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Produccion de Propilenglicol

PRODUCCIÓN DE PROPILENGLICOL

Este ejemplo demuestra las capacidades de VisiMix en la simulación de

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Descripción del problema

Consideraciones preliminares

Solución al problema

procesos industriales controlado por la reacción exotérmica. Un ejemplo de tal proceso estátomado del libro H. Scott Fogler de, Elementos de Ingeniería de las Reacciones Químicas, 2 ªed. (Prentice-Hall, Inc. 1992), págs 400 a 405.

Descripción del problema

Propilen glicol (PG) es producido por la hidrólisis de óxido de propileno (PO). La reacción se lleva a

cabo a temperatura ambiente cuando es catalizada por ácido sulfúrico.

De acuerdo a lo que se necesita para la reaccion 2500 lb / h (43,03 libras-mol / h) de PO se alimenta al

reactor, la corriente de alimentación uno consiste una mezcla de volúmenes iguales de PO (46,62 m3 / h)

y metanol (46,62 m3 / h), y dos agua que contiene un 0,1 por ciento en masa de H2SO4. La velocidad de

flujo volumétrico del agua es 233,1 m3 / h que es 2,5 veces más la tasa de flujo del metanol-PO. Las tasas

correspondientes molares de alimentación de metanol y el agua son 71,87 y 802,8 libras-mol / h,

respectivamente. La temperatura de entrada de todas las corrientes de alimentación es de 75 °F. La

reacción bajo consideración es de primer orden en la concentración de PO, y aparente de orden cero en

exceso de agua con la velocidad de reacción específica

En esta ecuación, E se mide en Btu / libra mol.El proceso tiene una limitación importante operativa que es la temperatura de la mezcla, esta no debe

exceder los 130 °F debido a que PO tiene un punto de ebullición bajo.

La tarea es determinar si este proceso puede llevarse a cabo en un tanque agitado con camisa de vidrio de

capacidad de 300 galones.

Se debe diseñar un tanque con una chaqueta apropiada que corresponde a esta capacidad y que este dentro

del límite de la temperatura superior en la simulación y determinar la conversión PO-PG.

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Consideraciones preliminares

Con el fin de introducir los datos iniciales requeridos, debe realizar los siguientes cálculos:

El volumen del medio es de 300 galones = 40,1 m3.

Tasa de flujo volumétrico total: 46,62 + 46,62 + 233,1 = 326,34 ft3 / h

Concentración inicial del reactante A (PO): 43,03 libras-mol / h / 326,34 ft3 / h = 0,1319 lb-mole/ft3

(2,1128 mol / litro)

Concentración inicial del reactivo B (agua): 802,8 libras-mol / h / 326,34 ft3 / h = 2,46 lb-mole/ft3

(39.404 moles / litro)

Un new = A / 2,46 = 16,96 * 1,012 / 2,46 = 6.894 * 1.012 ft3 / lb-mol / h (1.1964 * 108 litros / mol / seg).

Efecto del calor de reacción: 36540 BTU / lb-mol (85.000 J / mol).

El proceso se simula como un estado estacionario de la ocurrencia transitoria en las siguientes

condiciones: el reactor se llena con agua que luego es expulsado por dos componentes: reactante A (PO

con caudal igual 46,62 ft3 / h) y el reactivo B, que es en realidad una mezcla de metanol (46.62 ft3 / h) y

el agua que contiene un 0,1 por ciento en masa de H2SO4 (233,1 ft3 / h). Las propiedades del reactivo B

se acercan a las del agua ordinaria, y por lo tanto debe entrar en las propiedades del agua en las tablas de

entrada.

Solución al problema

La secuencia general de operaciones es la siguiente: hay que iniciar un nuevo archivo de proyecto para su

caso, seleccione el equipo de los menús gráficos, introduzca los datos iniciales solicitados por el

programa, a continuación, seleccione los parámetros para el cálculo en el menú Calcular. El programa

entonces solicitara datos adicionales necesarios para el modelado, y cuando todos estos datos se ha

introducido, se obtiene el resultado que se presenta como una tabla o un gráfico. En caso de un reactor de

flujo continuo, debe seleccionar la transferencia de calor de flujo continuo (CF) en la opción de Calcular

el menú, y calcular los siguientes parámetros: la temperatura media, para garantizar que la temperatura de

la mezcla no sea superior a 130 ° F, y la concentración del reactivo A (PO) requerido para calcular el

valor de conversión.

Después de instalar VisiMix, el menú principal mostrado es el siguiente: Seleccione Nuevo proyecto

Un diálogo aparecere en la siguiente figura. Escriba un nombre para su proyecto, por ejemplor

PGProduction, guárdela en cualquier directorio conveniente, por ejemplo, el tutorial.

Después de hacer clic en Guardar, el menú de tipos de tanque con los diferentes tanques ytipos de fondo (plano, cónica y elíptica) y el tipo de dispositivo de transferencia de calor

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aparece, haga clic en el diagrama del tanque con fondo elíptico chaqueta de tipo serpentin yaparecerá en la Ventana de elección actual de la derecha (siguiente figura).

Haga clic en Aceptar para confirmar su elección, y la tabla de ingreso del tanque con fondo eliptico

aparece con el diagrama de tanque seleccionado. Introduzca el diámetro interior, la altura total del tanque,

y el volumen del medio para su disposición (300-gal del reactor). El volumen total y el nivel del medio

será calculado por el programa e ingresado de forma automática (siguiente figura). Haga clic en Aceptar

para confirmar su ingreso.

Después de hacer clic en Aceptar, el menú de tipos de deflectores aparecera. Para elegir eltipo de deflector requerido, haga clic en el diagrama de deflector apropiado. Vamos aseleccionar un deflector plano pegado a la pared (Flat deflector 1), y aparecerá en la ventanade elección actual de la derecha (suienete figura). Clic en Aceptar para confirmar su elección

Ahora tiene que introducir todos sus datos en la tabla de entrada FLAT BAFFLE-1 que aparece en la

siguiente figura:

Haga clic en Aceptar para confirmar su entrada, y aparece el menú Impeller Types. Elija el impulsor de

paletas de etapa simple haciendo clic en el diagrama correspondiente, y en la opción single en la ventana

de elección actual de la derecha (siguiente figura). Haga clic en Aceptar para confirmar su elección.

Ahora se le pedirá que complete la tabla de ingreso Pitched Paddle

Haga clic en Aceptar para confirmar su entrada, y la tabla de ingreso de Tank Heat Transfer General Data

aparece (Figura siguiente). Nótese que para su chaqueta de seccion simple, sólo aquellos parámetros que

se refieren a la sección de camisa menor será activa.

La tabla completa incluirá los siguientes datos:

Tipo de tapa: tipo elíptico

Chaqueta cubre la parte inferior: Sí

Número de secciones de la chaqueta: 1

Altura, Hlow (mm): 1000 *

Área de transferencia de calor, según el dibujo (m²): 0

*Si el valor exacto de la altura de la parte cilíndrica de la cisterna no se conoce usted puede introducir un

valor mayor, por ejemplo, la altura total del tanque, y el programa calculará el número requerido en sí.

*Si el valor del area de transferencia de calor (HT), se conoce, entrar en él. Si no, escriba "0", y el

programa calcule el área HTde acuerdo a su entrada.

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A continuación se le pedirá que complete la tabla Average Properties of Media (siguiente figura).

Después de esta tabla se ha completado los parametros basicos y el diagrama de su sistema de mezcla

correspondiente a los datos que a ingresado aparecerá en la siguiente figura. Recomendamos cerrar esta

ventana antes de proceder a los cálculos. Si en cualquier etapa de su trabajo necesita el diagrama de su

aparato haga clic en el botón de acceso rápido en la barra superior de la pantalla.

Ahora, cuando todos los datos básicos iniciales se han introducido, puede empezar los cálculos. Para su

reactor, debe seleccionar la opcion Heat Transfer Continuos Flow (CF)- Liquid Agent (LA) en el menú

Calcular. Como se mencionó anteriormente es necesario calcular la temperatura media y la La

concentración de reactivo A, haga clic en la temperatura media. Para el cálculo de este parámetro,se

necesita información adicional, y el programa se lo solicita mediante el ingreso de la tabla de datos.

Primero se le pedirá que complete HEAT TRANSFER CHEMICAL REACTION DATA AND THE

TEMPERATURE LIMITS (siguiente figura). Límite superior de temperatura es de 130 °F como

mencionamos anteriormente.

Luego la tabla Tank Shell Characteristics aparece (siguiente figura). Seleccione el material de su tanque,

espesor de la pared, y la resistencia térmica de la suciedad. Este último se puede encontrar en la tabla de

Thermal Resistance of Fouling (la resistencia térmica de la suciedad) en el Apéndice de la sección de

Ayuda. Para el agua, que es un agente en la chaqueta térmica en su ejemplo el valor recomendado es de

0,00023(m2 ⋅ K)/W.

En la tabla siguiente se le pedirá que complete Half-Pipe Coil Jacket Specific characteristics

(especificaciones de las magnitudes en el serpentin).

Después de que esta tabla se ha completado la tabla de Ingreso Heating/Cooling Liquid Agent in Jacket

(calefacción/refrigeración AGENTE LÍQUIDO EN LA CHAQUETA) (siguiente figura), y a continuación

la tabla Heat Transfer Properties of The Media.

En este último cuadro se le pedirá que complete Continuos Flow Process Heat Transfer Specific Data. La

tabla completa se muestra en la siguiente figura.

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Ahora, cuando se han introducido todos los parámetros necesarios de su equipo y proceso,VisiMix

comenzará cálculos. En muy poco tiempo, un gráfico de Temperatura Media C.F. L.A. aparece. Haga clic

en Iniciar para iniciar la simulación.

A partir de este gráfico, se puede ver que el requerimiento de su proceso se cumple: la temperatura no

llega a 130 °F (54,55 ° C).

Ahora debe comprobar el factor de conversión. La conversión se calcula como la concentración de PG

dividido por la concentración de PO, que es la diferencia entre la concentración inicial de reactante A en

el flujo de entrada y la concentración final del reactante A calculado por VisiMix, dividido por la

concentración inicial de reactivo A en el flujo de entrada.

Para obtener una concentración final de reactivo A, haga clic en el menú Last Menu en el menú principal

y seleccionar Concentration of reactant A. C.F. L.A. (La concentración de reactante CF A.. L. Á.) Usted

obtendrá un gráfico que muestra en la siguiente figura. Haga clic en Iniciar para iniciar la simulación, ya

partir de la curva que aparece tendra el valor de su concentración (0,85 en su caso). Por lo tanto, el factor

de conversión se puede calcular como a continuacion:

donde CPOin es la concentración de PO (reactante A) en el flujo de entrada, y la CPO es concentración

final de PO (reactante A) en el reactor.

Si desea comprobar el efecto de otros parámetros del proceso, haga clic en Last Menu, y seleccione los

parámetros requeridos. Algunos de los resultados calculados se muestran a continuación en las figuras

siguientes:

Así se a diseñado un tanque revestido de vidrio de flujo continuo y agitado, comprobado la adecuación de

su proceso y su simulaciono y se determinó la PO-PG conversión.

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