Optimización del proceso de separación de nitrógeno/ propileno en la unidad de membranas del a empresa Polipropileno del Caribe S.A. Por medio de modelación matemática y simulación

Abstract

En este estudio se llevó a cabo la optimización del sistema de unidad de membranas para la separación de la mezcla gaseosa de Nitrógeno/Propileno de la empresa Polipropileno del Caribe S.A. por medio de una simulación. Se desarrolló la simulación de la unidad de membranas, agregando las condiciones de operación de cada equipo que hace parte del proceso en el programa de simulación de procesos HYSYS®. Se realizaron los cálculos de los porcentajes de separación de las membranas para los tres casos de estudio, (homopolímeros, copolímeros y terpolímeros) evaluando los efectos producidos por la presión, temperatura, composición y la carga fresca de alimentación sobre la eficiencia de separación de estas, para así obtener las condiciones óptimas de operación. Se encontró que la eficiencia de recuperación del sistema se ve favorecida con incrementos en la presión de descarga del compresor, flujos altos y mínimas temperaturas del refrigerante utilizado en la condensación, con mayores composiciones de propileno en el alimento y con aumentos en la carga fresca de alimentación. Se obtuvieron las siguientes condiciones óptimas de operación: 1. Presiones altas, hasta llegar al punto límite a partir del cual no se obtienen beneficios significativos en la recuperación y se incrementan los costos, para el caso estudiado el valor límite es de 13 barg. 2. Temperaturas mínimas posibles, limitado por la temperatura inferior de diseño del condensador, separador gas-liquido y tuberías asociadas. En este estudio el valor límite es de -50ºC. 3. Altas concentraciones de propileno en el alimento, para así obtener los mejores márgenes de utilidad. 4. Carga fresca de alimentación máxima, no excediendo la capacidad del compresor, con la cual se obtienen altos márgenes de utilidad. Se evaluaron además, las selectividades del propileno y del nitrógeno en los módulos 1 y 2 de las membranas con respecto a las mismas variables con las que se evaluó la eficiencia. Se encontró que los módulos 1 y 2 son más selectivos para los Hidrocarburos que para el Nitrógeno y en ello radica la facilidad de separación de estas mezclas en composiciones bajas de Propileno. Este trabajo servirá como base para los trabajos de optimización posteriores y como herramienta para el personal operativo de la Empresa PROPILCO S.A. quienes lo utilizarán para determinar las condiciones óptimas de operación para cada tipo de alimentación en los diferentes productos que se fabrica en la planta a la que pertenece la Unidad de Membranas.