1. Sección de reacción del proceso de hidrodealquilación de Tolueno

Descripción del Proceso

La obtención de benceno a partir de tolueno es efectuada en un reactor de hidrodealquilación, en donde el tolueno es hidrogenado para producir una mezcla de benceno y metano a través de la siguiente reacción:

C7H8 + H2 C6H6 + CH4

Por otro lado, también se da una reacción alternativa en donde el benceno se descompone en bifenil e hidrógeno:

2 C6H6 C12H10 + H2

Aunque el proceso requiere de múltiples etapas de separación, se considerará la etapa de reacción, en donde una corriente de alimentación es mezclada con otras dos corrientes recirculadas a partir de los procesos de separación y purificación. Al final de la etapa de reacción se espera obtener una corriente en fase de vapor y otra en fase líquida, separadas por una unidad Flash. Parte de la corriente líquida es combinada con el efluente del reactor y tras ser enfriadas, son recirculadas a la unidad de separación Flash. La figura 1 muestra un esquema del proceso, así como las condiciones requeridas de trabajo para algunos equipos.

Objetivos:

Modelar la etapa de reacción de la hidrodealquilación de tolueno, usando las herramientas RECYCLE de Aspen Hysys con el fin de determinar las composiciones de salida de la unidad de separación Flash

Determinar la relación de corrientes adecuada del divisor de la corriente líquida del separador Flash, de manera que la temperatura de la corriente de mezcla entre el efluente del reactor y la corriente recirculada del Flash sea de 1150 ºF.

Procedimiento de cálculo

1. Realizar el esquema de corrientes y equipos en el simulador 2. Agregar los compuestos: hidrógeno, tolueno, metano, benceno, difenil y agua3. Especificar el método de cálculo de las propiedades, que mejor se ajuste a las sustancias

manejadas. Se sugiere usar RK-Soave4. Especificar las corrientes con los flujos, temperaturas y presiones representadas en el

figura 1.

5. Especificar los bloques, utilizar la información de la figura 1 para definir los equipos.6. Proponer un método de convergencia (Elegir corriente de corte).

De la figura 2 puede evidenciarse que la mejor opción es tomar como corriente de corte aquella que se recircula, es decir, la corriente Mix2. Se suponen entonces valores aleatorios pero coherentes, para las composiciones de la corriente. Considerando que la corriente se encuentra después del proceso de reacción, es necesario asignar una composición de benceno a la corriente. Por otra parte, es necesario tratar de asegurar que las presión sea la misma de las corrientes que se están mezclando (Reactout y Quench Stream) ya que no hay compresores ni válvulas antes de mezclarse.

Las composiciones molares supuestas fueron de 0,4 para el metano; 0,05 para el tolueno; 0,25 para el hidrógeno; 0,05 para el bifenil y el resto para el benceno. De igual modo, se supuso un flujo molar de 5500 lbmol/h.

7. Mediante la herramienta Recycle, conectar la corriente de corte con el resto del sistema en el punto de recirculación.

8. Mediante la herramienta Adjust, determinar la relación de flujos del divisor con el fin de obtener una temperatura de 1150 ºF en la corriente deseada.

Para usar la herramienta Adjust, es necesario definir como variable ajustada la relación de flujo del divisor y como variable objetivo la temperatura de la corriente Mix2, dando un rango en el que se estima pueda estar dicha relación de flujo. Se definió entonces un límite de 21 iteraciones en un rango de 0,3 y 0,45 para la relación de reflujo.