Ingeniería funcional de tanques de procesamiento
Los silos pueden ser utilizados como tanques de procesamiento adicional a su función de almacenamiento. Tanques de procesamiento pueden ser usados para operaciones de secado, remoción o purga de trazas de compuestos orgánicos volátiles (COV), calentamiento, enfriamiento, curado, acondicionamiento o atemperación. Para realizar estas operaciones, se equipan los tanques de almacenamiento con intercambiadores de calor o se modifica su diseño para permitir la inyección de gas. Ejemplos de tanques de procesamiento son los siguientes:
- Columnas de purga para poliolefinas
- Silos de acondicionamiento de azúcar
- Tolvas de secado para remoción de humedad de la biomasa
- Reactores de lecho en movimiento
- Secadores de granos o tanques de atemperamiento para trigo
En Jenike & Johanson utilizamos un método científico para diseñar los tanques de procesamiento basado en las propiedades cinéticas, térmicas y de flujo de los materiales a granel. Mediante el uso de nuestro modelo exclusivo para flujo en dos fases podemos calcular el perfil de esfuerzo por sólidos y el perfil de gas, permitiendo así un diseño eficiente de la operación de procesamiento y al mismo tiempo, prevenir problemas de flujo como taponamiento, flujo errático y segregación.
Nuestro diseño funcional de tanques de procesamiento generalmente incluyen:
- Dimensión de la boquilla de salida para prevenir obstrucción de flujo
- Angulo de la tolva para asegurar un patrón de flujo másico
- Tiempo de residencia requerido para la operación de secado o purga
- Máximo flujo de introducción de gas
- Sistema de distribución de gas (J-Purge™)
Posterior a la ingeniería funcional, Jenike & Johanson puede desarrollar una completa ingeniería de detalle y suministrar los equipos basados en nuestras recomendaciones. Adicionalmente podemos ejecutar los cálculos de cargas y análisis estructural del sistema usando paquetes computacionales exclusivos y comerciales.
Problema
La unidad de polipropileno (PP) en INEOS Geel, Bélgica incluye una columna de purga aguas abajo de los reactores para remover la trazas de hidrocarburos y neutralizar el catalizador. El diseño original de la columna de purga presentaba un pobre rendimiento y eficiencia debido al diseño del cono invertido para la distribución del gas de purga.
A pesar de los beneficios de una columna de purga, serios problemas pueden ocurrir limitando su efectividad. Por ejemplo, una purga incompleta puede ser causada por una fluidización localizada, no uniformidad en la distribución del gas de purga y/o no uniformidad en el perfil de velocidad del sólido a granel; estos problemas pueden conllevar a productos fuera de calidad por olor, riesgos de explosión o incendios, no conformidad en emisiones ambientales y/o problemas de manejo en general. Otro tipo de problemas pueden presentarse, tales como exceso uso de gas de purga para lograr las trazas de volátiles permitidos o contaminación cruzada entre lotes, debido al flujo no uniforme de sólidos dentro de la columna de purga.
 Purga incompleta debido a zonas de estancamiento en la columna de purga |
Solución
Jenike & Johanson desarrolló el diseño funcional de la nueva columna de purga basado en las propiedades de flujo del polipropileno manejado. La columna fue diseñada para obtener un tiempo residencia de PP uniforme. El gas de purga fue diseñado para introducirse inmediatamente por encima del cono, usando nuestra tecnología patentada J-Purge™. Este diseño permitió una distribución del gas de purga uniforme, sin efectos negativos en el flujo de sólidos.
 Perfiles de purga calculados |
Resultado
La nueva columna de purga ha estado en operación por más de una década con buen rendimiento y eficiencia, cumpliendo con los requerimientos del proceso. De acuerdo al ingeniero líder del proyecto, Jim Lee, la nueva columna de purga ha excedido todas las expectativas. Las trazas de volátiles en el PP han estado dentro del rango deseado aún cuando la unidad de PP aumentó su capacidad en un 40%.
 Columna de purga instalada |
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 Construcción de un tanque de procesamiento
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 Ejemplo del interior de una columna de purga
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 Configuración de un tanque de procesamiento
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