PRODUCCIN DE FORMALDEHDO A PARTIR DE METANOL.Carlos Enrique Snchez Zemanate 304547-Luis Fabin Oyola Cardona 304030INGENIERIA DE PROCESOS II-UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MANIZALES.

OBJETIVO GENERAL. Disear y proponer el montaje de una planta de produccin de Formaldehido a partir de metanol.OBJETIVOS ESPECFICOS. Seleccionar el mtodo de obtencin de Formaldehido que presente mayor viabilidad tanto econmica como ambientalmente.

Analizar el posible aprovechamiento y/o tratamiento de los residuos generados en cada una de las unidades del proceso.

JUSTIFICACINExisten una gran variedad de procesos qumicos de los cuales el Ingeniero Qumico hace parte. Sin embargo, ha llamado ms la atencin el hecho que en estos das y en los venideros, los procesos de mayor importancia en el mundo estarn guiados a obtener un mejor futuro del planeta el cual est exhibiendo las consecuencias crticas causadas por el uso irracional de los recursos y la excesiva contaminacin a la cual se ha sometido con los desechos, residuos industriales, emisiones, etc. Somos testigos de los cambios climticos, stos se hacen ms severos con el paso del tiempo debido al calentamiento global, lluvia acida y dems. Paralelo a ello la materia prima de los combustibles usados actualmente ha entrado en una era de extincin originada por la excesiva demanda de energa y el hecho de provenir de recursos no renovables. Es por esta razn que tomando conciencia de lo que est pasando y lo que puede lograr un Ingeniero Qumico al aportar nuevas ideas a procesos que ya han sido diseados mejorndolos o planteando uno nuevo, se ha considerado que este proceso conducira a disminuir el impacto ambiental haciendo uso de un subproducto como metanol que sea producido en alguna de nuestras empresas colombianas y pueda ser aprovechado para generar un producto de valor agregado como el formaldehido.

El en siguiente proyecto se presentara la produccin de Formaldehido a partir de Metanol debido a que este tiene multitud de aplicaciones siendo de gran importancia como una de las materias primas principales en gran variedad de industrias Colombianas en las cuales se obtienen resinas, adhesivos, desinfectantes, fertilizantes, jabones, detergentes, vacunas y medicinas, en la industria textil y del cuero, maderera, papelera, del corcho, de fertilizantes, elctrica y electrnica entre otros. Es importado de otros pases generando un costo adicional en la elaboracin de productos nacionales, adems para su produccin se utiliza como materia prima el metanol lo cual presenta la posibilidad de trasformar este en un producto de mayor valor agregado como el formaldehido, constituyente potencial de desarrollo para el pas.Es importante reconocer que el desarrollo de este proyecto parte del producto como objetivo principal y a partir de este se toman decisiones que permitan llegar a l. En primer lugar se da un acercamiento terico al camino que se va a seguir para obtener el producto ya que como es sabido el Formaldehido dependiendo de su uso se presenta de una forma u otra.DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO PARA LA PRODUCCION DE FORMALDEHIDO A PARTIR DE METANOL.

CONVENCIONES DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO:V-01: ventilador # 1. V-02: ventilador # 2.V-03: ventilador # 3. IC-01: intercambiador de calor # 1.IC-02: intercambiador de calor # 2. IC-03: intercambiador de calor # 3.IC-04: Intercambiador de calor # 4. B-01: bomba # 1. B-02: bomba # 2. B-03: bomba # 3. R-01: Reactor # 1. A-01: Absorbedor # 1. M-01: mezclador # 1

DESCRIPCIN Y CONDICIONES DE OPERACIN. El metanol una de nuestras materias principales para la obtencin de formaldehido.

El aire de alimentacin ser recogido directamente de la atmosfera, aunque existir un filtro que elimine las partculas para evitar impurezas e incrustaciones en los equipos. El equipo que se encargara de su impulsin es el soplante V-03.

Las corrientes de aire atmosfrico y metanol de alimentacin se mezclaran (la proporcin entre ambas corrientes es 3:1 de oxigeno frente a metanol, por lo que se deber introducir mucho aire al poseer el aire una proporcin en oxigeno del 21%) y aumentaran su temperatura en el intercambiador de calor IC-01. All se evaporara todo el metanol y la mezcla resultante pasara de 298 K a conseguir una temperatura esperada de 544,07 K gracias al calor cedido por una corriente caliente, que es la corriente de salida del reactor R-01.

Posteriormente, la mezcla de aire y metanol pasara por otro intercambiador de calor, el IC-02, para ajustar la temperatura hasta los 570 K. Para que dicha corriente alcance esta temperatura, se usara como fluido calefactor un vapor (por definir), el cual debera tener una temperatura mucho mayor para poder realizar su calentamiento de aproximadamente 610 K.

ZONA DE REACCIN.

Las condiciones de operacin del reactor vendrn dadas por las caractersticas termodinmicas y cinticas de la reaccin, la posibilidad de que se produzcan reacciones indeseadas, y por la estabilidad del catalizador.

La corriente de mezcla de metanol y aire entrara al reactor 570 k por la parte superior, La conversin del metanol en el reactor esperada es del 98%, operando el reactor en condiciones isotrmicas.

La reaccin es exotrmica, por esto se refrigerara el reactor multitubular mediante agua tratada de la misma planta, con diversos tratamientos para evitar incrustaciones, para que la operacin del reactor sea lo ms cercana a una operacin isotrmica. Esta agua entrara a 298 K y abandona la carcasa del reactor a 393 K en estado vapor.

La presin de trabajo del reactor es de 1,25 atm, en los tubos estar colocado el catalizador y por ah circulara la corriente de aire y metanol, convirtindose este ltimo paulatinamente en formaldehido.

La reaccin que se produce en el reactor viene dada por:

Esta reaccin se produce gracias a los catalizadores de xidos de hierro-molibdeno a temperaturas superiores a 180 C, estando la temperatura optima para la reaccin en el rango de 270-330 C. Por ello se va a escoger una temperatura de operacin intermedia (570 K, o lo que es lo mismo, 297oC).

Como reacciones indeseadas esta la reaccin de formacin de acido frmico (HCOOH), el cual se produce al reaccionar una molcula de formaldehido con una molcula de oxigeno. Esta reaccin es casi inapreciable a las condiciones de operacin, por lo que no se tendr en cuenta esta desviacin en los clculos.

CINETICA DE LA REACCION.

Siendo la velocidad de reaccin (expresada en las unidades de kmol/hkgcat), Pm la presin parcial de metanol (medida en atm), PO2 la presin parcial del oxigeno (atm) y Pw la presin parcial del agua (atm). k1, k2 y bw son constantes cinticas que se calculan siguiendo las siguientes expresiones:

Siendo T la temperatura (medida en K) y R la constante de los gases ideales (medida en J/molK). bw tiene unidades de atm-1, k1 esta expresada en kmol/hatmkgcat y k2 tiene unidades de kmol/hatm0,5kgcat. a y b son dos exponentes que se obtienen mediante ajustes experimentales (es decir, se calculan estos exponentes para que los datos reales se acerquen lo ms posible a los datos que da el modelo). Una buena aproximacin para estos valores es a=1 y b=0,5.

Es una reaccin irreversible, siendo el metanol el reactivo limitante y estando el oxigeno en exceso. Se suele emplear una proporcin de oxigeno 3/1 en la alimentacin (es decir, 3 moles de oxigeno por mol de metanol). Esto se traduce en un exceso de oxigeno de 2,5 veces la cantidad necesaria de oxigeno para la conversin completa del metanol en la alimentacin.

Siendo x la conversin del reactivo limitante, que es el metanol, y nO2exc es 2,5 veces .Estas expresiones se pueden convertir a presiones considerando que se cumple la Ley de Raoult (PA = ) y que no existe expansin de volumen (la Ley de Raoult establece que las presiones parciales se comportan como la cantidad de materia de una corriente gaseosa si no existe expansin ni compresin en el volumen y los gases se comportan de manera ideal).

ENFRIAMIENTO.

La corriente de salida del reactor ser impulsada por el ventilador V-02 al intercambiador IC-01 donde se enfriara gracias a transferir calor al fluido frio compuesto por aire y metanol.

El agua que posee a corriente de salida del reactor se condensara, y la temperatura de dicha corriente ser de 350 K. La corriente de salida del reactor pasara al intercambiador de calor IC-03 donde se volver a enfriar otra vez hasta una temperatura de 310 K.(al alcanzar esta temperatura el metanol que contiene dicha corriente condensa).Despus de salir la corriente del intercambiador IC-03 ser enviada a la entrada del absorbedor A-01.

ABSORBEDOR.

La corriente gaseosa (aunque se haya condensado una parte incluidos el agua y el metanol, sigue siendo en su mayor parte gas) entra al absorbedor A-01 por su parte inferior, donde se pone en contacto con una corriente liquida formada fundamentalmente por agua y formaldehido. Este contacto hace que el formaldehido pase a esta corriente liquida, al igual que todo el metanol y el agua. Los gases resultantes, en su mayora nitrgeno y oxigeno, saldrn por la parte superior de la columna, e irn a una antorcha donde se proceder a su combustin.

ESTRUCTURA SHOR-CUT PARA EL SISTEMA.

Se van a producir

Como el formaldehido que se quiere comercializar sale con una pureza del 37% porcentaje en peso

Debido a que el peso molecular del formaldehido es

Como el rendimiento de la reaccin en el reactor es del 98% se espera que el metanol real a utilizar sea:

Entonces el flujo de metanol en moles es

Para calcular la cantidad de oxigeno necesaria en la reaccin:

DISEO DE LOS PRINCIPALES EQUIPOS INVOLUCRADOS EN EL PROCESO. INTERCAMBIADOR DE CALOR IC-01:Entre los factores ms importantes para la seleccin del tipo adecuado de intercambiador para un servicio concreto estn los siguientes:

Temperaturas de trabajo y estado de agregacin de los fluidos. Presiones de las corrientes y perdidas de presin admisibles. Caudales de los fluidos. Posibilidades de ensuciamiento del equipo. Accin corrosiva de los fluidos. Espacio disponible para la instalacin Factor econmico.En el presente proyecto se disearan intercambiadores de calor en contracorriente del tipo de carcasa y tubos, debido a las ventajas que poseen:

Es el tipo de intercambiador de calor ms usado en la industria qumica debido a su gran facilidad de limpieza y mantenimiento

Posee una gran superficie de transferencia, y son los ms idneos para intercambio de calor de productos de elevado caudal.

SELECCIN DE LA TRAYECTORIA DE FLUJO.Uno de los aspectos ms importantes en el diseo de un intercambiador de calor de carcasa y tubos es la eleccin del fluido circula por la carcasa y de la corriente que circule por el interior de los tubos.

Los criterios para decidir que fluido circula por los tubos y por la carcasa sern:

1. El fluido ms sucio circula por el interior de los tubos, dado que la limpieza mecnica o mediante vapor o agua es ms sencilla.

2. El fluido ms corrosivo se tiende a situar por el lado de los tubos, para as minimizar el uso de una metalurgia ms noble.

3. Por los mismos motivos que los anteriores, el fluido de mayor presin se ubica por el interior de los tubos.

4. El fluido que presenta menor perdida de presin fluye por la carcasa.

5. El fluido que circula por la carcasa es un lquido de viscosidad elevada o un gas.

Como se comento anteriormente, se diseara un intercambiador de calor de carcasa y tubos para el calentamiento de la mezcla de aire atmosfrico y metanol de alimentacin, adems se usara como fluido calefactor la corriente de salida del reactor, que sufrir por consiguiente un enfriamiento.

Se elige que la corriente caliente (la corriente de salida del reactor) circule por tubos y la corriente fra (la mezcla de aire y metanol) circule por la carcasa. Se ha decidido esta trayectoria de flujo debido a que la corriente de salida del reactor esta a mayor temperatura, y sobre todo, porque esta corriente posee formaldehido el cual debe transportarse en materiales especiales por su corrosividad. Por ello, como se expuso anteriormente, el fluido corrosivo debe ir por el interior de los tubos.

CARACTERISTICAS DE LA CORRIENTE DE ENTRADA:

Temperatura de entrada (): 298 K Temperatura de salida(): 544.07 k Temperatura media ():421.035 K Viscosidad media (): Densidad media ():0.97 Conductividad trmica (k): 0.037 W/m K Numero de prandlt: 0.699 Presin de entrada (p): 1,15 atm Flujo msico (Wmas):151.595 mol/s Flujo molar(W):4.317 kg/s

PROPIEDADES DEL FLUIDO CALIENTE.

Temperatura de entrada (): 570 K Temperatura de salida(): 350 k Temperatura media ():460 K Viscosidad media (): Densidad media ():0.93 Conductividad trmica (k): 0.039 W/m K Numero de prandlt: 0.681 Presin de entrada (p): 1,20 atm Flujo msico ():156.530 mol/s Flujo molar(W):4.316 kg/s

Para el diseo del presente intercambiador de calor se supuso una temperatura de salida del fluido caliente para poder obtener la temperatura de salida del fluido frio. Realizando un balance de energa a la corriente caliente se obtiene:

)

Capacidades calorficas medias. [cal/mol K]

7,334

6,993

6,988

10,055

13,605

8,589

8,298

Pasando las medias a Julios, y como se conocen las composiciones molares y el caudal molar de la corriente caliente y sabiendo que H2O = 44082 J/mol se obtienen las entalpias que intervienen en el proceso:

Se realiza un balance de energa al fluido frio:

Capacidades calorficas medias. [cal/mol K]

7,005

6,961

6,946

10,980

10,406

Pasando las medias a Julios, y como se conocen las composiciones molares y el caudal molar de la corriente caliente y sabiendo que se puede obtener y :

El coeficiente global de transferencia de calor debe referirse a un rea de intercambio; para ello vamos a basarnos en el rea exterior de los tubos:

Coeficiente individual de conveccin externa (ho):

Perdida de carga en los tubos:

Perdida de carga en la coraza:

INTERCAMBIADOR DE CALOR IC-02:El intercambiador IC-02 est destinado a ser el equipo donde se va a precalentar la corriente de entrada del reactor R-01 hasta la temperatura deseada (en este caso, 570 K), siendo el fluido calefactor vapor de agua, proveniente del intercambiador de calor IC-03. Se elige que la corriente fra (la corriente de entrada al reactor R-01) circule por tubos y la corriente caliente (vapor de calentamiento) circule por la carcasa. Se ha decidido esta trayectoria de flujo debido a que la corriente de entrada del reactor contiene metanol, que aunque no es un compuesto muy corrosivo, lo es ms que el agua, por lo que, siguiendo los criterios de seleccin para trayectoria de flujo en intercambiadores debe ser de esta manera.

CARACTERISTICAS DEL FLUIDO FRIO:

Temperatura de entrada (): 544.07 K Temperatura de salida(): 570 k Temperatura media ():557.035 K Viscosidad media (): Densidad media ():0.73 Conductividad trmica (k): 0.038 W/m K Numero de prandlt: 0.867 Presin de entrada (p): 1,145 atm Flujo msico ():151.595 mol/s Flujo molar(W):4.317 kg/s

PROPIEDADES DEL FLUIDO CALIENTE.

Temperatura de entrada (): 610 K Temperatura de salida(): 580 k Temperatura media ():595 K Viscosidad media (): Densidad media ():0.77 Conductividad trmica (k): 0.038 W/m K Numero de prandlt: 0.741 Presin de entrada (p): 1,15 atm Flujo msico ():113.858 mol/s Flujo molar(W):2.049 kg/s

Para el diseo del presente intercambiador de calor se supuso una temperatura de salida del fluido caliente para poder obtener el caudal necesario. Realizando un balance de energa a la corriente fra se obtiene:

Capacidades calorficas medias. [cal/mol K]

7,808

7.071

7.090

13,413

Pasando las medias a Julios, y como se conocen las composiciones molares se calcula la , que tiene un valor de obteniendo:

Se realiza un balance de energa al fluido caliente:

El coeficiente global de transferencia de calor debe referirse a un rea de intercambio; para ello vamos a basarnos en el rea exterior de los tubos:

Coeficiente individual de conveccin externa (ho):

Perdida de carga en los tubos:

Perdida de carga en la coraza:

REACTOR R-01.El reactor R-01 est destinado a ser el equipo donde se produzca la reaccin para la conversin del metanol en formaldehido, que es nuestro producto final, y este formaldehido obtenido ser acondicionado para su venta por otros equipos que existirn despus del reactor. La reaccin bsica que se producir en el reactor ser:

Generalmente esta reaccin irreversible se lleva a cabo con la ayuda de catalizadores. Por lo que el reactor deber estar acondicionado para contener este tipo de catalizador y estar diseado teniendo en cuenta las condiciones de operacin del catalizador.

Como reacciones indeseadas esta la reaccin de formacin de acido frmico (HCOOH), el cual se produce al reaccionar una molcula de formaldehido con una molcula de oxigeno

Esta reaccin es casi inapreciable a las condiciones de operacin, por lo que no se tendr en cuenta esta desviacin en los clculos.

Se va operar con el reactor isotrmicamente, por lo que la temperatura de entrada, salida y en todo punto del reactor se supondr constante y con un valor de 570 K. Para la refrigeracin del reactor, al ser una reaccin exotrmica (HRo = -158,8 kJ/mol), se necesitara agua fra que provendr de la red de agua de la planta.

En los procesos industriales para la obtencin de formaldehido se usan reactores multitubulares, debido a su excelente control su facilidad de operacin y por ser de bajo costo. Por todo ello, se ha elegido disear este tipo de reactor.

CATALIZADOR PARA EL REACTOR.Existen cantidades de variedades de catalizadores basados en xidos metlicos que se pueden usar en la reaccin de oxidacin de metanol a formaldehido, debido a no poder abarcar todos en este documento, vamos a elegir de entre los ms empleados en las plantas de obtencin de formaldehido el catalizador ms usual: catalizador basado en xidos metlicos mixtos de molibdeno-hierro.

INTERCAMBIADOR DE CALOR IC-03:El intercambiador IC-03 est destinado a ser el equipo donde se va a enfriar la corriente de salida del reactor, que previamente se enfri en el intercambiador IC-01, hasta una temperatura adecuada para su entrada al absorbedor A-01. El fluido refrigerante ser agua lquida procedente de la red de agua de la planta debido a su disponibilidad y a sus buenas caractersticas trmicas. Como se comento anteriormente, todos los intercambiadores de calor sern de carcasa y tubos, por lo que se disearan como tal.

Se elige que la corriente caliente (la corriente de salida del intercambiador IC-01) circule por tubos y la corriente fra (agua de refrigeracin) circule por la carcasa. Se ha decidido esta trayectoria de flujo debido a que la corriente caliente posee formaldehido, que es un compuesto corrosivo, por lo que, siguiendo los criterios que aparecen en los libros de diseo de intercambiadores de calor, el fluido ms corrosivo debe ir por el interior de los tubos.

CARACTERISTICAS DEL FLUIDO FRIO:

Temperatura de entrada (): 298 K Temperatura de salida(): 349 k Temperatura media ():323.5 K Viscosidad media (): Densidad media ():988.22 Conductividad trmica (k): 0.635 W/m K Numero de prandlt: 4.245 Presin de entrada (p): 1,15 atm Flujo msico ():110.397 mol/s Flujo molar(W):1.987 kg/s

PROPIEDADES DEL FLUIDO CALIENTE.

Temperatura de entrada (): 350 K Temperatura de salida(): 310 k Temperatura media ():330 K Viscosidad media (): Densidad media ():1.23 Conductividad trmica (k): 0.067 W/m K Numero de prandlt: 0.885 Presin de entrada (p): 1,198 atm Flujo msico ():156.35 mol/s Flujo molar(W):4.316 kg/s

Para el diseo del presente intercambiador de calor se supuso una temperatura de salida del fluido frio para poder obtener el caudal necesario de este. Realizando un balance de energa a la corriente caliente se obtiene:

Capacidades calorficas medias. [cal/mol K]

6.612

6.887

6.850

11.443

11.267

8.726

8.026

Pasando las medias a Julios, y como se conocen las composiciones molares y el caudal molar de la corriente caliente y sabiendo que se obtienen las entalpias que intervienen en el proceso:

-26.622

-62.118

Se realiza un balance de energa al fluido caliente:

El coeficiente global de transferencia de calor debe referirse a un rea de intercambio; para ello vamos a basarnos en el rea exterior de los tubos:

Coeficiente individual de conveccin externa (ho):

Perdida de carga en los tubos:

Perdida de carga en la coraza:

ABSORBEDOR-01:

El absorbedor A-01 est destinado a ser el equipo donde se produzca el paso del formaldehido gas a estar disuelto en agua. Este equipo es fundamental debido a que el formaldehido se comercializa disuelto en agua en diferentes proporciones. Es una absorbedor con reaccin qumica ya que el formaldehido, en contacto con el agua, reacciona formando metilenglicol, que un es un compuesto muy soluble en agua. Como la reaccin es reversible, fcilmente el metilenglicol se puede transformar en formaldehido para cuando sea necesario.

Para poder decidir qu tipo de absorbedor es el adecuado para el proceso, se debe determinar un parmetro que indica cuanto de rpida es la reaccin. Este parmetro es el Modulo de Hatta, que se define como:

: Constante cintica de la reaccin.: Difusividad del componente A (formaldehido): Concentracin del reactivo que se encuentra en la fase liquida.: Coeficiente de transferencia del componente A (formaldehido) en el liquido.

Cuando el modulo de Hatta es mayor a 2 la reaccin qumica es casi instantnea frente a la difusin en el liquido y la columna de absorcin mas adecuada para este tipo de caso es una columna donde exista mucha rea interfacial entre el gas y el liquido (por lo que el mejor tipo de absorcin es una columna de relleno).

Cuando modulo de Hatta es menor a 0,02 la reaccin qumica es muy lenta frente a la difusin en el liquido y la columna de absorcin mas adecuada para este tipo de caso es una columna donde el liquido este retenido durante mucho tiempo (por lo que el mejor tipo de absorcin es una columna de burbujeo, columna de platos o un tanque agitado).

El Modulo de Hatta se debe calcular tanto en la parte superior de la columna como en la parte inferior de esta, siendo el Modulo de Hatta en los puntos intermedios de la columna valores entre los de los extremos anteriormente calculados, se procede de la siguiente forma:

Modulo de hatta en la parte superior de la columna.

Constante cintica:

La expresin de la constante cintica depende de la temperatura de la siguiente manera:

Estando k medida en s-1 y T en K. Debido a que la reaccin se da en el liquido, se ha escogido la temperatura como la del liquido en ese punto, es decir, 310 K. Sustituyendo se obtiene:

Concentracin de agua:

Coeficiente de transferencia de masa del lquido.

Modulo de hatta en la parte inferior de la columna.

Constante cintica:

La expresin de la constante cintica depende de la temperatura de la siguiente manera:

Estando k medida en s-1 y T en K. Debido a que la reaccin se da en el lquido, se ha escogido la temperatura como la del liquido en ese punto, es decir, 310 K. Sustituyendo se obtiene:

Concentracin de agua:

Coeficiente de transferencia de masa del lquido.

Debido a que el Modulo de Hatta tanto en el punto inferior como en el superior sea mayor a 2, como cualquier punto de la columna tiene un modulo de Hatta intermedio al de los extremos, cualquier punto de la columna posee un modulo de Hatta mayor a 2. Esto significa que la reaccin qumica es muy rpida frente a la difusin del formaldehido en el lquido en toda la columna, y por lo tanto el tipo de columna de absorcin idnea es una columna de relleno. Por tanto el diseo de la columna se regir por las ecuaciones de una torre de absorcin de relleno.

INTERCAMBIADOR DE CALOR IC-04:El intercambiador IC-04 est destinado a ser el equipo donde se va a enfriar la corriente de salida del absorbedor A-01, de la cual parte se recirculara a dicha columna de absorcin y parte se dirigir al mezclador M-01, para obtener la concentracin de formaldehido en agua necesaria. El fluido refrigerante ser agua lquida procedente de la red de agua de la planta debido a su disponibilidad y a sus buenas caractersticas trmicas.Se elige que la corriente caliente (la corriente de salida del absorbedor A-01) circule por tubos y la corriente fra (agua de refrigeracin) circule por la carcasa. Se ha decidido esta trayectoria de flujo debido a que la corriente caliente posee formaldehido, que es un compuesto corrosivo, por lo que, siguiendo los criterios de diseo ms importantes el fluido ms corrosivo debe ir por el interior de los tubos.

CARACTERISTICAS DEL FLUIDO FRIO:

Temperatura de entrada (): 298 K Temperatura de salida(): 340 k Temperatura media ():319 K Viscosidad media (): Densidad media ():988.22 Conductividad trmica (k): 0.635 W/m K Numero de prandlt: 4.245 Presin de entrada (p): 1,15 atm Flujo msico ():55.958 mol/s Flujo molar(W):1.008 kg/s

PROPIEDADES DEL FLIDO CALIENTE.

Temperatura de entrada (): 350.38 K Temperatura de salida(): 310 k Temperatura media ():329.45 K Viscosidad media (): Densidad media ():799,8 Conductividad trmica (k): 0.338 W/m K Numero de prandlt: 1.762 Presin de entrada (p): 1,2 atm Flujo msico ():1.059 mol/s Flujo molar(W):45.55kg/s

Para el diseo del presente intercambiador de calor se supuso una temperatura de salida del fluido frio para poder obtener el caudal necesario de este. Realizando un balance de energa a la corriente caliente se obtiene:

Capacidades calorficas medias. [cal/mol K]

11.446

10.957

8.727

8.017

Pasando las medias a Julios, y como se conocen las composiciones molares y el caudal molar de la corriente caliente y sabiendo que se obtienen las entalpias que intervienen en el proceso:

-234.529

-507.636

Se realiza un balance de energa al fluido caliente:

El coeficiente global de transferencia de calor debe referirse a un rea de intercambio; para ello vamos a basarnos en el rea exterior de los tubos:

Coeficiente individual de conveccin externa (ho):

Perdida de carga en los tubos:

Perdida de carga en la coraza:

PRINCIPALES PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS.FORMALDEHIDO:

METANOL: