1 SEPARACIÓN MEZCLA AIRE - ACETONA Corriente efluente
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Corriente efluente SEPARACIÓN MEZCLA AIRE - ACETONA DISEÑO y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS 2014 Potencial económico Aire – 98.5 % molar Acetona – 1.5 % molar T = 25 º C P = 1 bar 300 kg/h acetona PRECIO Aire: ACETONA? O2 – 21 % molar N2 – 79 % molar Esquema inicial Suponiendo que se recupera toda la acetona: 1 Alternativas Estado del efluente Costos Compuesto P.E. (ºC) a 1 bar • Absorción Acetona 56.5 • Adsorción O2 -183 N2 -195.8 • Separación de fases • Separación con membranas • Proceso reactivo Efluente: T = 25º C P = 1 bar Estado del efluente Estado del efluente Curva de rocío Compuesto A B C zi ki zi·ki zi/ki Acetona 16.6513 2940.46 -35.93 0.015 0.30 0.0045 0.05 O2 15.4075 734.55 -6.45 0.207 521.14 107.87 0.0004 N2 14.9542 588.72 -6.60 0.778 545.45 424.69 0.0014 532.6 0.05 Curva de burbuja 2 Estado del efluente El efluente se encuentra en estado gaseoso Las volatilidades relativas indican que una separación por flash es lo más adecuado Alimentación del flash 1. Enfriamiento a P=cte. 2. Compresión a T=cte. 2 1 Enfriamiento a P=cte. Un separador flash 3 componentes Incógnitas: 3 (C+2) +1= 16 Ecuaciones: 3 +1=4 Ecuaciones adicionales : 1 (equilibrio P) 1 (equilibrio T) 3 (equilibrio fases) DF=2 Especificaciones: 5 (alimentación + 2 variables intensivas) 3 Enfriamiento a P=cte. Enfriamiento a P=cte. Compresión a T=cte. 4 Conclusión Compresión a T=cte. T=-87,41 °C Procesos de separación con P>30 ata son muy antieconómicos Elijo la opción de enfriar a P=cte. frío Integración energética 5 Balance de energía Balance de energía Como la mezcla tiene una Trocío=-30,8º C, la acetona está condensada y por lo tanto el balance será otro Elección del refrigerante P A B C 1 ata E D -123º F T 6 FLOWSHEET Datos de los ICQ ICQ A (ft2) ICQ 1 3666 ICQ 2 61.46 ICQ 3 100 ICQ 4 166.43 Datos de los compresores Compresor Etapas Etileno Propileno 3 2 P (psia) h W (Btu/lb) (Btu/h) 15 – 45 28 67200 45 – 135 32 76800 135 – 405 29 69600 15 – 72.8 38 255854 72.8 – 352.8 34 228922 698376 Flujo (lb/h) Aire: 19701.44 Acetona – Aire: 20298.26 Acetona – Aire: 20298.26 Etileno: 2400 Etileno: 2400 Propileno: 6733 Propileno: 6733 Agua: 31870 Determinación de Costos • Costo de Energía. 698376 Btu/h *8640 h/año* 2.93E-0.4 Kwh/btu*0.04$/Kwh = 70118 $ • Costo de Agua de Refrigeración. 31870lb/h * 1 gal/8.345 lb * 0.75/1000 *8640 h/año =24747 $ • Costo de Equipos. Index 1969 I=283 2000 I= 1080.6 7 Costos de los ICQ ICQ Costo base Instalado Actualizado Costos de Compresores Compresor Costo Base Instalado Actualizado N° 1 7720 24009 91675 N° 2 8620 26808 102363 N° 3 7950 24725 94409 26492 N° 4 23110 71872 274434 39978 N° 5 21100 65621 250566 ICQ1 20000 65820 251325 ICQ2 350 641 2448 ICQ3 2000 6938 ICQ4 3000 10470 Cálculo de Beneficios • • • • • Inversión en equipos = 1133690 $ Inversión+Contingencias 15 % = 1303743 $ Amortización = 130374.3 $ Costo Total Anual = 225240 $/año Potencial Económico: 660 lb/h * 8000 hs/año * 0.50 $/lb – 225240 $ = 2414760 $/año 8
