Análisis de Procesos Químico a partir de la lectura de su diagrama de flujo - ACETONA

 

Embed or link this publication

Description

Se presenta un diagrama de flujo para la obtención de acetona a partir del alcohol isopropílico. Se propone realizar el diagrama entrada salida, proponer un diagrama de bloque para luego responder a los planteamientos solicitados

Popular Pages


p. 1

análisis de proceso químico obtención de acetona a partir de alcohol isopropílico solución a ejercicio propuesto para el curso ps3213:ingeniería de procesos material para fines didáctico preparado por prof a requena con base en dfp presentado en analysis synthesis,and design of chemical processes por turton bailie whiting shaeiwitz sartenejas febrero 2012

[close]

p. 2

en la figura adjunta se muestra el diagrama de flujo de proceso dfp para la producción de acetona a partir del alcohol isopropílico según la reacción ch32choh ch32co h2 el alcohol empleado en la reacción está disponible en solución acuosa al 60 en peso y para la acetona obtenida como producto se exige una pureza mínima del 90 por razones de seguridad no está permitida la entrada de hidrógeno al reactor y éste debe ser removido de los productos de reacción tan pronto como sea posible con base en la información suministrada proceda a efectuar una correcta lectura e interpretación del dfp siguiendo el camino de los reactivos y de los productos luego responda a cada uno de los planteamientos formulados.

[close]

p. 3

dfp acetona a partir de alcohol isopropílico ch32choh temperatura °c presión bar fracción de vapor flujo másico ton/h flujo molar kmol/h componentes flujo molar kmol/h hidrogeno acetona alcohol isopropílico agua ch32co h2 1 25 1.01 0.0 2.40 51.9 2 32 2.3 0.0 2.67 57.8 3 350 1.91 1.0 2.67 92.6 4 357 3.0 0.0 35.1 -5 20 1.63 1.0 0.34 39.7 6 27 1.63 0.0 0.46 21.1 7 33 1.50 1.0 0.24 38.6 8 25 2.0 0.0 0.36 20.0 9 22 1.63 0.0 2.79 74.0 10 61 1.5 0.0 4.22 72.5 11 61 1.5 0.0 1.88 32.3 12 90 1.4 0.0 0.92 41.7 13 83 1.2 0.0 8.23 177 14 83 1.2 0.0 0.27 5.88 15 109 1.4 0.0 0.65 35.8 16 33 1.2 1.0 0.24 38.6 34.8 17.1 -0.16 38.6 19.0 34.7 34.9 3.86 19.0 34.7 4.4 0.12 0.40 0.00 1.93 0.10 19.1 34.7 2.51 0.02 1.29 20.0 0.00 32.4 3.84 37.8 -72.4 0.05 -32.3 0.02 -0.16 3.82 37.8 -4.82 115 57.2 -0.16 3.82 1.90 35.8 34.7 2.51 0.02 1.29

[close]

p. 4

1 complete la tabla indicando los códigos de los equipos que conforman cada una de las secciones del proceso zona preparación para la reacción reacción preparación para la separación separación reciclo equipos que la integran escriba sólo el código v-401 r-401 e-402 v-402 t-401 t-402 t-403 p-401 a/b p-402 a/b e-401 h-401 e-403 e-404 e-405 e-406 e-407 v-403 p-403 a/b v-404 p-405 a/b p-404 a/b seguidamente se muestran las distintas zonas coloreadas según su correspondencia con la estructura general de un sistema de proceso químico.

[close]

p. 5

recuerde estructura general de un sistema de proceso químico reciclo producto preparación de la alimentación para la reacción zona de reacción preparación para la separación zona de separación sub-producto a tratamiento de efluentes alimentación

[close]

p. 6

2 diga si existe corriente de purga o bypass en el dfp en caso afirmativo calcule el flujo de dichas corrientes · no hay presencia de corrientes de bypass · el reactivo se introduce disuelto en agua la que actúa como un inerte por lo tanto debe existir una purga para eliminar dicho inerte agua en cantidad similar a la introducida también se debe tener en cuenta que para el producto acetona sólo se exige una pureza del 90 por lo que puede arrastrar parte del inerte introducido para estimar el flujo de la purga se puede seguir el siguiente procedimiento:

[close]

p. 7

purga cantidad de agua a purgar cantidad de agua como inerte en la alimentación mh2o1 17,1 t/h agua eliminada en corriente 15 35,8 t/h agua introducida en corriente 8 20,0 t/h agua eliminada en 15 y no introducida en 8 15,8 t/h agua eliminada con productos agua en corriente 16 1,29 t/h cantidad de agua purgada 15,8 1,29 t/h 17,1 t/h se verifica la eliminación de agua inerte como una corriente de purga

[close]

p. 8

3 ¿que función cumplen los equipos p-402 a/b y h-401 en el proceso un ingeniero propone suprimir estos equipos reemplazándolos por un recuperador de calor a la salida del reactor r-401 para aproveche el calor de la corriente 3 ¿apoyaría ud esta propuesta justifique adecuadamente su respuesta la bomba p-402 a/b hace circular un fluido que sale del sistema de calentamiento del reactor a 357°c y lo lleva al horno h-401 para calentarlo hasta 407°c esto permite inferir que la reacción es endotérmica con alta energía de activación cabe destacar que la corriente 4 no es fluido de proceso es una corriente de servicio muy probablemente constituida por una sal inorgánica fundida y no un aceite orgánico pues estos podrían sufrir craqueo a temperaturas mayores a 350°c esta configuración permite afirma que la zona de reacción está integrada no sólo por el reactor r-401 sino también por la bomba p-402 a/b y el horno h-401.

[close]

p. 9

la propuesta de sustituir el sistema de calentamiento del reactor por un recuperador de calor a la salida del reactor es inadecuada ya que al tratarse de una reacción endotérmica la temperatura de salida del reactor corriente 3 sería mucho más baja si no se suministra calor al reactor zona de reacciÓn si se supone la capacidad calorífica del fluido de calentamiento para una sal fundida puede tomarse 0,25 kcal/kg °c es posible estimar el calor de la reacción según se muestra a continuación · q m cp t · h r sustituyendo valores numéricos q 35.100 kg/h 0,25 kcal/kg °c 407 ­ 357°c 437.500 kcal/h esta cantidad de calor no podría ser suplida por la corriente 3 verifíquelo por lo que no se apoya la propuesta.

[close]

p. 10

4 uno de sus compañeros de curso le comenta que él piensa que el agua alimentada al proceso sólo se utiliza para atrapar por solubilidad los vapores de acetona arrastrados en la corriente gaseosa que abandona el v-402 ¿qué balance de masa propondría ud realizar para verificar la hipótesis del su compañero realice dicho balance y diga si está ud de acuerdo con esta idea para verificar la hipótesis determinamos la fracción de acetona contenida en la corriente 5 que se arrastra a la corriente 6 fracción acetona recuperada mac6 mac5 1,93 4,4 43,9 por lo que efectivamente se recupera acetona sin embargo vale la pena evaluar la cantidad de acetona recuperada en relación a la producción total.

[close]

p. 11

separaciÓn de gases esto puede estimarse a partir de la cantidad de acetona en la corriente 9 que proviene de la corriente 6 macetona6 macetona9 1,93 32,4 5,95 pero la t-401 también recupera alcohol isopropílico no convertido alcohol recuperado malc6 malc5 0,10/0,12 100 83,3 pero el alcohol recuperado es muy poco en relación al contenido en la corriente 9 malc6 malc9 0,10/3,84 100 2,6 función principal de la t-401 es recuperar acetona para aumentar el rendimiento del proceso se puede por tanto afirmar que la

[close]

p. 12

5 se propone eliminar el equipo e-403 y aumentar el área del intercambiador e-402 para manejar la carga térmica del e-403 ¿apoyaría ud esta propuesta justifique adecuadamente su respuesta · no se apoya la propuesta dada las diferencias en el tipo de servicio de cada intercambiador el servicio agua fría cw utilizado en el e-402 no permitiría alcanzar la temperatura de 20°c requerida a la entrada del v-402 y si se sustituye el servicio por agua refrigerada rw se sub-utilizaría los servicios con el consecuente incremento de los costos de operación.

[close]

p. 13

6 construya el diagrama entrada-salida y el diagrama de bloque para este proceso · diagrama entrada-salida alcohol isopropílico hidrógeno ch32choh ch32co h2 acetona · diagrama de bloque a si consideran alimentación de alcohol puro hidrógeno alcohol isopropílico reactor separador de gases acetona separador de lÍquidos reciclo del alcohol no convertido purga para eliminación del agua inerte b si considera alcohol al 60 debe incluir corriente de purga para eliminar el agua antes del reciclo.

[close]

p. 14

alejandro requena dpto procesos y sistemas universidad simón bolívar

[close]

Comments

no comments yet