Produccion de PropilenglicolEdit014PRODUCCIN DE PROPILENGLICOL

Este ejemplo demuestra las capacidades de VisiMix en la simulacin deTable of ContentsDescripcin del problemaConsideraciones preliminaresSolucin al problemaprocesos industriales controlado por la reaccin exotrmica. Un ejemplo de tal proceso est tomado del libro H. Scott Fogler de, Elementos de Ingeniera de las Reacciones Qumicas, 2 ed. (Prentice-Hall, Inc. 1992), pgs 400 a 405.

Descripcin del problema

Propilen glicol (PG) es producido por la hidrlisis de xido de propileno (PO). La reaccin se lleva a cabo a temperatura ambiente cuando es catalizada por cido sulfrico.

De acuerdo a lo que se necesita para la reaccion 2500 lb / h (43,03 libras-mol / h) de PO se alimenta al reactor, la corriente de alimentacin uno consiste una mezcla de volmenes iguales de PO (46,62 m3 / h) y metanol (46,62 m3 / h), y dos agua que contiene un 0,1 por ciento en masa de H2SO4. La velocidad de flujo volumtrico del agua es 233,1 m3 / h que es 2,5 veces ms la tasa de flujo del metanol-PO. Las tasas correspondientes molares de alimentacin de metanol y el agua son 71,87 y 802,8 libras-mol / h, respectivamente. La temperatura de entrada de todas las corrientes de alimentacin es de 75 F. La reaccin bajo consideracin es de primer orden en la concentracin de PO, y aparente de orden cero en exceso de agua con la velocidad de reaccin especfica

En esta ecuacin, E se mide en Btu / libra mol.El proceso tiene una limitacin importante operativa que es la temperatura de la mezcla, esta no debe exceder los 130 F debido a que PO tiene un punto de ebullicin bajo.

La tarea es determinar si este proceso puede llevarse a cabo en un tanque agitado con camisa de vidrio de capacidad de 300 galones.

Se debe disear un tanque con una chaqueta apropiada que corresponde a esta capacidad y que este dentro del lmite de la temperatura superior en la simulacin y determinar la conversin PO-PG.

Consideraciones preliminaresCon el fin de introducir los datos iniciales requeridos, debe realizar los siguientes clculos:El volumen del medio es de 300 galones = 40,1 m3.

Tasa de flujo volumtrico total: 46,62 + 46,62 + 233,1 = 326,34 ft3 / hConcentracin inicial del reactante A (PO): 43,03 libras-mol / h / 326,34 ft3 / h = 0,1319 lb-mole/ft3 (2,1128 mol / litro)Concentracin inicial del reactivo B (agua): 802,8 libras-mol / h / 326,34 ft3 / h = 2,46 lb-mole/ft3 (39.404 moles / litro)Un new = A / 2,46 = 16,96 * 1,012 / 2,46 = 6.894 * 1.012 ft3 / lb-mol / h (1.1964 * 108 litros / mol / seg).Efecto del calor de reaccin: 36540 BTU / lb-mol (85.000 J / mol).

El proceso se simula como un estado estacionario de la ocurrencia transitoria en las siguientes condiciones: el reactor se llena con agua que luego es expulsado por dos componentes: reactante A (PO con caudal igual 46,62 ft3 / h) y el reactivo B, que es en realidad una mezcla de metanol (46.62 ft3 / h) y el agua que contiene un 0,1 por ciento en masa de H2SO4 (233,1 ft3 / h). Las propiedades del reactivo B se acercan a las del agua ordinaria, y por lo tanto debe entrar en las propiedades del agua en las tablas de entrada.

Solucin al problema

La secuencia general de operaciones es la siguiente: hay que iniciar un nuevo archivo de proyecto para su caso, seleccione el equipo de los mens grficos, introduzca los datos iniciales solicitados por el programa, a continuacin, seleccione los parmetros para el clculo en el men Calcular. El programa entonces solicitara datos adicionales necesarios para el modelado, y cuando todos estos datos se ha introducido, se obtiene el resultado que se presenta como una tabla o un grfico. En caso de un reactor de flujo continuo, debe seleccionar la transferencia de calor de flujo continuo (CF) en la opcin de Calcular el men, y calcular los siguientes parmetros: la temperatura media, para garantizar que la temperatura de la mezcla no sea superior a 130 F, y la concentracin del reactivo A (PO) requerido para calcular el valor de conversin.

Despus de instalar VisiMix, el men principal mostrado es el siguiente: Seleccione Nuevo proyecto

Un dilogo aparecere en la siguiente figura. Escriba un nombre para su proyecto, por ejemplor PGProduction, gurdela en cualquier directorio conveniente, por ejemplo, el tutorial.

Despus de hacer clic en Guardar, el men de tipos de tanque con los diferentes tanques y tipos de fondo (plano, cnica y elptica) y el tipo de dispositivo de transferencia de calor aparece, haga clic en el diagrama del tanque con fondo elptico chaqueta de tipo serpentin y aparecer en la Ventana de eleccin actual de la derecha (siguiente figura).

Haga clic en Aceptar para confirmar su eleccin, y la tabla de ingreso del tanque con fondo eliptico aparece con el diagrama de tanque seleccionado. Introduzca el dimetro interior, la altura total del tanque, y el volumen del medio para su disposicin (300-gal del reactor). El volumen total y el nivel del medio ser calculado por el programa e ingresado de forma automtica (siguiente figura). Haga clic en Aceptar para confirmar su ingreso.

Despus de hacer clic en Aceptar, el men de tipos de deflectores aparecera. Para elegir el tipo de deflector requerido, haga clic en el diagrama de deflector apropiado. Vamos a seleccionar un deflector plano pegado a la pared (Flat deflector 1), y aparecer en la ventana de eleccin actual de la derecha (suienete figura). Clic en Aceptar para confirmar su eleccin

Ahora tiene que introducir todos sus datos en la tabla de entrada FLAT BAFFLE-1 que aparece en la siguiente figura:

Haga clic en Aceptar para confirmar su entrada, y aparece el men Impeller Types. Elija el impulsor de paletas de etapa simple haciendo clic en el diagrama correspondiente, y en la opcin single en la ventana de eleccin actual de la derecha (siguiente figura). Haga clic en Aceptar para confirmar su eleccin.

Ahora se le pedir que complete la tabla de ingreso Pitched Paddle

Haga clic en Aceptar para confirmar su entrada, y la tabla de ingreso de Tank Heat Transfer General Data aparece (Figura siguiente). Ntese que para su chaqueta de seccion simple, slo aquellos parmetros que se refieren a la seccin de camisa menor ser activa.

La tabla completa incluir los siguientes datos:

Tipo de tapa: tipo elpticoChaqueta cubre la parte inferior: SNmero de secciones de la chaqueta: 1Altura, Hlow (mm): 1000 *rea de transferencia de calor, segn el dibujo (m): 0*Si el valor exacto de la altura de la parte cilndrica de la cisterna no se conoce usted puede introducir un valor mayor, por ejemplo, la altura total del tanque, y el programa calcular el nmero requerido en s.*Si el valor del area de transferencia de calor (HT), se conoce, entrar en l. Si no, escriba "0", y el programa calcule el rea HTde acuerdo a su entrada.

A continuacin se le pedir que complete la tabla Average Properties of Media (siguiente figura).

Despus de esta tabla se ha completado los parametros basicos y el diagrama de su sistema de mezcla correspondiente a los datos que a ingresado aparecer en la siguiente figura. Recomendamos cerrar esta ventana antes de proceder a los clculos. Si en cualquier etapa de su trabajo necesita el diagrama de su aparato haga clic en el botn de acceso rpido en la barra superior de la pantalla.

Ahora, cuando todos los datos bsicos iniciales se han introducido, puede empezar los clculos. Para su reactor, debe seleccionar la opcion Heat Transfer Continuos Flow (CF)- Liquid Agent (LA) en el men Calcular. Como se mencion anteriormente es necesario calcular la temperatura media y la La concentracin de reactivo A, haga clic en la temperatura media. Para el clculo de este parmetro,se necesita informacin adicional, y el programa se lo solicita mediante el ingreso de la tabla de datos. Primero se le pedir que complete HEAT TRANSFER CHEMICAL REACTION DATA AND THE TEMPERATURE LIMITS (siguiente figura). Lmite superior de temperatura es de 130 F como mencionamos anteriormente.

Luego la tabla Tank Shell Characteristics aparece (siguiente figura). Seleccione el material de su tanque, espesor de la pared, y la resistencia trmica de la suciedad. Este ltimo se puede encontrar en la tabla de Thermal Resistance of Fouling (la resistencia trmica de la suciedad) en el Apndice de la seccin de Ayuda. Para el agua, que es un agente en la chaqueta trmica en su ejemplo el valor recomendado es de 0,00023(m2 K)/W.

En la tabla siguiente se le pedir que complete Half-Pipe Coil Jacket Specific characteristics (especificaciones de las magnitudes en el serpentin).

Despus de que esta tabla se ha completado la tabla de Ingreso Heating/Cooling Liquid Agent in Jacket (calefaccin/refrigeracin AGENTE LQUIDO EN LA CHAQUETA) (siguiente figura), y a continuacin la tabla Heat Transfer Properties of The Media.

En este ltimo cuadro se le pedir que complete Continuos Flow Process Heat Transfer Specific Data. La tabla completa se muestra en la siguiente figura.

Ahora, cuando se han introducido todos los parmetros necesarios de su equipo y proceso,VisiMix comenzar clculos. En muy poco tiempo, un grfico de Temperatura Media C.F. L.A. aparece. Haga clic en Iniciar para iniciar la simulacin.

A partir de este grfico, se puede ver que el requerimiento de su proceso se cumple: la temperatura no llega a 130 F (54,55 C).

Ahora debe comprobar el factor de conversin. La conversin se calcula como la concentracin de PG dividido por la concentracin de PO, que es la diferencia entre la concentracin inicial de reactante A en el flujo de entrada y la concentracin final del reactante A calculado por VisiMix, dividido por la concentracin inicial de reactivo A en el flujo de entrada.

Para obtener una concentracin final de reactivo A, haga clic en el men Last Menu en el men principal y seleccionar Concentration of reactant A. C.F. L.A. (La concentracin de reactante CF A.. L. .) Usted obtendr un grfico que muestra en la siguiente figura. Haga clic en Iniciar para iniciar la simulacin, ya partir de la curva que aparece tendra el valor de su concentracin (0,85 en su caso). Por lo tanto, el factor de conversin se puede calcular como a continuacion:

donde CPOin es la concentracin de PO (reactante A) en el flujo de entrada, y la CPO es concentracin final de PO (reactante A) en el reactor.

Si desea comprobar el efecto de otros parmetros del proceso, haga clic en Last Menu, y seleccione los parmetros requeridos. Algunos de los resultados calculados se muestran a continuacin en las figuras siguientes:

As se a diseado un tanque revestido de vidrio de flujo continuo y agitado, comprobado la adecuacin de su proceso y su simulaciono y se determin la PO-PG conversin.http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/ana_sim/mod_4/html/contenido07.htmlhttps://books.google.com.bo/books?id=UxA3kcGM-i0C&pg=PA259&lpg=PA259&dq=produccion+de+propilenglicol+a+partir+de+oxido+de+propileno&source=bl&ots=5XC_W17jwK&sig=3jJaXvC1LZ0ExzedVMWsCDbJb2U&hl=es-419&sa=X&ved=0CDEQ6AEwA2oVChMI-eHyx8yFxgIVipUNCh1E-ADC#v=onepage&q=produccion%20de%20propilenglicol%20a%20partir%20de%20oxido%20de%20propileno&f=false