido sulfúrico al 98% que, al diluirse en el reactor, aumentaría su grado de corrosión en caso de fabricarse en acero inoxidable. Además, los cristales producidos al final de la etapa son altamente abrasivos, factor importante para la elección del vitrificado como material para la fabricación del reactor. El sistema de refrigeración para la cristalización se ha diseñado para reducir la temperatura hasta 25ºC. El caudal de refrigerante que se usa en esta operación proviene de la salida de los circuitos de refrigeración de los reactores de la Zona 200, que se encuentra a 5ºC. De esta forma el cambio de temperatura en el cristalizador no es tan brusco, ya que para la correcta formación de los cristales es necesaria una lenta disminución de la temperatura. En la tabla 3.9 se engloba el tiempo necesario para llevar a cabo cada una de las etapas que se realizan en general en la zona 300. Tabla 3.9. Tiempo estimado de duración de cada etapa Etapa Tiempo (horas) Carga lactonitrilo 0,25 Carga agua descalcificada 0,25 Carga ácido sulfúrico 98% 0,25 Tiempo reacción 1,45 Enfriamiento 25ºC 0,2 Cristalización (no diseñada) -- Descarga 0,25 PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 66 3.4. Scrubber 3.4.1. Scrubber para la línea de producción (R200) La adición de ácido cianhídrico (HCN) en exceso para la síntesis del lactonitrilo requiere de la eliminación posterior del mismo. De cada uno de los reactores R201 y R202 se obtiene un corriente de HCN residual de 250 Kg en estado gaseoso durante un tiempo estimado de 30 minutos. La extracción, mediante vacío, del HCN no se hará a la vez de cada uno de los reactores, y se esperará a la correcta extracción del primero para proceder a la extracción del segundo. El caudal volumétrico de HCN extraído de cada uno de los reactores es 463 m3/h. El sistema seleccionado para la eliminación del flujo de HCN es el de absorción química mediante lavador de gases o scrubber de lecho empacado. La captación sugerida para el HCN es la dada por el peróxido de hidrogeno o por el hipoclorito sódico (NaClO). [MMA, 2009] El precio del peróxido de hidrogeno al 50% es de 0,81 € / Kg respecto a los 0,19 € / Kg del hipoclorito sódico al 30% [Matche, 2010]. Se justifica el uso de éste último por motivos económicos. La reacción dada por el HCN y el NaClO acuoso, o lejía, en medio básico según la reacción (1): La lejía utilizada es del 30% en masa, ya que es la de mayor concentración distribuida y además disminuye el caudal volumétrico líquido de entrada al scrubber, hecho que reduce el diámetro del mismo y los costes de fabricación. Para asegurarse de una completa destrucción del HCN se aumenta el flujo de lejía de entrada en un 20%. Las condiciones de basicidad requeridas en la reacción se consiguen con la adición de un 30% del volumen introducido de lejía en forma de sosa al 25% en masa. El caudal volumétrico de entrada de lejía y sosa es 13,8 m3/h. 2 HCN (ac) + 5 NaClO (ac) 2 CO2 (g) + 5 NaCl (s) + N2 (g) + H2O (l) (3.1) 67 DISEÑO DE EQUIPOS Los scrubbers disponen de un contenedor situado en la parte inferior en el que se almacena la sustancia absorbente. Ésta se recircula por el interior del scrubber hasta que se satura y pierde su capacidad absorbente, momento en el cual se procede a su renovado. Los flujos resultantes de la absorción son:  689 m3 / h de gas compuesto por un 34,0% de N2, un 0,3% de O2 y un 54,7% de CO2 en volumen.  14,4 m3 / h de líquido de densidad 1,13 Kg / l compuesto, en porcentaje molar, por un 82% de agua, 4% de NaClO, 7% de NaOH y 7% de NaCl todas tres disueltas. El flujo gaseoso se emite directamente a la atmósfera, a través de una tubería vertical de altura suficiente para no afectar a las tareas desarrolladas en la planta química. El flujo líquido se bombea a la planta depuradora. El scrubber debe de tener un diámetro capaz de permitir un buen contacto entre el líquido absorbente y el gas a tratar. El diámetro de éste es de 0,4 m. A su vez, la relación entre el diámetro y la altura debe de ser como mínimo de 1,5 si bien se cree conveniente aumentar dicha relación a 2,5 para incrementar la zona de contacto. La altura del scrubber es de un metro. El material de fabricación del scrubber es acero inoxidable AISI-316L ya que es resistente a la corrosión producida por la lejía y la sosa, soporta bien los cambios de temperatura y transmite de manera eficiente el calor. El lecho empacado estará formado por anillos raschig de metal de grosor 1/32 pulgadas y de 3/4 de diámetro de pulgada. Son resistentes a cambios de temperatura, a la corrosión, transmiten bien el calor y permiten una buena correlación a la hora de establecer el diámetro del scrubber, además de reducir la canalización, camino preferente, del gas. [McCabe and Smith, 1998] El scrubber diseñado y especificado en esta memoria no tiene en cuenta el flujo de calor de la operación. La reacción dada en el interior del scrubber es exotérmica (15 · 106 KJ / h), el flujo elevado de los reactivos hace que el calor generado por unidad de tiempo deba ser tenido en cuenta, ya que podría variar las condiciones de reacción y afectar al correcto funcionamiento del equipo. Por este motivo se debería instalar un sistema de intercambio PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 68 de calor de carcasa y tubos que permita reducir el incremento de temperatura en el interior y mantenerlo dentro de unos márgenes que no afecten al correcto funcionamiento del equipo. El factor que limita el diseño del scrubber es el área de intercambio de calor. El scrubber resultante tiene una altura de torre empacada de cuatro metros y un diámetro de un metro. Su Interior incorpora un sistema tubular formado por 70 tubos de diámetro igual a una pulgada por los que circula agua a 30 ºC como refrigerante. El empacado está formado por anillos raschig de metal de grosor 1/32 pulgadas y de 3/4 de diámetro de pulgada Éste equipo tan sólo puede intercambiar la mitad de energía generada por la reacción entre los flujos de HCN y NaClO, por lo que se decide finalmente tratar el flujo de HCN mediante dos scrubbers de iguales características, a los cuales se les adicionará la mitad del caudal volumétrico de NaClO necesario. El flujo de agua refrigerante tiene un caudal de 46 m3 / h y un salto térmico de 30 ºC a 60 ºC. El flujo refrigerante se enfría mediante una torre de refrigeración. 3.4.2. Scrubber para zona de almacenaje Los tanques de almacenaje de HCN T-103 y T-104 generan emisiones del mismo gas debido a las operaciones de llenado. Cuando se procede a iniciar dicha operación, para mantener la presión del tanque constante, se debe activar las válvulas de venteo. Anualmente la cantidad de HCN emitido debido a las operaciones de llenado de los tanques de almacenaje es 12,7 Kg por cada tanque. Con tal de limpiar el gas emitido se cree conveniente la instalación de un scrubber de similares características al existente para limpiar el flujo de HCN producido durante la síntesis del lactonitrilo, durante la primera fase del proceso. Sin embargo, este scrubber, debido a que el flujo de HCN procedente de los tanques es menor, dispondrá de un tanque en la parte inferior que contendrá una mezcla de lejía y sosa que se recirculará por el interior del equipo. Además, el scrubber deberá estar en funcionamiento en continuo durante las 24 horas del día durante todo el año. Los días en los que la planta esté parada la cantidad de 69 DISEÑO DE EQUIPOS gases de HCN producidos será inferior a la media ya que no se procederá a las operaciones de carga y descarga de los tanques, sin embargo se cree conveniente mantener el scrubber en funcionamiento. El scrubber se diseña para poder limpiar el flujo mensual de HCN procedente de ambos tanques de almacenaje. Dicho flujo es 2,18 m3 / mes, que equivale a 2,31 Kg / mes. La cantidad de lejía al 30 % necesaria para poder tratar dicho flujo es 50 litros, y la cantidad de sosa al 25 % es 15 litros. Las dos cantidades se encuentran en exceso para asegurar una correcta limpieza durante el período estimado. Las dimensiones que debe tener el scrubber para asegurar una buena limpieza del gas son de 0,3 metros de diámetro y de 0,5 metros de alto. La ubicación del scrubber será próxima a los tanques de almacenaje del HCN y se encontrará al nivel del suelo, para facilitar las operaciones de mantenimiento. La salida de los gases inertes se realizará mediante una tubería vertical de la misma altura que los tanques. El depósito de almacenaje situado en la parte inferior del scrubber tiene un volumen de 100 litros. Mensualmente se procederá a su vaciado y llenado. 3.5. Generador eléctrico 3.5.1. Características generales del centro de transformación. El centro de transformación objeto del presente proyecto será de tipo interior, empleando para su aparellaje celdas prefabricadas bajo envolvente metálica según norma UNE-EN 60298. La acometida al mismo será subterránea, alimentando al centro mediante una red de Media Tensión, y el suministro de energía se efectuará a una tensión de servicio de 25 kV y una frecuencia de 50 Hz, siendo la Compañía Eléctrica suministradora Endesa Distribución (Fuerzas Eléctricas de Cataluña - FECSA ENDESA). PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 70 3.5.2. Características de las celdas cas 36 KV Las celdas a emplear serán de la serie CAS-36 de Schneider Electric, un conjunto de celdas compactas equipadas con aparamenta de alta tensión, bajo envolvente única metálica con aislamiento integral, para una tensión admisible hasta 36 kV, acorde a las siguientes normativas:  UNE 20-090, 21-139.  UNE-EN 60129, 60265-1.  CEI 60298, 60129, 60265, 60694.  UNESA Recomendación 6407 B. Toda el conjunto eléctrico estará agrupad en el interior de una cuba metálica estanca rellenada de hexafluoruro de azufre con una presión relativa de 0.3 bar (sobre la presión atmosférica), sellada de por vida y acorde a la norma CEI 62271-1 (Anexo EE).La necesidad y/o potencia instalada en kVA es de 634 KVA 3.5.3. Descripción de la instalación. La caseta será de construcción prefabricada de hormigón tipo EHC36C-2T2L con una puerta peatonal de Schneider Electric, de dimensiones 6.400 x 2.520 y altura vista 2.660 mm., cuyas características se describen en esta memoria. El acceso al Centro estará restringido al personal de la Compañía Eléctrica suministradora. El Centro dispondrá de una puerta peatonal cuya cerradura estará normalizada por la compañía Eléctrica. 71 DISEÑO DE EQUIPOS 3.5.3.1. Características del local. Se tratará de una construcción prefabricada de hormigón tipo monobloque modelo EHC36C de Schneider Electric. Las características más destacadas del prefabricado de la serie EHC36C serán:  Facilidad de instalación. Los prefabricados de hormigón de la serie EHC son montados enteramente en fábrica. Para su ubicación se realizará una excavación, en el fondo de la cual se dispondrá un lecho de arena lavada y nivelada.  Material. El material empleado en la fabricación de los prefabricados EHC36C será hormigón armado. Con la justa dosificación y el vibrado adecuado se conseguirán unas características óptimas de resistencia característica (superior a 250 Kg/cm² a los 28 días de su fabricación) y una perfecta impermeabilización.  Equipotencialidad. La propia armadura de mallazo electrosoldado, gracias a un sistema de unión apropiado de los diferentes elementos, garantizará la perfecta equipotencialidad de todo el prefabricado. Como se indica en la RU 1303A, las puertas y rejillas de ventilación no estarán conectadas al sistema de equipotencial. Entre la armadura equipotencial, embebida en el hormigón, y las puertas y rejillas existirá una resistencia eléctrica superior a 10.000 ohmios (RU 1303A). Ningún elemento metálico unido al sistema equipotencial será accesible desde el exterior.  Impermeabilidad. Los techos estarán diseñados de tal forma que se impidan las filtraciones y la acumulación de agua sobre éstos, desaguando directamente al exterior desde su perímetro.  Grados de protección. PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 72 Serán conformes a la UNE 20324/89 de tal forma que la parte exterior del edificio prefabricado será de IP23, excepto las rejillas de ventilación donde el grado de protección será de IP33. El grado de protección mecánica es IK10 (20 Julios). Los componentes principales que formarán el edificio prefabricado son los que se indican a continuación:  Bases. En las bases de la envolvente se dispondrá de los orificios para la entrada de cables de alta y baja tensión. Estos orificios serán partes debilitadas del hormigón que se deberán romper (desde el interior del prefabricado) para realizar la acometida de cables.  Paredes. Serán elementos prefabricados de hormigón armado capaces de soportar los esfuerzos verticales de su propio peso, más el de los techos, y sobrecargas de éstos, simultáneamente con una presión horizontal de 100Kg/m².  Techos. Los techos estarán formados por piezas de hormigón armado y serán diseñados para soportar sobrecargas de 100Kg/m². La cubierta irá provista de una inclinación del 2% aproximadamente para facilitar el vertido de agua.  Suelos. Estarán constituidos por elementos planos prefabricados de hormigón armado. En la parte frontal se dispondrán unas placas de peso reducido que permitirán el acceso de personas a la parte inferior del prefabricado a fin de facilitar las operaciones de conexión de los cables. A continuación de los suelos, se establecerá el foso en el que se instalarán las celdas. La parte del foso que no quede cubierta por las celdas o cuadros eléctricos se tapará con unas placas prefabricadas para tal efecto.  Cuba de recogida de aceite. 73 DISEÑO DE EQUIPOS La cuba de recogida de aceite se integra en el propio diseño del edificio prefabricado. Su capacidad está diseñada para recoger en su interior todo el aceite del transformador sin que éste se derrame por la base. Sobre la cuba, se dispone una bandeja cortafuegos de acero galvanizado perforada y cubierta por grava.  Rejillas de ventilación. Las rejillas de ventilación de los edificios prefabricados EHC-36C estarán construidas en chapa de acero galvanizado sobre la que se aplicará una película de pintura epoxy poliéster. El grado de protección para el que estarán diseñadas las rejillas será IP-33. Estas rejillas estarán diseñadas y dispuestas sobre las paredes de manera que la circulación de aire, provocada por tiro natural, ventile eficazmente la sala de transformadores. Todas las rejillas de ventilación irán provistas de una tela metálica mosquitera.  Puertas de acceso. Están constituidas por una chapa de acero galvanizado recubierta con pintura poliéster (azul RAL5003). Esta doble protección, galvanizando más pintura, las hace muy resistentes a la corrosión causada por los agentes atmosféricos. Las puertas están abisagradas de manera que se puedan abatir 180º hacia el exterior y mantener en la posición de 90º con un retenedor metálico. En los EHC36C, las puertas de peatón de la sala de celdas tienen unas dimensiones de 1250 x 2120 mm (anchura x altura). Las puertas de acceso al transformador, dotadas de rejilla para la ventilación, sólo se pueden abrir desde el interior mediante un dispositivo mecánico. Las luces de acceso a la sala de transformadores son 1250mm x 2120mm (anchura x altura). 3.5.3.2. Características de la Red de Alimentación La red de alimentación al centro de transformación será de tipo subterráneo a una tensión de 25 kV y 50 Hz de frecuencia. PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 80 - Extensionamiento del cuadro de distribución: 4 Bases tripolares verticales con cortacircuitos fusibles 400 A. 3.5.3.5. Tierra de Protección. Se conectarán a tierra los elementos metálicos de la instalación que no estén en tensión normalmente, pero que puedan estarlo a causa de averías o circunstancias externas. Las celdas dispondrán de una pletina de tierra que las interconectará, constituyendo el colector de tierras de protección. 3.5.3.6. Tierra de Servicio. Se conectarán a tierra el neutro del transformador y los circuitos de baja tensión de los transformadores del equipo de medida, según se indica en el apartado de "Cálculo de la instalación de puesta a tierra" del capítulo 2 de este proyecto. 3.5.3.7. Tierras interiores. Las tierras interiores del centro de transformación tendrán la misión de poner en continuidad eléctrica todos los elementos que deban estar conectados a tierra con sus correspondientes tierras exteriores. La tierra interior de protección se realizará con cable de 50 mm2 de cobre desnudo formando un anillo. Este cable conectará a tierra los elementos indicados en el apartado anterior e irá sujeto a las paredes mediante bridas de sujeción y conexión, conectando el anillo al final a una caja de seccionamiento con un grado de protección IP54. La tierra interior de servicio se realizará con cable de 50 mm2 de cobre aislado formando un anillo. Este cable conectará a tierra los elementos indicados en el apartado anterior e irá 81 DISEÑO DE EQUIPOS sujeto a las paredes mediante bridas de sujeción y conexión, conectando el anillo al final a una caja de seccionamiento con un grado de protección IP54. Las cajas de seccionamiento de la tierra de servicio y protección estarán separadas por una distancia mínima de 1m. 3.5.4. Instalaciones Secundarias. 3.5.4.1. Alumbrado. En el interior del centro de transformación se instalará un mínimo de dos puntos de luz capaces de proporcionar un nivel de iluminación suficiente para la comprobación y maniobra de los elementos del mismo. El nivel medio será como mínimo de 150 lux. Los focos luminosos estarán colocados sobre soportes rígidos y dispuestos de tal forma que se mantenga la máxima uniformidad posible en la iluminación. Además, se deberá poder efectuar la sustitución de lámparas sin peligro de contacto con otros elementos en tensión. 3.5.4.2. Protección contra Incendios. Al disponer la Compañía Eléctrica suministradora de personal de mantenimiento equipado en sus vehículos con el material adecuado de extinción de incendios, no es preciso, en este caso, instalar extintores en este centro de transformación. 3.5.4.3. Ventilación. La ventilación del centro de transformación se realizará mediante las rejas de entrada y salida de aire dispuestas para tal efecto. Estas rejas se construirán de modo que impidan el paso de pequeños animales, la entrada de agua de lluvia y los contactos accidentales con partes en tensión si se introdujeran elementos metálicos por las mismas. PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 82 La justificación técnica de la correcta ventilación del centro se encuentra en el apartado 2.6 de este proyecto. 83 DISEÑO DE EQUIPOS 3.6. Lista de equipos de la planta LISTADO DE EQUIPOS Proyecto nº: REVISIONES ZONA 100 Planta: Producción de ácido láctico Plano: Equipo Descripción equipo Parámetro de diseño Valor y unidades del parámetro Material construcción Descripción y uso T101 Tanque almacenamiento acetaldehído Volumen 47 m3 AISI 316 Almacenamiento de acetaldehído T102 Tanque almacenamiento acetaldehído Volumen 47 m3 AISI 316 Almacenamiento de acetaldehído T103 Tanque almacenamiento ácido cianhídrico Volumen 32 m3 AISI 316 Almacenamiento de ácido cianhídrico T104 Tanque almacenamiento ácido cianhídrico Volumen 32 m3 AISI 316 Almacenamiento de ácido cianhídrico T105 Bidón de almacenamiento de ácido sulfúrico 50% Volumen 1 m3 PVC Almacenamiento de ácido sulfúrico T106 Tanque ácido sulfúrico al 98% Volumen 21 m3 AISI 316 Almacenamiento de ácido sulfúrico T107 Tanque ácido sulfúrico al 98% Volumen 21 m3 AISI 316 Almacenamiento de ácido sulfúrico T108 Tanque almacenamiento hipoclorito sódico al 30% Volumen 128 m3 AISI 316 Almacenamiento de hipoclorito sódico T109 Tanque almacenamiento hipoclorito sódico al 30% Volumen 128 m3 AISI 316 Almacenamiento de hipoclorito sódico T110 Tanque almacenamiento hidróxido sódico 25% Volumen 37 m3 AISI 316 Almacenamiento de hidróxido sódico T111 Tanque almacenamiento hidróxido sódico 25% Volumen 37 m3 AISI 316 Almacenamiento de hidróxido sódico PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 84 T113 Tanque almacenamiento hidróxido sódico 20% Volumen 1 m3 AISI 316 Almacenamiento de hidróxido sódico LISTADO DE EQUIPOS Proyecto nº: REVISIONES ZONA 100 Planta: Producción de ácido láctico Plano: Equipo Descripción equipo Parámetro de diseño Valor y unidades del parámetro Material construcción Descripción y uso P-101 Bomba centrífuga Potencia 1,5 kW AISI 316 Impulsión acetaldehído P-102 Bomba centrífuga Potencia 1,5 kW AISI 316 Impulsión acetaldehído P-103 Bomba dosificadora Caudal 0,45 l/s AISI 316 Dosificación ácido cianhídrico P-104 Bomba dosificadora Caudal 0,45 l/s AISI 316 Dosificación ácido cianhídrico P-105 Bomba excéntrica Potencia 0,25 kW PVDF Impulsión ácido sulfúrico 50% P-106 Bomba centrífuga Potencia 2,2 kW PVDF Impulsión ácido sulfúrico 98% P-107 Bomba centrífuga Potencia 2,2 kW PVDF Impulsión ácido sulfúrico 98% P-108 Bomba centrífuga Potencia 1,5 kW AISI 316 Impulsión de agua 85 DISEÑO DE EQUIPOS LISTADO DE EQUIPOS Proyecto nº: REVISIONES ZONA 200 Planta: Producción ácido láctico Plano: Equipo Descripción equipo Parámetro de diseño Valor y unidades del parámetro Material construcción Descripción y uso R201 Reactor Volumen 12 m3 AISI 316 Reacción del acetaldehído con el ácido cianhídrico R202 Reactor Volumen 12 m3 AISI 316 Reacción del acetaldehído con el ácido cianhídrico C201 Condensador Área de intercambio 1,4 m2 AISI 316 Condensación del acetaldehído C201 Condensador Área de intercambio 1,4 m2 AISI 316 Condensación del acetaldehído T201 Tanque almacenamiento de acetaldehído puro Volumen 4 m3 AISI 316 Almacenamiento de acetaldehído T202 Bidón de almacenamiento de acetaldehído puro Volumen 4 m3 AISI 316 Almacenamiento de acetaldehído CO201 Compresor Potencia -------------------- ----------------- Impulsión de aire comprimido para limpieza de la camisa del R201 CO202 Compresor Potencia --------------------- ----------------- Impulsión de aire comprimido para limpieza de la camisa del R202 P-201 Bomba centrífuga Potencia 1,5kW AISI 316 Impulsión de lactonitrilo P-202 Bomba centrífuga Potencia 1,5 kW AISI 316 Impulsión de lactonitrilo P-203 Bomba vacío Potencia 15 kW AISI 316 Realiza el vacío en R200 y C200 PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 86 LISTADO DE EQUIPOS Proyecto nº: REVISIONES ZONA 300 Planta: Producción de ácido láctico Plano: Equipo Descripción equipo Parámetro de diseño Valor y unidades del parámetro Material construcción Descripción y uso R301 Reactor Volumen 15 m3 AISI 316 vitrificado Reacción del lactonitrilo para producir ácido láctico R302 Reactor Volumen 15 m3 AISI 316 vitrificado Reacción del lactonitrilo para producir ácido láctico CO301 Compresor Potencia -------------------------- --------------- Impulsión de aire comprimido para limpieza de la camisa del R301 CO302 Compresor Potencia -------------------------- --------------- Impulsión de aire comprimido para limpieza de la camisa del R302 T301 Tanque almacenamiento de lactonitrilo Volumen 32 m3 AISI 316 Almacenamiento de lactonitrilo T302 Tanque de almacenamiento de lactonitrilo puro Volumen 47 m3 AISI 316 Almacenamiento de lactonitrilo puro recuperado P-301 Bomba centrífuga Potencia 2,2 kW AISI 316 Impulsión lactonitrilo P-302 Bomba centrífuga Potencia 2,2 kW PVDF Impulsión ácido láctico con cristales P-303 Bomba centrifuga Potencia 2,2 kW AISI 316 Impulsión ácido láctico con cristales P-304 Bomba dosificadora Potencia 4 kW AISI 316 Impulsión ácido láctico P-305 Bomba centrífuga Potencia 4 kW AISI 316 Impulsión lactonitrilo 87 DISEÑO DE EQUIPOS LISTADO DE EQUIPOS Proyecto nº: REVISIONES ZONA 400 Planta: Planta de producción de ácido láctico Plano: Equipo Descripción equipo Parámetro de diseño Valor y unidades del parámetro Material construcción Descripción y uso T401 Tanque almacenamiento ácido láctico al 88% Volumen 40 m3 AISI 316 Almacenamiento de ácido láctico T402 Tanque almacenamiento ácido láctico al 88% Volumen 40 m3 AISI 316 Almacenamiento de ácido láctico T403 Contenedor almacenamiento sulfato de amonio Volumen 15 m3 Acero al carbono Almacenamiento de sulfato de amonio sólido PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 88 LISTADO DE EQUIPOS Proyecto nº: REVISIONES ZONA 500 Planta: Producción de ácido láctico Plano: Equipo Descripción equipo Parámetro de diseño Valor y unidades del parámetro Material construcción Descripción y uso CH501 Chiller Potencia 72 kW Acero al carbono Refrigeración de agua glicolada CH502 Chiller Potencia 72 kW Acero al carbono Refrigeración de agua glicolada CL501 Colector Longitud 1 m Acero al carbono Distribución del agua glicolada a las diferentes tuberías CL502 Colector Longitud 0,8 m Acero al carbono Distribución del agua glicolada a las diferentes tuberías S501 Scrubber Emisiones 11,11 m3/año PVC Neutralizar emisiones de ácido cianhídrico de almacenamiento S502 Scrubber Emisiones 11,11 m3/año PVC Neutralizar emisiones de ácido cianhídrico de almacenamiento S503 Scrubber Emisiones 26,16 m3/año PVC Neutralizar emisiones de ácido cianhídrico excedente CA501 Caldera Potencia 0,013 kW Acero al carbono Proporcionar vapor de agua D501 Descalificador ---------- ---------- ------------ Eliminar cal del agua de la planta TN501 Tanque de almacenamiento de nitrógeno ---------- ---------- ------------ Suministro de nitrógeno 89 DISEÑO DE EQUIPOS LISTADO DE EQUIPOS Proyecto nº: REVISIONES ZONA 500 Planta: Producción de ácido láctico Plano: Equipo Descripción equipo Parámetro de diseño Valor y unidades del parámetro Material construcción Descripción y uso TN502 Tanque de almacenamiento de nitrógeno Volumen ----------- ----------- Suministro de nitrógeno CO501 Compresor Potencia ------------ ----------- Suministro de aire comprimido para válvulas automáticas neumáticas P-501 Bomba excéntrica Potencia 0,75 kW PVDF Impulsión hipoclorito sódico 30% P-502 Bomba excéntrica Potencia 0,75 kW PVDF Impulsión hipoclorito sódico 30% P-503 Bomba centrífuga Potencia 1,5 kW AISI 316 Impulsión hidróxido sódico 25% P-504 Bomba centrífuga Potencia 1,5 kW AISI 316 Impulsión hidróxido sódico 25% P-505 Bomba centrífuga Potencia 1 kW AISI 316 Impulsión mezcla de hidróxido y hipoclorito sódico P-506 Bomba centrífuga Potencia 1 kW AISI 316 Impulsión mezcla de hidróxido y hipoclorito sódico PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 96 97 DISEÑO DE EQUIPOS PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 98 99 DISEÑO DE EQUIPOS PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 100 101 DISEÑO DE EQUIPOS PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 102 ESPECIFICACIÓN DE BESCANVIADOR Planta: Ácido Láctico ITEM Nº C200 Proyecto: Zona: 200 Fecha: Realizado: Hoja De: Denominación: Condensador Finalidad transmisión: Condensación del acetaldehído Productos manipulados: corriente de vapor de acetaldehído (A) y ácido cianhídrico (B) DATOS DE OPERACIÓN PARÁMETROS TUBO EXTERIOR TUBO INTERIOR ENTRADA SALIDA ENTRADA SALIDA FLUIDO AB A B AG AG CAUDAL TOTAL kg/h 504 75,6 428,4 72 72 VAPOR kg/h 504 ------ 500,4 ------ ------ LIQUIDO kg/h ------ 75,6 ------ 72 72 TEMPERATURA K 294 288 288 273 278 PESO MOLECULAR Kg/kmol 29,53 44 27 31,2 31,2 DENSIDAD kg/m3 702,6 783 700 1033 1033 VISCOSIDAD kg/ms 8,15E-05 2,05E-05 1,07E-04 5,85E-04 5,85E-04 CALOR ESPECÍFICO kcal/kgK 0,32 0,17 0,79 0,74 0,74 CONDUCTIVIDAD kcal/mK 0,08 0,04 0,19 0,18 0,18 CALOR LATENTE kcal/kg ------ 17,60 ------ ------ ------ PERDIDA PRESIÓN kg/m2 5,3 2,8 CALOR TRANSFERIDO 0,139 kcal/s Área de transf. 1,42 m2 COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA LIMPIO 0,408 kcal/m2k ΔTml 15,49 K COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE LODOS 0,14 kcal/m2K DATOS CONTRUCTIVOS PARÁMETROS TUBO EXTERIOR TUBO INTERIOR TEMPERATURA DISENYO k 294 273 PRESIÓN DE DISENYO mbar 0,5 1000 DIAMETRO EXTERNO pulgadas 3 2 ESPESOR mm 2 2 LONGITUD EFECTIVA m 5 5 LONGITUD TOTAL m 10 MATERIAL AC NÚMERO DE PASOS 2 103 DISEÑO DE EQUIPOS PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 104 3.8. 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Esquema de funcionamiento de un PLC. Desde el punto de vista de su estructura, se puede decir que el controlador lógico programable está constituido fundamentalmente por una unidad central de procesamiento (CPU), una serie de circuitos interfaces para los elementos de campo (conexión entrada/salida con el mundo real) y dispositivos para la programación. 113 INSTRUMENTACIÓN Y SISTEMAS DE CONTROL A través de los módulos de entrada y de salida, el PLC obtiene información sobre el estado o los valores de las variables del proceso o envía al proceso las acciones de comando que son generadas el ejecutar las rutinas de control programadas en su memoria. En la actualidad los PLC están disponibles en múltiples tamaños y con características muy variadas, que permiten cubrir un amplio rango de posibilidades para su utilización en los procesos de control. Desde PLC muy pequeños que permiten sustituir la lógica de control por relés de una máquina simple hasta PLC muy grandes que son el soporte de complejos de sistemas de control para procesos industriales. La arquitectura flexible y modular de los PLCs, permite adaptar el sistema de control a cambios o expansiones del proceso que se está controlando. Su fácil instalación, mínimo mantenimiento y alta confiabilidad son factores importantes a la hora de implementar soluciones utilizando PLC's. El principio de operación del PLC se basa en la ejecución cíclica del programa de control que se encuentra almacenado en su memoria. Para ello el procesador lee o acepta los datos o señales de los elementos de campo, ejecuta la lógica de control (programa) y escribe o actualiza las salidas por medio de las interfaces de salida. Este proceso secuencial de leer entradas, ejecutar el programa y actualizar las salidas es conocido como “scanning” (barrido). El “scan time” (tiempo de barrido) es el tiempo requerido por el PLC para realizar un ciclo completo de operación (leer entradas, ejecutar programas y actualizar las salidas) como muestra la figura 4.5. Figura 4.5. Esquema del ciclo completo de operación. PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 114 Este tiempo es un factor relevante, diferente en cada PLC y puede depender de; la cantidad de memoria utilizada por el programa de control; el tipo de instrucciones; el uso de subsistemas remotos, el uso de periféricos, etc. 4.2. Nomenclatura Para facilitar la identificación de la instrumentación y los lazos de control que engloban el sistema de control de toda planta se ha establecido una codificación que facilite su compresión. La especificación de los lazos de control se realiza mediante la codificación: XLCXXXX Donde:  El primer carácter indica la variable objetivo de control. La caracterización de estas variables están resumidas en la tabla 4.1.  El término (LC) viene dado por “loop control”.  Los últimos cuatro signos vinculan el lazo de control al equipo al cual se refiere. Por ejemplo: HLC-R201: Lazo de control de nivel del reactor R201. La especificación de la instrumentación utilizada en los sistemas de control se identifica mediante la codificación siguiente: XX-XXXX Donde: 115 INSTRUMENTACIÓN Y SISTEMAS DE CONTROL  El primer carácter indica la variable objetivo de control. La caracterización de estas variables están resumidas en la tabla 4.1.  El segundo término, de una o varias letras, hace referencia a la instrumentación. La codificación de la instrumentación se muestra en la tabla 4.2.  Los últimos cuatro términos vinculan la instrumentación al equipo al cual se refieren. Ejemplo: HS-R201: Sensor de nivel del reactor R201. En caso de que la instrumentación se encuentre del lazo de control, por ejemplo una válvula automática controlada secuencialmente, se codifica de la misma manera anterior pero substituyendo el primer carácter por el lugar donde se localiza. Por ejemplo: Q1aCV-R201: Válvula de control del caudal 1a del reactor R201. Tabla 4.1. Codificación de las variables objetivo de control. Símbolo Significado T Temperatura P Presión h Nivel Q Flujo pH pH PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 116 Tabla 4.2. Codificación de la instrumentación. Símbolo Significado S Sensor T Transmisor I Indicador TR Transductor C Controlador VC Válvula control AH Alarma máximo AL Alarma mínimo FC Final de carrera TRP Transmisor de posición CO Contador Volumétrico 4.3. Especificación de instrumentación y sistemas de control 4.3.1. Instrumentación Se puede definir como instrumentación a todos aquellos elementos de un lazo de control (apartado 4.1.1) y los elementos externos de control, es decir, todos los sistemas de control de una planta o proceso en el campo propio del lazo de control como las comunicaciones, redes de computadoras, sistemas de alarma, etc. Otra instrumentación de control del sistema en planta puede ser:  Indicadores de campo: elementos que permite observar el valor del parámetro escogido en el mismo proceso, por ejemplo, por un operador. El indicador más común es el de campo de temperatura.  Indicadores de sala de control: en este caso son elementos indicadores, que pueden o no pertenecen a un lazo de control, y que el operario puede comprobar en campo o a través de los ordenadores instalados en la sala de control. 117 INSTRUMENTACIÓN Y SISTEMAS DE CONTROL  Alarma: consiste en una alerta sonora o lumínica en el panel de control que se dispara cuando una variable traspasa los límites permitidos, ya sea en un valor máximo o mínimo. Este tipo de indicador permite la actuación rápida y directa en casos de peligro o emergencia de los operarios sobre el problema en sí.  Final de carrera y transmisor de posición: elemento que detecta la posición de un elemento móvil mediante el accionamiento mecánico. La señal producida se envía mediante un transmisor de posición a la sala de control. Estos elementos se han situado en las válvulas de la planta para certificar las órdenes enviadas por los controladores. 4.3.2. Especificación de lazos de control A continuación se presentan los sistemas de control necesarios para la seguridad y obtención de un producto específico de los equipos de la planta. Todo el proceso se realiza en batch o de manera discontinua por lo que se rige toda la planta por un control secuencial desarrollado anteriormente. 4.3.2.1. Zona 100 La zona 100 abastece de almacenamiento de reactivos necesarios para toda el área de producción. EL control secuencial correspondiente a la función de carga de reactivos se resume en la tabla 4.3. En la tabla 4.4 se resume el conjunto de lazos de control necesarios para cada equipo. Se tiene que tener en cuenta que la elección de los lazos de control de los tanques T101, T102, T103 y T104 viene determinada por la APQ-1 debido a que contienen compuestos con peligro de inflamabilidad. PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 118 Tabla 4.3. Secuencias válida para cualquier tanque de la zona 100. Secuencia Tarea Acción Tiempo (min) Sumatorio (min) Inicio Final 0 Carga reactivo Activación hVC-T100 Activación hLC-T100 Activación B Desactivación hVC-T100 Desactivación hLC-T100 Desactivación B 20 20 Tabla 4.4. Resumen de lazos de control de la zona 100. Equipo Lazos de control Definición Código lazo de control T101 Control h-C1 hLC-T101 Control T-R1 TLC-T101 T102 Control h-C2 hLC-T102 Control T-R3 TLC-T102 T103 Control h-C3 hLC-T103 Control T-R5 TLC-T103 T104 Control h-C4 hLC-T104 Control T-R7 TLC-T104 T105 ----- ---- T106 Control h-C5 hLC-T106 T107 Control h-C6 hLC-T107 T108 Control h-C8 hLC-T108 T109 Control h-C9 hLC-T109 T110 Control h-C10 hLC-T110 T111 Control h-C11 hLC-T111 Por motivos de seguridad se deben instalar una válvula de venteo en todos los tanques de almacenamiento, ya sean de proceso o no. 4.3.2.2. Zona 200 La zona 200 abastece el área de producción de la primera reacción y abarca el conjunto de los equipos R200, C200 y el T201. 119 INSTRUMENTACIÓN Y SISTEMAS DE CONTROL El control secuencial se basa en un seguido de acciones que se tienen que realizar en un orden preestablecido como se muestra en la tabla 4.5. Todas las acciones de esta tabla están activadas sólo durante la secuencia a la que pertenecen, excepto el sistema de refrigeración que está activo pero no es constante durante todo el proceso. Tabla 4.5. Secuencias de la zona 200. Secuencia Tarea Acción Tiempo (min) Sumatorio (min) Inicio Final 0 Carga acetaldehído Activación Bomba Q1 Activación TL-R200 Activación PLC-R200 Desactivación Bomba Q1 15 15 1 Disminución de temperatura a 10ºC Cambio de consigna TC-R200 7,18 22,18 2 Adición manual sosa caustica Manual 15 37,18 3 Carga cianhídrico Activación Bomba Q2 Desactivación Bomba Q2 256,1 293,28 4 Aumento de temperatura a 20ºC Cambio consigna TC-R200 1,9 295,18 5 Reacción 120 415,18 6 Carga sulfúrico Activación Bomba Q3 Desactivación Bomba Q3 5 420,18 7 Vacío Activación PB Activación Q12VC-C200 Activación Q11VC-T201 Cambio consigna PLC-R200 15 430,18 8 Destilación - Condensación Desactivación TLC-R200 Cambio consigna TC-R200 Activación Scrubber Desactivación Q12VC-R200 Desactivación PB Desactivación PLC-R200 Desactivación Scrubber 30 460,18 9 Descarga Activación nitrógeno Activación Bomba Q4 Desactivación TC-R200 Desactivación nitrógeno Desactivación Bomba Q4 15 475,18 A continuación, se describen los lazos de control necesarios para cada uno de los equipos de la zona.  Reactor de producción de lactonitrilo (R200) El conjunto de reactores homólogos denominados R200 tienen la finalidad de producir lactonitrilo y, a su vez, destilar los reactivos excedentes. Por lo tanto, engloba diferentes etapas en un mismo equipo, siendo necesario la instalación de un control secuencial. Las etapas que se realizan en los R200 son: PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 120  Adición acetaldehído. La adición del acetaldehído se realiza mediante la activación de la bomba que permanece abierta durante un periodo de tiempo de 14 min y 45 segundos teniendo en cuenta un volumen total para la reacción de 4,63 m3 y un caudal de entrada de 18,84 m3/h. Se instala un contador para asegurarse el volumen necesario. Además, es necesaria la instalación de un lazo de control que mida la temperatura del reactor y actúe sobre el caudal de refrigerante para mantener una temperatura de 15ºC.  Disminución de la temperatura. La disminución de temperatura a 10ºC se controla mediante la medición de la temperatura dentro del reactor, transmitiendo la señal al controlador que actuará sobre el caudal de refrigerante de entrada a la media caña.  Adición de sosa caustica. La adición de sosa caustica se realiza de manera manual por lo que no es posible instalación de un lazo de control. Sin embargo, el operario ha de verificar in-situ, la mediante un indicador de pH, que el valor de este se encuentre en medio básico.  Adición de ácido cianhídrico. La adición de ácido cianhídrico se realiza mediante una bomba dosificadora que asegura el caudal de diseño y permite introducir de manera escalar el reactivo. La reacción entre los reactivos produce una gran cantidad de energía que tiene que ser captada por el sistema de refrigeración, para mantener una temperatura constante de seguridad y operacional de 10ºC. Por lo tanto, es necesaria la instalación de un lazo que mida esta temperatura en el reactor y actúe sobre el caudal de refrigerante.  Aumento de temperatura. Para el aumento de la temperatura, se aprovecha el calor producido por la propia reacción para aumentar a 20ºC. Por lo tanto, el sistema de control secuencial reducirá el caudal de refrigerante en los dos últimos minutos de adición del ácido cianhídrico y se alcanzará de manera más económica el valor de la temperatura deseada. Este procedimiento se controla mediante la medición de la temperatura dentro del reactor, 121 INSTRUMENTACIÓN Y SISTEMAS DE CONTROL transmitiendo la señal al controlador que actuará sobre el caudal de refrigerante de entrada a la media caña.  Acidificación del medio La acidificación del medio hasta pH igual a tres se realiza mediante la adición de ácido sulfúrico. Esta etapa se realiza mediante la activación de la bomba de su correspondiente corriente y se comprueba mediante un sensor de pH que envía la señal a la sala de control. Este procedimiento se realiza a una temperatura constante de diseño de 20ºC que tiene que ser asegurada mediante un control que reciba la señal medida de la temperatura en el interior del reactor. Se realiza un cambio de líquido refrigerante a vapor mediante dos válvulas de control de tres vías. La tubería se limpia de líquido refrigerante mediante la introducción de aire comprimido.  Destilación. La destilación se basa en la transferencia del calor latente necesaria para la evaporación de los compuestos no reaccionantes. Por lo tanto, se cambia el fluido que circula por la media caña de refrigerante a vapor. En este cambio, antes de introducir el vapor, se introduce aire para limpiar el sistema. Entonces, el calor se introduce mediante un caudal de vapor manipulado por un controlador que recibe la señal de la temperatura dentro del reactor. La destilación se produce mediante una bomba que crea el vacío dentro del reactor. Por lo tanto, es necesario el control de la presión interior del tanque para que el controlador que actúe sobre el rotor de la bomba para mantener la presión de vacío constante. La carga de cada reactor se hace con una diferencia de media hora respectivamente mediante una válvula de tres vías situada en la bifurcación de cada corriente de entrada de reactivos al reactor. Para asegurar el volumen definido por la reacción se instalan contadores volumétricos que transfirieren la señal a la sala de control en todas las entradas de reactivo al reactor. Durante la descarga se activa la introducción de nitrógeno que permite la inertización del equipo una vez descargado el producto. PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 128 4.3.3. Instrumentación empleada en el control de la planta La instrumentación empleada en el control de toda la planta se recoge en las tablas que se adjuntan a continuación, que se ha realizado a partir del resumen de sus principales características, definidas en los siguientes parámetros:  Ítem: código especificación instrumentación.  Descripción: tipo de instrumento.  LOOP: código del lazo de control al cual pertenece el instrumento.  Lectura: lectura del valor visual en campo y/o en panel.  Actuación: tipo de señal.  Observaciones: información adicional. 129 INSTRUMENTACIÓN Y SISTEMAS DE CONTROL Zona Equipo Lazo de control Código lazo de control Instrumentación utilizada Observaciones Actuación Modelo Proveedor Codificación instrumentación 100 T101 h-C1 hLC-T101 Sensor Flotador Eléctrica NSP-K Kobold hS-T101 Ultrasónica NQ 1000 Kobold hS-T101 Transductor Neumática ISM-10 Libratherm hTR-T101 Controlador Control P 2 inputs/ 1 output Eléctrica PID-723 Libratherm hC-T101 Válvula de control Simple efecto Normalmente cerrada Neumática 3241-7-oil Samson hVC-T101 Final carrera Neumática 3776 Samson hFC-T101 Transmisor posición Eléctrica 4748 Samson hTR-T101 Blindaje Eléctrica 3770 Samson hB-T101 Transmisor Eléctrica LTX-300/WI Libratherm hT-T101 T-R1 TLC-T101 Sensor Ultrasónica Eléctrica PT100 LTS Kobold TS-T101 Transductor Neumática ISM-10 Libratherm TTR-T101 Controlador Control PID single input/ single output Eléctrica DPC-720 Libratherm TC-T101 Válvula de control Simple efecto Regulación Neumática 3321-PP Samson TVC-101 Final carrera Neumática 3776 Samson TFC-T101 Transmisor posición Eléctrica 4748 Samson TTR-T101 Transmisor Eléctrica LTX-300/WI Libratherm TT-T101 Fuera del lazo de control Válvula de venteo 542WV Marlia PC-T101 PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 130 Zona Equipo Lazo de control Código lazo de control Instrumentación utilizada Observaciones Actuación Modelo Proveedor Codificación instrumentación 100 T102 h-C2 hLC-T102 Sensor Flotador Eléctrica NSP-K Kobold hS-T102 Ultrasónica NQ 1000 Kobold hS-T102 Transductor Neumática ISM-10 Libratherm hTR-T102 Controlador Control P 2 inputs/ 1 output Eléctrica PID-723 Libratherm hC-T102 Válvula de control Simple efecto Normalmente cerrada Neumática 3241-7-oil Samson hVC-102 Final carrera Neumática 3776 Samson hFC-T102 Transmisor posición Eléctrica 4748 Samson hTR-T202 Blindaje Eléctrica 3770 Samson hB-T102 Transmisor Eléctrica LTX-300/WI Libratherm hT-T102 T-R3 TLC-T102 Sensor Ultrasónica Eléctrica PT100 LTS Kobold TS-T102 Transductor Neumática ISM-10 Libratherm TTR-T102 Controlador Control PID single input/ single output Eléctrica DPC-720 Libratherm TC-T102 Válvula de control Simple efecto Regulación Neumática 3321-PP Samson TVC-102 Final carrera Neumática 3776 Samson TFC-T102 Transmisor posición Eléctrica 4748 Samson TTR-T102 Transmisor Eléctrica LTX-300/WI Libratherm TT-T102 Fuera del lazo de control Válvula de venteo 542WV Marlia PC-T102 131 INSTRUMENTACIÓN Y SISTEMAS DE CONTROL Zona Equipo Lazo de control Código lazo de control Instrumentación utilizada Observaciones Actuación Modelo Proveedor Codificación instrumentación 100 T103 h-C3 hLC-T103 Sensor Flotador Eléctrica NSP-K Kobold hS-T103 Ultrasónica NQ 1000 Kobold hS-T103 Transductor Neumática ISM-10 Libratherm hTR-T103 Controlador Control P 2 inputs/ 1 output Eléctrica PID-723 Libratherm hC-T103 Válvula de control Simple efecto Normalmente cerrada Neumática 3241-7-oil Samson hVC-103 Final carrera Neumática 3776 Samson hFC-T103 Transmisor posición Eléctrica 4748 Samson hTR-T203 Blindaje Eléctrica 3770 Samson hB-T103 Transmisor Eléctrica LTX-300/WI Libratherm hT-T103 T-R5 TLC-T103 Sensor Ultrasónica Eléctrica PT100 LTS Kobold TS-T103 Transductor Neumática ISM-10 Libratherm TTR-T103 Controlador Control PID single input/ single output Eléctrica DPC-720 Libratherm TC-T103 Válvula de control Simple efecto Regulación Neumática 3321-PP Samson TVC-103 Final carrera Neumática 3776 Samson TFC-T103 Transmisor posición Eléctrica 4748 Samson TTR-T103 Transmisor Eléctrica LTX-300/WI Libratherm TT-T103 Fuera del lazo de control Válvula de venteo 542WV Marlia PC-T103 PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 132 Zona Equipo Lazo de control Código lazo de control Instrumentación utilizada Observaciones Actuación Modelo Proveedor Codificación instrumentación 100 T104 h-C4 hLC-T104 Sensor Flotador Eléctrica NSP-K Kobold hS-T104 Ultrasónica NQ 1000 Kobold hS-T104 Transductor Neumática ISM-10 Libratherm hTR-T104 Controlador Control P 2 inputs/ 1 output Eléctrica PID-723 Libratherm hC-T104 Válvula de control Simple efecto Normalmente cerrada Neumática 3321-PP Samson hVC-104 Final carrera Neumática 3776 Samson hFC-T104 Transmisor posición Eléctrica 4748 Samson hTR-T204 Blindaje Eléctrica 3770 Samson hB-T104 Transmisor Eléctrica LTX-300/WI Libratherm hT-T104 T-R7 TLC-T104 Sensor Ultrasónica Eléctrica PT100 LTS Kobold TS-T104 Transductor Neumática ISM-10 Libratherm TTR-T104 Controlador Control PID single input/ single output Eléctrica DPC-720 Libratherm TC-T104 Válvula de control Simple efecto Regulación Neumática 3321-PP Samson TVC-104 Final carrera Neumática 3776 Samson TFC-T104 Transmisor posición Eléctrica 4748 Samson TTR-T104 Transmisor Eléctrica LTX-300/WI Libratherm TT-T104 Fuera del lazo de control Válvula de venteo 542WV Marlia PC-T104 133 INSTRUMENTACIÓN Y SISTEMAS DE CONTROL Zona Equipo Lazo de control Código lazo de control Instrumentación utilizada Observaciones Actuación Modelo Proveedor Codificación instrumentación 100 T106 h-C5 hLC-T106 Sensor Flotador Eléctrica NSP-K Kobold hS-T106 Ultrasónica NQ 1000 Kobold hS-T106 Transductor Neumática ISM-10 Libratherm hTR-T106 Controlador Control P 2 inputs/ 1 output Eléctrica PID-723 Libratherm hC-T106 Válvula de control Neumática BR 20b/31a Samson hVC-106 Final carrera Neumática 3776 Samson hFC-T106 Transmisor posición Eléctrica 4748 Samson hTR-T106 Transmisor Eléctrica LTX-300/WI Libratherm hT-T106 Fuera del lazo de control Válvula de venteo 542WV Marlia PC-T106 100 T107 h-C6 hLC-T107 Sensor Flotador Eléctrica NSP-K Kobold hS-T107 Ultrasónica NQ 1000 Kobold hS-T107 Transductor Neumática ISM-10 Libratherm hTR-T107 Controlador Control P 2 inputs/ 1 output Eléctrica PID-723 Libratherm hC-T107 Válvula de control Neumática BR 20b/31a Samson hVC-107 Final carrera Neumática 3776 Samson hFC-T107 Transmisor posición Eléctrica 4748 Samson hTR-T107 Transmisor Eléctrica LTX-300/WI Libratherm hT-T107 Fuera del lazo de control Válvula de venteo 542WV Marlia PC-T107 PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 134 Zona Equipo Lazo de control Código lazo de control Instrumentación utilizada Observaciones Actuación Modelo Proveedor Codificación instrumentación 100 T108 h-C8 hLC-T108 Sensor Flotador Eléctrica NSP-K Kobold hS-T108 Ultrasónica NQ 1000 Kobold hS-T108 Transductor Neumática ISM-10 Libratherm hTR-T108 Controlador Control P 2 inputs/ 1 output Eléctrica PID-723 Libratherm hC-T108 Válvula de control Simple efecto Normalmente cerrada Neumática 3241-7-oil Samson hVC-T108 Final carrera Neumática 3776 Samson hFC-T108 Transmisor posición Eléctrica 4748 Samson hTR-T108 Blindaje Eléctrica 3770 Samson hB-T108 Transmisor Eléctrica LTX-300/WI Libratherm hT-T108 100 T109 h-C9 hLC-T109 Sensor Flotador Eléctrica NSP-K Kobold hS-T109 Ultrasónica NQ 1000 Kobold hS-T109 Transductor Neumática ISM-10 Libratherm hTR-T109 Controlador Control P 2 inputs/ 1 output Eléctrica PID-723 Libratherm hC-T109 Válvula de control Simple efecto Neumática 3241-7-oil Samson hVC-T109 Final carrera Neumática 3776 Samson hFC-T109 Transmisor posición Eléctrica 4748 Samson hTR-T109 Blindaje Eléctrica 3770 Samson hB-T109 Transmisor Eléctrica LTX-300/WI Libratherm hT-T109 135 INSTRUMENTACIÓN Y SISTEMAS DE CONTROL Zona Equipo Lazo de control Código lazo de control Instrumentación utilizada Observaciones Actuación Modelo Proveedor Codificación instrumentación 100 T110 h-C110 hLC-T110 Sensor Flotador Eléctrica NSP-K Kobold hS-T110 Ultrasónica NQ 1000 Kobold hS-T110 Transductor Neumática ISM-10 Libratherm hTR-T110 Controlador Control P 2 inputs/ 1 output Eléctrica PID-723 Libratherm hC-T110 Válvula de control Simple efecto Normalmente cerrada Neumática 3241-7-oil Samson hVC-T110 Final carrera Neumática 3776 Samson hFC-T110 Transmisor posición Eléctrica 4748 Samson hTR-T110 Blindaje Eléctrica 3770 Samson hB-T110 Transmisor Eléctrica LTX-300/WI Libratherm hT-T110 100 T111 h-C111 hLC-T111 Sensor Flotador Eléctrica NSP-K Kobold hS-T111 Ultrasónica NQ 1000 Kobold hS-T111 Transductor Neumática ISM-10 Libratherm hTR-T111 Controlador Control P 2 inputs/ 1 output Eléctrica PID-723 Libratherm hC-T111 Válvula de control Simple efecto Neumática 3241-7-oil Samson hVC-T111 Final carrera Neumática 3776 Samson hFC-T111 Transmisor posición Eléctrica 4748 Samson hTR-T111 Blindaje Eléctrica 3770 Samson hB-T111 Transmisor Eléctrica LTX-300/WI Libratherm hT-T111 PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 136 Zona Equipo Lazo de control Código lazo de control Instrumentación utilizada Observaciones Actuación Modelo Proveedor Codificación instrumentación 200 R200 Control T-(R13, V1 - R14, V2) TLC-R200 Sensor Eléctrica PT100 LTS Kobold TS-R201 Controlador PID Single Input / triple Output Eléctrica PID-723 Libratherm TC-R201 Válvula de control tres vías Neumática 3271 Samson TVC-R201 Final carrera Neumática 3776 Samson TFC-R201 Transmisor posición Eléctrica 4748 Samson TTRP-R201 Válvula de control tres vías Neumática 3271 Samson TVC-R201 Final carrera Neumática 3271 Samson TFC-R201 Transmisor posición Eléctrica 4748 Samson TTRP-R201 Válvula de control tres vías Neumática 3271 Samson TVC-R201 Final carrera Neumática 3271 Samson TFC-R201 Transmisor posición Eléctrica 4748 Samson TTRP-R201 Transductor Neumática ISM-10 Libratherm TTR-R201 Transmisor Eléctrica LTX300/WI Libratherm TT-R201 137 INSTRUMENTACIÓN Y SISTEMAS DE CONTROL Zona Equipo Lazo de control Código lazo de control Instrumentación utilizada Observaciones Actuación Modelo Proveedor Codificación instrumentación 200 R201 Fuera del lazo de control Sensor pH Eléctrica APS-X5K Kobold pHS-R201 Contador Eléctrica COVOL Tecfluid COQ1-R201 Contador Eléctrica COVOL Tecfluid COQ2-R201 Contador Eléctrica COVOL Tecfluid COQ3-R201 Transmisor Transmisor contador Eléctrica LTX300/WI Libratherm TR-R201 Transmisor Transmisor contador Eléctrica LTX300/WI Libratherm TR-R201 Transmisor Transmisor contador Eléctrica LTX300/WI Libratherm TR-R201 Transmisor Transmisor pH Eléctrica LTX300/WI Libratherm TR-R201 C201 Control T-R17 TLC-C203 Sensor Eléctrica PT100 LTS Kobold TS-C201 Transductor Neumática ISM-10 Libratherm TTR-C201 Controlador PID Single Input / Single Output Eléctrica DSP-720 Libratherm TC-C201 Válvula de control Neumática 3321-PP Samson TVC-C201 Final carrera Neumática 3776 Samson TFC-C201 Transmisor posición Eléctrica 4748 Samson TTRP-C201 Transmisor Eléctrica LTX300/WI Libratherm TT-C201 144 PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 4.3.4. Hojas de especificación 145 INSTRUMENTACIÓN Y SISTEMAS DE CONTROL 146 PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 147 INSTRUMENTACIÓN Y SISTEMAS DE CONTROL 148 PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 149 INSTRUMENTACIÓN Y SISTEMAS DE CONTROL 150 PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 151 INSTRUMENTACIÓN Y SISTEMAS DE CONTROL 152 PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO LÁCTICO 153 INSTRUMENTACIÓN Y SISTEMAS DE CONTROL