Plantas petroquímicas: reactores, separadores y tanques

Un recipiente de las plantas petroquímicas está constituido esencialmente de una envolvente normalmente metálica capaz de contener un fluido (líquido o gaseoso), cuyas condiciones de presión y/o temperatura son iguales o distintas a la atmosférica (superior o inferior a ésta).

Son numerosas las funciones que desempeñan los recipientes en las plantas petroquímicas, químicas, farmacéuticas, nucleares, o de la industria alimentaria, tales como:

- Columnas de fraccionamiento o torres de destilación.

- Reactores.

- Separadores, de fase y/o decantadores & acumuladores.

- Almacenamiento, mediante el siguiente tipo de equipos:

• Las esferas
• Los recipientes verticales y horizontales, para gases o liquidos.
• Los tanques de techo fijo o flotante.

Funciones de los recipientes en las plantas petroquímicas

Columnas de fraccionamiento o torres de destilación, utilizadas en plantas petroquímicas o químicas, en las que se producen transformaciones físicas, como la separación de los diferentes componentes en función de su volatilidad, apoyados por inyecciones de vapor, con temperatura superior a la ambiental y presiones por encima o por debajo de la atmosférica (vacío).

Estas torres son recipientes que la mayor parte de las veces reciben su nombre de acuerdo con la función que realizan, por lo que una torre que fracciona propano, el cual abandona la torre por la parte superior, en fase vapor, suele ser llamada “depropanizador”; un “debutanizador“ es un recipiente en el que se fracciona butano, y así sucesivamente.

Reactores, cuando en su interior el fluido sufre transformaciones químicas, por lo que las condiciones de presión y/o temperatura habitualmente son más severas que en el caso precedente, salvo en los casos de la industria farmacéutica y alimentaria.

Suele ser un recipiente vertical que contiene un catalizador, cuya misión es modificar la estructura molecular de un producto a medida que este pasa a través de dicho reactor.

El catalizador provoca y/o acelera dicha reacción química sin tomar parte en ella.

En ocasiones el reactor dispone de un agitador movido por un motor eléctrico que favorece el contacto entre los componentes y/o reactivos y el catalizador.

Separadores, cuando en estos recipientes se realiza la separación de fluidos no miscibles, o de distinta densidad, o la separación física de las fases de líquido y gas de un determinado producto.

Los separadores pueden ser horizontales o verticales. Los separadores horizontales son normalmente utilizados en las plantas petroquímicas para separar un vapor de un líquido, pueden ser también utilizados para separar dos líquidos de distinta densidad. En este último caso suele utilizar un recipiente muy largo y en el cual la velocidad del fluido es muy pequeña y el tiempo de permanencia en el recipiente es muy largo.

Acumuladores; uno de los más importantes es el de reflujo; es un recipiente horizontal que en ocasiones es denominado, acumulador de cabeza, porque acumula los vapores de cabeza que emiten las torres de fraccionamiento o destilación. Estos vapores de cabeza, son enfriados y condensados por medio de un intercambiador y fluyen en forma de liquido (a veces junto con algo de vapor) hasta el recipiente, por lo que . contiene una cierta cantidad de líquido que se utiliza como reflujo, y que es bombeado e introducido de nuevo en la columna por encima de la bandeja superior de la misma. El resto del líquido, en exceso sobre la cantidad necesaria para el reflujo. se bombea hacia los subsiguientes equipos en los cuales continuará el proceso. Tiene en su interior muy escasos elementos o ninguno.

Depósitos; son otro tipo de recipientes en las plantas petroquímicas en los que simplemente los fluidos se almacenan. Como concepto ideal, el recipiente esférico es el más adecuado para resistir las presiones, pero la forma más común de los recipientes a presión es la cilíndrica dada su mayor simplicidad constructiva, pese a su menor eficacia mecánica, los cabezales de estos recipientes cilíndricos, pueden ser planos, elipsoidales (cóncavo elíptico), cóncavo hemisférico, o cónico.

Los recipientes cilíndricos, están formados por:

• La parte cilíndrica, constituida por una o más virolas, o realizada en una sola pieza (forjada).
• Los casquetes o fondos de los extremos; que pueden ser, planos, elipsoidales (cóncavo elíptico), cóncavo hemisférico, o cónico.
• Las conexiones (tubuladuras) con extremos provistos de bridas y/o roscas; destinados a la entrada y salida del fluido o de los gases, para los instrumentos y para el acceso (boca de hombre).
• Los dispositivos de sujeción al suelo tales como, faldones, patas, ménsulas, sillas, etc
• Los accesorios interiores, como platos, vertederos, distribuidores, rejillas etc.
• Los accesorios exteriores, como el pescante o “davit”, las ménsulas o soportes para el aislamiento, la placa de características, los clips o soporte para escaleras, plataformas, etc.

Otro tipo de recipientes, destinados casi en exclusiva al almacenamiento de gases licuados del petróleo (GLP), son las esferas.

El diseño y fabricación en las plantas petroquímicas de recipientes de diferente tipo, tamaño, y forma, es una labor complicada que requiere la colaboración y participación de:

• Los ingenieros de proceso y proyecto, que facilitaran los datos del proceso, que son necesarios para el diseño básico y aprobaran la solución constructiva adoptada y el proceso de fabricación elegido.
• El diseñador del recipiente y el fabricante, que basándose en lo indicado en el párrafo precedente y a su experiencia, como especialistas en este campo, junto con el conocimiento de los diferentes Códigos (ASME & API-ASME) y Normas exigibles, así como el mejor aprovechamiento de las propiedades de los materiales que intervienen en su fabricación, deben plantear una solución constructiva que resuelva el problema.