Fase II Planeacin: Jornada Laboral

Benemrita UniversidadAutnoma De Puebla

Facultad De Ingeniera Qumica

DISEO DE PROCESOS EN INGENIERA QUMICA I

Asesor: Dr. Adn Luna Flores

PROYECTO: SECUENCIA DE SEPARACIN

FECHA DE ENTREGA: 10 de Abril de 2014PRIMAVERA 2014

Se realiza la separacin de la siguiente mezcla multicomponente.ComponentesABC

Propano13.70971872.82-25.1011

n-Butano13.98362292.44-27.8623

1- Buteno13.88172189.45-30.5161

Trans 2-Buteno13.80642213.56-33.1109

Cis 2-Buteno13.80052209.76-36.208

Pentano13.97782554.6-36.2529

En la tabla se presentan en clculo de algunas variables de cada componente en la mezcla a T= 53.89C = 327.04 K y P= 5.62 Kg/cm2 = 551.1424 KPa.Flujo de alimentacin303.04Kg-mol/h

ComponenteFraccin molFlujo molar (Kmol/h)P(KPa)Ki(327.04K, 551.1424KPa)

APropano0.01474.45471820.84213.30383.4213

Bn-Butano0.5029152.3988556.20141.00921.0186

C1- Buteno0.147544.6984663.79821.20441.2485

DTrans 2-Buteno0.156347.3652531.37510.96410.9577

ECis 2-Buteno0.119636.2436493.95110.89620.8837

FPentano0.05917.8794179.94990.32650.3132

Orden de los componentes de acuerdo a la volatilidad y temperatura de saturacinComponentesT(K)T(C)

A3.4213278.26335.1133

C1.2485319.754546.6045

B1.0186326.683753.5337

D0.9577328.472555.3225

E0.8837331.294958.1449

F0.3132369.499096.3490

Haciendo el clculo de punto de burbuja (Tburbuja) para la mezcla a P=551.1424 KPa, obtenemos que la temperatura en el separador ser de T=54C =327K. La presin de alimentacin se mantiene para evitar la variacin de la volatilidad y que no se dificulte la separacin, un aumento o disminucin de la presin provoca un aumento o disminucin de la temperatura lo que nos produce costos extras y reacciones de degradacin qumica.La presin de vapor de los lquidos puros as como las mezclas es una funcin sensible de la temperatura. Como regla, la presin de vapor de un lquido aumenta casi exponencialmente como una funcin de la temperatura. Si el grfico se vuelve a representarse por una temperatura fija diferente, entonces la presin de vapor total en la composicin va a cambiar, sino que tambin es posible que la composicin a la que se produzca el azetropo va a cambiar. Esto implica que la composicin de un azetropo se ve afectada por la presin elegida en el que a hervir la mezcla. Ordinariamente la separacin se realiza a presin atmosfrica, pero con el equipo adecuado es posible llevar a cabo la destilacin a una amplia variedad de presiones, tanto por encima como por debajo de la presin atmosfrica.Aplicando las reglas heursticas para realizar la separacin tenemos:1. Dejar la separacin ms difcil al final: E/F

2. Favorecer la secuencia directa (separar los componentes ms ligeros uno a uno en el domo de la columna) : A DOMO y CBDEF FONDO

A

ABCDEF

CBDEF

3. Los compuestos mayoritarios (fraccin grande) en la alimentacin deben removerse primero: ACBDOMO y DEF FONDOAPropano0.0147

C1- Buteno0.14750.6651

Bn-Butano0.5029

DTrans 2-Buteno0.1563

ECis 2-Buteno0.11960.3349

FPentano0.059

ACB

ABCDEF

DEF

4. Favorecer la separacin en la cual el flujo molar del domo y el fondo de la columna sean iguales (la ms cerca posible)APropano4.4547

C1- Buteno44.6984201.5519

Bn-Butano152.3988

DTrans 2-Buteno47.3652

ECis 2-Buteno36.2436101.4881

FPentano17.8794

De acuerdo a los criterios aplicados en las reglas heursticas, concluimos que la separacin que ms nos conviene es la que se presenta a continuacin:

D= Kg-mol/hX Propano=X 1-Buteno=Xn-Butano=

F= 303.04 Kg-mol/hX Propano= 0.0147X n-Butano= 0.5029X1-buteno= 0.1475X Trans 2-Buteno= 0.1563X Cis 2-Buteno= 0.1196X Pentano= 0.059

R= 303.04 Kg-mol/hX Trans 2-Buteno= X Cis 2-Buteno=X Pentano=

Considerando que no hay formacin de azetropos. Identificamos que el componente clave pesado (HK) es B y el componente clave ligero (LK) es d.A continuacin se muestran los diagramas de curvas residuales DIAGRAMA TERNARIO CON CURVAS RESIDUALES PROPANO/1- BUTENO/N-BUTANO

TABLA DE AZEOTROPOSAZEOTROPE SEARCH REPORT

PhysicalPropertyModel: WILSON

Mixture Investigated For Azeotropes

Comp IDComponentNameClassificationTemperature

PROPANEPROPANEUnstablenode-42.07 C

1-BUT-011-BUTENESaddle-6.25 C

N-BUTANEN-BUTANEStablenode-0.53 C

No AzeotropesWereFound

DIAGRAMA DE CURVAS RESIDUALES PROPANO/1- BUTENO/N-BUTANO

DIAGRAMA TERNARIO CON CURVAS RESIDUALES TRANS 2-BUTENO/CIS 2-BUTENO/PENTANO

TABLA DE AZEOTROPOSAZEOTROPE SEARCH REPORT

PhysicalPropertyModel: WILSON

Mixture Investigated For AzeotropesAt A Pressure Of 101325 N/SQM

Comp IDComponentNameClassificationTemperature

TRANS-01TRANS-BUTENE-2Unstablenode-0.53 C

CIS-2-01CIS-BUTENE-2Unstablenode-0.53 C

PENTANEPENTANEUnstablenode-0.53 C

No AzeotropesWereFound

DIAGRAMA DE CURVAS RESIDUALES TRANS 2-BUTENO/CIS 2-BUTENO/PENTANO

Haciendo el balance de materia y considerando que todo el componente A, C y B salen en el domo y que D, E y F salen en el fondo, obtenemos:

Las composiciones en el domo son:

Las composiciones en el fondo son:

D= 201.5519 Kg-mol/hX Propano= 0.0211X 1-Buteno= 0.2218Xn-Butano= 0.7561

F= 303.04 Kg-mol/hX Propano= 0.0147X n-Butano= 0.5029X1-buteno= 0.1475X Trans 2-Buteno= 0.1563X Cis 2-Buteno= 0.1196X Pentano= 0.059

R= 101.4881 Kg-mol/hX Trans 2-Buteno= 0.4667X Cis 2-Buteno= 0.3571X Pentano= 0.1761

D1= 201.5519Kg-mol/hX Propano= 0.0211X 1-Buteno= 0.2218Xn-Butano= 0.7561A continuacin se muestran los diagramas de curvas residuales para encontrar las composiciones de salida de los siguientes separadores:

D2 (Kg-mol/h)X Propano

R2 (Kg-mol/h)X 1-ButenoXn-ButanoF= 303.04 Kg-mol/hX Propano= 0.0147X n-Butano= 0.5029X1-buteno= 0.1475X Trans 2-Buteno= 0.1563X Cis 2-Buteno= 0.1196X Pentano= 0.059

D3 (Kg-mol/h)X Trans 2-Buteno

R1= 101.4881 Kg-mol/hX Trans 2-Buteno= 0.4667X Cis 2-Buteno= 0.3571X Pentano= 0.1761

R3 (Kg-mol/h)X Cis 2-ButenooX Pentano

Posteriormente obtuvimos el diagrama de la mezcla binaria a diferentes presiones para comprobar los cambios en la mezcla.El primer diagrama de obtuvo a una presin de 6.5 bar y el segundo a una presin de 7.5 bar.DIAGRAMA BINARIO PROPANO/2-CIS-BUTENOP=6.5 BAR

DIAGRAMA BINARIO PROPANO/2-CIS-BUTENOP=7.5 BAR

En los binarios si aumento la P tambin aumenta la TDIAGRAMA BINARIO 1-BUTENO/TRANS-2-BUTENOP=6.5 BAR

DIAGRAMA BINARIO 1-BUTENO/TRANS-2-BUTENOP=7.5 BAR

En estos diagramas al aumentar la presin aumenta su temperatura.

Podemos notar que las combinaciones de los disolventes no forman un azetropo cuando se mezclan entre s en cualquier proporcin, llamando a esta mezcla zeotrpica siendo econmicamente poco prctico.

Obteniendo as la secuencia final de separacin:

ABCDEFCBEFEFDCBADEFACB