Implementación de control avanzado para convertidor catalítico de la planta de ácido de operación chagres de Anglo American

Abstract

El proceso de fusión que busca la liberación del cobre provoca la generación concentrada de componentes dañinos para la salud humana y el medio ambiente en los gases metalúrgicos del proceso. Por esto, sin un proceso de limpieza de gases, una fundición no puede operar, siendo las plantas de ácido el mecanismo de tratamiento más utilizado en las fundiciones. La planta de ácido de la Fundición Chagres genera un cuello de botella restringiendo la tasa de fusión del Horno Flash. Este es generado por temperaturas superiores a los 630°C en la salida del primer paso del reactor, lo cual provoca problemas estructurales y desactivación permanente del catalizador del reactor de la planta de ácido. Frente a esta problemática se propone la implementación de un sistema de control avanzado (APC) bajo la tecnología RMPCT de la empresa Honeywell. Estos sistemas, a diferencia del enfoque tradicional de control, permiten monitorear y controlar las distintas variables de un proceso como un todo. Para esto se requiere modelar las diversas interacciones existentes. En este trabajo se estudian los procesos de la Operación Chagres, dando un enfoque principal a la planta de ácido describiendo sus principales operaciones unitarias. Posterior a ello se realiza una revisión teórica de los fundamentos de los sistemas APC, la fenomenología del proceso de conversión de SO2 y se estudia el sistema actual de control integrado por lazos PID. La implementación del sistema de control se compuso de 7 etapas; donde en la primera se evaluaron los beneficios de la implementación de la tecnología, en la segunda se clasifican las variables en variables controladas, variables manipuladas y variables de perturbación; en la tercera se identifican los principales problemas en la implementación de la herramienta; en la cuarta se realizan las pruebas en planta con el fin de generar datos válidos para la identificación de modelos; en la quinta se identifican los diversos modelos que permitirán al controlador predecir y controlar el proceso; en la sexta se realizan las configuraciones necesarias en planta para acoger a la aplicación de control, se entrena a los operadores y se realizan los primeros encendidos del controlador avanzado; en la séptima y última etapa se realiza la sintonía de la herramienta de control.(...) The smelting process that seeks the liberation of copper causes the concentrated generation of components harmful to human health and the environment in the metallurgical gases of the process. For this reason, without a gas cleaning process a smelter cannot operate, and acid plants are the most commonly used treatment mechanism in smelters. The Chagres Smelter acid plant generates a bottleneck restricting the melting rate of the Flash Furnace. This is generated by temperatures above 630°C at the outlet of the first reactor step, which causes structural problems and permanent deactivation of the acid plant reactor catalyst. In response to this problem, the implementation of an advanced control system (APC) under Honeywell's RMPCT technology is proposed. These systems, unlike the traditional control approach, allow monitoring and controlling the different variables of a process as a whole. This requires modeling the various existing interactions. In this work the processes of the Chagres Operation are studied, giving a main focus to the acid plant describing its main unitary operations. Subsequently, a theoretical review of the fundamentals of APC systems, the phenomenology of the SO2 conversion process and the current control system integrated by PID loops is studied. The implementation of the control system consisted of 7 stages; where in the first the benefits of implementing the technology were evaluated, in the second the variables are classified as controlled variables, manipulated variables and disturbance variables; in the third, the main problems in the implementation of the tool are identified; in the fourth, plant tests are carried out in order to generate valid data for model identification; in the fifth, the various models that will allow the controller to predict and control the process are identified; in the sixth, the necessary configurations are made in the plant to host the control application, the operators are trained and the first power-ups of the advanced controller are carried out; In the seventh and last stage, the control tool is tuned.(...)