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• Valery Tosc

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Planteamiento

El acetaldehído (CH3CHO) se produce a partir de oxidación parcial del etanol (C2H5OH), efectuándose las si ec 1 1 C2H5OH PM $/Ton PM $/Ton

46 900 ec 2 1 C2H5OH

O2

1 CH3CHO 44 2000

+ 3

32 0 O2

46 ec 3 1 CH3CHO

PM $/Ton

+ 0.5

2 CO2 44

+ 0.5

0 O2 0

1 CH3COOH 60 600

+ H2O 18 0 + 3 H2O 18 0 (acido acético)

Se diseña una planta que operará 8000 horas al año, y producirá 128000 Ton anuales de acetaldehído. Se aumenta la selectividad del etanol hacia el acetaldehído hasta 0.7, usando un nuevo catalizador y una nuev El grado de conversión individual del etanol es de 25%. Bajo estas condiciones los únicos subproductos que s En base a lo anterior: 1. Escriba las ecuaciones de lo que ocurre en el reactor, considerando las selectividades. (1 pto). 2. Escriba las relaciones molares necesarias para el balance (1 pto) 3. Dibuje el diagrama de flujo de bloques del proceso. Considere la máxima recuperación de reactivos pos 4. Escriba el balance de materia en el reactor en kmol/hr (1 pto) 5. Escriba el balance de materia del proceso, en Kg/hr, en una tabla de corrientes (cédula de proceso), (1 p 6. Calcule ly escriba a proporción molar de moles de etanol por mol de oxigeno __________(1 pto). 7. Calcule y escriba el Potencial económico _____________________ (1 pto) 8. Calcule y escriba la utilidad bruta ___________________________ (1 pto) 9. Escriba el modelo de Douglas para la síntesis de procesos , y describa brevemente sus niveles (1 punto 10. De las siguientes oraciones indique si es falso o verdadero ( 1 punto). _____ Una desventaja del proceso continuo es que un mismo equipo puede utilizarse para múltiples reaccion _____ Los procesos continuos favorecen la producción de grandes cantidades. _____ Un proceso batch se favorece cuando existe limitada cantidad de materia prima. _____ A medida de que se mantienen las condiciones optimas de operación de un proceso, el proceso contin es siempre más eficiente.

C2H5OH), efectuándose las siguientes reacciones:

anuales de acetaldehído. un nuevo catalizador y una nueva relación de reactivos.. Se requiere alimentar aire al proceso. los únicos subproductos que se forman además del producto principal son acido acético y agua.

selectividades. (1 pto).

a recuperación de reactivos posibles y un separador que opera al 100%. ¡ pto)

rientes (cédula de proceso), (1 pto) geno __________(1 pto).

brevemente sus niveles (1 punto)

tilizarse para múltiples reacciones

e un proceso, el proceso continuo

1)

1

C2H5OH

+ 0.5

O2

CH3CHO

1

PM

46

32

44

$/Ton

900

0

2000

Selec

0.6

Ton

528000

Conv. 2)

0.25

1

C2H5OH

+ 3

O2

CO2

2

CH3CHO

+ 0.5

60

0

3.76

3)

4)

0.4

1

C2H5OH CH3CHO

+

C2H5OH

+ 0.7

O2

0.2

1.7

1 0.6

C2H5OH CH3CHO

1.666667

CH3CHO

0.25 Jorge s. Morán GUzmán: Converson por Introducir

Jorge s. Morán GUzmán: Precio, por Introducir

3.76 N2

N2

+ 0.5

CH3CHO

Jorge s. Morán GUzmán: Producción por introducir

600

1

1500 Kg_mol/hr

Jorge s. Morán GUzmán: Slectividad por introducir

18

CH3COOH (acido acético)

1

$/Ton

1)

C2H5OH

1.5 Ton_mol/hr

CH3CHO

0

O2

44

PM

Jorge s. Morán GUzmán: Precio, por Introducir

+ 3 H 2O

0

1

12000 Tmol/año

8000 hrs

Conv

44

$/Ton 3)

0

F.S.

1

46

PM

+ 1 H 2O 18

1

CH3CHO

0.6

CH3CHO

O2

0.4

CH3COOH

O2

0.6

CH3CHO

1.18

+ 1

Jorge s. Morán GUzmán: Costo, por introducir

H 2O

+ 1 H2O

+

0.4

CH3COOH

1

H2O

0.6

CH3CHO

2 0.4

CH3COOH

0.6

CH3CHO

0.67

1.667

0.7 O2 0.6

CH3CHO

C2H5OH

10000

7500

O2

1750

0

N2

6583.33

O2

6583.33 N2

18333.3333

Kg_mol/hr

O2

4250

C2H5OH

1500

CH3CHO

1000

CH3COOH

2500

H2O

19083.3333

1750

1

C2H5OH

2

2500

3 1.18

5000

4 5 6

1.17

1)

1

C2H5OH

+ 0.5

O2

CH3CHO

1

PM

46

32

44

$/Ton

900

0

2000

Selec 0.25

1

C2H5OH

+ 3

O2

CO2

2

1

CH3CHO

+ 0.5

+ 3 H2O

C2H5OH

+

1

C2H5OH

+ 0.7

1

C2H5OH

1.7 0.6 CH3CHO

1.666667

1818.18182

424.242424

0

N2

1595.96

Jorge s. Morán GUzmán: Converson por Introducir

1

CH3CHO

O2

0.7 CH3CHO 0.4 CH3COOH

O2

0.6 1.18

CH3CHO

+ 1

+ 1 H2O

+

0.4

CH3COOH

1

H2 O

2 0.4

CH3COOH

0.6 CH3CHO

CH3CHO

242.424242

CH3COOH

Kg_mol/hr

606.060606

O2

H2O

4626.26263

606.060606

Jorge s. Morán GUzmán: Costo, por introducir

H2O

0.67

1.667

0.6 CH3CHO

EXAMEN A DEPARTAMENTALL 1 FEBRERO 2014

0.7 O2 0.6

CH3CHO

1.17

O2

363.636364

424.242424

Jorge s. Morán GUzmán: Precio, por Introducir

C2H5OH

1595.96 N2

0.25

1030.30303

3.76 N2

O2

0.2

2424.24242

O2

Jorge s. Morán GUzmán: Producción por introducir

60

N2

+ 0.5

C2H5OH

C2H5OH

CH3COOH (acido acético)

1

0

CH3CHO

0.4

C2H5OH

Jorge s. Morán GUzmán: Slectividad por introducir

18

600

1

0.364 Ton_mol/hr CH3CHO CH3CHO 363.6 Kg_mol/hr

0

O2

44 3.76

4)

Jorge s. Morán GUzmán: Precio, por Introducir

Conv

0

$/Ton

3)

8000 hrs

CH3CHO

4444.44444

44

$/Ton PM

2909 Tmol/año

1

46

PM

1)

F.S.

128000

Conv.

3)

0

0.7

Ton 2)

+ 1 H2O 18

1.18 1212.12121

5 1

2 R

4

S

6 7

3

Kg/hr hr

PM

$/Ton

46 C2H5OH 32 O2 44 CH3CHO 60 CH3COOH

3

4

5

6

kmol

kmol

kmol

kmol

kmol

kmol

0 1818.1818 1818.1818

0

0

0 424.24242

0

0

0

1595.96

Kmol C2H5OH 1 Kmol O2

5.71

0

0

0

0

1595.96

0

1595.96

$32,000.00

14545.45

0.6

$8,727.27

H2O

10909.09

0

$0.00 $40,727.27

C2H5OH

27878.79

0.9

O2

13575.76

0

-$25,090.91

0

0 363.63636

0 363.63636

0

0

0 242.42424

0 242.42424

-$25,090.91

0

0

0

0 606.06061

0 606.06061

$15,636.36

606.060606 2424.24242 1 $/Kg

Kg 0.9 27878.7879

2020.20

2

3

Kg

Kg

111515.152

4626.26 1818.1818

2808.08

4

5

6

Kg

Kg

Kg

0 83636.364 83636.364

M.P

P

-$ $

0

0

0 13575.758

0

0

0

CH3CHO

2

0

0

0.6

0

0

0 14545.455

0 14545.455

$

0

0

0

0 10909.091

0 10909.091

$

27878.7879

111515.152 86141.41

$/Kg

U.B.

$/AÑO

25,090.91

N2

0

0

0

44686.87

44686.87

0

44686.87

$

0

16000

0

16000

-$

58262.63 169777.78 83636.364

P.E.

$ 0

O2

TOTAL

2

0

hr

H2O

$/hr

16000

600

TOTAL

CH3COOH

$/Kg

CH3CHO CH3COOH

2000

H2O

C2H5OH

2

900 606.060606 2424.24242

28 N2

18

1

86141.41 86141.41

25,090.91

$ 32,000.00 8,727.27 -

$ 40,727.27 P.E.($/Kg) U.B.($/año)

$ 15,636.36 $ 0.98 $ 125,090,909.09

$0.00

$0.98 $125,090,909.09

1)

1

C2H5OH

+ 0.5

O2

CH3CHO

1

PM

46

32

44

$/Ton

900

0

2000

Selec 0.3

1

C2H5OH

+ 3

O2

CO2

2

CH3CHO

+ 0.5

44

+ 3 H2O

CH3CHO

+

1

C2H5OH

+ 0.7

1

C2H5OH

0.4

1.7 0.6 CH3CHO

1.666667

2452.65152

735.795455

0

N2

2767.99

Jorge s. Morán GUzmán: Converson por Introducir

1

CH3CHO

0.6

CH3CHO

O2

0.4

CH3COOH

O2

0.6

CH3CHO

1.18

+ 1

Jorge s. Morán GUzmán: Costo, por introducir

+ 1 H2O

+

0.4

CH3COOH

1

H2 O

2 0.4

CH3COOH

0.6 CH3CHO

0.67

CH3CHO

420.454545

CH3COOH

Kg_mol/hr

1051.13636

O2

H2O

7322.91667

1051.13636

H2O

1.667

0.6 CH3CHO EXAMEN B DEPARTAMENTALL 1 FEBRERO 2014

0.7 O2 0.6 CH3CHO

1.17

O2

630.681818

735.795455

Jorge s. Morán GUzmán: Precio, por Introducir

C2H5OH

2767.99 N2

0.3

1786.93182

3.76 N2

O2

0.2

3503.78788

O2

Jorge s. Morán GUzmán: Producción por introducir

60

N2

+ 0.5

C2H5OH

C2H5OH

CH3COOH (acido acético)

1

0

3.76

C2H5OH

C2H5OH

Jorge s. Morán GUzmán: Slectividad por introducir

18

600

1

0.631 Ton_mol/hr CH3CHO 630.7 Kg_mol/hr CH3CHO

0

O2

$/Ton

4)

Jorge s. Morán GUzmán: Precio, por Introducir

Conv

0

PM

3)

8000 hrs

CH3CHO

7007.57576

44

$/Ton

1

5045 Tmol/año

1

46

PM

1)

F.S.

222000

Conv.

3)

0

0.6

Ton 2)

+ 1 H2O 18

1.18 2102.27273

5 1

2 R

6

4

S

7

3

Kg/hr hr

PM 46

$/Ton

C2H5OH

1

2

3

kmol

kmol

kmol

900 1051.13636 3503.78788

4

5

6

kmol

kmol

kmol

0 2452.6515 2452.6515

Kmol C2H5OH 1 Kmol O2

4.76

0

$/Kg

$/hr

CH3CHO CH3COOH

27750

2

$55,500.00

25227.27

0.6

$15,136.36

H2O

18920.45

0

$0.00

C2H5OH

48352.27

0.9

-$43,517.05

O2

23545.45

0

$0.00

32 O2

0

0

0 735.79545

28 N2

0

0

0

2000

0

0

0 630.68182

0 630.68182

600

0

0

0 420.45455

0 420.45455

-$43,517.05

0

0

0

0 1051.1364

0 1051.1364

$27,119.32

44

CH3CHO

CH3COOH 60 18 H2O TOTAL

1051.13636 3503.78788 hr $/Kg

C2H5OH

2767.99

3503.79

0

0

0

2767.99

0

2767.99

7322.92 2452.6515

$70,636.36

4870.27

1

2

3

4

5

6

M.P

Kg

Kg

Kg

Kg

Kg

Kg

$

0

112822

112822

0

-$

0

0

0

$

0.9 48352.2727 161174.242

O2

0

0

0 23545.455

N2

0

0

0

77503.79

77503.79

0

77503.79

$

CH3CHO

2

0

0

0

27750

0

27750

-$

0.6

0

0

0 25227.273

0

0

0 18920.455

0 18920.455

48352.2727 161174.242 101049.24 262223.48

112822 149401.52

CH3COOH H2O TOTAL

0

149401.52

0 25227.273

149401.52

P

P.E.

$/Kg

U.B.

$/AÑO

43,517.05 43,517.05

$ 55,500.00 $ 15,136.36 $

-

$ 70,636.36 P.E.($/Kg) U.B.($/año)

$ 27,119.32 $ 0.98 $ 216,954,545.45

$0.98 $216,954,545.45