Almacenamiento de Amoníaco Anhidro

 Capacidad de almacenamiento

El amoníaco es necesario en dos zonas del proceso. Una de ellas es la adición de amoníaco en el R.207 de la oximación para conseguir que el pH de la reacción aumente a 4.5 para conseguir una conversión del 100%. La segunda es la adición del amoníaco en la neutralización de la caprolactama sulfonada después de los reactores de Beckmann. Por tanto, el caudal total de amoníaco se especifica en la corriente 234:

Como se ha comentado en las notas introductorias el stock será de 5 días, por tanto:

(Ec. 11.1.40.)

Teniendo en cuenta que su densidad en estado líquido es de 0.6819 kg/l a -33.35 °C y 1 atm, la capacidad de almacenamiento será:

(Ec. 11.1.41.)

El grado de llenado del tanque para almacenamientos refrigerados según la normativa es de 0.64, expresado en kilogramos de amoníaco anhidro por litro de volumen del tanque o recipiente a presión:

(Ec. 11.1.42.)

Por tanto, se colocará un tanque de almacenamiento de amoníaco de 24 m3.

 Condiciones de almacenamiento

Según la ITC-MIE-APQ4 el almacenamiento de amoníaco se puede hacer en tres formas diferentes: refrigerado, semirrefrigerado y no refrigerado. En este caso se ha optado por la primera opción, la de refrigerado. Para ello el amoníaco se almacenará en estado líquido a una temperatura de menos 33°C y a presión atmosférica.

El material de los componentes del tanque o recipiente a presión en contacto con amoníaco anhidro y de los demás componentes unidos directamente a los mismos, será acero de límite elástico inferior a 490 N/mm2(50 kg/mm2) y buenas características de soldabilidad, ductilidad y tenacidad

Según esta instrucción técnica el código de diseño utilizado para el almacenamiento refrigerado será “Api Standard 620 Appendix R”.

 Dimensiones

Se ha optado por utilizar tanques cilíndricos aislados de una sola pared. Para conocer sus dimensiones se seguirán las siguientes expresiones:

(Ec. 11.1.5.)

(Ec. 11.1.6.)

(Ec. 111.7.)

(Ec. 11.1.X.)

Y la altura total del tanque será la suma de la altura del cilindro y la de los dos fondos:

(Ec. 11.1.9.)

Una vez obtenidas todas las expresiones para el cálculo de dimensiones se expondrán los cálculos en la siguiente tabla:

Tabla 11.1.12. Resumen dimensiones tanques almacenamiento del Amoníaco anhídrido.

Parámetro Valor Vtanque, (m 3 ) 24 D, (m) 2.79 Lcilindro, (m) 3.35 Lequipo, (m) 4.29  Diseño mecánico

Según la normativa API en su apéndice para tanques refrigerados el espesor para los componentes primarios del equipo, en este caso, la carcasa, se encuentra entre 3/16-2 in. Se ha optado por ponerle un espesor de 1.5 in.

La temperatura y presión de diseño serán de .33.35 °C y 1 atm.

El material elegido es acero de límite elástico inferior a 490 N/mm2(50 kg/mm2). En cuanto al sobreespesor según ITC-MIE-APQ-4 será, como mínimo, 1 milímetro de sobreespesor de corrosión para tanques y recipientes a presión.

Por tanto,

(Ec. 11.1.43)

 Peso del equipo

Se calcularán el peso del equipo vacío y el peso en operación. Como se ha comentado antes, el llenado del tanque es de 0.64 kg de amoníaco por litro de tanque, por tanto, se almacenarán 15360 kg de amoníaco en el tanque

Se tendrán en cuenta las expresiones de las notas introductorias:

(Ec. 11.0.7)

(Ec. 11.0.8)

(Ec. 11.0.9)

En la siguiente tabla se pueden observar los datos obtenidos:

Tabla 11.1.13. Resumen datos peso de los equipos almacenamiento del Amoníaco anhídrido.

Parámetro Valor De, (m) 2.831 Di, (m) 2.791 ρacero, (kg/m 3 ) 7930 Capacidad (kg) 15360 Mcilindro, (kg) 4689.89 Mcabezal, (kg) 608.12 Moperacioón, (kg) 21266.12

 Equipos de seguridad y control

LA ITC-MIE-APQ-4 establece varias normas en cuanto a los elementos de seguridad de los almacenes de amoníaco anhídrido:

Todas las conexiones de tanques y recipientes a presión, excepto las de válvulas de seguridad, tendrán válvulas de cierre instaladas lo más cerca posible del punto de conexión. Además, las

conexiones utilizadas para trasiego de líquido situadas por debajo del máximo nivel de llenado dispondrán de válvulas de bloqueo con accionamiento a distancia o de retención en conexiones de llenado o de cierre por exceso de caudal.

El tanque tendrá una sola válvula de seguridad por tener una capacidad menor a los 100m3. Los tanques dispondrán también, como mínimo, de dos válvulas de seguridad de vacío, pudiéndose utilizar el tipo de válvula doble de presión y vacío.

En cuanto a los indicadores de nivel cada tanque o recipiente a presión estará equipado con un indicador permanente que permita controlar el nivel del líquido contenido. Además, dispondrá, como mínimo, de un dispositivo de nivel máximo o de un segundo indicador de nivel independiente del anterior y de distinto tipo con señalización óptica y acústica.

En los tanques se dispondrán alarmas independientes de alta y baja presión, con señalización óptica y acústica.

Los tanques y recipientes a presión tendrán, como mínimo, dos tomas de tierra, que se ajustarán a lo establecido en el Reglamento electrotécnico de baja tensión.

 Diseño del Cubeto

En un mismo cubeto podrán almacenarse varios tanques de amoníaco anhídrido. Las paredes de los cubetos podrán ser de tierra, acero, hormigón u obra de fábrica, serán estancas y deberán resistir, como mínimo, la presión correspondiente a la altura de líquido. Las paredes de tierra de altura igual o superior a 1 metro deberán ser compactadas y tendrán en la parte más alta una anchura mínima de 50 cm. La pendiente de la pared de tierra será coincidente con el ángulo de reposo del material con que esté construida.

Se dispondrán los medios necesarios para drenar el agua de lluvia que pueda quedar embalsada en el cubeto, la superficie tendrá una pendiente mínima del 1 por 100 hacia el pozo de drenaje. Los cubetos estarán rodeados, en una cuarta parte de su perímetro, como mínimo, por vías de acceso que tendrán 2,5 metros de anchura mínima y la altura libre precisa para circulación y maniobra de la maquinaria de mantenimiento.

La capacidad del cubeto para tanques refrigerados será suficiente para retener el líquido que se calcule en el proyecto que no se evaporará instantáneamente en caso de colapso del tanque o recipiente a presión de mayor capacidad. Por ello, se ha calculado que su capacidad en riesgo máximo será:

(Ec. 11.1.44.)

(Ec. 11.1.45.)

(Ec. 11.1.46.)

Por tanto, el área total del cubeto será:

(Ec. 11.1.47.)

Para conocer el área útil, en cambio, hay que tener en cuenta el área de los tanques, que son cilíndricos y horizontales:

(Ec. 11.1.48.)

Como se puede observar según las dimensiones el cubeto es capaz de albergar mayor cantidad que la capacidad del tanque. Se ha decidido que la altura sea:

(Ec. 11.1.49.)