Evaluación del funcionamiento de columnas y equipos de destilación de la destilería de una empresa agroindustrial para elevar el grado alcohólico y la producción

Abstract

En la destilería de la empresa agroindustrial Cartavio S.A.A. existen 03 plantas de producción de alcohol las cuales actualmente producen un total aproximado de 120 mil litros de alcohol por día. Cada una de estas plantas trabaja con melaza como materia prima ya sea proveniente de la propia azucarera o de otros ingenios azucareros. Para el desarrollo completo del proceso, cada planta opera con 5 columnas de destilación: columna mostera, columna rectificadora, columna agotadora de flegmas, columna desmetanizadora, columna hidroselectora y una columna de aldehídos. Uno de los inconvenientes más recurrentes en esta destilería es que la planta #2 siempre ha sido una de las más limitadas en producción debido a problemas de calidad en el producto terminado. Como es de conocimiento, los días de operación en una destilería son determinados por el nivel de incrustación en la columna mostera y el tiempo que demande en su limpieza. Normalmente a los 20 días de operación, con un flujo de alimentación de 11 m3/h de vino era necesario realizar una parada de limpieza la cual demandaba entre 3 a 4 días. Además de ello, el grado alcohólico de su producción era muy inestable y oscilaba entre 95.80° y 96.10° G. L. motivo por el cual se evitaba consumir mucho vino con la finalidad de mantener la calidad del producto terminado. La importancia del presente informe se basa en reflejar la capacidad de toma de decisiones frente a los problemas que afectan directamente el rendimiento y a la eficiencia de la planta, asi como la aplicación de los conocimientos académicos adquiridos durante la formación profesional. En primera instancia, se realizó un seguimiento de los análisis de grado alcohólico del producto terminado brindados por laboratorio de calidad para así determinar la recurrencia con la que ocurría la desviación del análisis. Se pudo apreciar que el grado alcohólico del alcohol rectificado de la planta #2 no se mantenía por encima de los 96° G.L. por más de una hora, llegando a oscilar entre 94.30 y 96.05° G.L. Debido a ello, para descartar que la causa original de la caída del grado alcohólico de la producción sea la variación del vapor de 10 psi y 20 psi, se trabajó en conjunto con el supervisor del área de calderos y con el ingeniero de procesos de turno en el área de elaboración para mantener una tendencia optima en consumo de vapor hacia la destilería y poder estabilizar nuestros parámetros de operación. Luego de un seguimiento de 24 horas con condiciones normales, pudimos descartar dicha hipótesis puesto que la desviación en los análisis era persistente. Es por ello por lo que se inició una serie de

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muestreos a lo largo de los diferentes equipos de destilación: condensadores, pase de columna rectificadora a columna desmetanizadora, fondos de cada columna de destilación, entrada y salida de alcohol del reboiler, muestreo en succión y descarga de cada bomba propia de cada columna de destilación y a la entrada y salida del enfriador de alcohol. La finalidad de dichos análisis era determinar si existían valores fuera de rango asumiendo así una posible contaminación por agua o por alguna flegma de alcohol. En dicha prueba se identificó en el reboiler de la columna desmetanizadora una desviación en el grado alcohólico de las dos muestras tomadas. Este equipo tiene como diseño ingreso de vapores alcohólicos de 50° G.L. por fuera de los tubos y por dentro de los tubos ingreso de alcohol rectificado de 96° G.L. cuando se realizó el muestro se observó que la salida del alcohol de 96° llegaba a disminuir entre 84 y 90° G.L. mientras que el condensado de los vapores alcohólicos de 50 G.L. aumentaba. Es por ello, que para corroborar la teoría de una posible contaminación por algunos tubos rotos en el reboiler se sacó una muestra del fondo de la columna desmetanizadora y efectivamente se comprobó la existencia de alcohol de bajo grado en dicha columna. Como protocolo de corrección, se coordinó con el ingeniero de mantenimiento el desmontaje del equipo para realizar una prueba hidráulica. De esta forma se podría identificar cuáles y cuantos de los tubos presentaban fugas. Finalmente, luego de identificar los tubos que presentaron fugas en la prueba hidráulica se procedió con la corrección. Una vez culminado el izaje del reboiler, se puso en servicio y mediante seguimiento se pudo corroborar la mejora y la estabilidad en el grado alcohólico del producto terminado. Por otra parte, la mejora del grado de dicha planta fue un punto clave para incrementar la producción puesto que era imposible subir la alimentación de vino a la columna mostera por precaución de no almacenar mucho producto terminado de baja calidad. Así mismo, al aumentar el ingreso de vino a destilar se establecieron nuevos parámetros de operación para la columna mostera y rectificadora para evitar que las columnas de inunden y se ahoguen, respectivamente.

At the distillery of the agro-industrial company Cartavio S.A.A., there are three alcohol production plants, which currently produce an approximate total of 120,000 liters of alcohol per day. Each of these plants operates with molasses as raw material, either sourced from its own sugar mill or from other sugar mills. For the complete development of the process, each plant operates with five distillation columns: mash column, rectifying column, phlegm exhaust column, demethanizing column, hydroselective column, and an aldehyde column. One of the most recurrent issues at this distillery is that Plant #2 has always been one of the most limited in production due to quality problems with the finished product. As is commonly known, the operating days in a distillery are determined by the level of fouling in the mash column and the time required for its cleaning. Typically, after 20 days of operation with a feed flow of 11 m3/h of wine, a cleaning stop would be necessary, which required between 3 to 4 days. In addition, the alcohol content of the production was highly unstable, fluctuating between 95.80° and 96.10° G.L., which led to a reduction in the consumption of wine to maintain the quality of the finished product. The importance of this report lies in reflecting the ability to make decisions in the face of problems that directly affect plant performance and efficiency, as well as the application of academic knowledge acquired during professional training. Initially, an analysis was conducted on the alcohol content of the finished product, provided by the quality laboratory, to determine the recurrence of deviations in the analysis. It was observed that the alcohol content of the rectified alcohol from Plant #2 could not be maintained above 96° G.L. for more than an hour, fluctuating between 94.30° and 96.05° G.L. Due to this, to rule out the possibility that the drop in alcohol content was caused by variations in vapor pressure (10 psi and 20 psi), the team worked alongside the boiler area supervisor and the process engineer on duty in the production area to maintain an optimal steam consumption trend to stabilize operational parameters in the distillery. After a 24- hour follow-up under normal conditions, this hypothesis was discarded, as the deviation in the analysis remained persistent. Therefore, a series of samples were taken from various distillation equipment: condensers, the transition from the rectifying column to the demethanizing column, the bottoms of each distillation column, the inlet and outlet of alcohol from the reboiler, and the suction and discharge of each pump in each distillation column, as well as the alcohol cooler’s inlet and outlet. The purpose of these analyses was to determine whether there were any out-of-range values, suggesting possible

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contamination by water or by alcohol phlegm. In this test, a deviation in the alcohol content of two samples taken from the reboiler of the demethanizing column was identified. This equipment is designed to allow the entry of alcoholic vapors at 50° G.L. outside the tubes, while rectified alcohol at 96° G.L. enters through the tubes. Upon sampling, it was observed that the output of the 96° alcohol decreased to between 84° and 90° G.L., while the condensed 50° G.L. alcoholic vapors increased. To corroborate the theory of possible contamination due to broken tubes in the reboiler, a sample was taken from the bottom of the demethanizing column, and it was confirmed that low-grade alcohol was present in the column. As a corrective protocol, coordination was made with the maintenance engineer to dismantle the equipment for a hydraulic test, which would help identify which and how many of the tubes were leaking. After identifying the tubes with leaks during the hydraulic test, corrective action was taken. Once the reboiler was reinstalled, it was put back into service, and follow-up checks confirmed the improvement and stability in the alcohol content of the finished product. Moreover, the improvement in the alcohol content of this plant was a key factor in increasing production, as it had been impossible to increase the wine feed to the mash column out of concern for storing too much low-quality finished product. Likewise, with the increased wine feed for distillation, new operational parameters were established for the mash and rectifying columns to prevent flooding and choking of the columns, respectively.