Ejemplo de una simulación dinámica de una desbutanizadora de cualquier planta de fraccionamiento (FCC)

Abstract

Hoy en día gracias a los programas de simulación, como el UniSim, se puede realizar simulaciones de la planta que se quiere instalar y ver si cumple con los objetivos propuestos y si es económicamente rentable o no. Por lo tanto, este trabajo de fin de grado se centra en la realización de una simulación dinámica de una torre fraccionadora de craqueo catalítico. Para llevar a cabo el trabajo es necesario poner en prácticas los diferentes conocimientos adquiridos a lo largo de los cuatro años del Grado, Ingeniería Química Industrial, tanto teóricos como prácticos para así poder entender las distintas fases y el funcionamiento de los equipos que componen la planta. El trabajo se descompone en tres fases: • El estudio de la planta desbutanizadora que consiste en familiarizarse con el funcionamiento de esta. • La sintonización de los controladores de la planta mediante la aplicación del método de ajuste Lambda ya que este método es uno de los más usados a nivel industrial actualmente. Consiste en colocar los controladores en manual y ver su comportamiento a través de unas gráficas de las cuales se obtendrán los valores de ganancia (Kc), tiempo integral (TI) y tiempo muerto (TD). Además, nos permite suponer el termino de lambda (λ), dando más juego a la hora de ajustar con mayor precisión los controladores. Una vez hecho esto, se coloca el controlador en automático para ver si los valores obtenidos son correctos. • La revisión de la estrategia de control se realiza aplicando el cálculo de la matriz de ganancia de relativa que es la relación entre la ganancia de un lazo abierto y la ganancia de un lazo cerrado. Gracias a esta matriz se podrá saber el grado de interacción que tienen los diferentes lazos entre sí. Para este caso se cuenta con dos lazos, el primero formado por la composición de i-pentano que hay en la cabeza de la torre (variable controlada) y del nivel de reflujo (variable manipulada), y el segundo lazo compuesto por la composición de n-butano que hay en el fondo (variable controlada) y la temperatura del reboiler (variable manipulada.).

Dichas fases se desarrollarán con mayor precisión y de forma más detalla a lo largo de este trabajo.

Nowadays, thanks to the simulation programs, such as the UniSim, simulations of the plant to be installed can be carried out to see if it meets the proposed objectives and if it is economically profitable or not. Therefore, this end-of-degree project focuses on the realization of a dynamic simulation of a fractional catalytic cracking tower. To carry out the work is necessary to put into practice the different knowledge acquired throughout the four years of the Degree, Industrial Chemical Engineering, both theoretical and practical to understand the different phases and the operation of the equipment that make up the plant. The work is broken down into three phases: • The study of the desbutanizadora plant that consists of becoming familiar with the operation of this. • The tuning of the plant controllers through the application of the Lambda adjustment method since this method is one of the most used industrially today. It consists of placing the controllers in manual and see their behavior through graphs from which the values of gain (Kc), integral time (TI) and dead time (TD) will be obtained. In addition, it allows us to suppose the term of lambda (λ), which gives more game when it comes to adjust the controllers with greater precision. Once this is done, the controller is set to automatic to see if the values obtained are correct. • The revision of the control strategy is carried out by applying the calculation of the relative gain matrix, which is the relation between the gain of an open loop and the gain of a closed loop. Thanks to this matrix, it will be possible to know the degree of interaction that the different links have with each other. For this case there are two loops, the first formed by the composition of i-pentane in the head of the tower (controlled variable) and the reflux level (manipulated variable), and the second loop composed by the composition of 5 n-butane in the bottom (controlled variable) and the temperature of the reboiler (manipulated variable.). These phases will be developed with greater precision and in more detail throughout this work.