proyecto de intruduccion ala comunidad cientifica
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ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO
UNIDAD DE NIVELACION
CICLO DE NIVELACIÓN: SEPTIEMBRE 2013 / FEBRERO 2014
MÓDULO DE INTRODUCCIÓN ALA COMUNIDAD CIENTIFICA
1.- DATOS INFORMATIVOS
- NOMBRES Y APELLIDOS: MORALES MORALES SEGUNDO
-DIRECCIÓN: COLUMBE
CELULAR: 0939907696
- MAIL:[email protected]
- FECHA: 30 de octubre de 2013
Riobamba – Ecuador
Fotografía
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INTEGRACIÓN DE ENERGÍA EN SECUENCIA DE DESTILACIÓN PARA SEPARAR MEZCLAS
CUATERNARIAS
Objetivos:
Analizar el texto científico
Comprender de lo que trata el texto científico
Informar los resultados de texto científico
DESARROLLO DE PROYECTO
Dedestiladossepara uno defondos
por uno
Secuencia de separación
Re hervidoresalto
Consumo de energía
Secuencia
directa
Secuencia
indirecta
Industria
de
procesos
químicos
Uso
Característica
Suministraci
ón
3
Tipos de secuencia
Directa Indirecta Térmica Múltiple
MEZCLA 1 MEZCLA 2 MEZCLA 3
Mezclas estudiadas
PENTENO
HEXANO
HEPTENO
OCTANO
BUTANO
PENTANO
HEXANO
ISO BUTENO
BUTANO
ISO PENTENO
PENTENO
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Introducción
Con el análisis de este tema me informo y me pongo al tanto de este avance y también voy dar a conocer a todos mis
compañeros y compañeras de este avance científico que trata de cómo ahorrar la energía .
Mi análisis trata de separación de mezcla ternaria y separación de mezcla cuaternaria: Una mezcla ternaria es la que se forma
por tres componentes. En esta práctica la mezcla a utilizar está formada por anilina, alcohol iso-amílico y glicerol en volúmenes
iguales.
La separación se puede hacer utilizando las clásicas secuencias de destilación convencionales, es decir, la secuencia directa en la
cual los componentes se separan uno por uno en los destilados, o en la secuencia indirecta en la cual los componentes se separan
uno por uno en los fondos. Muchas fábricas lo utilizan estos tipos de ahorro de energía por que en la actualidad estamos
utilizando mucha energía y sin darnos cuenta de que estamos mal gastando.
Una mezcla de cuatro componentes se puede separar usando las cinco secuencias de destilación convencionales, en estas cinco
secuencias están contenidas las clásicas secuencias de destilación directa e indirecta. En este trabajo se c comparan los
consumos de energía y costos totales de operación de las secuencias de destilación convencionales.
Siendo la destilación uno de los procesos de separación de mayor uso dentro de la industria química el cual se caracteriza por
requerir grandes cantidades de energía en los rehervidores, se establece que el principal objetivo debe ser encontrar el mejor
esquema en términos de costos y operabilidad.
Los esfuerzos de investigación en el área de diseño de procesos se han orientado a obtener nuevos esquemas de separación que
puedan presentar ahorros en el consumo de energía. Para lo cual es posible usar el flujo de materiales (en destilación, los flujos de
líquido y vapor) para proporcionar algún traslado de calor vía contacto directo, dicho contacto es conocido como: acoplamiento
térmico, el cual representa una manera de reducir el consumo de energía de los sistemas de destilación.
En el área de control algunos estudios recientes (utilizando la técnica de descomposición en valores singulares, mediante la cual es
posible establecer la interacción entre “diseño y control” de un proceso) han mostrado que los esquemas térmicamente acoplados
para la separación de mezclas cuaternarias pueden mostrar mejores propiedades de control que las secuencias convencionales.
Resultados que han impulsado la búsqueda de secuencias de destilación térmicamente acopladas para la separación de mezclas
de cinco componentes.
Sin embargo aún no se han efectuado estudios sobre el desempeño dinámico y propiedades de control de las secuencias
acopladas en comparación a sus contrapartes convencionales, por lo que en este trabajo se desea efectuar un estudio formal
(simulaciones dinámicas rigurosas) sobre las propiedades dinámicas de las secuencias térmicamente acopladas para la separación
de mezclas de cinco componentes. Dichos esquemas acoplados son muy prometedores en cuanto a ahorros de energía y costos
de operación.
Debido a que las secuencias térmicamente acopladas presentan propiedades de control y un desempeño dinámico adecuado que
les permite competir en estabilidad en comparación con sus contrapartes convencionales y en casos particulares pueden presentar
mejores propiedades. Lo cual alentaría a su implementación a nivel industrial.
En base a los resultados obtenidos hasta el momento es posible predecir que si bien las secuencias térmicamente acopladas no
son “mejores” que las secuencias convencionales tampoco son “peores”; presentando en algunos casos condiciones muy
semejantes en cuanto a su control se refiere.
Queda aún mucho trabajo por hacer, teniendo en el aire muchas preguntas sin respuesta, respuestas que nosotros como
estudiantes podemos encontrar si nos atrevemos a transitar por los caminos de la investigación.
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Justificación
Mi motivación en escoger este tema de mi texto científico es ponerme al tanto de todos los avances científicos y también que en
la actualidad el ahorro de energía es muy importarte e interesante analizar, se tiene la necesidad de aumentar el conocimiento
sobre cómo ahorrar la energía.
Me interese en este tema por que trata sobre de una experimento muy importante como es el ahorro de energía , por
que en el ecuador la energía hidráulica está en peligro de acabar por lo que los rio y están secando , porque en la
actualidad ya no llueve por eso es muy importante ahorrar la energía en las grandes fábricas y en los hogares.
Nunca en mi vida he escuchado sobre este tema de mi texto científico por lo que me ha motivado en analizar este tema y
también quiero conocer y ponerme al tanto de la investigación .
Analizar los resultados obtenidos y de todo las cosas que ellos utilizaron en esta práctica, y de todas cosas que hicieron para
obtener los resultados requeridos.
También mi deseo de conocer es como ahorran las energía y cuales son más usados en las fábricas químicas y los
resultados de todos los tipos de secuencia realizada .
También quisiera aprender a separar las mezclas para en el futuro no tener dificultad de hacer y poner en práctica todas las
cosas investigadas y de lo que habla en este texto científico.
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Desarrollo
En la actualidad un problema que ha dado bastante atención en la área de diseños de proceso es la separación de mezcla
ternaria que se puede hacer usando las clásicas secuencias de destilación convencionales; es decir la secuencia directa en la cual
los componentes se separan uno por uno en los destilados y la secuencia indirecta en la cual los componentes se separan uno por
uno de los fondos.
En las industrias de procesos químicos hacen uso de estas secuencias de separación se caracteriza por alto consumo de
energías, por este caso, se han propuestouna serie de esquema de destilación que puede deducir el consumo de energía.
Una de las alternativas de reducción del consumo de energía es el uso de las secuencias de destilación térmicamente en las
cuales parte de la transferencia de energía se hace vía contacto con flujos internos de materia de la secuencia,este tipo de
esquema de destilación térmicamente acoplados han presentado ahorros de energía entre 30 y 50 %.
Por lo tanto, la implementación de las columnas con acoplamiento térmico es una realidad.Otra forma de reducir el consumo de
energía es la integración de energía entre condensadores y re hervidor esta entre las columnas que componen las secuencias de
destilación convencional y se llama secuencia de separación con integración de energía o también de múltipleefecto.
Una mezcla de custro componente se puede separar usándolos cinco secuencia de destilación convencionales en esta cinco
secuenciaestán contenidas las clásicas secuencias de destilación directa e indirecta.
Un acoplamiento térmico en la base de vapor permite la eliminación de un re hervidor mientras que la introducción de un
acoplamiento térmico en la fase liquida evita el uso de un condensador .En estetrabajo se compara los consumo de energía y costo
totales de las secuencias de destilación convencional y una secuencia directa con integración de energía.
En este último se puede inferir una reducción importante en el consumo total de energía, pero aumenta el costo de energía.
Las columnas de destilación convencionales de las secuencias de destilación se diseñaron usando estos cortos y luego
seajustaron los diseños mediante simulaciones rigurosas. Las presiones de operaciones década una de las columnas sefijaron de
tal forma que se pudiera usar agua de enfriamiento como servicio en los condensadores.
Para el caso de destilaciónintegrada, la energía se integra en la dirección de losflujos de destilados. En este caso se parte de
diseño de la secuencia de destilación convencional directa.
Para la adecuada transferencia deenergía debe existir al menos u gradiente de 20°F, para poder usar agua de enfriamiento se
debe fijar primerola presión de operación de la tercera columna, se procede al uso de condensador auxiliar. Los cálculos de costos
anuales deoperacioneshacen usando la metodología reportada 3en los trabajos de rathore.
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Se estudió la separación de las mezclas cuaternarias de hidrocarburos, las características de las mezclas escogidas son las
siguientes:
Las volatilidades relativas entre componentes adyacentes son mayores de 1.05, lo que permite el uso de destilación ordinaria.
En las mezclas MI (n- pentano,n-hexano, n- heptano y n-octano) las facilidades de separación entre los diferentes cortes de pares
de componente adyacente son parecidas.
En la mezcla M2 (butano, iso-penteno}, n-pentano-hexano), es más fácil hacer los cortes de los componentes extremos que elcorte
intermedio.
En la mezcla M3 (iso-buteno-butano iso-penteno, n-pentano), el corte es más fácil de realizar en el intermedio.
Por lo tanto, se puede establecer en la separación de lastres mezclas equimolares, la secuencia de destilación convencionales la
que presenta el menor costo total anual de operación.
En todos los casos estudiados el requerimiento de energía para la secuencia con integración de energía en mucho menor hasta un
50% que el mejor secuencia de destilación convencional. Sin embargo este menor requerimiento de energía no serefleja en una
reducción drástica en el costo total anual de operación.
En la separación de la mezcla M1 se tiene un ahorro en el costo anual d3e servicio entre 8 y 34% respecto a la mejorsecuencia de
destilación convencional.
Cuando se considera la mezcla M2 no se tiene ningún tipo de ahorro en el costo anual de operación.
Para la mezcla M3 se obtiene3 resultado similares , a pesar que hay ligeros ahorros en el consumo de energía entre 3 y 12%
,cuando se determina el costo total anual de operaciones la secuencia de destilación con integración de energía , siempre
presento uncosto total anual de operación superior al de la secuencia de destilación convencional.
La secuencia de destilación con integración de energía estudiada en este trabajo, para separar una mezcla de cuatro componentes,
permite tener un ahorro en el costo anual de operación del orden del 15% en comparación con el mejor esquema de destilación
convencional, pero este ahorro solamente se logra si la composición de la mezcla a separar es equimolar.
El incremento en las presiones de operación, lleva a mayores temperaturas y por lo tanto al uso de formas más costosas de la energía. Por lo tanto, la selección de las secuencias de destilación con integración de energía se debe de hacer en términos de costo total anual de operación y no solamente del ahorro de energía.
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CONCLUSIONES
Como conclusión hemos llegado a entender fácilmente de lo que está hablando este texto científico.
Gracias a este texto científico me puse al tanto de este avance científico.
GLOSARIO
Diseño
Boceto, bosquejo, croquis, esbozo, proyecto, apunte, plan, planteamiento
Destilador
Destiladera, alambique, alcatara, alquitara
Suministrador
Abastecedor, proveedor, distribuidor
Flujo
Secreción, derrame, salida, supuración, excreción
Corriente, movimiento, oleada, circulación, tráfico, salida, vaivén
Condensador
Acumulador, batería, recipiente, destilador
Convencional
Usual, común, normal, habitual, acostumbrado
Antónimos: extraordinario
Bullir
Agitarse, rebullir, removerse, menearse, inquietarse, pulular, hormiguear
Antónimos: calmarse, aquietarse
Drástico
Tajante, radical, contundente, enérgico, rudo, violento, rotundo, total
Antónimos: débil, suave
Operación
Acción, actuación, ejecución, trabajo, procedimiento, realización
Antónimos: inoperancia
Ejercicio, maniobra
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Contrato, negocio, trato, conveniointervención
Sustancial
Esencial, fundamental, trascendente, primordial, básico, decisivo
Antónimos: insustancial, intrascendente
Destilación
Alambicamiento, evaporación, volatilización, sedimento
Clásico
Grecorromano
Antiguo, tradicional
Antónimos: moderno
Proporcionado, armonioso, equilibrado, académico
Antónimos: vanguardista
Acoplamiento
Ajuste, ensambladura, enganche, engranaje, unión, conexión, compenetración, acopladura, entrelazamiento, incrustación
Reportar
Contener, refrenar, frenar, aplacar, apaciguar, calmar, sosegar
Antónimos: liberar
Producir, acarrear, traer, provocar, ocasionar, procurar
Apreciable
Considerable, estimable, importante, notable, perceptible, ponderable, respetable, grande, interesante
Antónimos: despreciable, minúsculo
Mezcla
Amalgama, aleación, combinación, unión, conjunto, composición, compuesto, miscelánea, mixtura, mezcolanza, argamasa,
batiburrillo, revuelto, revoltijo, cóctel
Ordinario
Común, corriente, frecuente, habitual, normal, usual, regular
Antónimos: extraordinario
Grosero, vulgar, chocarrero, bajo, patán, rústico, simple, incorrecto, soez, zafio
Antónimos: educado, cortés
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ANEXOS
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