Columnas de destilación: bandejas, ensuciamiento y mantenimiento es la disciplina de ingeniería dedicada a operar y mantener los altos recipientes de separación que dividen una mezcla líquida en productos por diferencias en el punto de ebullición
usando un rehervidor para aportar calor en la base, un condensador y reflujo para devolver líquido en la parte superior, e internos de bandejas o empaques para crear contactos repetidos vapor-líquido. Cuando los internos funcionan, la columna cumple sus objetivos de pureza y caudal.
Cuando se ensucian, corroen o inundan, la separación colapsa y el coste energético aumenta. Este artículo explica cómo funciona la columna, las fallas hidráulicas que la limitan, los mecanismos de daño que atacan los internos y la rutina de inspección que mantiene el equipo fiable.
Una alimentación entra en la columna y se divide en un vapor ascendente y un líquido descendente.
En cada etapa el vapor cede sus componentes más pesados al líquido y recoge los más ligeros, por lo que el producto de cabeza se enriquece en el componente de bajo punto de ebullición y el fondo en el de alto punto.
El rehervidor suministra el tráfico de vapor, el condensador y el tambor de reflujo suministran el tráfico de líquido, y la relación entre ellos (relación de reflujo) determina la nitidez de la separación.
La calidad de la separación depende completamente de un buen contacto vapor-líquido a través de los internos, por lo que el estado de los internos condiciona el rendimiento de la columna más que cualquier único ajuste de control.
Los internos se agrupan en tres familias principales, cada una con distinto comportamiento frente al ensuciamiento y al mantenimiento:
Los distribuidores de líquido situados sobre lechos empacados son un punto débil común. Un distribuidor obstruido o inclinado envía líquido por un lado del lecho, dejando el resto seco y destruyendo la eficiencia incluso cuando el propio empaque está limpio.
La mayoría de las pérdidas repentinas de separación son hidráulicas, no químicas. Los cuatro modos clásicos de fallo son inundación, goteo, arrastre y formación de espuma:
La degradación más lenta proviene de depósitos y pérdida de metal. La formación de polímeros y gomas, la precipitación de sales, los productos de corrosión y, en servicios calientes, el depósito de coque se acumulan en bandejas y empaques, aumentando la caída de presión y obstruyendo orificios.
La corrosión ataca la carcasa, las bandejas y los bajantes donde se concentran agua, cloruros, aminas o ácidos orgánicos, a menudo en la zona de alimentación y en la parte superior donde se forma el primer condensado.
La formación de coque domina en torres de alta temperatura como las unidades de crudo y de vacío, donde el craqueo térmico deposita carbono en los internos y en el circuito del rehervidor.
Estos mecanismos son parientes cercanos del ensuciamiento de intercambiadores, y los mismos contaminantes de alimentación que ensucian una columna también ensucian su rehervidor y los intercambiadores de cabeza. Haga seguimiento de ambos juntos, porque el aumento de la carga del rehervidor suele ser la primera señal de una columna ensuciada.
Vea nuestra nota sobre ensuciamiento de intercambiadores de calor para los mecanismos compartidos.
| Problema | Síntoma típico | Primera acción |
|---|---|---|
| Inundación | Alta presión diferencial, ambos productos fuera de especificación, arrastre de líquido | Reducir la potencia del rehervidor y el reflujo, luego confirmar que no haya obstrucción en los bajantes |
| Goteo | Baja eficiencia de bandejas, separación deficiente a baja carga | Aumentar la tasa de vapor por encima del punto de goteo |
| Arrastre | La pureza de cabeza cae al aumentar la tasa de alimentación | Reducir la velocidad del vapor, comprobar el espaciamiento entre bandejas y los niveles |
| Formación de espuma | Síntomas de inundación a baja tasa de vapor | Inyectar antiespumante, eliminar la fuente de tensioactivos o de finas |
| Ensuciamiento o formación de coque | Aumento de la caída de presión, incremento de la carga del rehervidor | Escaneo gamma para localizar depósitos, planificar limpieza en la parada programada |
| Maldistribución del distribuidor | Eficiencia del lecho empacado muy por debajo del diseño | Inspeccionar y limpiar el distribuidor, comprobar niveles y orificios |
El mantenimiento de columnas se desarrolla por dos vías: diagnóstico en línea e inspección en parada programada. En línea, el escaneo gamma es la herramienta clave.
Al desplazar una fuente radiactiva sellada y un detector por lados opuestos de la columna, se cartografía la densidad interna para localizar bandejas inundadas, plataformas colapsadas, empaques faltantes y alteraciones en el nivel de líquido sin abrir el recipiente, lo que es invaluable para una unidad en funcionamiento que está rindiendo por debajo de lo esperado.
La retrodispersión de neutrones es un método complementario para confirmar la inundación de bajantes y la pérdida de sellado. En la parada programada se abre el recipiente para trabajo directo:
No pase por alto el exterior del recipiente. Las faldas, boquillas y cualquier punto donde el aislamiento atrape humedad son sitios propensos a la corrosión bajo aislamiento , que puede adelgazar la carcasa sin ser vista entre paradas.
Un CMMS como Fabrico vincula estos escaneos, lecturas de espesor y tareas de parada programada al activo para que las tendencias sean visibles antes de la siguiente avería. Solicite una demo de Fabrico para ver cómo se mantiene el historial.
Ambas aumentan la presión diferencial y causan arrastre, pero la inundación ocurre a carga alta de vapor mientras que la formación de espuma aparece a carga baja. Si los síntomas aparecen cuando la torre está poco cargada, sospeche espuma y compruebe la presencia de tensioactivos o finas sólidas antes de reducir más las tasas.
Un escaneo gamma diagnostica internos dañados o inundados mientras la unidad está en operación, de modo que puede planificar la reparación y confirmar la falla antes de un costoso paro. Abrir una torre en caliente no es una opción, y el escaneo a menudo muestra exactamente qué bandejas atacar en la parada programada.
Las bandejas toleran mejor el ensuciamiento y son más sencillas de inspeccionar y limpiar, por lo que convienen para servicios sucios. El empaque estructurado ofrece mayor eficiencia y menor caída de presión pero exige alimentación limpia y un distribuidor de líquido bien ajustado para rendir.
Los mismos contaminantes que ensucian las bandejas también ensucian el rehervidor, y el aumento de la carga del rehervidor a caudal fijo suele ser la señal más temprana de ensuciamiento. Monitoree conjuntamente la caída de presión de la columna y la carga del rehervidor en lugar de hacerlo de forma aislada.
Iniciar sesión
Blog
