Planta química
| Ingenieria química | |
|---|---|
| |
| Generalitats | |
| Fonaments | |
| Aspectes | |
| Processos Unitaris | |
| |
| Glossaris | |
Una planta química és una planta de processament indústrial que fabrica (o processa d'un atre modo) productes químics, generalment a gran escala.[1] L'objectiu general d'una planta química és crear noves riquees materials per mig de la transformació química o biològica i/o la separació de materials.[2] Les plantes químiques utilisen equips, unitats i tecnologia especialisats en el procés de fabricació. Atres tipos de plantes, tals com a polímero, productes farmacèutics, aliments, i algunes instalacions de producció de begudes, plantes d'energia, refineria de petròleu o d'atres refineria, processament de gas natural i plantes bioquímiques, tractament d'aigua i aigües residuals i la contaminació de l'equip de control d'us moltes tecnologies que tenen similituts a la tecnologia de plantes químiques tals com a sistemes de decorreguts i sistemes de reactors químics. Alguns considerarien que una refineria de petròleu o un fabricant de productes farmacèutics o polímeros és efectivament una planta química.
Les plantes petroquímiques (plantes que utilisen químics del petròleu com matèria primera o matèria primera) s'ubiquen adjacents a una refineria de petròleu para minimisar els costs de transport de les matèries primeres produïdes per la refineria. Les plantes químiques d'especialitat[3] i química fina solen ser molt més chicotetes i no tan sensibles a l'ubicació. S'han desenrollat ferramentes per a convertir el cost base d'un proyecte d'una ubicació geogràfica a una atra.[4]
Processos químics
[editar | editar còdic]Les plantes químiques utilisen processos químics, que són métodos detallats a escala industrial, per a transformar productes químics de matèries primeres en productes. El mateix procés químic es pot utilisar en més d'una planta química, en capacitats possiblement escalades en cada planta. Ademés, una planta química en un lloc pot construir-se per a utilisar més d'un procés químic, per eixemple, per a produir múltiples productes.
Una planta química generalment té recipients grans o seccions anomenades unitats o llínees que estan interconectadas per canonades o atres equips de moviment de material que poden transportar corrents de material. Dits fluix de material poden incloure decorreguts (gas o líquit transportat en canonades) o, a voltes, sòlits o mescles tals com fancs. Un procés químic en general es compon de passos cridats operacions unitàries que ocorren en les unitats individuals. Una matèria primera que ingressa a un procés químic o una planta com a entrada per a convertir-la en un producte es denomina comunament matèria primera, o simplement alimentació. Ademés de les matèries primeres per a la planta en el seu conjunt, una corrent d'entrada de material a processar en una unitat particular pot considerar-se de manera similar com a alimentació per a eixa unitat. Els fluix d'eixida de la planta en el seu conjunt són productes finals i, a voltes, els fluix d'eixida d'unitats individuals poden considerar-se productes intermijos per a les seues unitats. No obstant, els productes finals d'una planta poden ser productes químics intermijos utilisats com a matèria primera en una atra planta per al seu posterior processament. Per eixemple, alguns productes d'una refineria de petròleu poden usar-se com a matèria primera en plantes petroquímiques, que a la seua volta poden produir matèries primeres per a plantes farmacèutiques.
La(s) corrent(s) d'alimentació, producte(s), o abdós poden ser composts individuals o mescles. A sovint no val la pena separar completament els components d'estes mescles; Els nivells específics de purea depenen dels requisits del producte i l'economia del procés.
Operacions
[editar | editar còdic]Els processos químics es poden eixecutar en operació contínua o per lots.
Operació per lots
[editar | editar còdic]En l'operació per lots, la producció es produïx en passos de temps seqüencial en lots discrets. Un lot de matèries primeres s'alimenta (o càrrega) en un procés o unitat, després es porta a terme el procés químic, després s'eliminen els productes i qualsevol atra eixida. Dita producció de lots pot repetir-se una i una atra volta en nous lots de matèria primera. L'operació per lots s'usa comunament en plantes de menor escala, com la producció de productes químics farmacèutics o especialisats, en la finalitat de millorar la trazabilidad i la flexibilitat. Les plantes contínues generalment s'usen per a fabricar productes bàsics o productes petroquímics, mentres que les plantes discontínues són més comunes en la producció de químics fins i d'especialitats, aixina com en la fabricació d'ingredients farmacèutics actius (API).
Operació contínua
[editar | editar còdic]En l'operació contínua, tots els passos són continus en el temps. Durant l'operació contínua habitual, l'alimentació i l'eliminació del producte són corrents contínues de material en moviment, que junt en el procés en sí, es porten a terme de manera simultànea i contínua. Les plantes o unitats químiques en operació contínua usualment estan en un estat estable o en un estat estable aproximat. L'estat estacionario significa que les cantitats relacionades en el procés no canvien a mida que passa el temps durant l'operació. Dites cantitats constants inclouen velocitats de fluix de corrent, velocitats de calfament o refredat, temperaturas, pressiones i composicions químiques en qualsevol punt (ubicació) determinat. L'operació contínua és més eficient en moltes operacions a gran escala com les refineria de petròleu. És possible que algunes unitats operen contínuament i unes atres que estiguen en operació per lots en una planta química. La cantitat de matèria primera primària o producte per unitat de temps que una planta o unitat pot processar es coneix com la capacitat d'eixa planta o unitat. Per eixemple: la capacitat d'una refineria de petròleu pot donar-se en térmens de barrils de petròleu cru refinat per dia; alternativament, la capacitat de la planta química es pot donar en toneladas de producte produït per dia. En l'operació diària real, una planta (o unitat) operarà a un percentage de la seua capacitat total. Els ingeniers normalment assumixen un temps d'operació del 90% per a les plantes que treballen principalment en decorreguts i el 80% del temps d'activitat de les plantes que treballen principalment en sòlits.
Unitats i sistemes de decorreguts
[editar | editar còdic]Les operacions d'unitats específiques es porten a terme en tipos específics d'unitats. Encara que algunes unitats poden funcionar a temperatura o pressió ambiente, moltes unitats funcionen a temperatures o pressions més altes o més baixes. Els recipients en plantes químiques a sovint són cilíndrics en extrems redonejats, una forma que pot ser adequada per a mantindre alta pressió o buit. Les reaccions químiques poden convertir certs tipos de composts en atres composts en reactors químics. Els reactors químics poden ser llits compactes i poden tindre catalisadors sòlits heterogéneus que permaneixen en els reactors a mida que els decorreguts es mouen a través d'ells, o simplement poden ser gots agitats en els quals ocorren les reaccions. Ya que la superfície dels catalisadors sòlits heterogéneus a voltes es pot "enverinar" de depòsits com el coque, la regeneració de catalisadors pot ser necessària. Els llits fluidizados també es poden usar en alguns casos per a assegurar una bona mescla. També pot haver unitats (o subunidades) para mesclar (inclús dissoldre), separació, calfament, refredat o alguna combinació d'estos. Per eixemple, els reactors químics a sovint tenen agitació per a mesclar i calfar o gelar per a mantindre la temperatura. Quan es dissenyen plantes a gran escala, es deu considerar el calor produïda o absorbit per les reaccions químiques. Algunes plantes poden tindre unitats en cultius d'organismes per a processos bioquímics com la fermentació o la producció d'enzimas.
Els processos de separació inclouen filtració, sedimentación (sedimentación), extracció o lixiviación, destilació, recristalización o precipitació (seguida de filtració o sedimentación), òsmosis inversa, secat i adsorció. Els bescanviadors de calor s'utilisen a sovint per a calfar o gelar, inclús hervir o condensar, a sovint en combinació en atres unitats, com les torres de destilació. També pot haver tancs d'almagasenament per a almagasenar matèria primera, productes intermijos o finals, o desperdicis. Els tancs d'almagasenament comunament tenen indicadors de nivell per a mostrar qué tan plens estan. Pot haver estructures que sostenen o soporten unitats a voltes massives i el seu equip associat. A sovint hi ha escales, escales o atres passos per a que el personal aplegue als punts en les unitats per a mostreig, inspecció o manteniment. Un àrea d'una planta o instalació en numerosos tancs d'almagasenament a voltes es denomina depòsit de tancs, especialment en un depòsit de petròleu.
Els sistemes de decorreguts per a transportar líquits i gasos inclouen canonades i tubos de diversos diàmetros, varis tipos de vàlvulas per a controlar o detindre el fluix, bombes per a moure o presurizar líquits i compressors per a presurizar o moure gasos. Els tancs, canonades i, a voltes, atres equips a alta o molt baixa temperatura generalment estan coberts en aïllament per a la seguritat del personal i per a mantindre la temperatura en l'interior. Els sistemes i unitats de decorreguts comunament tenen instruments com a sensors de temperatura i pressió i dispositius de medició de fluix en ubicacions seleccionades en una planta. Els analisadors en llínea per a l'anàlisis de propietats químiques o físiques s'han tornat més comunes. Els solvents a voltes poden usar-se per a dissoldre reactius o materials tals com a sòlits per a extracció o lixiviación, per a proporcionar un mig adequat per a que certes reaccions químiques es desenrollen, o per a que puguen ser tractats com a decorreguts.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Ellison-Taylor (1970). Chemical Plant Technology: An Introductory Manual, Longmans.
- ↑ Douglas, James M. (1988). Conceptual Design of Chemical Processes, McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-017762-8.
- ↑ «[1]», Chemical & Engineering News supplement 82.
- ↑ «Plant Construction Location Factor - Intratec Knowledge Base». Archivat des d'el original, el 6 de març de 2014. Consultat el 19 de febrer de 2019.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Planta química» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.