Planta de recuperación y destilación de acetato de etilo

rD
J. Ricardo Castro
Prodesa
Medioambiente, S.L.
A. Parravicini
Brofind Spa (Italia)
recuperación
de disolventes
Planta de recuperación y
destilación de acetato de etilo
Se describe una planta donde se
recupera el acetato de etilo procedente
de las emisiones de un proceso
productivo de impresión, aunando
al importante aspecto económico
de la recuperación, la reducción de
compuestos orgánicos volátiles de las
emisiones por debajo de los límites
europeos legales exigidos.
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Los gases procedentes del proceso de secado
de impresión, ricos en disolvente, se recogen en un
colector y se hacen circular a través de carbón activo específico para la aplicación. La tecnología de
la planta de recuperación se basa en las propiedades
físico–químicas del carbón, que permiten retener la
mayor parte de los componentes orgánicos presentes
en el gas a tratar.
El gas a tratar es aspirado y enviado a una serie de
lechos de adsorción, de donde sale libre de disolventes y es enviado a chimenea. En una segunda etapa,
que se produce de modo cíclico, se hace circular un
caudal de nitrógeno a través de un lecho de carbón
pasando a fase de regeneración. En esta etapa, los
disolventes previamente retenidos en el carbón activo son desorbidos y extraídos del lecho. A continuación, la mezcla obtenida es enfriada y condensada,
para finalmente ser enviada a destilación, donde se
recuperan los disolventes utilizados en el proceso
productivo.
Para que la adsorción pueda llevarse a cabo de
forma óptima, hay que controlar la temperatura, de
modo que los gases a tratar deben mantenerse a una
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planta de recuperación y destilación de acetato de etilo
El gas a tratar es aspirado y
enviado a una serie de lechos
de adsorción de donde sale libre
de disolventes
Figura 2
Circuitos de adsorción y desorción
temperatura en torno a 35ºC. Adicionalmente, los gases deben pasar a través de un sistema de filtración,
de modo que se eviten posibles riesgos de obstrucción del carbón y la consiguiente pérdida de puntos
activos.
1
Datos de los gases a tratar
El gas que se va a tratar en la instalación que se describe posteriormente presenta los siguientes datos:
- Caudal de aire: 85.000 Nm3/h.
- Temperatura: 50ºC.
- Caudal de disolventes: 500 kg/h.
- Composición de los disolventes en el gas.
• Acetato de etilo: 93,5% peso.
• Alcohol etílico: 2,5% peso.
• Alcohol isopropílico: 2,5% peso.
• Tolueno: 1% peso.
• Pesados: 0,5% peso.
2
Descripción de la instalación
En la Figura 1 aparece una vista general de la planta
cuyo funcionamiento se describe seguidamente.
El aire, con los disolventes generados en la producción a 55ºC, es aspirado y filtrado para eliminar
partículas. A continuación circula a través de una batería de enfriamiento donde se acondiciona hasta una
temperatura de 35ºC. Con el fin de adecuar el caudal
de aspiración al generado en proceso y optimizar los
consumos, el ventilador está regulado por un variador
de frecuencia, conectado a un sistema de control de
depresión en el colector de aspiración principal.
Los circuitos de adsorción y desorción
La planta está diseñada para trabajar con un caudal superior al actual, de modo que el número de lechos de adsorción en funcionamiento es variable en
función de las condiciones de trabajo, optimizando la
flexibilidad de operación. De los “n” lechos en funcionamiento, el caudal de aire a tratar pasa a través
de n-1 en fase de adsorción, quedando uno de ellos
en fase de regeneración con nitrógeno previamente
calentado a la temperatura adecuada a través de una
batería de intercambio (Fig. 2). El aire libre de disolventes resultante de atravesar los lechos de adsorción
es evacuado por la chimenea (Fig. 3). Un analizador
FID controla en continuo la calidad del aire tratado a
la salida de cada lecho, dando información acerca del
nivel de saturación y la necesidad de iniciar el ciclo
de regeneración.
El nitrógeno de regeneración calienta el lecho liberando los disolventes retenidos en el carbón activo, para circular a continuación a través de un primer sepa-
Figura 1
Figura 3
Vista general de planta de recuperación de
disolventes
Conductos de evacuación y chimenea con
analizadores en continuo
Noviembre 2008
Ingeniería Química 115
recuperación de disolventes
Figura 4
Columnas de destilación
La recuperación se vuelve
compleja debido a la formación
de un azeótropo con agua que
impone condiciones particulares
en la fase de destilación
La unidad de destilación
Posteriormente está instalada una primera columna de destilación en la que se eliminan los compuestos con alto punto de ebullición.
En la segunda columna, que trabaja a presión para
asegurar el comportamiento físico de los disolventes,
se realiza la separación del azeótropo, obteniendo el
acetato de etilo puro.
Para optimizar al máximo la recuperación de los
disolventes se añade una tercera columna de arrastre
(stripping) con aire sobre la mezcla azeotrópica.
El aire cargado de acetato de etilo (que se separa
del azeótropo gracias a su mayor volatilidad) se recircula a cabeza de la instalación.
rador y a continuación a una planta de destilación que
trabaja en varias etapas. El ciclo continúa hasta que
el lecho se ha regenerado totalmente, para a continuación ser enfriado de nuevo y pasar a stand by.
Previamente a la regeneración, se realiza una fase
de inertización con nitrógeno que evita riesgos de
incendio en el carbón. El aire presente se desplaza
hacia la chimenea y con un analizador paramagnético se controla el nivel de oxígeno en el lecho que se
va a regenerar hasta alcanzar un valor de seguridad.
Eliminación de la humedad
Una fase posterior elimina la humedad adsorbida
en el carbón en la fase de adsorción, de modo que
se reduce el contenido de agua en los disolventes recuperados, alcanzándose valores por debajo del 1%
tras la recuperación y valores inferiores al 0,1% tras
la fase de destilación.
La recuperación se vuelve compleja debido a la
formación de un azeótropo con agua que impone
condiciones particulares en la fase de destilación.
Como se intuye, es muy importante, por tanto, reducir al mínimo el porcentaje de agua presente en la
fase disolvente previamente a la destilación.
La eliminación del agua procedente de la humedad del aire es una fase especialmente delicada e
importante. Prevé una primera etapa de condensación durante la fase de regeneración donde se espera la mayor extracción de agua, seguida a continuación de una segunda etapa a realizar con tamices
moleculares.
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La automatización
Toda la planta opera de forma totalmente automatizada. La cabina de control de la instalación, equipada con los elementos de comunicación con la instrumentación de campo, está gestionada por un PLC.
El PLC está conectado a una estación de operación
con adquisición de datos y SCADA de supervisión con
páginas gráficas, desde el que se puede gobernar a
distancia la instalación.
Los ciclos de regeneración de los adsorbedores pueden gestionarse por los operadores de diferentes modos
en función de las necesidades: manual, la secuencia de
apertura/cierre de las válvulas la gestiona el operador
activando los símbolos representados en el sistema de
supervisión; semiautomático, únicamente se activa manualmente el inicio del ciclo de regeneración, mientras que la secuencia de apertura/cierre de las válvulas
trabaja en automático; automático, toda la gestión de
la regeneración se lleva a cabo sin intervención de los
operadores, trabajando en función de los parámetros
programados de masa de disolvente adsorbido por lecho o por las medidas de concentación de disolventes a
la entrada y salida de la instalación.
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Rendimiento de la planta
La pureza final del acetato de etilo recuperado es:
- Agua< 0,1%.
- Ácido acético: < 0,05%.
- Compuestos con elevado punto de ebullición:
<0,05%.
La alta eficacia de recuperación de disolventes de
la planta garantiza valores de salida en chimenea < 75
mgC/Nm3, cumpliendo holgadamente con la legislación en vigor europea y española.
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