Upload
ernesto-josue-mendoza-perez
View
117
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
ANLISIS DE SENSIBILIDAD EN LA DESTILERA MAYAGEZ
Ing. Nilson Marriaga Cabrales, M.Sc.
PRODUCCIN DUAL AZCAR/ETANOLCaa
Extraccinjugo diluido meladura
Bagazo
Tratamiento jugo
Jugo claro
Evaporacin
Cristalizacinmiel B
azcar
FermentacinCO2 etol rect. 96 %
vino7% (v/v)
Deshidratacin
alcohol anhidroflemazas
Destilacinetol industrial
fusel
cachaza
vinaza
Compostaje
abono orgnico
Consumos de vapor: fbrica-destileraPERIODOS ANALIZADOSMolienda de caa (Ton Caa/da) Consumo de vapor fabrica (kg/h)
20036,059 133,650
20046,093 133,250
20056,287 128,890
2006 Prom.6,288 129,850 6,182 131,410
Produccin dual azcar/etanol 150,000 (litros/da)Miel B utilizada Meladura Jugo Claro (kg/h) (kg/h) (kg/h)12,189 345 12,284 244 12,828 0 12,831 0
12,530147
27,470
27,530
26,420
26,410
26,960139,550
Consumo de vapor fab.-destilera (kg/h)
141,750
140,300
137,150
138,900
% Incremento en el consumo de vapor
6.08143,000
6.14143,000
6.41143,000
7.04143,000
6.41143,000
Vapor disponible (kg/h)
Cul es la mxima capacidad de operacin de las columnas al cambiar el grado alcohlico del vino?
SIMULACIN DEL PROCESO
Simulacin de la etapa de fermentacin (EXCEL TM) Manejo del simulador ASPEN PLUS
Implementacin de la simulacin Ajuste con datos de operacin
Validacin con datos de operacin
Simulacin: preparacin de mezcla (EXCEL)
Simulacin: fermentacin (EXCEL)
Configuracin de las columnasCOLUMNAModelo
Despojadora Desgasificadora (C-401/2)RadFrac
Aldehdos (C-403)RadFrac
Rectificadora (C-411)RadFrac
Lavador de gases (S-401)RadFrac
Nmero etapas condensador Rehervidor Fases Convergencia Relacin reflujo Tipo de PlatoDuty rehervidor
22 no no liquido-vapor Standard Perforado-
25parcial liquido/vapor
58parcial liquido/vapor
7 no no liquido-vapor Standard -
no liquido-vapor Standard 5.4 (msica) Caperuza-
termosifn liquido-vapor Standard 4.3 (msica) Caperuza5.15 Btu/h
Configuracin del plato: Columna desgasificadora y despojadora
Configuracin del plato:Columna rectificadora
Configuracin del plato: Columna de aldehdos
RESULTADOS Anlisis de sensibilidad en el consumo de vapor
Escenarios para la produccin de alcohol
ANLISIS DE SENSIBILIDAD
Variacin del flujo del vino Variacin del contenido de etanol Seguimiento de variables Anlisis hidrulico
ANALISIS DE SENSIBILIDADColumna desgasificadora y despojadora% Etanol en el VinoVapor alcohlico para C-403 (kg/h) Vapor alcohlico para C-411 (kg/h) % (v/v) de etanol en vapor alcohlico Vapor directo para C-401 Vinaza para T-403 Vinaza para H-401 (kg/h) (kg/h) (kg/h)
6%212
7%227
8%243
1,913 40.1195 14,70513,071
2,034 42.5201 14,63012,939
2,153 47.5207 14,55612,812
% de vaporizacin de vinaza en T-403
11.11
11.56
11.98
ANALISIS DE SENSIBILIDADColumna de aldehdos% Etanol en el VinoAlcohol impuro (litros/h)Producto fondo (kg/h) % (v/v) de etanol en producto fondo
6%18
7%21
8%26
156 2843.50
167 3243.50
179 3543.50
Incondensables (kg/h)
ANALISIS DE SENSIBILIDADLavador de gases y tanque de aguas alcohlicas% Etanol en el VinoIncondensables desde H-421 Incondensables hacia S-401 Agua de lavado hacia S-401 Flujo de incondensables gua alcohlica desde S-401 (kg/h) (kg/h) (kg/h) (kg/h) (kg/h)
6%45 87
7%42 86
8%39 83
34536 398
33336 383
32135 369
guas alcohlicas desde T-408 (kg/h)% (v/v) de etanol en aguas alcohlicas
549 15
549 17
548 20
ANALISIS DE SENSIBILIDADColumna Rectificadora
% Etanol en el VinoAlcohol Rectificado FlemazaVapor hacia H-411
6%
7%
8%
(litros/h) (kg/h)(kg/h)
9081,692 368
1,0801,679 387
1,2471,664 413
Vaporizacin de la flemaza (%)
21.55
21.87
23.42
Consumo de vapor en la columna despojadora3000
2500
Vapor (kg/h)
2000
1 500
1 000
500
70000
85000
100000
115000
130000
145000
160000
175000
Flujo de vino (kg/h)6% 7% 8%
Consumo de vapor en el separador flash de vinaza22000
20000
1 8000
Vapor (kg/h)
1 6000
1 4000
1 2000
1 0000
8000
70000
85000
100000
115000
130000
145000
160000
175000
Flujo de vino (kg/h)6% 7% 8%
Consumo de vapor en el rehervidor de la columna rectificadora5500 5000 4500
Vapor (kg/h)
4000 3500 3000 2500 2000
70000
85000
100000
115000
130000
145000
160000
175000
Flujo de vino (kg/h)6% 7% 8%
Perfil de composicin de la columna desgasificadora y despojadora7
6
5
%(v/v) etanol
4
3
2
1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 06%
1 1
1 27%
1 3
1 48%
1 5
1 6
1 7
1 8
1 9
20
21
22
Nm ero de Etapa
Composicin de la Vinaza0.1 0.09 0.08
% Etanol (v/v)
0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0
70000
85000
100000
1150006%
1300007% 8%
145000
160000
175000
Flujo de vino (kg/h)
Composicin de la Flemaza0.1 0.09 0.08 0.07
% Etanol (v/v)
0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0
70000
85000
100000
1150006%
1300007% 8%
145000
160000
175000
Flujo de vino (kg/h)
Tasas de incremento en el flujo de vapor
% Etanol en el VinoVapor de vinaza hacia rehervidor de tanque flashVapor hacia rehervidor del separador flash
6%1,6151,680
7%1,7481,811
8%1,8751,940
Entrada directa vapor a columna despojadora
195
201
207
Seccin de agotamiento Vapor hacia rehervidor de la rectificadora
1,875368 2,243
2,012387 2,399
2,147413 2,560
Incremento TotalFlujos en Kg/h
Relacin especifica de consumo de vapor2.900 2.800 2.700 2.600
RVap (kg/l)
2.500 2.400 2.300 2.200 2.1 00 2.000 1 .900
70000
85000
100000
115000
130000
145000
160000
175000
Flujo de vino (kg/h)6% 7% 8%
Rvap = Kg vapor /Litro alcohol ( 96 % v/v )
Tasas de incremento en la produccin de alcohol% Etanol en el VinoAlcohol impuro (Litros /h)
6%18
7%21
8%26
Alcohol rectificado Alcohol al 96% (v/v) Relacin especifica Rvap
(Litros /h) 908 (litros/h) (kg/litro) 926
1080 1101
1247 1273
2.7
2.3
2.0
Escenarios para la produccin de alcohol Caso base con operacin de reflujo total en la columna de aldehdos. Distribucin de 80% de etanol en el vino hacia la columna C-411, manteniendo la produccin de alcohol industrial. Distribucin de 80% de etanol en el vino hacia la columna C-411, con reflujo total de la columna C-403. Distribucin de 70% de etanol en el vino hacia la columna C-411, manteniendo la produccin de alcohol industrial.Distribucin de 70% de etanol en el vino hacia la columna C-411, con reflujo total de la columna C-403 Sistema de caso base sin la columna de aldehdos.
Operacin de la columna despojadora sin la entrada directa de vapor
EscenariosESCENARIO PRODUCCINVapor Alc. F2 Vapor Alc. F3 Vinaza F7 F12 Agua S-401 NOCONDProd. Fondo
C-403
F15
Flemaza
Alc. Rec.
Alc imp.
Caso Base
1,447
13,074
84,801
525
1,916
231
1,038
5,108
12,109
5,388
111
Caso base sin AIMPDISTRIBUCION DE 80%
1,447
13,074
84,801
526
1,916
232
1,147
5,218
12,112
5,495
0
Relacin 2% IMP/AREC
2,936
11,586
84,800
418
1,266
212
2,469
5,800
11,471
5,397
109
RR total C-403DISTRIBUCION DE 70%
2,936
11,586
84,800
418
1,266
213
2,576
5,908
11,463
5,513
0
Relacin 2% IMP/ARECRR total C-403SISTEMA SIN C-403 SISTEMA SIN ENTRADA DIRECTA DE VAPOR
4,3184,318 0
10,20410,204 14,22112,975
84,79984,799 84,801
4024001,117
1,2661,185 7,155
204207 315
3,8413,948 0
7,1647,186 9,816
11,46311,384 17,244
5,4145,518 5,498
1090 0
1,470
83,542
516
1,916
227
1,055
5,120
12,033
5,392
111
EscenariosRelacin especifica de consumo de vaporkcal/litro Kcal/kg Kgvap/litro kgvap/kg
Vaporrectificacin
Vapordespojamiento
Flujo total vapor kg/h
Eficiencia destilacin
Caso BaseCaso base sin AIMPDISTRIBUCION DE 80%
1,1791,189
1,5611,575
2.21 2.22 2.23 2.24 2.28 2.29 2.32
2.92 2.95 2.96 2.97 3.02 3.03 3.07
2,7232,845
13,33413,334
16,05716,179
99.2399.22
Relacin 2% IMP/ARECRR total C-403DISTRIBUCION DE 70%
1,1941,198
1,5801,587
2,9373,021
13,33413,334
16,27116,355
99.2799.28
Relacin 2% IMP/ARECRR total C-403
1,2191,224
1,6131,621
3,3193,384
13,33413,334
16,65316,718
99.3599.30
SISTEMA SIN C-403
1,240
1,642
3,560
13,315
16,875
99.07
SISTEMA SIN ENTRADA DIRECTA DE VAPOR
1,170
1,541
2.20
2.91
2,723
13,310
16,033
99.30
RESULTADOSA mayor contenido de etanol (8% v/v mx.) en el vino se incrementa el consumo de vapor en la seccin de destilacin para una misma cantidad de vino procesado, pero la relacin de consumo Rvap es menor. La columna despojadora est en capacidad de producir cerca de 175,000 litros/da de alcohol rectificado. El diseo de las columnas (rectificadora y de aldehdos) estn en capacidad de producir cerca de 283,000 litros/da de alcohol rectificado.Alcanzar la produccin de alcohol 283,000 litros/da representa un incremento del 70% en consumo actual de vapor de la destilera.
RESULTADOS Sin integracin energtica entre las etapas de evaporacin de vinaza ydestilacin se obtiene un consumo de vapor (5.06 kg/litro) integracin (2.21 kg/litro). y con
La seccin de agotamiento de vino (columna despojadora y evaporacinde vinaza) demanda 80% del vapor de calderas.
RESULTADOS Cuando se requiera producir alcohol impuro se recomienda distribuir un80% del etanol alimentado en la columna despojadora hacia la columna rectificadora.
Cuando no hay demanda de alcohol impuro, operar en el esquema derecirculacin total en la columna de aldehdos es ms conveniente que no operar dicha columna.
Es importante operar la columna despojadora sin la entrada directa devapor porque permite un mejor aprovechamiento energtico en el tanque flash de vinaza.
Validacin de balance de Materia
FLUJOSVino para destilacin vapor alcohlico para C-403vapor alcohlico para C-411
UNIkg/h kg/hkg/h
Valor Real de planta97,988 1,40012,814
Valor Simulacin97,988 1,44713,074
Diferencia Relativa (%)0.00 3.372.03
vinaza fondo de C-401 vinaza para H-401flemaza producida
kg/h kg/hkg/h
97,019 83,90711,998
95,961 84,80112,109
1.09 1.070.93
fondo de C-403 Alcohol impuroAlcohol Rectificado
kg/h kg/hkg/h
1,159 1085,377
1,038 1115,388
10.44 2.360.21
Validacin de balance de MateriaFLUJOSfusel oil liviano fusel oil pesado aguas alcohlicos agua hacia S-401Vinaza para el rea de evaporacin
UNIkg/h kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h
Valor Real de planta221238
Valor Simulacin221238
Diferencia Relativa (%)0.000.00
5,0192,000
5,1081,916
1.774.19
19,60011,489
19,50411,764
0.492.40
Vapor de vinaza para H-404 Vinaza concentrada Vapor para Flubex Vapor para C-401
8,11112,094
7,74012,000
4.570.78
1,400
1,334
4.71