Diseño Básico de Procesos Tarea 2 Nivel 2 “Estructura de entrada-salida”

Estructura de entrada-salida de la hoja de flujo

Ya que los costos de las materias primas son a menudo en el rango de 35 a 85% de los costes totales de transformación, centramos nuestra atención inicial sobre las variables de diseño que podrían afectar estos gastos corrientes. Las decisiones que tomamos son:

¿Hay que purificar las corrientes de las materias primas antes de la transformación, o procesar las impurezas de alimentación?

¿Cuántas corrientes producto habrá?

¿Necesitamos recircular el gas y una corriente de purga? ¿Cuáles son los costos asociados con una purga?

En caso de subproductos reversibles ¿ser recuperados o reciclados?

¿Cuáles son los costos asociados con las pérdidas de selectividad para reacciones complejas?

Heurística de impurezas de alimentación.

Si las impurezas reaccionan, es preferible eliminarlas antes del procesamiento. Si las impurezas son inertes, están presentes en cantidades bastante grandes, pero se pueden separar fácilmente por destilación, es preferible eliminarlas antes del procesamiento.

No parece haber ninguna heurística disponible para cuantificar la cantidad. Del mismo modo, no parece haber ninguna heurística para decidir si es mejor utilizar la destilación azeotrópica u otras técnicas de separación complejas para eliminar las impurezas.

Heurística para el número de las corrientes de producto

Primero suponemos que el efluente del reactor contendrá todos los componentes en las corrientes de alimentación y todos los componentes en cada etapa de reacción. Si uno o más de estos componentes en el efluente del reactor es altamente corrosivo, o podría polimerizarse o descomponerse para subproductos indeseables, y si podemos forzar esta reacción para completar la conversión con el fin de eliminar este tipo de componente indeseable, lo quitamos de la lista. A continuación, clasificamos todos los componentes en el efluente del reactor de la siguiente manera:

Reactivo: recircular

Reacción intermedia: recircular

Subproductos reversibles: ya sea recircular o sacar

Reactivo con azeótropo: ya sea recircular el azeótropo o romper el azeótropo y recircular el reactivo.

Producto primario: sacarlo

Subproductos valiosos: sacarlos

Munguía Chávez José Francisco 4IV76

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Subproductos combustibles: sacarlos

Subproductos de desecho: sacarlos

El número de corrientes de producto se supone que es el número de nudos.

Heurística para recirculación y purga

Si un reactivo y ya sea impureza de alimentación o una reacción de subproductos tanto hervir a una temperatura menor que la del propileno, asumimos que un gas de recirculación y una corriente de purga son requeridas; de manera que todos los materiales menos volátiles que el propileno pueden ser recuperados por destilación usando solo agua de enfriamiento.

Sin embargo, para la mayoría de los procesos el costo de recuperación de reactivos gaseosos de impurezas gaseosas es tan grande que es más barato para algunos descartarlos si la sustancia reaccionante está en una corriente de purga.

Balances de materia y costos de transmisión

La dificultad de resolver los balances de materia global para una producción fija de un componente deseado depende del tipo de proceso.

Reacción simple. Si es una reacción simple, sin recirculación de gas y purga, es siempre un asunto sencillo de calcular que requiere materia prima y flujos de subproductos para la estequiometría. Una vez que las velocidades de alimentación de los reactivos han sido determinados. Los flujos de impurezas pueden ser calculados a partir de las composiciones de alimentación.

Recirculación de gas y purga. Si hay un gas de recirculación y una corriente de purga, ya sea para reacciones simples o complejas, algunos de los reactivos gaseosos se descartan. Con el fin de calcular los balances de materia en general, es necesario especificar la cantidad o la composición del reactivo en la corriente de purga.

Por otro lado, si se permite la acumulación de inertes en la corriente de gas de recirculación, de manera que en la purga la composición de los reactivos sea pequeña, habrá grandes costos de recirculación de gas. En el diseño preliminar, trazamos valores de la red contra la composición de la purga, donde:

Valor neto de columna=Potencial económico=Valor del producto + Valor de subproductos + Costo de materia prima.

Recuperación o recirculación de subproductos reversibles. Si es un producto reversible, tiene una pequeña concentración a la salida del reactor, normalmente es mejor recircular éste componente, este enfoque ahorra en las pérdidas de selectividad y usualmente requiere de una separación unitaria más.

Reacciones complejas: Con el fin de calcular el balance total de materia para reacciones complejas, es necesario especificar la distribución de los productos. Para un número largo de procesos, la distribución de productos puede ser correlacionada contra la conversión. La experiencia también indica que la formación de subproductos y de materia prima aumenta rápidamente a medida que la conversión aumenta.

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