Albán Duque Molina Rodríguez Tonato InformeCuestionario

Universidad de las Fuerzas Armadas
Extensión Latacunga
Petroquímica
Plantas Petroquímicas (4969)
Integrantes:
Fecha: 16-07-21
✔ Albán Liliana
✔ Duque Jorge
✔ Molina Vanesa
✔ Rodríguez Danny
✔ Tonato Brayan
Antecedentes
En referencia a la guía de trabajo autónomo de la asignatura de Plantas
Petroquímicas, en donde solicita un informe del cuestionario desarrollado
correspondiente al trabajoautónomo grupal de la segunda unidad del periodo 202150,
por parte del docente de laasignatura doctor Pablo Tuza, muy respetuosamente nos
permitimos proporcionar dicho informe.
Análisis
Diseño de reactores y síntesis de redes que contienen reactores
El diseño de un diagrama de flujo del proceso aborda la necesidad de eliminar
las diferencias en el tipo molecular, las cuales son tratadas mediante el diseño de la
selección de un reactor adecuado o red de reactores y con ello se desea asegurar un
rendimiento y una selectividad suficientes de la especie de producto requerida. La
presencia de al menos un reactor químico y una o más secciones de separación para la
separación de la mezcla de efluente que sale del diseño de la red de reactores que se
emplea en muchos procesos químicos al menos una de las corrientes se debe reciclar
al reactor, los reactores se consideran en combinación con separadores debido a que
la alimentación del reactor de un proceso químico casi siempre es una alimentación
combinada que consiste en una alimentación fresca mezclada con una o más corrientes
de reciclaje.
También es de suma importancia tomar en cuenta que los reactivos pueden
contener productos químicos inertes, lo cual favorece a la formación de reacciones
secundarias, venenos del catalizador y productos de reacciones no deseada. Es por ello
que son tan necesarias las corrientes de reciclado están destinadas a contener solo
reactivos no convertidos de la reacción deseada por lo cual los efluentes de los
reactores casi nunca son productos que cumplan con las especificaciones de pureza.
Por lo tanto, casi todos los procesos químicos que involucran una sección de
reacción química también implican una o más secciones de separación además de una
o más corrientes de reciclaje.
Síntesis de trenes de separación
Se usa un sistema de separación antes del reactor cuando se requieren productos
casi puros, elimine especies inertes antes de las operaciones de reacción, cuando las
separaciones se realizan fácilmente y cuando el catalizador se ve afectado
adversamente por el inerte. Al considerar la destilación, se utilizan estimaciones de
las volatilidades relativas, cuando se considera la cristalización, se examinan las
diferencias en los puntos de congelación y, para las separaciones de membranas
densas, las permeabilidades de las especies puras se estiman como el producto de la
solubilidad en la membrana y la difusividad molecular. Otras consideraciones son los
tamaños y costos de los reactores y separadores, se requiere de un sistema de
separación cuando más de una corriente de alimentación ingresa hacia el proceso, es
viable un sistema de separación para cada una de las corrientes de alimentación
individuales antes de mezclar una corriente con la otra y con cualquier corriente de
reciclo.
Algunos ejemplos industriales de procesos químicos que requieren un sistema
de separación de alimentación son la producción del polipropileno que contiene una
alimentación de propileno y propano, el propano no participa en la reacción química
por lo que es separado el propano del propileno mediante la operación de destilación.
Se presentan dos casos de procesos industriales que implican el cálculo de
equilibrio de fase para efluentes de reactores, el primer caso está en fases vaporlíquido, por ejemplo es la hidrodealquilación de tolueno, donde se hace una separación
entre los gases ligeros, 𝐻2 y 𝐶𝐻4, y los tres hidrocarburos aromáticos menos volátiles.
Posteriormente el líquido se envía a un sistema de separación de líquidos en
donde se recupera el benceno como producto principal, el tolueno para su reciclaje en
el reactor y el bifenilo como subproducto combustible. Un segundo caso se trata de
vapor-líquido-sólidos, donde un ejemplo es el sulfato de magnesio en forma de sales
de MgSO4∗ 7H2O se produce mediante la reacción del 𝑀𝑔(𝑂𝐻)2 en estado sólido
con una solución acuosa de ácido sulfúrico.
En relación a los métodos de separación se consideran requerimientos como la
disponibilidad y el equipo de separación, el método donde los más comunes son el
método de flash, el método de separación por destilación ordinaria, el método de
separación por absorción de gas, el método de separación por absorción de gas
stripping y el método de separación por destilación extractiva.
La selección de equipos se basa en la eficiencia de transferencia de masa o por
etapas, las pruebas de la planta piloto, la viabilidad de ampliación, los costos de
inversión y operación y la facilidad de mantenimiento, cabe mencionar que para la
selección de empaques de una columna de destilación también es necesario un análisis
debido a los tipos que se presentan; los tipos de empaque son aleatorios y
estructurados, estos últimos son los preferidos a pesar de ser más caros.
Las condiciones con las que trabaja una columna de destilación van acorde con
el flujo que se trate, por ejemplo con mezclas de hidrocarburos y mezclas de una serie
homóloga se considera a la volatilidad, la presión de la torre no haga que la mezcla se
aproxime a su temperatura crítica, el vapor de cabeza que puede condensarse, la
temperatura del fondo a la presión de la torre y la caída de presión de la columna sea
tolerable.
Con relación a las columnas de destilación complejas y térmicamente acopladas
se presentan dentro del desarrollo del cuestionario 7 configuraciones determinadas
para una destilación ternaria; la secuencia de destilación térmica acoplada a una
destilación directa a un agotador lateral, la secuencia de destilación con acoplamiento
térmico total también conocida como columna Petlyuk o columna de pared divisoria.
Estas tres secuencias de destilación con acoplamiento térmico compiten
favorablemente en el consumo de energía en comparación con las clásicas secuencias
de destilación convencionales consiste en la separación de mezclas ternarias con bajo
o alto contenido de componente intermedio. Las secuencias de destilación con
acoplamiento térmico son empleados en términos del remezclado. La secuencia de
destilación convencional directa es mostrada en términos del perfil de concentración
del componente intermedio en la primera columna de la secuencia.
Las alternativas de separación que permiten superar las limitaciones causadas
por la formación de azeótropos son por destilación de presión-swing en la que algunas
situaciones, los puntos azeotrópicos son sensibles a cambios moderados en la presión.
Cuando este es el caso, la destilación por oscilación de presión se puede usar en lugar
de la destilación azeotrópica para permitir la recuperación de dos especies casi puras
que están separadas por un límite de destilación. También se puede usar membranas,
adsorbentes y separadores auxiliares.- Cuando se operan torres de destilación
azeotrópica homogéneas, un vehículo conveniente para permitir que las
composiciones crucen un límite de destilación es introducir un separador de
membrana, un adsorbente u otro separador auxiliar.
Compuesto de polímero 35
La contabilidad es el registro, informe y análisis sistemáticos de las
transacciones financieras de una empresa. La contabilidad es necesaria y valiosa para
una empresa porque proporciona un registro de la propiedad, deudas y dinero
invertido. Además de una base para la preparación de un informe que proporciona el
estado financiero de la empresa, brinda asistencia y dirección a quienes administran
los asuntos de la empresa y proporciona una base para que los accionistas y otros
evalúen la gestión de la empresa.
La ganancia neta se define como los ingresos (ventas) menos el costo de ventas,
los gastos operativos y los impuestos durante un período de tiempo determinado, los
costos directos son aquellos costos directamente atribuibles a un proyecto, como la
construcción de una nueva planta o la operación de una planta existente. Los costos
indirectos o generales son costos que generalmente se comparten entre varios
proyectos y se asignan a los proyectos individuales mediante una fórmula u otro
medio. Los costos directos pueden identificarse, medirse y controlarse con mayor
precisión, y generalmente son la fracción más grande del costo total.
La inversión permanente directa (CDPI) se enfoca en la estimación del costo de
compra del equipo requerido y el costo de su instalación en un proceso químico
potencial, la finalidad de los índices de costos es calcular los precios según la
evolución de un producto desde un momento determinado y para un periodo concreto,
la inversión de capital total (TCI) de una planta química o una instalación de
fabricación de productos químicos es un gasto único para el diseño, construcción y
puesta en marcha de una nueva planta o una renovación de una planta existente. Es
análogo al precio de compra de una casa nueva, donde el precio incluye desde la
compra de la tierra, tarifas de permisos de construcción, excavación de la tierra,
mejoras a la tierra hasta inclusive los honorarios del contratista.
El determinar el costo de un ventilador se debe tener en cuenta el factor de
tamaño del equipo para un ventilador es el pie cúbico real por minuto, que ingresa al
ventilador. Los ventiladores generalmente son impulsados por un motor eléctrico con
transmisión directa o correa. Los costos de compra, para los cuatro tipos más comunes
de ventiladores y las cotizaciones de los proveedores en función de Q en ACFM a un
índice de costos para 2006 (CE = 500El costo base, que incluye un motor eléctrico, es
para la construcción de acero al carbono y los cabezales de descarga total a 4 pulgadas
de H2O. Para otros materiales de construcción y cabezales de descarga más altos.
Conclusiones

Una reacción química se caracteriza por dos cantidades termodinámicas: que
el calor de reacción y la energía libre de reacción de Gibbs, y estas a su vez
dependen de dos variables importantes que son la temperatura y presión.

El calor de reacción estándar al tener un cambio de temperatura grande, sufre
un cambio relativamente pequeño en su valor; por lo contario el efecto de la
temperatura sobre los valores de la energía de reacción de Gibbs es muy
grande.

La región alcanzable depende de construcciones geométricas y está limitada al
análisis de sistemas que involucran dos especies químicas independientes,
mientras que el principio de invariantes de reacción se usa en sistemas que
implican dimensiones más altas y se pueden analizar utilizando un enfoque
bidireccional.

Es conveniente asumir separaciones casi perfectas, con los componentes clave
livianos que se dan en el destilado y los componentes clave pesados que
quedan en los fondos, para simplificar los cálculos de balance de materia.

En un gráfico de curvas de residuos, los puntos finales de las líneas de
destilación determinan los productos potenciales de destilado y fondos para
una alimentación dada.

Para la separación de aire en productos enriquecidos con nitrógeno y oxígeno,
las separaciones de membrana son más económicas a tasas de producción
bajas, adsorción a tasas moderadas y destilación criogénica a tasas altas.

El método de estimación basado en el método de Hill (1956), es
particularmente útil para plantas petroquímicas de baja presión, donde tiene
una precisión de aproximadamente ±50%.

Para establecer una estimación del orden de magnitud se necesita una tasa de
producción en libras por año y un diagrama de flujo que muestre los
compresores de gas, los reactores y el equipo de separación necesarios. Los
intercambiadores de calor y las bombas de líquido no se consideran al hacer la
estimación.
Recomendaciones

En Aspen Plus, para colocar los datos de la ecuación de la velocidad de la
reacción la concentración tendrá que estar en

𝑘𝑚𝑜𝑙
𝑚3
y el tiempo en 𝑠.
Se recomienda el tener claro los principios teóricos de funcionamiento de cada
uno de los tipos de reactores, el cuándo, cómo y porque se lo debe utilizar.

Para las reacciones no catalíticas homogéneas se recomienda utilizar la
expresión de ley de potencia (powerlaw), para la regresión de datos cinéticos
de laboratorio.

Para reacciones que están catalizadas por partículas sólidas de catalizador
poroso, se recomienda utilizar la ecuación cinética de Langmuir Hinshelwood,
que se ajusta a los datos cinéticos con mayor precisión que la ley de potencia.

Se recomienda tomar en cuenta el costo económico del reactor, desde su diseño
hasta el costo energético de su uso, ya que es un parámetro muy importante
que influye en si el diseño es factible o no.
Bibliografía
Seider, W. D., Seader, J. D., Lewin, D. R., & Widagdo, S. (2009). Product and Process
Design Principles (Tercera). John Wiley and Sons.
Legalización de los participantes
Apellidos y Nombres
CC
Albán Balseca Liliana
0503970980
Cecibel
Duque Osorio Jorge
0503506859
Geovany
Molina Cholango Vanesa
1724525343
Mishel
Rodríguez Oñate Danny
1719134478
Alexander
Tonato Chuqui Brayan
Geovanny
1804881272
Firma