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• Andres

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JERARQUIA DE PROCESOS QUIMICOS 1 DECIDIR SI EL PROCESO SE DESARROLLARA BATCH O CONTINUO 2. IDENTIFICAR LA ESTRUCTURA DE ENTRADAS /SALIDAS DEL PROCESO 3. IDENTIFICAR Y DEFINIR LA ESTRUCTURA DE RECICLO DEL PROCESO 4.IDENTIFICAR Y DISEÑAR LA ESTRUCTURA DE SEPARACION DEL SISTEMA IDENTIFICAR Y DISEÑAR EL SISTEMA DE INTERCAMBIO DE CALOR O PROCESO DE RECUPERACION DE ENERGIA.

1) BATCH VS CONTINUO -BATCH. PROCESO EN DONDE SE FABRICA UNA CANTIDAD DETERMINADA DE PRODUCTO NEN UNAS POCAS HORAS O DIAS. -LA OPERACIÓN TOMA LUGAR A INTERVALOS DISCRETOS

-CONTINUO LA ALIMENTACION ES CONTINUAMENTE ENVIADA UNA SERIE DE EQUIPOS EN DONDE CADA UNO ES UNA OPERACIÓN UNITARIA -PRODUCTOS, SUBPRODUCTOS Y CORRIENTES RESIDUALES SALEN CONTINUAMENTE Y SON ALMACENADOS PARA SU DISTRIBUCION O TRATAMIENTO

FACTOR DEL PROCESO

VENTAJAS O DESVENTAJAS DE PROCESO BATCH

VENTAJAS O DESVENTAJAS DE PROCESOS CONTINUOS

TAMAÑO DEL PROCESO

PARA PEQUEÑAS CANTIDADES ES CONVENIRENTE EL PROCESO BATCH. CUNADO LA CANTIDAD A PRODUCIR CRECE, SE DIFICULTA EL TRANSPORTE DE MATERIALES ENTRE EQUIPOS (5000 TON /AÑO)

CALIDAD DE PRODUCTO

CUANDO LA CALIDAD DE PRODUCTO POR LOTE DEBE SER VERIFICADA (FARMA, ALIMENTOS)

PRUEBAS DE CALIDAD CONTINUAS O PERIODICAS SON REALIZADAS, PERO CANTIDADES GRANDES DE PRODUCTO FUERA DE ESPECIFICACION PUEDEN

FACTOR DEL PROCESO

VENTAJAS O DESVENTAJAS DE PROCESO BATCH

VENTAJAS O DESVENTAJAS DE PROCESOS CONTINUOS UN EQUIPO EN STAND BY PUEDE DURAR MUCHO TIEMPO PARADO. SI LA MATERIA O MATERIAS PRIMAS CAMBIAN EL PROCESO TIENE QUE SER RECONVERTIDO

EQUIPO ESTANDARIZADO – MULTIPLES PRODUCTOS

SE PUEDEN LLEVAR A CABO Y ESTANDARIZAR OTROS PROCESOS BATCH USANDO EL MISMO EQUIPO

LA GAMA DE PRODUCTOS A PRODUCIR ESTA FIJA. EL EQUIPO TIENDE A SER DISEÑADO Y OPTIMIZADO PARA UN INTERVALO PEQUEÑO DE CONDICIONES DE OPERACIÓN.

EFICIENCIA DE PROCESO

REQUIERE UN CONTROL MUY RIGUROSO Y UNA PROGRAMACION MUY RIGUROSA DE LA

GENERALMENTE TAL COMO EL TAMOÑO DE PROCESO CRECE, TAMBIEN SE HACE MAS EFICIENTE. EFICIENCIA

FACTOR DEL PROCESO

VENTAJAS O DESVENTAJAS DE PROCESO BATCH

VENTAJAS O DESVENTAJAS DE PROCESOS CONTINUOS

VEKOCIDAD DE REACCION PRODUCTOS PRODUCIDOS

LOS PROCESOS BATCH FAVORECEN VELOCIDADES DE REACCION LENTAS Y SUBSECUENTEMENTE ALTOS TIEMPOS DE RESIDENCIA

SE NECESITA UN EQUIPO MUY GRANDE PARA REACCIONES DE BAJA VELOCIDAD. ES APTO PARA REACCIONES CON VELOCIDADES ALTAS Y LA DISAPERSION PUEDE SER UN PROBLEMA SI SE NECESITA FLUJO TIPO PISTON EN LA OPERACIÓN.

SEGURIDAD

MENOS FAVORABLE

ALTOS ESTANDARES DE SEGURIDAD.

CONTROL DE PROCESO

DIFICIL DADO QUE SE USA FRECUENTEMENTE PARA

FACILMENTE CONTROLABLES

2) ESTRUCTURA DE ENTRADA Y SALIDA DE PRROCESOS • DIAGRAMA CONCEPTUAL. • BASADO EN LAS REACCIONES QUIMICAS. CICLOHEXANOL

CICLOHEXANO NA

CICLOCICLOHEXANOL CICLOHEXANONA + H2

CICLOHEXANOL + CICLOHEXANONA HIGH BOILING

H2

CICLOHEXANONA

HIGH BOLILING

3)IDENTIFICAR ESTRUCTURAS DE RECYCLE POR QUE RECICLAR?

ESTRUCTURA DE RECICLO DE UN PROCESO (OBJETIVOS)  

• INCREMENTAR LA EFICIENCIA OPERATIVA DE UN PROCESO

OBJETIVO DEL ESTABLECIMIENTO DE ESTRUCTURA DE PROCESOS • INCREMENTAR LA EFICIENCIA ECONOMICA DE UN UN PROCESO

USUSALMENTE EL 75% DEL COSTO DE FABRICACION DE UN PRODUCTO QUIMICO SON LAS MATERIAS PRIMAS. (DEPENDE DE LA CALIDAD CON QUE SEAN SEPARADOS DE LOS OTROS PRODUCTOS EN EL REACTOR.

ESTRUCTURAS DE RECYCLE DEL PROCESO •USUSALMENTE   EL 75% DEL COSTO DE FABRICACION DE UN PRODUCTO QUIMICO SON LAS MATERIAS PRIMAS. (DEPENDE DE LA CALIDAD CON QUE SEAN SEPARADOS DE LOS OTROS PRODUCTOS EN EL REACTOR. Eficiencia del uso de materias primas.

CONVERSION GLOBAL PARA TOLUENO E HIDROGENO

•  = 99,3% = 38,7%

POR QUE ES MEJOR LA EFICIENCIA DE USO D TOLUENO QUE DE HIDROGENO. COMO SE PUEDE MEJORAR ?

VIAS DE RECIRCULACION DE RECICLO DE UN PROCESO VIAS DE RECIRCULACION DE MATERIAS PRIMAS QUE NO HAN REACCIONADO 1) SEPARAR Y PURIFICAR EL MATERIAL ALIMENTADO QUE NO HA REACCIONADO DE LOSPRODUCTOS Y RECIRCULAR 2) CUANDO NO SE PUEDEN SEPARAR, RECIRCULAR MATERIAS PRIMAS Y PRODUCTOS JUNTOS Y USAR UNA CORRIENTE DE PURGA 3) CUANDO NO SE PUEDEN RECIRCULAR MATERIS PRIMAS Y PRODUCTOS SIN EL USO DE UNA CORRIENTE

ASPECTOS ATENER EN CUENTA EN LA SEPARACION SEPARACION Y PURIFICACION

• PARA LA OPERACIÓN UNITARIA DE SEPARACION QUE ESTA SIENDO CONSIDERADA, QUE CONDICIONES DEPRESION Y TEMPERATURA SE NECESITAN? • PARA LAS ESPECIES QUIMICAS QUE REQUIEREN SEPARACION, SON SIGNIFICATIVAS O MUY CERCNAS LAS DIFERENCIAS EN SUS PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS, EN LAS CUALES ESTA BASADA LA SEPARACION?

EJEMPLO SEPARACION DE HIDROGENO Y METANO. T. EBULLICION NORMAL METANO: -161°C T. EBULLICION NORMAL HIDROGENO: -252°C • DESTILACION • ABSORCION • EXTRACCION DESTILACION: LADIFERENCIA EN PUNTOS DE EBULLICION ES SIGNIFICATIVA ARALLEVARA A FASE LIQUIDA SE NECESITAN PRESIONES MUY ALTAS Y TEPERATURAS BAJAS. ABSORCION: DADO QUE LA SOLUBILIDAD DE UN GAS EN UN LIQUIDO DECRECE CON LA TEMPERATURA Y AUMENTACON LA PRESION, LA ABSORCION DE METANO PODRIA EXIGIR UNA ALTA PRESION Y BAJA TEMPERATURA. PERO ES POSIBLE ADSORCION (GAS SOLIDO). LA AFINIDAD QUIMICA O FISICA DE UN GAS A UN SOLIDO DETERMNADO PUEDE HACER MUY POSIBLE EL PROCESO.

2)RECIRCULAR MATERIAS PRIMAS Y PRODUCTOS JUNTOS Y USAR UNA CORRIENTE DE PURGA

• SE UTILIZA CUANDO LA SEPARACION DE MATERIAS PRIMAS QUE NO REACCIONARON Y LOS SUPRODUCTOS NO PUEDEN SER SEPARADOS FACILMENTE Y EL SUBPRODUCTO QUE ACOMPAÑA A LA MATERIA PRIMA A RECIRCULAR NO REACCIONA CON LAS OTRAS MATERIAS PRIMAS NI CON LOS PRODUCTOS FORMADOS PARAPRODUCIR OTROS NO DESEADOS (ACTUA COMO INERTE) . • SE DEBE RECIRCULAR UNA PARTE DE LA CORRIENTE Y LA OTRA DEBE SER PURGADA (PERMITIR QUE

EJEMPLO RECIRCULACION CON PURGA

PURGA METANO (M) H2 HIDROGEN O

• REACCION PRINCIPAL

C7H8 (T) + + CH4 (M)

H2

C6H6 (B)

REACCION SECUNDARIA 2C6H6 (B) + H2

C12H10 (D)

TOLUENO

BENCENO( B) TOLUENO (T) BENCENO (B) SEPA DIFENIL RAD (D) OR

TO RRE

T,B,D,H2,M TOLUENO (T) DIFENL (D)

3)

RECIRCULACION DE ALIMENTO Y PRODUCTO SIN UNA CORRIENTE DE PURGA.

• SE LLEVA A CABO CUANDO EL PRODUCTO PUEDE REACCIONAR MAS ADELANTE EN EL REACTOR Y POR LO TANTO NO NECESITA PURGA • REACCIONES QUE ALCANZAN EL EQUILIBRIO • REACCIONES EN DONDE SE CONSUMA EL SUBPRODUCTO NO DESEADO NUEVAMENTE PARA GENERAR UN PRODUCTO DESEADO • A+B

C+D

• D+ B

C

DONDE C ES DESEADO Y D ES NO DESEADO

• SE PUEDE RECIRCULAR SIN PURGA UNA CORRIENTE QUE CONTENGA B Y D. • EJEMPLO • REACCION PRINCIPAL • C7H8

+

• TOLUENO

H2

C6H6

HDROGENO

BENCENO

+

CH4 METANOL

• REACCION SECUNDARIA • 2C6H6

• BENCENO

C12H10

DIFENIL

+

H2

HIDROGENO

FUNCION RECICLO EN HYSYS • INSERTAR UNA BOMBA

••  CONECTAR LA CORRIENTE RECYCLE (ENTRADA BOMBA) • GENERAR UNA CORRIENTE RECYCLE 2 (SALIDA BOBA) • P (PRESION ENTRADA AL REACTOR – PRESION CORRIENTE RECYCLE A LA SALIDA DE LA TORRE DE DESTILACION) = 2047 Kpa • GENERAR UNA CORRIENTE DE MATERIAL (RECYCLE 3) • GENERAR UN MEZCLADOR • DESANCLAR LA CORRIENTE 1 DEL REACTOR Y CONECTE A LA ENTRADA DEL MEZCLADOR • CONECTE RECYCLE 3 A LA ENTRADA DEL MEZCLADOR • INSERTE DESDE LA PALETA LA FUNCION RECYCLE Y CONECTE A LA ENTRADA LA CORRIENTE RECYCLE 2 Y A LA SALIDA LACORRIENTE RECYCLE 3. • GENERE UNA CORRIENTE NUEVA DE MATERIAL (ALIMENTO 2) Y CONECTELA A LA SALIDA DEL MEZCLADOR Y A LA ENTRADA DEL REACTOR • ACTIVE EL SOLVER Y RESUELVA LAFUNCION RECYCLE 8ESTE ATENTO A MENSAJES DE ERROR)

FUNCION RECYCLE EN HYSYS COMPARE LA CONVERSION EN EL REACTOR Y EN EL PROCESO GLOBAL PARA EL PROCESO SIN RECYCLE Y CON RECYCLE. CUAL ES LA DIFERENCIA ENTRE EL FLUJO MASICO DE PRODUCTO CON Y SIN RECYCLE.

FUNCION RECYCLE EN HYSYS

• DETERMINAR EL COMPORTAMIENTO DEL SISTEMA SI NO SEPARAMOS HIGH BOILER DE LA MEZCLA. • BORRA LA FUNCION RECYCLE. • A LA SALIDA DE LA BOMBA GENERAR UN DIVISOR DE CORRIENTES Y UNA NUEVA CORRIENTE LLAMADA PURGA • BORRAR LA COLUMNA ABSROBEDORA PARA SEPARACION DE HIGHBOILER Y CONECTAR UNA VALVULA (DELTA P = 1966 Kpa) • INSERTE UN SEPARADOR DE DOS FASES (INLET 38 Kpa Y VAPOR OUTLET 38 Kpa) Y DUTY= 0,00 • LA CORRIENTE DE VAPOR SERA RICA EN HIDROGENO Y LA CORRIENTE DE LIQUIDO EN CICLOHEXANONA, CICLOHEXANOL Y HIGH BOILER. • VERIFICAR LA CONVERSION DE UN PASO Y LA CONCENTRACION Y FLUJO DE CICLOHEXANONA PARA CERO, 25 Y 50 % DE PURGA DEL SISTEMA

PREPARACION DE MATERIAS PRIMAS AL REACTOR Y DE ALIMENTOS AL SISTEMA DE SEPARACION

DIAGRAMA FINAL