Diseño y cálculo de torres de destilación: separador propano/propileno de una planta de producción de olefinas

Abstract

[ES]El descubrimiento del potencial energético y de síntesis química de los hidrocarburos contenidos en el petróleo y el gas natural ha provocado una revolución en la forma de vida de la Humanidad, al modificase, profundamente, la tecnología, la economía e incluso los aspectos culturales de la misma. Entre los productos derivados del petróleo, los termoplásticos son masivamente utilizados en nuestros días, en especial el polietileno y el polipropileno. Este último material surge de la polimerización de propileno, el cual se obtiene en plantas denominadas “de olefinas”. En estas instalaciones industriales se necesitarán separar, mediante columnas de destilación fraccionada, mezclas de propano-propileno. Este Trabajo Fin de Grado (TFG) se centra en el estudio de la torre de separación propano-propileno (también nombrada “splitter propano-propileno”) de una planta de olefinas. El diseño del separador se lleva a cabo mediante dos metodologías diferentes; por un lado, el método gráfico clásico de McCabe-Thiele; por otro, mediante el simulador de procesos HYSYS Plant. Adicionalmente, se estudian las condiciones más favorables para la alimentación, se optimiza la relación de reflujo y, finalmente, se efectúa una comparación entre ambas metodologías de cálculo. Como resultado del TFG, se observa que el empleo del simulador de procesos HYSYS Plant permite mejorar el diseño de la torre de separación propano-propileno respecto al uso del método gráfico. Esto es así debido a las limitaciones inherentes al procedimiento de McCabe-Thiele, entre ellas la imposibilidad de plantear balances de energía, o los errores generados durante el escalonamiento gráfico en el diagrama composición-composición.[ENThe discovery of the energy potential and chemical synthesis of hydrocarbons contained in oil and natural gas has caused a revolution in the form of life of mankind, to amend deeply, technology, economic and even cultural aspects of it. Among petroleum products, thermoplastics are massively used today, especially polyethylene and polypropylene. The latter materials arises from the polymerization of propylene, which is obtained in plants called "olefin". In these industrial facilities will be required to separate, by fractional distillation columns, propane-propylene mixtures. This Final Project (TFG) Work focuses on the study of the tower propane-propylene separation (also named "propane-propylene splitter") of a olefins plant. The design of the separator takes place via two methodologies different; first, the classic graphic McCabe-Thiele method; secondly, by the HYSYS process simulator Plant. Additionally, the conditions studied more favorable for food, the reflux ratio is optimized and, finally, makes a comparison between the two methods of calculation. TFG result, it is observed that the use of the process simulator HYSYS Plant improves the design of the tower propane-propylene separation regarding the use of the graphical method. This is due to the inherent limitations McCabe-Thiele method, including the inability to raise balance energy, or errors generated during staggering graphic diagram composition-composition.