Safe start-up of semi-batch process with exothermic reactions

• Autores: M. A. Alos, I. Grau, J. A. Feliu
• Localización: Afinidad: Revista de química teórica y aplicada, ISSN 0001-9704, Vol. 59, Nº 500, 2002, págs. 461-469
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Engegada segura de reactors batch amb reaccions exotèrmiques
  • Puesta en marcha de reactores batch con reacciones exotérmicas
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• Resumen
  • español

    Esta contribución propone una estrategia para la puesta en marcha de un proceso batch en el que se efectúan reacciones fuertemente exotérmicas, de acuerdo con los principios inherentes de seguridad. El método se basa en el seguimiento, mediante acciones correctoras sobre la temperatura del fluido refrigerante y sobre la velocidad de dosificación de los reactivos, de una temperatura de proceso calculada a partir de las ecuaciones de balance materia y energía de un reactor discontinuo. Como caso de estudio se ha seleccionado un proceso de nitración cuyo crudo de reacción puede desencadenar reacciones de descomposición en condiciones muy cercanas a las de operación. Se presentan las reacciones químicas implicadas en dicho proceso, los parámetros cinéticos y de seguridad térmica y las condiciones de funcionamiento de la planta industrial. Los datos de planta se han obtenido a partir de una simulación dinámica rigurosa del proceso, utilizando el software comercial HYSS. Los resultados demuestran que aplicando dicha estrategia el proceso se mantiene en condiciones inherentemente seguras. El método no requiere del uso de ningún modelo cinético, únicamente es necesario estimar los parámetros básicos para la seguridad del proceso de tener acceso a la lectura de las mediciones que normalmente se encuentran disponibles en las plantas industriales.

  • català

    Aquesta contribució proposa una estratègia per a la posada en marxa d'un procés batch en el qual s'efectuen reaccions fortament exotèrmiques, d'acord amb els principis inherents de seguretat. El mètode es basa en el seguiment, mitjançant accions correctores sobre la temperatura del fluid refrigerant i sobre la velocitat de dosatge dels reactius, d'una temperatura de procés calculada a partir de les equacions de balanç matèria i energia d'un reactor discontinu. Com a cas d'estudi s'ha seleccionat un procés de nitració el cru de reacció de la qual pot desencadenar reaccions de descomposició en condicions molt pròximes a les d'operació. Es presenten les reaccions químiques implicades en aquest procés, els paràmetres cinètics i de seguretat tèrmica i les condicions de funcionament de la planta industrial. Les dades de planta s'han obtingut a partir d'una simulació dinàmica rigorosa del procés, utilitzant el programari comercial HYSS. Els resultats demostren que aplicant aquesta estratègia el procés es manté en condicions inherentment segures. El mètode no requereix de l'ús de cap model cinètic, únicament és necessari estimar els paràmetres bàsics per a la seguretat del procés de tenir accés a la lectura dels mesuraments que normalment es troben disponibles en les plantes industrials.

  • English

    This contribution proposes a strategy for starting up a batch process involving strongly exothermic reactions, in accordance with inherent safety principles. The method is based on monitoring a process temperature, calculated from the mass and energy balance equations of a batch reactor, by making corrective actions on the coolant temperature and the reactant dosing rate. A nitration process was selected as a case study, where the reaction feed can trigger decomposition reactions under conditions very close to those of operation. The chemical reactions involved in this process, the kinetic and thermal safety parameters, and the operating conditions of the industrial plant are presented. Plant data were obtained from a rigorous dynamic simulation of the process using the commercial software HYSS. The results demonstrate that by applying this strategy, the process remains under inherently safe conditions. The method does not require the use of any kinetic model; it is only necessary to estimate the basic parameters for the safety of the process and to have access to the readings of the measurements that are normally available in industrial plants.