diseÑo de una planta de producciÓn de meko
TRANSCRIPT
DISEÑO DE UNA PLANTA DE
PRODUCCIÓN DE MEKO Diseño Final
Diseñar una planta industrial que sea capaz de producir 30000 ton/mes de
MEKO, SAM y Agua. La conversión del proceso es del 70%.
Álvarez Franco R., Chico Marín S., Flórez
Fonseca C., Jiménez Julio E. & Muñoz Carbal J.
Junio 12 de 2012
DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
El proceso de producción de Metil Etil Cetoxima (MEKO) se produce
principalmente a partir de una reacción de condensación entre Metil Etil
Cetona (MEK) con hidróxido de amonio (agua amoniacal) y sulfato de
hidroxilamina (hyam). Los reactivos son bombeados desde sus respectivos
tanques de almacenamiento a temperatura ambiente de 25 °C y a presión
atmosférica, siendo el hyam en solución acuosa en 30 % p/p y el agua
amoniacal en solución acuosa al 50% p/p, estas corrientes se alimentan a
un reactor enchaquetado de flujo continuo cuya presión es de 1.3 atm.
Dentro del reactor se produce una reacción exotérica con una conversión
del 70% , de este reactor sale un flujo compuesto tanto como productos de
la reacción como reactivos sin reaccionar, la corriente después de salida del
reactor se compone por MEK, sulfato de amonio, agua y MEKO, esta
corriente cae por gravedad debido a que el reactor se encuentra a 8 m de
altura, a la que se le ingresa a un separador de fase de las que separa las
dos fases formadas por la naturaleza de los componentes, una fase es
acuosa compuesta por SAM y agua y la otra fase es de tipo orgánica
compuesta por MEK, MEKO y muy pequeñas cantidades de agua.
Después de la separación, la fase acuosa es bombeada hacia un tanque de
almacenamiento para su posterior tratamiento residual, la fase orgánica es
bombeada hacia un intercambiador de calor para preparar la mezcla para
una destilación azeotrópica para separar el MEK de la mezcla, siendo el
MEK con un pequeño porcentaje de agua el producto destilado bombeado
en forma de circulación al reactor llevándose un pequeño porcentaje de
agua, el producto de fondo de la columna a alta temperatura es bombeado
hacia una segunda torre de destilación para obtener MEKO prácticamente
libre de agua, donde el producto destilado a alta temperatura es utilizado
como fluido a calentar del intercambiador de calor ubicado antes de la
primera torre de destilación, y el producto de fondo (MEKO) es bombeado a
través de intercambiador de calor que enfría el producto debido a que sale a
una temperatura elevada, esta corriente se dirige hacia un tanque de
almacenamiento para su posterior estudio de calidad y disposición
comercial mayoritariamente sus ventas en el mercado de los fertilizantes.
Simulación de la planta de producción de MEKO en Hysys
Definición de las corrientes del balance de materia
BALANCE DE MATERIA (Composición, temperatura y presión en cada corriente)
Planta De Producción De Metil-Etil-Cetoxima
1 2 3 4 5
Comp
Flujo
(Kg/h)
%
(m/m)
Comp Flujo
(Kg/h)
%
(m/m)
Comp Flujo
(Kg/h)
%
(m/m)
Comp Flujo
(Kg/h) %
(m/m) Comp
Flujo
(Kg/h) %
(m/m)
MEK 49398 100 H20
183656 70 H2O
16807,
5 50 MEK 14820 4,5006 MEK 14820 4,501
HYAM 78710 30 NH4OH
16807,5 50 MEKO 41767 12,685 MEKO 41767 12,68
H2O 209323 63,571 H2O 209323 63,57
SAM 63365 19,244 SAM 63365 19,24
Total 49398 100 Total 262366 100 Total 33615 100 Total 329275 100 Total 329275 100
P 1 atm (14,7 PSI) P 1 atm (14,7 PSI) P 1 atm (14,7 PSI) P 1 atm (14,7 PSI) P 1 atm (14,7 PSI)
T 25°C (298,15
K) T 25°C (298,15 K) T 25°C (298,15 K) T 70°C (343,15K) T 40°C (313,15K)
6 7 8 9 10
Comp Flujo
(Kg/h) %
(m/m) Comp
Flujo
(Kg/h) %
(m/m) Comp
Flujo
(Kg/h) %
(m/m) Comp
Flujo
(Kg/h) %
(m/m) Comp
Flujo
(Kg/h) %
(m/m)
SAM 63365 37 MEK 14820 9,38 MEK 14820 9,286 MEK 14079 36,71 MEK 14079 36,71
H20 107947 63 MEKO 41767 26,4 MEKO 43386 27,19 H20 23403 61,02 H20 23403 61,02
H20 1E+05 64,2 H20 101376 63,53 MEKO 867,72 2,263 MEKO 867,72 2,263
Total 171312 100 Total 2E+05 100 Total 159582 100 Total 38349 100 Total 38349 100
P 1.3 Atm (19,1PSI) P 1,3 Atm (19,1PSI) P 1 atm (14,7 PSI) P 1 atm (14,7 PSI) P 1 atm (14,7 PSI)
T 40°C (303,15K) T 40°C (303,15K) T 90°C (363,15K) T 75°C (348,15K) T 75°C (348,15K)
BALANCE DE MATERIA (Composición, temperatura y presión en cada corriente)
Planta De Producción De Metil-Etil-Cetoxima
11 12 13 14 15
Comp Flujo
(Kg/h)
%
(m/m)
Comp Flujo
(Kg/h)
%
(m/m)
Comp Flujo
(Kg/h) %
(m/m) Comp
Flujo
(Kg/h) %
(m/m) Comp
Flujo
(Kg/h)
% (m/m)
MEK 14079 36,71 MEK 14079 36,71 MEKO 42518 35,07 MEKO 42518 35,07 MEKO 42518 35,072
H20 23403 61,02 H20 23403 61,02 H2O 77973 64,32 H2O 77973 64,32 H2O 77973 64,317
MEKO 867,72 2,263 MEKO 867,72 2,263 MEK 741 0,611 MEK 741 0,611 MEK 741 0,6112
Total 38349 100 Total 38349 100 Total 121233 99,39 Total 121233 100 Total
12123
2 100
P 1 atm (14,7
PSI) P 1,3 Atm (19,1PSI) P
1 atm (14,7 PSI) P
1,3 Atm (19,1PSI) P
1 atm (14,7 PSI)
T
75°C
(348,15K) T 75°C (348,15K) T
110°C
(383,15K) T
110°C
(383,15K) T 100°C(373,15K)
16 17 18
Comp. Flujo (Kg/h)
% (m/m)
Comp. Flujo (Kg/h)
% (m/m)
Comp. Flujo (Kg/h)
% (m/m)
H2O 76414 98,9 MEKO 41668 96,39 MEKO 41668 96,39
MEKO 850,36 1,101 H2O 1559,5 3,608 H20 1559,5 3,608
Total 77264 100 Total 43227 100 Total 43227 100
P 1,3 Atm (19,1PSI) P 1 atm (14,7 PSI) P 1,3 Atm (19,1PSI)
T 100°C (363,15K) T 145°C(418,15K) T 40°C (313,15K)
DISEÑO DE BOMBA P-101
DATASHEET P-101
SERVICIO: Bombeo De MEK Desde el tanque T-101 hacia el reactor
FLUIDO: MEK (100%) Fecha: 07-05-12
L. S. L. D
Temperatura De Bombeo 25°C Tuberías (m) 3.3 20
Densidad Fluido A
Temperatura De Bombeo
Válvula De
Globo 0 0
Viscosidad A Temperatura
De Bombeo 0.39215 cp
Válvula De
Compuerta 1 2
Flujo Másico De Bombeo
Codos 1 2
Flujo Volumétrico De
Bombeo
Cabeza de
Presión (atm) 1atm
1.3at
m
Velocidad De Bombeo
Carga Estática (m)
5 m 8m
Eficiencia 55% Potencia de La Bomba
3.49 HP RPM En Las Condiciones De Bombeo
60
GPM de Bombeo 1208.20 Potencia
Disponible 5 HP
Calculo Por Succión Cabeza De La
Bomba 44.06 ft
Bomba P-101
(Salida del tanque T-101 hacia el reactor)
Composición Corriente 1:
W (Kg/h) % (p/p) T (°C) - (K)
MEKO 49398 1 25°C – 298.15 K
Total 49398 100
Tabla 1
Propiedades de la mezcla (Hysys*):
0.39215
823.95
Tabla 2
Tabla 3
1. Determinación de caudal
2. Velocidad asumida (Variable de diseño)
√
√
(
)
( )
( )
( )
3. Se recalcula el parámetro de diseño:
Variable Succión Descarga
L 3.3 m 10.82664 ft 20 m 65.616 ft
Z 7 m 26.5744 ft 8100 cm 8 m 26.24 ft 8000 cm
V. Comp. 1 2
V. Globo 0 0
Codo 1 2
Tank in or out
1 1
Presión 1
atm
14,7 psi 1.03323kg/cm2
1,3 atm 19,1 psi 1.3432
kg/cm2
V Asumida 5 ft/s 5 ft/s
( )
4. Calculo de perdidas por fricción:
∑
Valores de k (Figura 4-14a y 4-14b)
Accesorio k
Inlet or outlet tank 0.6
Gate valve (screwed) 5
Codo (ong radius screwed 90°) 2.5
Tabla 4
Para obtener f, se lee en el Diagrama de Moody en función del factor de
nubosidad y el Reynolds, pero primero se escoge acero comercial
correspondiente al diámetro interno 4.016 in de la grafica sacada de
mecánica de fluido, Robert L. Mott.
Del diagrama de Moody se lee el valor de f a partir del factor de nubosidad
y el número de Reynolds. Se tiene que .
-Perdidas por fricción
( )
(
)
( ) (
)
( )
( )
5. Calculo de la cabeza total de la bomba.
Ecuación de Bernoulli:
( )
6. Calculo de potencia requerida:
7. Cabeza total de la bomba y caudal en función de agua.
Con una capacidad de 208.20 galones por minuto y una carga total de
44.06 ft, se busca en catálogos de fabricantes.
Compañía BERKELEY. TYPE “A” RATING CURVES. Motor Drive.
CURVE 4085 DATE 6-1-72
PAGE 11.01
SUPERSEDES
All Previously Issued
4085 Curves
Coordenadas:
208.20 GPM y 44.06 ft de H2O. Se lee de la curva de la bomba una
Potencia de 5 hp al 55% de eficiencia.
Potencia disponible:
Potencia requerida:
DATASHEET P-102
SERVICIO: Bombeo De MEKO Desde el tanque T-101 hacia el reactor
FLUIDO: H2O (70%) HAYM (30%)
Fecha: 07-05-12
L. S. L. D
Temperatura De Bombeo 25°C Tuberías (m) 3.74 15
Densidad Fluido A
Temperatura De Bombeo
Válvula De
Globo 0 0
Viscosidad A Temperatura De Bombeo
1.0117 cp Válvula De Compuerta
1 2
Flujo Másico De Bombeo
Codos 1 2
Flujo Volumétrico De
Bombeo
Cabeza de
Presión (atm)
1atm 1.3atm
Velocidad De Bombeo
Carga Estática (m)
12.8m 8m
Eficiencia 50% Potencia de La Bomba
HP RPM En Las Condiciones De Bombeo
60
GPM de Bombeo 1154.821 Potencia
Disponible 10 HP
Calculo Por Succión Cabeza De La Bomba
18.96 ft
Bomba P-102
(Salida del tanque T-102 hacia el reactor)
Composición Corriente 1:
W (Kg/h) % (p/p) T (°C) - (K)
H2O 183656 70 25°C – 298.15 K
HYAM 78709 30 25°C – 298.15 K
Total 262366 100
Tabla 1
Propiedades de la mezcla (Hysys*):
1.0117
1740,42
Tabla 2
Tabla 3
1. Determinación de caudal
2. Velocidad asumida (Variable de diseño)
√
√
(
)
( )
( )
Variable Succión Descarga
L 3.74 m 12.270192 ft 16 m 52.4928 ft
Z 10 m 41.994 ft 1280cm 8 m 26.24 ft 8000 cm
V. Comp. 1 2
V. Globo 0 0
Codo 1 2
Inlet or outlet tank
1 1
Presión 1 atm
14,7 psi 1.03323kg/cm2 1,3 atm 19,1 psi 1.3432 kg/cm2
V Asumida 6 ft/s 6 ft/s
( )
3. Se recalcula el parámetro de diseño:
( )
4. Calculo de perdidas por fricción:
∑
Valores de k (Figura 4-14a y 4-14b)
Accesorio k
Inlet or outlet tank 0.6
Gate valve (screwed) 5
Codo (ong radius screwed 90°) 2.5
Tabla 4
Para obtener f, se lee en el Diagrama de Moody en función del factor de
nubosidad y el Reynolds, pero primero se escoge acero comercial
correspondiente al diámetro interno 6.065 in de la grafica sacada de
mecánica de fluido, Robert L. Mott.
Del diagrama de Moody se lee el valor de f a partir del factor de nubosidad
y el número de Reynolds. Se tiene que .
-Perdidas por fricción
( )
(
)
( ) (
)
( )
( )
5. Calculo de la cabeza total de la bomba.
Ecuación de Bernoulli:
( )
6. Calculo de potencia requerida:
7. Cabeza total de la bomba y caudal en función de agua.
Con una capacidad de galones por minuto y una carga total de
18.96 ft, se busca en catálogos de fabricantes.
Compañía BERKELEY. TYPE “A” RATING CURVES. Motor Drive.
CURVE 4085
DATE 6-1-72 PAGE 11.01
SUPERSEDES
All Previously Issued
4085 Curves
Coordenadas:
1154.821 GPM y 18.96 ft de H2O. Se lee de la curva de la bomba una
Potencia de 10 hp al 50% de eficiencia.
Potencia disponible:
Potencia requerida:
DATASHEET P-103
SERVICIO: Bombeo De MEKO Desde el tanque T-101 hacia el reactor
FLUIDO: H2O (50%)
NH4OH (50%)
Fecha: 07-
05-12 L. S. L. D
Temperatura De Bombeo 25°C Tuberías (m) 3.74 20
Densidad Fluido A Temperatura De Bombeo
Válvula De
Globo 0 0
Viscosidad A Temperatura
De Bombeo 0.3481 cp
Válvula De
Compuerta 1 2
Flujo Másico De Bombeo
Codos 1 2
Flujo Volumétrico De Bombeo
Cabeza de Presión (atm)
1atm 1.3at
m
Velocidad De Bombeo
Carga Estática (m)
12.8m
8m
Eficiencia 70% Potencia de La Bomba
4.5 HP RPM En Las Condiciones De Bombeo
60
GPM de Bombeo 148.16 Potencia
Disponible 5 HP
Calculo Por Succión Cabeza De La
Bomba 29.23 ft
Bomba P-103
(Salida del tanque T-103 hacia el reactor)
Composición Corriente 1:
W (Kg/h) % (p/p) T (°C) - (K)
H2O 16808 50 25°C – 298.15 K
NH4OH 16808 50 25°C – 298.15 K
Total 33616 100
Tabla 1
Propiedades de la mezcla (Hysys*):
0.34812
949.05
Tabla 2
Tabla 3
1 Determinación de caudal
2. Velocidad asumida (Variable de diseño)
√
√
(
)
( )
( )
Variable Succión Descarga
L 3.74 m 12.270192 ft 20 m 65.616 ft
Z 6 m 41.994 ft 1280cm 8 m 26.24 ft 8000 cm
V. Comp. 1 2
V. Globo 0 0
Codo 1 2
Inlet or outlet tank
1 1
Presión 1 atm
14,7 psi 1.03323kg/cm2 1,3 atm 19,1 psi 1.3432 kg/cm2
V Asumida 5 ft/s 5 ft/s
( )
3. Se recalcula el parámetro de diseño:
( )
4. Calculo de perdidas por fricción:
∑
Valores de k (Figura 4-14a y 4-14b)
Accesorio k
Inlet or outlet tank 0.6
Gate valve (screwed) 5
Codo (ong radius screwed 90°) 2.5
Tabla 4
Para obtener f, se lee en el Diagrama de Moody en función del factor de
nubosidad y el Reynolds, pero primero se escoge acero comercial
correspondiente al diámetro interno 4.016 in de la grafica sacada de
mecánica de fluido, Robert L. Mott.
Del diagrama de Moody se lee el valor de f a partir del factor de nubosidad
y el número de Reynolds. Se tiene que .
-Perdidas por fricción
( )
( )
( ) (
)
( )
( )
5. Calculo de la cabeza total de la bomba.
Ecuación de Bernoulli:
( )
6. Calculo de potencia requerida:
7. Cabeza total de la bomba y caudal en función de agua.
Con una capacidad de galones por minuto y una carga total de
29.37 ft, se busca en catálogos de fabricantes.
Compañía BERKELEY. TYPE “A” RATING CURVES. Motor Drive.
CURVE 4085
DATE 6-1-72 PAGE 11.01
SUPERSEDES
All Previously Issued
4085 Curves
Coordenadas:
148.16 GPM y 29.23 ft de H2O. Se lee de la curva de la bomba una
Potencia de 5 hp al 70% de eficiencia.
Potencia disponible:
Potencia requerida:
DATASHEET P-104
SERVICIO: Bombeo De la Mezcla
SAM-H2O Desde el separador hasta la 1° torre de dest.
FLUIDO: H2O (63.01%)-SAM (36.99%) Fecha: 07-05-12
L. S. L. D
Temperatura De Bombeo 86°F Tuberías (ft) 13.12 164.04
Densidad Fluido A Temperatura De Bombeo
65.101
⁄ Válvula De
Globo 0 0
Viscosidad A Temperatura De Bombeo
⁄ Válvula De Compuerta
1 0
Flujo Másico De Bombeo 348250 ⁄ Codos 0 2
Flujo Volumétrico De Bombeo
Cabeza de Presión (Psi)
17.63 Psi
20.57 Psi
Velocidad De Bombeo
Carga
Estática (ft) 20.34 0
Eficiencia 75% Potencia de
La Bomba HP RPM En Las Condiciones
De Bombeo 1760
GPM de Bombeo Potencia
Disponible HP
Calculo Por Succión Cabeza De La
Bomba ft
Bomba P-104
Composición Corriente 6:
W (Kg/h) % (p/p) T (°C)
SAM 63365 36.99 30
AGUA 107950 63.01 30
Total 171312 100
Tabla 1
Propiedades de la mezcla (Hysys*):
Tabla 2
Tabla 3
1. Determinación de caudal
(
)
2. Velocidad asumida: (Variable de diseño)
( ) 0.6613x
( ) 1281.73
Variable Succión Descarga
L 4 m 13.12 ft 50 m 164.04 ft
Z 0 m 0 ft 0 m 0 ft
V. Comp. 1 0
V. Globo 0 0
Codo 0 2
Presión 1.2 atm 121600 Pa 1 atm 101325 Pa
V Asumida 16 ft/s 4.8768 m/s 16 ft/s 4.8768 m/s
√
√
( )
3. Se recalcula el parámetro de diseño:
( )
4. Calculo de perdidas por fricción:
∑
-Perdidas por fricción en tubería:
Para obtener f, se lee en el Diagrama de Moody en función del factor de
nubosidad y el Reynolds.
Del diagrama de Moody se lee el valor de f a partir del factor de
nubosidad y el número de Reynolds. Se tiene que .
( )
(
)
-Perdidas en accesorios:
Valores de k (Figura 4-14a y 4-14b)
Accesorio k Total
2 Entradas y salidas del tanque 0.6 1.2
1 Válvula de compuerta 3 3
Tabla 4
( ) ( )(
)
( )
-Pérdida total del sistema:
( ) ( )
5. Calculo de la cabeza total de la bomba.
Ecuación de Bernoulli:
( )
( ) (
)
(
)
( )
( )
6. Calculo de potencia requerida:
(
) (
) ( ) (
)
4.2
7. Cabeza total de la bomba y caudal en función de agua.
( )( )
(
) ( ) (
)
Con una capacidad de galones por minuto y una carga total
de 81.0686 ft, se busca en catálogos de fabricantes.
Compañía BERKELEY. TYPE “A” RATING CURVES. Motor Drive.
CURVE 4085
DATE 6-1-72
PAGE 11.01
SUPERSEDES
All Previously Issued
4085 Curves
Coordenadas:
GPM y ft de H2O. Se lee de la curva de la bomba una
Potencia de 15 hp al 75% de eficiencia.
Potencia disponible:
Potencia requerida:
Como la bomba mostrada en la figura es adecuada para esta parte
del proceso.
DATASHEET P-105
SERVICIO: Bombeo De la Mezcla MEKO-H2O-MEK Desde el
separador hasta T-100
FLUIDO: H2O (64.18%)-MEKO (26.44%)-MEK(9.38)
Fecha: 07-05-12
L. S. L. D
Temperatura De Bombeo 86°F Tuberías
(ft)
53.02
1 34.68
Densidad Fluido A
Temperatura De Bombeo 65.822 ⁄
Válvula
De Globo 0 0
Viscosidad A Temperatura De Bombeo
⁄
Válvula
De Compuert
a
1 2
Flujo Másico De Bombeo 377674.4 ⁄ Codos 2 2
Flujo Volumétrico De Bombeo
Cabeza de Presión
(Psi)
17.63 Psi
14.7 Psi
Velocidad De Bombeo
Carga Estática
(ft)
36.614
0
Eficiencia 82% Potencia
de La Bomba
HP RPM En Las Condiciones De
Bombeo 1400
GPM de Bombeo 695.83 Potencia Disponibl
e
15 HP
Calculo Por Succión Cabeza De La Bomba
ft
Bomba P-105
Composición Corriente 7:
W (Kg/h) % (p/p) T (°C)
MEKO 41767 26.44 30
MEK 14820 9.38 30
AGUA 101380 64.18 30
Total 157963 100
Tabla 1
Propiedades de la mezcla (Hysys*):
Tabla 2
Tabla 3
1. Determinación de caudal
(
)
8. Velocidad asumida: (Variable de diseño)
√
√
( )
( ) 0.617x
( ) 958.84
Variable Succión Descarga
L 16.16 m 53.021 ft 10.57 m 34.68 ft
Z 11,16 m 36.61 ft 3.57 m 11.71 ft
V. Comp. 1 2
V. Globo 0 0
Codo 2 2
Presión 1.2 atm 121600 Pa 1,4 atm 141866 Pa
V Asumida 12 ft/s 3.6576 m/s 12 ft/s 3.6576 m/s
2. Se recalcula el parámetro de diseño:
( )
3. Calculo de perdidas por fricción:
∑
-Perdidas por fricción en tubería:
Para hallar las perdidas por fricción en tuberías hay que considerar dos
sistemas por separado, al tramo de tubería antes del intercambiador de
calor y el posterior al mismo equipo, debido al cambio en algunas
propiedades del fluido, al momento de pasar por este, como lo son la
viscosidad y la densidad.
Para obtener f1, se lee en el Diagrama de Moody en función del factor de
nubosidad y el Reynolds.
Del diagrama de Moody se lee el valor de f a partir del factor de nubosidad
y el número de Reynolds. Se tiene que .
( )
(
)
Para obtener f2, seguimos el procedimiento anterior, al igual que para
hallar las pedidas del tramo dos de tubería
( )
(
)
Por último sumamos las perdidas en cada tramo para calcular las perdidas
en todo el sistema de tubería
( ) ( ) ( )
-Perdidas en accesorios:
Valores de k (Figura 4-14a y 4-14b)
Accesorio k Total
4 Entradas y salidas del tanque 0.6 2.4
3 Válvula de compuerta 3 9
4 Codo 2 8
Tabla 4
( ) ( )(
)
( )
-Perdidas en Intercambiador de calor:
Para este cálculo aplicamos Bernoulli en el intercambiador
( )
( ) ( ) ( )
( ) (
)
(
)
(
)
( )
19.4
( )
-Pérdida total del sistema:
( ) ( ) ( )
4. Calculo de la cabeza total de la bomba.
Ecuación de Bernoulli:
( )
( ) (
)
(
)
( )
( )
5. Calculo de potencia requerida:
(
) (
) ( ) (
)
6. Cabeza total de la bomba y caudal en función de agua.
( )( )
(
) ( ) (
)
Con una capacidad de galones por minuto y una carga total de
, se busca en catálogos de fabricantes.
Compañía BERKELEY. TYPE “A” RATING CURVES. Motor Drive.
CURVE 4085 DATE 6-1-72
PAGE 11.01
SUPERSEDES
All Previously Issued
4085 Curves
Coordenadas:
695.83 GPM y ft de H2O. Se lee de la curva de la bomba una Potencia
de 15 hp al 82% de eficiencia.
Potencia disponible:
Potencia requerida:
Como la bomba mostrada en la figura es adecuada para esta parte
del proceso.
DATASHEET P-106
SERVICIO: Bombeo De la Mezcla MEKO-H2O A La 2ª Columna
FLUIDO: H2O (0.2%)-MEKO (99.8%) Fecha: 07-
05-12 L. S. L. D
Temperatura De
Bombeo 167°F
Tuberías
(ft) 31.594 123.128
Densidad Fluido A
Temperatura De
Bombeo
56.289 ⁄
Válvula De
Globo 0 0
Viscosidad A
Temperatura De
Bombeo
1.1346 ⁄
Válvula De
Compuerta 1 1
Flujo Másico De
Bombeo
⁄ Codos 2 4
Flujo Volumétrico De
Bombeo
Cabeza de
Presión
(Psi)
14,7
Psi
14,7
Psi
Velocidad De Bombeo
Carga
Estática
(ft)
0 26.2464
ft
Eficiencia 75% Potencia
de La
Bomba
HP RPM En Las
Condiciones De Bombeo 60
GPM de Bombeo Potencia
Disponible HP
Calculo Por Succión Cabeza De
La Bomba 11,79 ft
Bomba P-106
Composición Corriente 12:
Tabla 1
Propiedades de la mezcla (Hysys*):
Tabla 2
Tabla 3
1. Determinación de caudal
(
)
2. Velocidad asumida (Variable de diseño)
√
√
( )
W (Kg/h) % (p/p) T (°C)
MEK 14079 36.712 75
AGUA 23403 61.025 75
MEKO 867.72 2.2627 75
Total 38349.72 100
( ) 0.55911x
( ) 901.72
Variable Succión Descarga
L 9.64m 31.594 ft 37.53m 123.128 ft
Z 0m 0 ft 8 m 26.2464 ft
V. Comp. 1 1
V. Globo 0 0
Codo 2 4
Presión 1 atm 101325 Pa 1 atm 101325 Pa
V Asumida 5 ft/s 1.5 m/s 5 ft/s 1.5 m/s
3. Se recalcula el parámetro de diseño:
( )
4. Calculo de perdidas por fricción:
∑
-Perdidas por fricción en tubería:
Para obtener f, se lee en el Diagrama de Moody en función del factor de
nubosidad y el Reynolds.
Del diagrama de Moody se lee el valor de f a partir del factor de nubosidad
y el número de Reynolds. Se tiene que .
( ) ( )
( ) (
)
( )
-Perdidas en accesorios:
Valores de k (Figura 4-14a y 4-14b)
Accesorio k Total
2 Entradas y salidas del tanque 0.6 1.2
2 Válvula de compuerta 5 10
6 Codo 2.5 15
Tabla 4
( ) ( )(
)
( )
-Pérdida total del sistema:
( ) ( )
5. Calculo de la cabeza total de la bomba.
Ecuación de Bernoulli:
Podemos eliminar los términos de presión y velocidad ya que son
constantes a lo largo de la tubería
( )
6. Calculo de potencia requerida:
(
) (
) ( ) (
)
7. Cabeza total de la bomba y caudal en función de agua.
( )( )
(
) ( )
Con una capacidad de galones por minuto y una carga total de
, se busca en catálogos de fabricantes.
Compañía BERKELEY. TYPE “A” RATING CURVES. Motor Drive.
CURVE 4085 DATE 6-1-72 PAGE 11.01
SUPERSEDES
All Previously Issued
4085 Curves
Coordenadas:
GPM y ft de H2O. Se lee de la curva de la bomba una
Potencia de 5 hp al 775% de eficiencia. Potencia disponible:
Potencia requerida: Como la bomba mostrada en
la figura es adecuada para esta parte del proceso.
DATASHEET P-107
SERVICIO: Bombeo De la Mezcla MEKO-H2O Desde La 2ª Columna Hasta
El Intercambiador
FLUIDO: H2O (0.2%)-MEKO (99.8%) Fecha: 07-
05-12 L. S. L. D
Temperatura De Bombeo 230°F Tuberías
(ft) 9.8424 192.3861
Densidad Fluido A
Temperatura De Bombeo 62.45
⁄ Válvula De
Globo 0 0
Viscosidad A
Temperatura De Bombeo 0.5873
⁄ Válvula De
Compuerta 1 1
Flujo Másico De Bombeo ⁄ Codos 0 2
Flujo Volumétrico De
Bombeo
Cabeza de
Presión
(Psi)
14,7
Psi
14,7
Psi
Velocidad De Bombeo
Carga
Estática
(ft)
0 1.31 ft
Eficiencia 75% Potencia
de La
Bomba
HP RPM En Las Condiciones
De Bombeo 1760
GPM de Bombeo Potencia
Disponible HP
Calculo Por Succión Cabeza De
La Bomba ft
Bomba P-107
Composición Corriente 5:
W (Kg/h) % (p/p) T (°C)
MEKO 42518 35.072 110
AGUA 77973 64.317 110
MEK 741 0.6112 110
Total 121232 100
Tabla 1
Propiedades de la mezcla (Hysys*):
Tabla 2
Tabla 3
1. Determinación de caudal
(
)
( ) 0.2174x
( ) 998.3
Variable Succión Descarga
L 3m 9.8424 ft 7.3 m 23.94984 ft
Z 0m 0 ft 3.3 m 10.82664 ft
V. Comp. 1 1
V. Globo 0 0
Codo 0 2
Presión 1 atm 101325 Pa 1 atm 101325 Pa
V Asumida 12 ft/s m/s 12 ft/s m/s
2. Velocidad asumida (Variable de diseño)
√
√
( )
3. Se recalcula el parámetro de diseño:
( )
4. Calculo de perdidas por fricción:
∑
-Perdidas por fricción en tubería:
Para obtener f, se lee en el Diagrama de Moody en función del factor de
nubosidad y el Reynolds.
( ) (
) ( )
Del diagrama de Moody se lee el valor de f a partir del factor de
nubosidad y el número de Reynolds. Se tiene que .
( ) ( )( )
( ) (
)
( )
-Perdidas en accesorios:
Valores de k (Figura 4-14a y 4-14b)
Accesorio K Total
2 Entradas y salidas del tanque 0.6 1.2
2 Válvula de compuerta 5 10
2 Codo 2.5 5
Tabla 4
( ) (
)
( )
-Pérdida total del sistema:
( ) ( )
5. Calculo de la cabeza total de la bomba.
Ecuación de Bernoulli:
Podemos eliminar los términos de presión y velocidad ya que son
constantes a lo largo de la tubería
( )
6. Calculo de potencia requerida:
(
) (
) ( ) (
)
16.2
7. Cabeza total de la bomba y caudal en función de agua.
( )( )
(
) ( )
Con una capacidad de galones por minuto y una carga total de
ft, se busca en catálogos de fabricantes.
Compañía BERKELEY. TYPE “A” RATING CURVES. Motor Drive.
CURVE 4085
DATE 6-1-72
PAGE 11.01
SUPERSEDES
All Previously Issued
4085 Curves
Coordenadas:
GPM y ft de H2O. Se lee de la curva de la bomba una
Potencia de 10 hp al 75% de eficiencia.
Potencia disponible:
Potencia requerida:
Como la bomba mostrada en la figura es adecuada para esta parte
del proceso.
DATASHEET P-108
Figura 1. Dimensionamiento.
SERVICIO: Bombeo De la Mezcla MEKO-H2O Desde La 2ª Columna Hasta
El Intercambiador
FLUIDO: H2O (3%)-MEKO (97%) Fecha: 07-05-12
L. S. L. D
Temperatura De Bombeo 293°F Tuberías (ft) 6.56 18.05
Densidad Fluido A
Temperatura De Bombeo 69.039
⁄ Válvula De
Globo 0 1
Viscosidad A Temperatura De Bombeo
11.115
⁄ Válvula De Compuerta
1 1
Flujo Másico De Bombeo 92044.09
⁄
Codos 1 2
Flujo Volumétrico De
Bombeo
Cabeza de
Presión (Psi)
14,7
Psi
19,1
Psi
Velocidad De Bombeo
Carga Estática (ft)
0 4.92
ft
Eficiencia 60% Potencia de La Bomba
0.5005 HP RPM En Las Condiciones De Bombeo
60
GPM de Bombeo 184.06 Potencia
Disponible 1 HP
Calculo Por Succión Cabeza De La
Bomba 11,9 ft
Bomba P-108
(Salida de la segunda columna de destilación)
Composición Corriente 17:
W (Kg/h) % (p/p) T (°C) - (K)
MEKO 41668 97 145-418,15
AGUA 1559,5 3 145-418,15
Total 43227,1 100
Tabla 1
Propiedades de la mezcla (Hysys*):
0.445
86,343
1105,9
69,039
Tabla 2
Tabla 3
Variable Succión Descarga
L 2m 6,56 ft 5.5m 18,05 ft
Z 0m 0 ft 0cm 1.5 m 4,92 ft 150 cm
V. Comp. 1 1
V. Globo 0 1
Codo 1 2
Presión 1 atm 14,7 psi 1.03323kg/cm2 1,3 atm 19,1 psi 1.3432 kg/cm2
V Asumida 5 ft/s 5 ft/s
Figura 1
1. Determinación de caudal
(
)
2. Velocidad asumida (Variable de diseño)
√
√
( )
( )
( )
3. Se recalcula el parámetro de diseño:
(
)
4. Calculo de perdidas por fricción:
∑
Valores de k (Figura 4-14a y 4-14b Ludwig)
Accesorio k
Válvula de globo 6
Válvula de compuerta 1.5
Codo 3
Tabla 4
Para obtener f, se lee en el Diagrama de Moody en función del factor de
nubosidad y el Reynolds.
( )
Del diagrama de Moody se lee el valor de f a partir del factor de nubosidad
y el número de Reynolds. Se tiene que
-Perdidas por fricción en la succión:
( )
(
)
( ) (
)
(
)
-Perdidas por fricción en la descarga:
( )
(
)
( ) (
)
(
)
(
)
( ( ) ( )) ( ( ) ( ))
5. Calculo de la cabeza total de la bomba.
Ecuación de Bernoulli:
( )
( )
6. Calculo de potencia requerida:
7. Cabeza total de la bomba y caudal en función de agua.
Con una capacidad de 184.06 galones por minuto y una carga total de
11,9 ft, se busca en catálogos de fabricantes.
Compañía BERKELEY. TYPE “A” RATING CURVES. Motor Drive.
CURVE 4085 DATE 6-1-72
PAGE 11.01
SUPERSEDES
All Previously Issued
4085 Curves
Coordenadas:
184.06 GPM y 11.9 ft de H2O. Se lee de la curva de la bomba una Potencia
de 1 hp al 60% de eficiencia. Potencia disponible:
Potencia requerida:
Como la bomba mostrada en la figura es adecuada para esta parte
del proceso.
DATASHEET P-109
SERVICIO: Bombeo De la Mezcla de H20-MEKO Desde La Columna Hasta
El Intercambiador
FLUIDO: H2O (99.9%)-MEKO(0.1%) Fecha:07/05/12 L. S. L. D
Temperatura De
Bombeo 212°F Tuberías (ft) 83,66 32,81
Densidad Fluido A Temperatura De
Bombeo
59,185 ⁄ Válvula De
Globo 1 1
Viscosidad A Temperatura De
Bombeo
0,67488 ⁄
Válvula De
Compuerta 2 1
Flujo Másico De
Bombeo 219077.499
⁄ Codos 3 1
Flujo Volumétrico De Bombeo
Cabeza de Presión (Psi)
14,7 Psi
19,1 Psi
Velocidad De Bombeo
Carga Estática (Psi)
49,21 ft
0 ft
Eficiencia 70%
Potencia de La Bomba
2,961 HP RPM En Las
Condiciones De Bombeo
60
GPM de Bombeo 437,528 Potencia
Disponible 5 HP
Calculo Por Succión Cabeza De La
Bomba 25,39 ft
Bomba P-109
La función de esta bomba el llevar el fluido desde la cabeza de la segunda
torre de destilación hasta el intercambiador.
MEZCLA: H2O(99.89%)-MEKO(0.11%)
PROPIEDADES:
T P P. M.
W K Cp
10
0 °C
1,3 atm
948,06
⁄ 18,029
0,27898 cP
⁄
0,616
⁄
1,008
⁄
212 °F
19,1
Psi
59,185
⁄
0,67488
⁄
219077.49
9 ⁄
0,022044
⁄
0.213021
⁄
Tabla 1. Propiedades
CÁLCULOS:
Calculamos el flujo volumétrico:
Ahora de la tabla 4-12 del Ludwig selecciono la para el fluido (que se
comporta como si fuera prácticamente solo agua):
Con
y el flujo volumétrico hallo el valor de D
√
Selecciono un Sh=40, de donde tenemos que:
OD 4,5 in 0,375 ft
ID 4,026 in 0,336 ft
Ahora recalculamos nuestro parámetro de diseño, la velocidad:
(
)
( )
Calculamos el Reynolds:
( )(
)(
⁄ )
⁄
El factor de nubosidad seleccionado es de ⁄ porque los
materiales a utilizar son nuevos; y según el diagrama de moddy de la
Mott para este Re y ⁄ corresponde el factor de fricción es f =0,022381.
Calculo de perdidas:
( ) ⁄
( ) ∑
Perdidas por fricción:
Ahora
Lado De La Succión Lado De La Descarga
L 20,1 m
11,9m
D 0,102m 0,3355ft 0,102m 0,3355ft
8,7438 ft/s
g 32 ft/s2
1,5 (2) 1,5 (2)
6 (1) 6(1)
3 (3) 3(1)
P 1 atm 14,7 Psi 1,3 atm 19,1 Psi
Z 15 m 49,21 ft 0m 0 ft
Tabla 2. Datos Para Los Cálculos.
Resolviendo los cálculos para perdidas, tenemos:
Lado De La Succión
Perdidas por tuberías:
⁄
( )(
)(
)
(
)
Perdidas por accesorios:
∑
(
)
(
)
[( ) ( ) ( )] ( )
Lado De La Descarga
Perdidas por tuberías:
⁄
( )(
)(
)
(
)
Perdidas por accesorios:
∑
(
)
( )
[( ) ( ) ( )] ( )
Totales Perdidas Succión y Descarga:
( ) ( )
Para un
Ahora calculamos las perdidas por fricción:
, aquí las velocidades 1 y 2 son iguales
por lo que se cancela y es cero. La anterior ecuación nos quedaría:
Reemplazando tenemos:
Se calcula entonces la potencia de la bomba:
⁄ ⁄
⁄
Ahora pasamos y Q a metros de H2O:
( )
(
)
Procedemos a seleccionar la bomba comercial con los anteriores datos:
Figura 2. Curvas De Bombas Comerciales.
De lo anterior tenemos que la bomba comercial será:
la potencia disponible comercialmente es 5 HP y la potencia teórica o
requerida es de 3 HP entonces es adecuada, tendría una eficiencia del
70%.
DATASHEET INTERCAMBIADOR E-101
Figura 1. Dimensionamiento.
Por: Grupo Ing. Química Fecha: 07-05-12
Equipo: E-101 Planta: 1
Numero de unidades operando: 1
Datos de diseño por: Unidad
Datos de la unidad Coraza Tubos
Fluido MEKO+MEK+SAM+H2O Agua sin tratar
Flujo (lb/h) 725926.54 611510.78
Temperatura Entrada °F 158 68
Temperatura Salida °F 104 95
Presión de Operación (psi) 14.7 19,1
Densidad (lb/ft3) 54,6 62.297
Calor especifico (Btu/lb°F) 0.402 0.9545
Calor latente (Btu/lb) ___ ___
Cond. Termica (Btu/h ft °F) 0,16135 0.3372
Viscosidad (cp) 0.93825 1
Peso molecular 68.977 18
Número de pasos 1 2
Calor Transferido (Btu/h): 15759550.13
MLTD: 42.46 °F U calculado: 54.32 U limpio:328.65
Construcción
Presión de operación: 19,1 psi Temperatura de operación: 131°F
Tipo de unidad: Tubos y coraza Pich: 15/16 Triangular
Material tubos: Acero comercial N° aprox.:1088 DO:3/4 BWG:14 Longitud:32ft
Material coraza: Acero Diámetro: 35 in
Espaciado de bafle: 25% rd=0.01
Observaciones:
Intercambiador E-100
(Salida del reactor)
En este intercambiador se busca enfriar con agua la corriente que sale del
reactor formada por MEKO, SAM, H2O y MEK, a 70°C hasta 40°C para su
posterior separación.
Composición corriente 4:
W (Kg/h) % (p/p) T (°C) - (K)
MEKO 41767 12.68 70-343.15
MEK 14819.5 4.501 70-343.15
SAM 63365 19.24 70-343.15
H2O 209323 63.57 70-343.15
Total 329274.76 100
Tabla 1
Propiedades (Hysys*):
Coraza Tubos
Fluido Caliente (mezcla) Fluido Frio (agua)
Tabla 2
Figura 1
Observaciones: La temperatura final del agua, se asume 10 o 15 grados
por encima de la de entrada. El flujo de agua necesario se calcula a
continuación.
1. Calculo del calor requerido:
( )
( )
( )
2. Calculo de MLDT
Tabla 3
( ) ( )
( )
3. Determinar Fc
( )
( )
( )
( )
Con la figura 10-34ª (Configuración 1-2) se halla el valor del factor de
corrección de MLDT, Fc en función de P y T.
Se tiene que
4. MLDTCorregida ( )
5. Asumir UD, a partir de la tabla 10-15. Agua por los tubos, no cambio
de fase dentro del intercambiador.
6. Determinación del área a partir del UD asumido.
Por tratarse de un área grande, se asume:
( )
( )
7. Cálculo del número de tubos:
De la tabla 10-9 Ludwig, se corrige el número de tubos, en función del
arreglo, diámetro externo, el pich y el número de pasos.
( )
8. Corrección del área:
9. Corrección del UD:
10. Coeficiente de película por los tubos:
( )
(
)
(
)
En la Figura 10-46 Ludwig se busca el valor de jH en función del número
de Reynolds. Se lee un valor de .
(
)
( )
(
)
Se corrige:
11. Coeficiente de película por la coraza:
[( )( ) (
)]
[( )( ) ( )
(
)]
( )
( ) ( )
(
)
( )
De la Figura 10-54 Ludwig, se lee el valor de jH para un Reynolds de
32690.76 y un espaciado del 25%, en arreglo triangular.
Se lee .
(
)
( )
(
)
12. Calculo de ULimpio
13. Calculo de rd:
DATASHEET INTERCAMBIADOR E-102
Figura 1. Dimensionamiento.
Por: Fecha: 07-05-12
Equipo: E-101 Planta: 1
Numero de unidades operando: 1
Datos de diseño por: Unidad
Datos de la unidad Coraza Tubos
Fluido MEKO, H2O y MEK H2O y MEKO
Flujo (lb/h) 120373
Temperatura Entrada °F 86 212
Temperatura Salida °F 194 187,7
Presión de Operación (psi) 19,1 19,1
Densidad (lb/ft3)
Calor especifico (Btu/lb°F) 1,875
Calor latente (Btu/lb) ___ ___
Cond. Termica (Btu/h ft °F)
Viscosidad (cp)
Peso molecular 18,029
Número de pasos 1 2
Calor Transferido (Btu/h): 20946530,96
MLTD: 43,98 °F U calculado: 160,238 U limpio:1906,613
Construcción
Presión de operación: 19,1 psi Temperatura de operación: 199.85°F
Tipo de unidad: Tubos y coraza Pich: 1in cuadrado
Material tubos: Acero comercial N° aprox.:946 DO:3/4 BWG:13 Longitud:16ft
Material coraza: Acero Diámetro: 37 in
Espaciado de bafle: 25%
Observaciones :
Intercambiador E-102
En este intercambiador se busca calentar con la mezcla proveniente de la
cabeza de la torre de destilación(H2O(99.89%)-MEKO(0.11%)), la corriente
que a calentar es bombeada desde el separado hasta el intercambiador,
dicha corriente está formada por MEKO, H2O y MEK, a 30°Cy se va a llevar
hasta 90°C para su posterior separación.
Composición corriente 7:
W (Kg/h) % (p/p) T (°C) - (K)
MEK 14820 9,382 30-303,15
MEKO 41767 26,44 30-303,15
H2O 101376 64,18 30-303,15
Total 120373 100
Tabla 1
Propiedades (Hysys*):
Coraza Tubos
Fluido Frio (MEK-MEKO-H20) Fluido Caliente (H2O-MEKO)
1,875
Tabla 2
14. Calculo del calor requerido:
( )
( )
( )
15. Calculo de MLDT
Tabla 3
( ) ( )
( )
16. Determinar Fc
( )
( )
( )
( )
Con la figura 10-34ª (Configuración 1-2) se halla el valor del factor de
corrección de MLDT, Fc en función de P y T.
Se tiene que
17. MLDTCorregida
( )
18. Asumir UD, a partir de la tabla 10-15. H2O-MEKO por los
tubos, no cambio de fase dentro del intercambiador.
19. Determinación del área a partir del UD asumido.
Entonces se asume:
( ) ( )
20. Cálculo del número de tubos:
( )
De la tabla 10-9 Ludwig, se corrige el número de tubos, en función del
arreglo, diámetro externo, el pich y el número de pasos.
( )
21. Corrección del área:
( ) ( )
22. Corrección del UD:
23. Coeficiente de película por los tubos:
( )
(
)
(
)
En la Figura 10-46 Ludwig se busca el valor de jH en función del número
de Reynolds. Se lee un valor de (con un BAFFLE 25%).
(
)
( )
(
)
( )
Se corrige:
24. Coeficiente de película por la coraza:
[ (
)]
[( ) (( )
)]
( )
( ) ( )
( )
( )
De la Figura 10-54 Ludwig, se lee el valor de jH para un Reynolds de y un espaciado
del 25%, en arreglo cuadrado.
Se lee .
(
)
(
)
(
)
(
)
1. Calculo de ULimpio
2. Calculo de rd:
DISEÑO DEL REACTOR R-101
Corrientes de entrada:
N Composición (
) (
)
Mezcla
Tabla 1
El reactor debe estar lleno hasta el 80%, se usa para el cálculo del
volumen un factor de seguridad:
La reacción es inmediata, tomas unos pocos segundos, pero para
aumentar la conversión se toma el tiempo de residencia en el reactor de 1
minuto ( ).
Con el factor de seguridad:
Calculo del diámetro del reactor (suposición de diseño: altura igual a dos
veces el diámetro ):
(
) ( )
√
√
√
Presión de operación:
[ ]
Cálculo del espesor del reactor, óptimo para las condiciones específicas de
este cálculo:
con un factor de seguridad de 2.
Material para el reactor: Acero comercial,
El área que ocupa ele reactor es:
DISEÑO DEL AGITADOR
Agitador de turbina de disco con aspas: para corrientes radiales y axiales,
el disco posee un efecto estabilizante, cubren entre el 30 y el 50% del
diámetro del tanque.
Propiedades y parámetros de diseño relevantes:
Viscosidad ( )
Densidad ( )
Parámetros físicos importantes:
Diámetro del impulsor ( )
Número de revoluciones ( )
Altura del líquido ( )
N° de bafles (4 es lo estándar)
Diámetro del reactor ( )
Espesor de los bafles ( )
Offset lateral (OL) e inferior (OL)
del bafle
Posición del impulsor
Ancho de la hoja del impulsor
Bafles:
Configuración estándar: Espesor
( )
Largo: El bafle va desde
desde la sección recta del fondo del reactor hasta
cerca del nivel del líquido.
Distancia entre la pared del reactor y el bafle:
Largo del bafle: Desde Da/2 hasta casi el nivel del liquido.
Para regímenes turbulentos se cumple que: (
)
Asumimos
Velocidad de fluido:
Parámetros de diseño:
( )
( )
( )
Volumen del reactor (gal): (
)
(
)
Area transversal: (
)
(
)
Suponemos régimen turbulento: para ese número de Reynolds y
con la relación
se busca en la figura 1 (Diagrama de Hick) para
usar la relación del número de bombeo (NQ) para calcular N (RPM). (El
número de bombeo es la cantidad de material dispersado por la rotación
del impulsor y relaciona el flujo de bombeo del impulsor, Q, con la
velocidad y tamaño del impulsor). NQ=0.68
Fig. 1
Primer calculo:
Con NQ se calcula el N:
( )
Se recalcula el número de Reynolds:
( ) ( )
Con este Reynolds
buscamos en la figura 1 con la relación de 0.4.
El NQ no varia, permanece constante, así que el valor de 28.82 RPM para N
(Velocidad angular) es correcto. Se calcula la potencia requerida:
( [ ]
[ ])
[ ] [ ]
[ ]
( )
( ) ( )
Se necesita un agitador de 1.32 hp, que gire a 28.82 RPM para lograr una
velocidad del fluido de 1.22 ft/min y una relación Da/Dr de 0,4.
DISEÑO DEL SEPARADOR
Este será un separador vertical:
De acuerdo con el algoritmo consultado:
1. Se define la fase dispersa y fase continua, donde:
- Fase continua: mayor volumen
- Fase dispersa: menor volumen
Componentes Densidad (Kg/m3)
Flujo másico (Kg/h)
Fracción molar
SAM 1769 63365 0,3699
H2O 995,68 107947 0,6301
Total 1281,73107 171312 1,0000
Propiedades de la fase Acuosa
Componentes Densidad (Kg/m3)
Flujo másico (Kg/h)
Fracción molar
MEK 805 14319,5 0,093817
MEKO 924 41767 0,26441
H2O 995,68 101376 0,64177
Total 958,835079 157962,5 1,000
Propiedades de la fase Orgánica
Volumen de fase acuosa: suponiendo una capacidad del separador, para
una alimentación de flujo constante durante una hora.
( ⁄
⁄)
Volumen de fase orgánica: suponiendo una capacidad del separador,
para una alimentación de flujo constante durante una hora.
( ⁄
⁄)
-
-
2. Especificar tamaño de las gotas
Estimación de velocidad de sedimentación
( ) ( )
( )
( )
( )
( )
( )
Según la bibliografía citada, el diámetro de gotas recomendado es 150 µm
( ) ( )( )
( )
3. Estimación del área interfacial
( )
(
)
( )
(
) (
)
4. Estimación del diámetro del separador
√
√ ( )
5. longitud del tanque
( )
6. Ancho de la banda de la zona dispersa: equivale al 10% de la longitud
del tanque
( )( )
7. Tiempo de residencia
8. Entrada y salidas de fluidos del separador
( )( )
( )( )
Diseño De La Columna De Destilación 1
Compuestos Caudal (Kg/h) Fracción (P/P)
MEK 14820 0.09286
MEKO 43386 0.2719
AGUA 101376 0.6353
Tabla 1 Corrientes de alimentación
P 1 atm 760 mmHg
T 90°C 363.15 K
Tabla 2 Condiciones de operación de la alimentación
( )
Suposiciones:
Alimentación: líquido saturado.
No se alimenta vapor.
Componente A en el destilado: 0.95 ( )
Componente C en el fondo: 0.98 ( )
Relación de escalado
⁄
⁄
⁄
⁄
Calculo de las presiones de vapor:
Por Antoine: (
)
A, B, C: Constantes de Antoine tabuladas para cada sustancia.
Constante MEK (A) AGUA (B) MEKO (C)
A 7.06356 7.96681 6.67272
B 1261.339 1668.21 1168.408
C 221.969 228 191.944
Tabla 3 Constantes de la ecuación de Antoine
(
) MEK
(
) AGUA
(
) MEKO
Componente clave: Agua
Componente ligero: MEK (Sale por el tope)
Componente pesado: MEKO (Sale por el fondo)
Usando la Ecuación de Fenske para calcular el número mínimo de etapas
de equilibrio:
[
]
[
( )( ]
( )
Para calcular la fracción de agua en el destilado usamos la ecuación de
Fenske en función del MEKO y el agua, y despejamos:
[
( ) ( )
]
Haciendo un balance de masa para obtener el destilado tenemos:
( )( )
( )( )
( )( )
( )( ) ( )( ) ( )( )
( )( ) ( )( ) ( )(
)
(
)
Por balance global:
Para calcular la relación (
)
usamos la ecuación de Underwood en
función de flujos molares:
(
)
(
)
(
)
(
)
Usando la correlación de Gilliland para el número de etapas reales:
Rangos de abscisa para Gilliland
[ ]
Tabla 4 Parámetros de La correlación de Gilliland
( ) (
)
( )
( )
[ ]
([ ]
)
([ ]
)
Flujo de vapor:
[(
)] [( )]
( )(
)
(
)( )
( )(
)
(
)( )
( )(
)
(
)( )
De la ecuación (8-219) del volumen 2 del Ludwig
[ ( )]
Donde W= El flujo másico máximo que se puede a través de la columna
C= Factor de la figura 8.82 de Ludwig vol 2
= Densidad del liquido (lbs/ft3)
= Densidad del vapor (lbs/ft3)
Para hallar C, se necesita hallar la tensión superficial debido a que se
grafica en función de esta, la tensión superficial de la mezcla se halla por
Hysys.
Tensión superficial =
Graficando da un factor de 690
Se remplaza en la ecuación:
[ ( )]
[
(
)]
Se halla el diámetro de la columna
[
(
)]
La altura de la torre es igual a:
Consideraciones Para Selección Del Tipo De Plato Y Bajante.
Los tipos de platos industriales y más viables a nivel comercial, utilizados
para el proceso de separación en torres de destilación son los platos
perforados, los de válvula, y los de barboteo; económicamente los platos de
válvula son 20% más costosos que los perforados y a su vez cuatro veces
más baratos que uno de barboteo.
En las columnas comerciales el diseño más frecuente es el bajante vertical
segmentado puesto que son poco costoso en su construcción, fácil de
instalar y se puede diseñar para una gran variedad de flujo de líquidos,
como no se dificulta la separación líquido vapor no se empleara los diseños
segmentados con pendiente. Por las anteriores razones seleccionaremos
platos perforados y bajante vertical.
Distribución Y Consideraciones Hidráulicas Para Platos Perforados.
El área activa de los agujeros se considera entre dos y tres pulgadas de
distancia de los agujeres de la periferia, entonces, el área hasta la
envolvente de la columna es activa. La fracción de la columna ocupada por
los agujeros depende del tamaño del agujero, su paso, la distancia entre
agujero, los espacios libres, y el tamaño de los bajantes.
Diagramas Utilizados
Diagrama plato Perforado:
Diagrama De Bajante Vertical:
Esquema Generalizado Del plato:
Arreglo Utilizado: El arreglo utilizado para el
diseño de los dos platos fue el arreglo
triangular.
Esquema Detallado del plato:
T: diámetro del plato.
W: longuitud del derramadero.
Weff: longitud efectiva del derramadero
Diseño De Plato T101
1. Especificaciones de condiciones de operación del plato:
a. Flujo Del Vapor:
b. Flujo Del Líquido:
( )
c. Composición del vapor: 0.24
d. Composición del liquido: 0.76
e. Temperatura: 90°C
f. Presión: 1 atm
2. Especificación de tamaño y distribución del equipo:
a. Tamaño: según la literatura del libro métodos y algoritmos de
diseño en ingeniería química el tamaño de los orificios oscila
entre 3 y 12 mm pero recomienda un rango entre 4,5 y 6 mm,
razón por la cual do será de 5mm.
b. Distribución: será triangular con separación entre centros de
4do (la literatura recomienda entre 2.5 do y 5 do.), entonces:
3. Porcentaje de inundación: la literatura recomienda que para líquidos
que no forman espumas sea de 80 a 85 %, entonces tomaremos 80%.
4. Espaciamiento: de la tabla 6.1 del Treybal y con el diámetro que
tenemos, el espaciamiento adecuado es: 0,m.
5. Calculo de la relación
:
(
)
(
)
6. constante de inundación: fue obtenido de la de la figura 8.82 de
Ludwig vol. 2 para el diseño de la torre y este fue de 690.
7. Diámetro de la Torre: es de 2,8m que equivalen a 9,2 ft.
8. Longitud del derramadero:
Asumiendo un Fw=0,7 y el diámetro de 2,8m, tenemos:
( )
9. Área seccional de la torre:
( )
10. Área seccional del vertedero:
(
)
La relación (
), tomada de la tabla 6.1 del Treybal es de 0,0881; por lo
que el área seccional del vertedero será:
( )
( )
11. Área activa:
( )
12. Área neta:
13. Relación del flujo y el derramadero:
La relación si cumple la condiciones de que q/W ≤0,032.
14. Cresta del líquido sobre el derramadero:
Para relación W/Dt de 0.7, se puede utilizar Weff =W, ahora calculamos hl,
entonces: (
) ⁄
( ) ⁄
15. Altura del derramadero
(1)
(2)
Tomamos la ecuación número (1) para calcular la altura del derramadero
16. Caída de presión en seco:
[ (
)
(
) ]
[ (
)
(
) ]
[ (
)
(
)
]( )
(
)
(
)
( )
17. Caída de presión generada por el liquido sobre el plato:
( )( )
18. Caída de presión residual
( )
( )
19. Perdida de presión en la entrada del liquido:
(
)
(
)
20. Retroceso del líquido en el vertedero:
21. Nivel del líquido en el vertedero
22. Velocidad mínima a través de los orificios
(
)
(
)
(
√ )
(
)
[ (
)
(
)
(
√ )
(
)
]
[
(( ) ( )
( )( ) ( ) )
(
)
( ( )( )
√ ( ) )
(
( ))
] ( )( )
23. Numero de orificios en cada plato:
Se va a diseñar un plato perforado, con arreglo de forma triangular. Al circunscribir los orificios en
el triangulo, cada triangulo toma la mitad del diámetro de un orificio:
( )
⁄
( ) ( ) ( )( √ )
( ) ⁄ ( )
Diseño De La Columna De Destilación 2
Compuestos Caudal (Kg/h) Fracción (P/P)
MEKO (A) 42518 0.35683
AGUA (B) 77973 0.64317
Tabla 5 Corrientes de alimentación
P 1 atm 760 mmHg
T 110°C 363.15 K
Tabla 6 Condiciones de operación de la alimentación
( )( )
Suposiciones:
Componente A en el destilado: 0.95 ( )
Componente B en el fondo: 0.98 ( )
Relación de reflujo recomendada
[1]
Componente de A en el fondo: 0.05 ( )
Componente de B en el destilado: 0.02 ( )
Flujo del rehervidor recomendado: 17.685 [1]
⁄
⁄
⁄
⁄
Calculo de las presiones de vapor:
Por Antoine: (
)
A, B, C: Constantes de Antoine tabuladas para cada sustancia.
Constante AGUA (A) MEKO (B)
A 7.96681 6.67272
B 1668.21 1168.408
C 228 191.944
Tabla 7 Constantes de la ecuación de Antoine
(
) AGUA
(
) MEKO
Componente ligero: AGUA (Sale por el tope)
Componente pesado: MEKO (Sale por el fondo)
Balance de masa del compuesto ligero: AGUA
Combinando:
(
)
(
)
(
)
McCabe-Thiele (Línea de equilibrio)
( )
X 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0
y 1 0.94 0.87 0.79 0.72 0.63 0.53 0.42 0.29 0.16 0.0
Tabla 8 Datos de equilibrio
Zona de rectificación
Línea de operación de la zona de rectificación:
Como R=L/D reorganizando:
Remplazando:
X 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0
y 1 0.99 0.91 0.83 0.75 0.67 0.59 0.51 0.43 0.27 0.19
Tabla 9 Datos de rectificación
Zona de despojo
Línea de operación en la zona de despojo en función del flujo de vapor del
rehervidor:
Remplazando:
X 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0
y 1 0.99 0.91 0.83 0.75 0.67 0.59 0.51 0.43 0.27 0.19
Tabla 10 Datos de despojo
Se grafican las líneas de operación de la zona de rectificación y de la zona
de despojo, la composición del componente ligero en el destilado, en el
fondo y la composición de la alimentación.
Se trazan el número de pasos:
Número de etapas: 14.
Flujo de vapor:
[(
)]
( )(
)
(
)( )
( )(
)
(
)( )
De la ecuación (8-219) del volumen 2 del Ludwig
[ ( )]
Donde W= El flujo másico máximo que se puede a través de la columna
C= Factor de la figura 8.82 de Ludwig vol 2
= Densidad del liquido (lbs/ft3)
= Densidad del vapor (lbs/ft3)
Para hallar C, se necesita hallar la tensión superficial debido a que se
grafica en función de esta, la tensión superficial de la mezcla se halla por
Hysys.
Tensión superficial =
. Graficando da un factor de 660
Se remplaza en la ecuación:
[ ( )]
[
(
)]
Se halla el diámetro de la columna
[
(
)]
La altura de la torre es igual a:
Diseño De Plato T102
1. Especificaciones de condiciones de operación del plato:
a. Flujo Del Vapor:
b. Flujo Del Líquido:
c. Temperatura: 110°C
d. Presión: 1 atm
e. Especificación de tamaño y distribución del equipo:
2. Tamaño: según la literatura del libro métodos y algoritmos de
diseño en ingeniería química el tamaño de los orificios oscila
entre 3 y 12 mm pero recomienda un rango entre 4,5 y 6 mm,
razón por la cual do será de 5mm.
3. Distribución: será triangular con separación entre centros de
4do (la literatura recomienda entre 2.5 do y 5 do.), entonces:
a. Porcentaje de inundación: la literatura recomienda que
para líquidos que no forman espumas sea de 80 a 85 %,
entonces tomaremos 80%.
4. Espaciamiento: se tomo de la tabla 6.1 del Treybal y con el
diámetro.
5. Calculo de la relación
:
(
)
(
)
6. constante de inundación: fue obtenido de la de la figura 8.82 de
Ludwig vol. 2 para el diseño de la torre y este fue de 660.
7. Diámetro de la Torre: es de 3,6m que equivalen a 11,81 ft.
8. Longitud del derramadero:
Asumiendo un Fw=0,7 y el diámetro de 3,6m, tenemos:
( )
9. Área seccional de la torre:
( )
10. Área seccional del vertedero:
(
)
La relación (
), tomada de la tabla 6.1 del Treybal es de 0,0881; por
lo que el área seccional del vertedero será:
( )
( )
11. Área activa:
( )
12. Área neta:
13. Relación del flujo y el derramadero:
La relación si cumple la condiciones de que q/W ≤0,032.
14. Cresta del líquido sobre el derramadero:
Para relación W/Dt de 0.7, se puede utilizar Weff =W, ahora
calculamos hl, entonces:
(
) ⁄
( ) ⁄
15. Altura del derramadero
(1)
(2)
Tomamos la ecuación número (1) para calcular la altura del derramadero
16. Caída de presión en seco:
[ (
)
(
) ]
[ (
)
(
)
]
[ (
)
(
)
] ( )
(
)
(
)
( )
17. Caída de presión generada por el liquido sobre el plato:
( )( ) ( )
Caída de presión residual
( )
( )
18. Perdida de presión en la entrada del liquido:
(
)
(
)
19. Retroceso del líquido en el vertedero:
20. Nivel del líquido en el vertedero
21. Velocidad mínima a través de los orificios
(
)
(
)
(
√ )
(
)
[ (
)
(
)
(
√ )
(
)
]
[ (( ) ( )
( )( ) ( ) )
(
)
( ( )( )
√ ( ) )
(
( ))
] ( )( )
22. Numero de orificios en cada plato:
Se va a diseñar un plato perforado, con arreglo de forma triangular. Al
circunscribir los orificios en el triangulo, cada triangulo toma la mitad del
diámetro de un orificio:
( )
⁄
( ) ( ) ( )( √ )
( ) ⁄ ( )
DATASHEET CONDENSADOR T-100
SERVICIO: condensador de T-100
Por: Fecha: 12-06-12
Equipo: Planta: 1
Número de unidades operando: 1
Datos de diseño por: Unidad
Datos de la unidad Coraza Tubos
Fluido MEKO+MEK+H2O Agua
Flujo (lb/h) 84545,1 903320,74
Temperatura Entrada °F 167 77
Temperatura Salida °F 167 104
Presión de Operación (psi) 14.7 19.1
Densidad (lb/ft3) 72.125 60.46
Calor especifico (Btu/lb°F) 0.27752 1
Calor latente (Btu/lb) 288.48 ___
Cond. Termica (Btu/h ft °F) 0.169 0.3372
Viscosidad (cP) 0.4689 1
Peso molecular 59.61 18
Número de pasos 1 2
Calor Transferido (Btu/h): 2438966
MLTD: 75.69 °F UD: 67.79 UC: 95.901 rd: 0.0043236
Construcción
Tipo de unidad: Tubos y coraza Pich: 15/16 Triangular
Material tubos: Acero comercial N° aprox.: 94 O.D: 3/4 BWG:16 Longitud:80ft
Material coraza: Acero Diámetro: 12 in
Espaciado de bafle: 25%
Observaciones:
DATASHEET CONDENSADOR T-101
SERVICIO: condensador de T-101
Por: Fecha: 12-06-12
Equipo: Planta: 1
Número de unidades operando: 1
Datos de diseño por: Unidad
Datos de la unidad Coraza Tubos
Fluido MEKO+H2O Agua
Flujo (lb/h) 165178.857 593014.16
Temperatura Entrada °F 212 77
Temperatura Salida °F 212 104
Presión de Operación (psi) 14.7 19,1
Densidad (lb/ft3) 58.185 60.46
Calor especifico (Btu/lb°F) 1.0023 1
Calor latente (Btu/lb) 969,34 ___
Cond. Termica (Btu/h ft °F) 0.3933 0.3372
Viscosidad (cp) 0.279 1
Peso molecular 18.029 18
Número de pasos 1 2
Calor Transferido (Btu/h): 1601139.04
MLTD: 120.99 °F UD: 40.01 UC: 48.52 rd: 0.00438433
Construcción
Tipo de unidad: Tubos y coraza Pich: 15/16 Triangular
Material tubos: Acero comercial N° aprox.: 124 O.D: 1 BWG: 8 Long: 32ft
Material coraza: Acero Diámetro: 13 1/4 in
Espaciado de bafle: 25%
Observaciones:
DATASHEET REHERVIDOR T-100
SERVICIO: rehervidor de T-100
Por: Fecha: 12-06-12
Equipo: Planta: 1
Número de unidades operando: 1
Datos de diseño por: Unidad
Datos de la unidad Coraza Tubos
Fluido MEKO+MEK+H2O Agua
Flujo (lb/h) 267268.15 155101.39
Temperatura Entrada °F 230 270
Temperatura Salida °F 230 269
Presión de Operación (psi) 14.7 19,1
Densidad (lb/ft3) 61.826 62.297
Calor especifico (Btu/lb°F) 0.7722 0.9545
Calor latente (Btu/lb) 694.72 1197.13
Cond. Termica (Btu/h ft °F) 0,3583 0.3372
Viscosidad (cp) 0.21754 1
Peso molecular 23.54 18
Número de pasos 1 2
Calor Transferido (Btu/h): 185676529.2
MLTD: 39.5 °F Área del rehervidor: 588.01 ft2
Construcción
Tipo de unidad: Tubos y coraza Pich: 15/16 Triangular
Material tubos: Acero comercial N° aprox.: 94 O.D: ¾ BWG:16 Longitud: 32ft
Material coraza: Acero Diámetro: 12 in
Espaciado de bafle: 25%
Observaciones:
DATASHEET REHERVIDOR T-101
SERVICIO: rehervidor de T-101
Por: Fecha: 12-06-12
Equipo: Planta: 1
Número de unidades operando: 1
Datos de diseño por: Unidad
Datos de la unidad Coraza Tubos
Fluido MEKO+H2O Agua
Flujo (lb/h) 99354.78 15531.92
Temperatura Entrada °F 293 333
Temperatura Salida °F 293 332
Presión de Operación (psi) 14.7 19,1
Densidad (lb/ft3) 69.039 62.297
Calor especifico (Btu/lb°F) 0.2567 0.9545
Calor latente (Btu/lb) 185.78 1188.4
Cond. Termica (Btu/h ft °F) 0,1274 0.3372
Viscosidad (cp) 0.44485 1
Peso molecular 86.343 18
Número de pasos 1 2
Calor Transferido (Btu/h): 18458131.9
MLTD: 39.5 °F Área del rehervidor: 194.81 ft2
Construcción
Tipo de unidad: Tubos y coraza Pich: 15/16 Triangular
Material tubos: Acero comercial N° aprox.: 32 O.D: 3/4 BWG:16 Longitud: 32ft
Material coraza: Acero Diámetro: 8 in
Espaciado de bafle: 25%
Observaciones:
DISEÑO DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO
TANQUE MEK V-101
Especificamos datos iniciales
Densidad = ; Flujo másico = ; Factor de seguridad = 1.2
( )
El volumen que se manejara en el tanque será de V1.5
( )( ) Calculamos el diámetro del tanque teniendo que:
( )
Despejando el diámetro del tanque:
√
√ ( )
En el diseño de tanque se toma normalmente el criterio de altura recomendada de 0.5D
( ) (
)
Se halla la presión máxima de operación:
(
) (
)( )
El área que ocupa el tanque es:
Se procede ha calcular del espesor de la lámina por el método de un pie,
dado por las siguientes ecuaciones:
( )
( )
Donde: Td= Espesores por condiciones de diseño (pulgadas)
Tt= Espesor por prueba hidrostática (pulgadas) D= Diámetro nominal del tanque (pies)
H= Altura de diseño de nivel de liquido (pies) G= Densidad relativa del liquido a almacenar
CA= Corrosión permisible (lb/pulg2) Sd= Esfuerzo permisible por condiciones de diseño (lb/pulg2) St = Esfuerzo permisible por condiciones de prueba hidrostática
(lb/pulg2)
El esfuerzo máximo permisible de diseño (Sd) y de prueba hidrostática (St) se muestra en la tabla 2.3 (Materiales mas comunes y esfuerzos
permisible) del Diseño y calculo de tanques de almacenamiento Inglesa.
Se escoge el acero A-131, grado A en donde y y la corrosión permisible del acero dada por la norma ASME es 0.063 in o 1.6 mm
(
) [(
) ]
( )( ) ( )
De acuerdo a la siguiente tabla cumple las especificaciones de la norma ASME
(
) [(
) ] ( )
( )( ) ( )
DATA SHEET V-101
SERVICIO: Almacenamiento de MEK
Liquido : MEK 100% Medidas
Temperatura de
almacenamiento
25 °C Diámetro del
tanque
19.742 m 64.769 ft
Densidad del
liquido almacenado
823.95
kg/m3
Radio del
tanque
9.871 m 32.3847 ft
Volumen del
tanque
12086.45 m3 Altura del
tanque
9.871 m 32.3847 ft
Área del tanque 6043.149 m2 Presión máxima de
operación
57838.35 Pa
Espesor de la lamina por
condiciones de
diseño
6.7818 mm Espesor por prueba
hidrostática
4.77 mm
Corrosión permisible
0.063 lb/pulg2
Esfuerzo permisible
2390 kg/cm2
Material del
cuerpo del tanque
Acero A-131 grado A
TANQUE SULFATO DE HIDROXILAMINA (ACUOSO) V-102
Especificamos datos iniciales
Densidad = ; flujo másico = ; Factor de seguridad = 1.2
( )
El volumen que se manejara en el tanque será de V1.5
( )( ) Calculamos el diámetro del tanque teniendo que:
( )
Despejando el diámetro del tanque:
√
√ ( )
En el diseño de tanque se toma normalmente el criterio de altura recomendada de (1/3)D:
(
) (
)
Se halla la presión máxima de operación:
( )(
)( )
Se procede ha calcular del espesor de la lámina por el método de un pie,
dado por las siguientes ecuaciones:
Se escoge el acero A-131, grado A en donde Sd=2390 kg/cm2 y St=1750
kg/cm2 y la corrosión permisible del acero dada por la norma ASME es
0.063 in o 1.6 mm
( )
(
) [(
) ]
( ) ( ) ( )
( )
(
) [(
) ] ( )
( ) ( ) ( )
DATA SHEET V-102
SERVICIO: Almacenamiento de HYAM (Acuoso)
Liquido : Hyam 70% Agua 30%
Medidas
Temperatura de
almacenamiento
25 °C Diámetro del
tanque 113.118 ft
Densidad del liquido
almacenado
Radio del tanque
56.59 ft
Volumen del tanque
Altura del tanque
11.5 m 37.72 ft
Área del tanque Presión máxima de
operación
Pa
Espesor de la lamina por
condiciones de diseño
Espesor por prueba
hidrostática
Corrosión permisible
0.063 lb/pulg2
Esfuerzo permisible
2390 kg/cm2
Material del
cuerpo del tanque
Acero A-131 grado A
TANQUE HIDROXIDO DE AMONIO (ACUOSO) V-103
Especificamos datos iniciales
Densidad = ; flujo másico= ; Factor de seguridad = 1.2
El volumen que se manejara en el tanque será de V1.5
( )( ) Calculamos el diámetro del tanque teniendo que:
( )
Despejando el diámetro del tanque:
√
√ ( )
En el diseño de tanque se toma normalmente el criterio de altura
recomendada de 0.5D
(
) (
)
Se halla la presión máxima de operación:
( )(
)( )
El área que ocupa el tanque es:
Se procede ha calcular del espesor de la lámina por el método de un pie,
dado por las siguientes ecuaciones:
Se escoge el acero A-131, grado A en donde Sd=2390 kg/cm2 y St=1750
kg/cm2 y la corrosión permisible del acero dada por la norma ASME es
0.063 in o 1.6 mm
( )
(
) (( ) )
( ) ( ) ( )
( )
( ) ( ) ( )
(
) [(
) ] ( )
DATA SHEET V-103
SERVICIO: Almacenamiento de NAOH (Acuoso)
Liquido : NAOH 50% Agua 50%
Medidas
Temperatura de
almacenamiento
25 °C Diámetro del
tanque 54.13 ft
Densidad del liquido
almacenado
Radio del tanque
27.16 ft
Volumen del tanque
Altura del tanque
27.16 ft
Área del tanque Presión máxima de
operación
Espesor de la lamina por
condiciones de diseño
Espesor por prueba
hidrostática
Corrosión permisible
0.063 lb/pulg2
Esfuerzo permisible
2390 kg/cm2
Material del
cuerpo del tanque
Acero A-131 grado A
TANQUE MEKO V-105
Especificamos datos iniciales:
Densidad =1105.9 kg/m3; flujo másico=33616 kg/h; Factor de seguridad = 1.2
El volumen que se manejara en el tanque será de V1.5
( )( )
Calculamos el diámetro del tanque teniendo que:
( )
Despejando el diámetro del tanque:
√
√
En el diseño de tanque se toma normalmente el criterio de altura recomendada de
0.5D
(
) (
)
Se halla la presión máxima de operación:
(
) (
) ( )
El área que ocupa el tanque es:
Se procede ha calcular del espesor de la lámina por el método de un pie, dado por
las siguientes ecuaciones:
Se escoge el acero A-131, grado A en donde Sd=2390 kg/cm2 y St=1750 kg/cm2
y la corrosión permisible del acero dada por la norma ASME es 0.063 in o 1.6 mm
(
) [(
) ]
( ) ( ) ( )
(
) [(
) ] ( )
( ) ( ) ( )
DATASHEET V-104
SERVICIO: Almacenamiento de MEKO
Liquido : MEKO 100% Medidas
Temperatura de
almacenamiento
25 °C Diámetro del
tanque 𝑚 56.39 ft
Densidad del liquido
almacenado
𝑘𝑔 𝑚 Radio del tanque
𝑚 27.88 ft
Volumen del tanque
𝑚 Altura del tanque
𝑚 27.88 ft
Área del tanque 𝑚 Presión máxima de
operación
𝑃𝑎
Espesor de la lamina por
condiciones de diseño
𝑚𝑚 Espesor por prueba
hidrostática
𝑚𝑚
Corrosión permisible
0.063 lb/pulg2
Esfuerzo permisible
2390 kg/cm2
Material del
cuerpo del tanque
Acero A-131 grado A