Destilazio jarraituaren ikasketa prozesua: eskuzko ebazpenetik abiatuta, simulazio bidez eta planta piloto automatizatu bitartez buruturiko kalkuluetara

Abstract

Gradu amaierako lan honetan destilazio prozesu baten ikasketa burutu da maila teorikotik hasita, esperimentaziora heldu arte. Destilazioa industrian nahaste likido bateko konposatuak bereizteko gehien erabiltzen den oinarrizko eragiketa da. Industria adibiderik argiena petrolio findegiena da, destilazioan oinarriturik erregai/konposatu ezberdinak lortzen direlarik. Lan honen bidez destilazioaren inguruko jakintza barneratzeko ikasketa burutzen da, maila teorikotik abiatuz, planta pilotu automatiko bat erabiltzeraino simulazio bidezko kalkuluetatik pasata. Oinarritzat etanol-ur nahastea erabili da, bertan errefluxutasa, elikadura etapa, elikadura tenperatura eta karga galera parametroen efektua aztertu delarik. Parametro guztiak aztertuta prozesuaren balantzeak egin daitezke, simulazio bidez lortutako emaitzak eta irakingailu eta kondentsagailuan egindako energia balantzeekin alderatzeko. Laborategian guztiz automatizatuta eta ordenagailu bidez kontrolatzen den planta pilotua erabili da, non PID kontrolagailu diferentzialen portaera aztertu daitekeen. Graduan zehar ikasitako masa eta energia balantzeak eta likido-lurrun orekak praktikan jarri dira destilazioaren nondik norakoa ezagutzeko planta pilotutik lortzen diren laginak aztertuz.

En este Trabajo de Fin de Grado (TFG) se ha llevado a cabo el estudio de un proceso de destilación, empezando desde el nivel teórico hasta llegar a la experimentación. En la industria, la destilación es la operación básica mas utilizada para separar los componentes de una mezcla liquida. El ejemplo más claro es el de las refinerías de petróleo, en las que basándose la destilación se obtienen distintos carburantes. Este trabajo tiene como fin interiorizar los conocimientos sobre la destilación, partiendo de un nivel teórico hasta utilizar una planta piloto automatizada y simulación. A modo de base se ha utilizado una mezcla de etanol-agua, y en ellas se ha estudiado el efecto de los siguientes parámetros: tasa de reflujo, etapa de alimentación, temperatura de alimentación, perdida de carga. Una vez analizados todos los parámetros se pueden hacer balances, para compararlos con los resultados obtenidos por simulación y los balances de energía obtenidos en el hervidor y en el condensador. En el laboratorio se ha utilizado una planta piloto controlada por ordenador y totalmente automatizada, donde se puede observar el comportamiento de los distintos controladores PID. Se han puesto en practica los conocimientos obtenidos a lo largo del grado en balances de masa y energía, y equilibrios liquido-vapor para conocer el proceso de destilación gracias a las muestras que se extraen de la planta piloto.

This paper poses an experimental study of a distillation process. Distillation is one of the most used unit operations in industry to separate different components in a liquid mixture. The clearest industrial example is the one of oil refineries, by using distillation it is possible to obtain different combustibles. A learning process has been developed in distillation. Starting from theoretical background, experimental and simulation based work has been carried out. Ethanolwater binary mixture has been chosen as the mixture to be separated and the effect of the variation of the following parameters was studied: reflux ratio, feed-stage location, feed temperature, pressure drop… Once all the parameters were analyzed the process mass and energy balance was carried out. , A fully automatic lab-scale pilot plant was used in the experimental part. It allows observing the behavior of the different PID controllers, analyze the samples that are extracted from the plant and understand the distillation process. This work allowed putting into practice the mass and energy balances and the liquid-vapor equilibrium studied along the degree.