Cumeno-Traducción

7/16/2019 Cumeno-Traducción

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Balance de Materia Problema de Diseño.

La producción de Cumeno.

Historial

El cumeno (isopropil benceno) se produce por reacción de propileno y benceno sobre un

catalizador ácido. El cumeno se puede usar para aumentar el octanaje en la gasolina, pero su uso

principal es como materia prima para la fabricación de fenol y acetona.

La planta donde trabaja ha sido la compra de cumeno para producir fenol. Administración está

considerando la fabricación de cumeno en lugar de comprarlo para aumentar las ganancias.

Alguien ha hecho un bosquejo preliminar de este proceso y ha presentado al departamento de

ingeniería para su consideración. Su grupo se le asigna el problema de evaluar el boceto y

recomendar mejoras en el diseño preliminar.

Reacciones de producción de cumeno

Las reacciones para la producción de cumeno a partir de benceno y propileno son como sigue:

Propileno benceno cumeno

Propileno cumeno diisopropil benceno (DIPB)

La mejor tecnología para la producción de cumeno es un proceso catalítico que se optimiza a 350 °

C y 25 atm presión. El benceno se mantiene en exceso para limitar la cantidad de producto DIPB.

Descripción del Proceso

Los reactivos se alimentan como líquidos de sus respectivos tanques de almacenamiento. Después

de que se bombea hasta la presión deseada dictada por las condiciones de operación del

catalizador, los reactivos son mezclados, vaporizados y calentados hasta la temperatura de

funcionamiento del reactor. El catalizador convierte los reactivos a los productos deseados y no

deseados de acuerdo con las reacciones mencionadas anteriormente. La relación molar de

alimentación es de 2:1 de benceno a propileno; conversión de propileno es 99%, la proporción de

producto selectividad molar es 31:1 cumeno a DIPB. Los gases del producto son enfriados a 40 ° C

a 25 atm presión para condensar prácticamente todo el cumeno, DIPB, y benceno sin reaccionar a

líquido. El propileno sin reaccionar y el propano impuro se separan del líquido y se usan como gas

combustible. La corriente líquida se envía a dos torres de destilación. La primera torre de

destilación separa el benceno a partir de cumeno y DIPB. El nivel de pureza benceno es 98,1% en

moles. No tenemos ningún mercado químico para esta corriente y un plan para vender la gasolina



sin plomo. La torre de segunda destilación separa de cumeno DIPB. El cumeno es del 99,9% en

moles puro. La corriente DIPB se vende como aceite combustible. Un bosquejo del proceso se

adjunta. Las unidades de reacción y las corrientes de proceso se describen en las tablas.

Tabla 1. Descripción de las Unidades de Proceso

Símbolo Nombre Comentarios

V-201 Vaporizador Las alimentaciones líquidas son vaporizadas y calentadas

para el reactor.

R-201 Reactor Los vapores se hacen reaccionar sobre el catalizador;

temperatura de 350°C, presión de 25 atm; 99% de

conversión de propileno por paso; 31/1 cumeno / DIPB

selectividad molar

S-201 Separador El vapor es enfriado a 40 ° C a 25 atm de presión, separar

esencialmente todo el benceno, cumeno y DIPB como un

líquido a partir de propileno y el gas propano

T-201

T-202

ProblemaSu grupo necesita para optimizar el proceso de fabricación de cumeno para hacer el máximobeneficio.Su planta actualmente compra de 100.000 toneladas de cumeno por año para hacer fenol. Calcular

balances de materia para el proceso en el boceto. Calcular el valor de los productos y el costo delas materias primas. Costos de materias primas y los valores de los productos se muestran en laTabla 3. la diferencia entre el valor del producto y los costos de la materia prima es el beneficiobruto. Aún no se sabe cómo calcular los gastos de operación para diferentes configuraciones deproceso a fin de que los gastos de explotación sean ignorados en estos cálculos.



Su misión es la de proponer modificaciones al proceso que aumentan la utilidad bruta. Es obligadoa operar el mismo catalizador con la misma selectividad.

Grupos de diseñoEsta es una actividad de grupo que producirá un grado grupo . Usted debe formar su propio 3 ó 4persona por grupo. Grupos más grandes o más pequeños no son aceptables. Los individuos que no

forman grupos será asignado a uno. La experiencia sugiere que los estudiantes son más felices engrupos formados por estudiantes que en los grupos asignados por instructores.

Diseño de informesDiseño grupos deberán presentar un único informe firmado por cada miembro que participe. Losgrupos deben seguir las pautas del departamento de diseño de informes, que se distribuyen porseparado. Cálculos de balance de materiales se hace a mano y se adjuntará como anexo al informeescrito. Cálculos repetitivos realizados por computadora (hoja de cálculo o programación) debe seracompañado de un cálculo manual representante.

Informe de CalificaciónLa clasificación se basa tanto en el contenido (2/3) y estilo de escritura (1/3) . Toda persona quefirma el reporte como autor recibirá el mismo grado. Las personas que no contribuyen al proyectono deben ser incluidos como autores.



Balances de Energía y Métodos NuméricosDiseño del Proyecto

Producción de cumeno


La Figura 1 es un diagrama de flujo de proceso preliminar (PFD) para el proceso de producción decumeno . Las materias primas son el benceno y propileno . La alimentación de propileno contiene 5% en peso de propano como una impureza, es un líquido saturado a 25 ° C. La alimentación debenceno, que puede ser considerada puro, es líquida a 1 atm y 25 ° C. Ambas alimentaciones sebombea a aproximadamente 3000 kPa por bombas P -201 y P-202 y , a continuación, se vaporiza ysobrecalentado a 350 ° C en un calentador de cocido (H-201) . El cocido corriente de calentador desalida se envía a un reactor de lecho relleno (R -201) en el que el cumeno se forma. Hay reaccionescolaterales o derivados. El efluente del reactor se envía a una unidad de flash (V -201) en que los

gases ligeros (principalmente propano y propileno, benceno y algunos de cumeno) se separancomo vapor en la corriente 9 . La corriente 10 , que contiene principalmente benceno y cumeno seenvía a una destilación columna (T -201) para separar el benceno para reciclaje de productocumeno. El cumeno deseada tasa de producción es de 100.000 toneladas/año.

Datos del proceso

Corrientes de alimentaciónCorriente 1: benceno líquido, puro, 25°C y 1 atmCorriente 2: propileno con 5 % de propano en peso de impurezas , líquido saturado a 25°C

Corrientes de efluentesCorrientes 9: corriente de gas combustible , el crédito puede darse por LHV de combustibleCorrientes 12: producto de cumeno, asumió puro

Equipo

Bomba (P -201)La bomba aumenta la presión de la alimentación de benceno a partir de 1 atm aaproximadamente 3000 kPa. Funcionamiento de la bomba se puede suponer isotérmica, y

el coste de la energía puede despreciarse (Ambas suposiciones son válidas para el diseñode este semestre solamente).

Bomba (P -202)La bomba aumenta la presión de la alimentación de propileno a aproximadamente 3000kPa. La operación de la bomba puede suponer isotérmica, y el coste de la energía puededespreciarse (Ambos de estos supuestos son válidos para el diseño de este semestresolamente).



Calentador Fired (H-201)Los calentadores que queman desubcools , se vaporiza y sobrecalienta el alimentaciónmixta hasta 350°C. Aire y gas natural debe ser alimentado al calentador de encendido . Elgas natural tiene un precio inferior a su valor calorífico . El calentador encendido es de 75% de eficiencia.

Reactor (R-201)La alimentación del reactor debe ser entre 300 ° C - 400 ° C, y entre 2800 kPa - 3200 kPa .Benceno debe estar presente en al menos 50 % de exceso . La conversión del reactivolimitante es 92% . El reactor puede ser asumido isotérmico, y es el calor de la reacciónexotérmica eliminado por vaporización del agua de alimentación de calderas para hacervapor a alta presión . El crédito puede ser tomado por el vapor a alta presión.

La reacción ocurre lo siguiente:

propileno benceno cumeno

No hay reacciones secundarias .

Flash Vessel (V -201)Esto es en realidad una combinación de un intercambiador de calor y un tambor deevaporación. La temperatura y la presión se redujo con el fin de separar el propano y elpropileno de la cumeno y benceno . El agua de refrigeración se uti liza para bajar la

temperatura.

Columna de destilación (T -201) Aquí todo cumeno en la corriente 10 entra en corriente 12 (puede suponerse purocumeno),y es en la fase líquida. Todos benceno, propileno y propano va a corriente 11, y es tambiénen la fase líquida. Una columna de destilación requiere la adición de calor y el caloreliminación. La eliminación de calor se lleva a cabo en un condensador (no mostrado), querequiere una cantidad de agua de refrigeración necesaria para condensar el contenido decorriente 11. La adición de calor es logrado en un reboiler (no mostrado), que requiere unacantidad de alta presión de vapor necesario para vaporizar el cumeno en la corriente 12 .



Costos de Utilidad

Baja presión de vapor (446 kPa , saturado) $ 3.00/1000 kg De media presión de vapor (1135 kPa , saturado) $ 6.50/1000 kg Vapor a alta presión (4237 kPa , saturado) $ 8.00/1000 kg Gas Natural (446 kPa , 25°C) $ 3.00/106 kJ Electricidad $ 0.05/kW-hr Caldera de agua de alimentación (a 549 kPa , 90°C) $ 300.00/1000 m3 Agua de Enfriamiento $ 20.00/1000 m3

Disponible a 516 kPa y 30 ° CPresión de retorno ≥ 308 kPaTemperatura de retorno debería ser no más de 15°C por encima de la temperaturade entrada, de lo contrario hay un costo adicional de $ 0.35/106 kJ

Agua refrigerada $ 200.00/1000 m3 Disponible a 516 kPa y 10 ° CPresión de retorno ≥ 308 kPa

Temperatura de retorno no es superior a 20°C, si la temperatura de retorno es

superior a 20 ° C, hay un costo adicional de $ 7.00/106 kJ

DatosUtilizar los datos de Referencias [1] o en cualquier manual de (como la referencia [2]). Lossiguientes datos no están disponibles en estas referencias.

Capacidad calorífica del líquido (rango de 25°C - 300°C).- Suponga que la capacidad de calor delíquido para el benceno en la referencia [1] es válida para todos los líquidos orgánicos.

Las presiones de vapor.- Puede ser interpolados o extrapolados a partir de los siguientes datos:

Calor normal de vaporización para cumeno : 3,81*107 J / kmolCalor de formación para cumeno : 3.933*106 J / kmol



Análisis Económico

Al evaluar casos alternativos, la siguiente función objetivo se debe utilizada. Es el costo anual defuncionamiento equivalente (EAOC), y se define como

EAOC = -(valor del producto - el costo del alimento - otros gastos de funcionamiento - anualidaddel costo de capital)

Un EAOC negativo significa que hay un beneficio. Es deseable minimizar la EAOC, es decir, unagran EAOC negativo es muy deseable.

Los costos de cumeno (el producto) y benceno (el alimento) se debe obtener de laChemical Marketing Reporter , que está en la Evansdale Library. El " impuro" propilenoalimentado es de $ 0.095/lb.

Otros gastos de explotación son los servicios públicos, tales como vapor, agua de enfriamiento , elgas natural y electricidad .

La anualidad costo de capital es un costo anual (como un pago del coche) asociada con elonetime , costo fijo de la construcción de la planta. Una lista de los costos de capital para cada

pieza del equipo es proporcionada por Spring Break . Usted aprenderá a calcular el valor de laanualidad en ChE 38.

Otra información

Usted debe asumir que un año equivale a 8000 horas. Esto es de unos 330 días, lo que permiteperiódico para la parada y de mantenimiento.

Usted debe asumir que dos corrientes que mezcla debe a presiones idénticas. La presiónreducción puede llevarse a cabo mediante la adición de una válvula. Estas válvulas no se muestranen el diagrama de flujo adjunto, y se puede suponer que las válvulas adicionales se pueden añadirsegún sea necesario.



Mecánica de Fluidos, Transferencia de Calor, TermodinámicaDiseño del Proyecto


Proceso Función Objetivo

Estamos interesados en la recopilación de información que permita a nuestra empresa para entraren el mercado del cumeno en un momento oportuno. Para lograr este objetivo, solicitamos que eldiseño de su equipo estimar el precio mínimo de cumeno de tal manera que la construcción yoperación de una nueva planta, que producirá 100.000 toneladas métricas/año de cumeno, serárentable. Compare su costo mínimo calculado para cumeno con el precio de venta actual. Se puedeencontrar en la última edición del Reportero Chemical Marketing en la Biblioteca Evansdale juntocon el costo de las materias primas. Por lo tanto, utilizar el precio de equilibrio de cumeno como lafunción objetivo para optimizar el proceso. La ecuación que se utiliza para estimar el precio de estese da a continuación:

(Cumeno producidas por año)(CB) = Anualidad Valor del costo total de instalación + Costo Anual deMaterias Primas + Costo Utilidad anual - Ingresos anuales de Derivados - Crédito Anual de Gas

Combustible y Vapor

Donde CB es el precio de equilibrio de cumeno



La ecuación anterior para calcular el costo de cumeno se basa en el precio de cumeno que haríatiene que ser vendido para el fin para el precio " punto de equilibrio". Estos son los detalleseconómicos introducidos en ChE 38, y se trata con más detalle en la ChE 182/183. Usted debe usarunos 10 años de vida de la planta y una tasa de interés del 15%.

Reacción de producción de cumeno

La reacción para la producción de cumeno a partir de benceno y propileno es el siguiente:

Propileno benceno cumeno


Las materias primas son el benceno y propileno. El benceno y el propileno se alimentan desdetanques de almacenamiento separados (TK -201 y CT-202, no se muestra en el PFD (Figura 1)) , através de las bombas P -201 y P -202, para ser calentado por el calentador de encendido (H-201).Los tanques de almacenamiento están operando a temperatura ambiente, que se supone que llegara un máximo de 43°C , pero no necesariamente a la presión ambiente. Dos combustibles estándisponibles para el calentador de cocido. Son naturales gas y el gas combustible subproducto delproceso. El proceso de alimentación al reactor (R -201) consta de 75 % de benceno en exceso. Enel reactor, el benceno y propileno reaccionar en una isotérmico, reacción exotérmica para formarcumeno. La temperatura del reactor se mantiene a su valor isotérmica por intercambio de calorinterno con agua de alimentación de calderas. El proceso de descarga del reactor se alimentaa un intercambiador de calor (E -201) en el que se enfría la corriente 8. La corriente 9 se alimentaal recipiente de vaporización instantánea (V -201) donde la mayoría de propileno sin reaccionar y elpropano , y pequeñas cantidades de otros componentes , se descargan como gas combustibleencima de la cabeza y el fondo de descarga (corriente 11) consta de los componentes químicosrestantes . El intercambiador de calor (E -201) y recipiente de vaporización instantánea (V- 201)puede funcionar a cualquier presión y / o temperatura por debajo de las condiciones de salida de lareactor. Usted debe agregar equipos adicionales, según sea necesario para lograr este resultado. Lacorriente 11 es entonces se alimenta a la columna de destilación T-201. Al menos 90 en peso. El %de cumeno en el vapor 11 sale como producto % en peso de vapor 12 y por lo menos 90. Delbenceno de la corriente 11 sale con la gastos generales reciclar corriente La planta debe produciral menos 100.000 toneladas/año de cumeno corriente de producto. Esta corriente debe superaruna especificación de peso del 99 % en peso de cumeno.



Datos del proceso

Corrientes de alimentación

Corriente 1: Benceno, líquido puro

Corriente 2: Propileno con 5% en peso de impurezas propano ($ 0.095/lb )

Corrientes de efluentesCorriente 10: corriente de gas combustible , un crédito se puede tomar para el gascombustible o puede que ser reutilizado en el proceso como combustible para H-201Corriente 12 : Producto de cumeno, al menos 99,0 % en peso de cumeno

EquipoPump P -201: La bomba aumenta la presión del benceno de la TK -201 benceno tanque dealmacenamiento. Las curvas de la bomba se muestra en la Figura 2.Pump P -202: La bomba aumenta la presión del propileno desde el TK -202 propileno

tanque de almacenamiento. Las curvas de la bomba se muestra en la Figura 3.Los calentadores de H-201: El calentador calienta cocido corriente 6 hasta que es un vaporen las corrientes de alimentación del reactor. H-201 es alimentado por una mezcla de aire yya sea combustibles gaseosos, o de gas natural.



Tanque de almacenamiento TK- 201: El tanque almacena un suministro de tres días de bencenocomo un líquido puro a temperatura ambiente. Está diseñado para soportar una presión de 1,25veces la presión máxima de operación. La temperatura del amibente se supone que llegar a unmáximo de 43°C.

Tanque de almacenamiento TK- 202: El tanque almacena un suministro de tres días de los

"impuros " propileno en temperatura ambiente, como una mezcla de vapor/líquido. Es bulletconformado y diseñado para soportar una presión de 1,75 veces el presión máxima de trabajo. Seinstala horizontalmente sobre su el lado más largo . La temperatura ambiente se supone que esllegar a un máxima de 43°C.

Intercambiador de calor E -201: Este intercambiador de calor enfría o calienta el reactor dedescarga de R-201.

Flash vessel V -201: El recipiente separa los componentes de la luz de la corriente 8 de lacomponentes pesados. Supongamos que la separación es adiabático.

Columna de Destilación T-201: La columna separa de cumeno a partir de benceno.

Reactor R -201: El reactor debe ser asumida para operar isotérmicamente a 350°C a lo largo de sulongitud y a una presión de entrada de 3000 kPa. Éstas condiciones se requieren para la actividaddel catalizador óptimo y se no puede cambiar. En estas condiciones, la conversión por paso depropileno es igual a 0,92.

Asignación

ChE 142 – Termodinámica

1. A.- Optimización del proceso mediante la presión y la temperatura del tanque de vessel V -201 como variables de decisión. Asuma que todos los flujos de vapor se comportan comogases ideales y líquidos todos corrientes se comportan como mezclas ideales. Esto significaque la ley de Raoult se puede utilizar para V -201.B.- Utilizando las condiciones óptimas reportadas de la Parte A , rehacer sus cálculos sobrela base de condiciones no ideales . Volver a calcular el verdadero punto de equilibrio decostos y la real la tasa de producción del cumeno utilizando las condiciones defuncionamiento y velocidades de avance del flujo de Parte 1A.C.- Proporcionar cálculos detallados manuales que verifican el cumplimiento de la vasijadel flash para fluido ideal de equilibrio de fases 1A Parte y las condiciones no ideales de

Parte 1B.

ChE 110 - Mecánica de Fluidos

2. A.- Diseño de la red de tuberías que incluye tanques de almacenamiento TK-201, CT -202,y corrientes del 1-6. Debe especificar las dimensiones de los tanques de almacenamiento,y los tamaños de tubería óptimas sujeto a las limitaciones de las curvas de la bomba. Larelación H / D (altura/diámetro) del tanque TK -201 debe estar dentro del intervalo de 0,3a 0,8 , y la L / D (longitud / diámetro ) para tanque TK -202 debe estar dentro del



intervalo de 5,0 a 1,0 . Dadas las curvas de la bomba se muestra en las figuras 2 y 3, elcálculo de los requisitos de potencia de la bomba. Asegúrese de que el NPSHA essuficiente para el funcionamiento de las bombas. Usted debe mostrar todos los cálculos,incluyendo un esquema del sistema y curvas NPSH A directamente en la curva de la bombao fácilmente debe ser capaz de operar a corrientes que son ± 25 % de la producción dediseño las tasas. Las longitudes equivalentes de tubería debe ser tomado como sigue:

B. Mostrar donde usted pondría una válvula de control o válvulas y placas de orificio en laalimentación sección para controlar el flujo de los reactivos. Supongamos que la caída de

presión debida a cada uno placa de orificios es de 20 pulgadas de agua. Usted debeasegurarse de la integridad mecánica de la red de tuberías no se vea comprometida.

C. Cálculo de la caída de presión en el reactor de lecho compacto R -201. El reactor tieneun volumen de 5 m3. Nuestros especificaciones requieren que el L/D (longitud/diámetro)para la reactor de caída entre 0,5 y 3 . Gránulos de catalizador están disponibles entamaños de 0,1 mm , 1 mm, y 10 mm . La densidad del catalizador es de 1600 kg/m3 y lafracción de vacío en todo el reactor se fija en 0,4.

ChE 111 - Transferencia de Calor

3. E -201 debe ser diseñado en detalle, incluyendo el tamaño del tubo y el tono, el espaciadodeflector , concha de diámetro y detallados cálculos de caída de presión , etc caídas depresión para intercambiadores de calor diferente de E - 201 puede ser estimado como 30kPa para el lado de los tubos y 20 kPa para la cáscara lado. Individuales de los coeficientesde transferencia de calor para intercambiadores de calor, excepto los E- 201 puede serestima como sigue:



Los costos de utilidad y Créditos

Baja presión de vapor (446 kPa , saturado) $ 3.00/1000 kgDe media presión de vapor (1135 kPa , saturado) $ 6.50/1000 kg Alta presión de vapor (4237 kPa , saturado) $ 8.00/1000 kgGas Natural (446 kPa , 25°C) $ 3.00/106 kJElectricidad $ 0.08/kWhCaldera de agua de alimentación (a 549 kPa , 90°C) $ 300.00/1000 m3 Gas Combustible (446 kPa , 25°C) $ 2.75/106 kJ (solamente crédito)

Agua de Enfriamiento $ 20.00/1000 m3 Disponible a 516 kPa y 30 ° CPresión de retorno a 308 kPaLa temperatura de retorno debería ser no más de 15 ° C por encima de latemperatura de entrada, de lo contrario hay un costo adicional de $ 0.35/106 kJ

Agua refrigerada $ 200.00/1000 m3Disponible a 516 kPa y 10 ° CPresión de retorno a 308 kPaTemperatura de retorno no es superior a 20°C, si la temperatura de retorno essuperior a 20°C, hay un costo adicional de $ 7.00/106 kJ



Costos de equipo (adquirido): (Basado en acero al carbono)

Tuberías $ / m = 5,0 (diámetro, in) Válvulas $ 100 (diámetro de flujo, in)0,8

para la válvula de control con placa de orificio, el doble del precio

Bombas $ 630 (potencia , kW)0,4 Intercambiadores de calor $ 1030 ( área , m2 )0,6

Si las superficies extendidas se usan , zona que es para la tubería del mismo tamaño sinaletas. A continuación, añadir un recargo del25 % para las aletas.

Compresores $ 770 (potencia, kW)0,96 + 400 (potencia , kW)0,6 Turbina $ 2,18*105 ( potencia de salida , MW)0,67

asumir 75 % de eficienciaCalentador $ 635 (deber, kW)0,8

Suponer un 80% la eficiencia térmicaReactor R -201 $ 250,000Tanque de almacenamiento $ 1000V0.6

V = Volumen , m3

Vessels $[1.67(0.959 + 0.041P - 8.3*10-6P2)]*10z

z = (3.17 + 0.2D + 0.5 log10L + 0.21 log10L2)D = diametro, m 0.3 m < D < 4.0 m

L = altura, m L/D < 20P = presión, bar

Tamaño de los vessels para 10 min de tiempo de permanencia del líquido sobre la base deestar medio lleno de líquido.



Factores de Costo del equipo

Costo total instalado = Coste de compra (4 factor + material + factor de presión)

No se aplica al R -201 del reactor, embalaje, bandejas o catalizador ya que sus ecuaciones decostos incluyen la presión efectos.

Otra InformaciónUsted debe asumir que un año equivale a 8000 horas. Esto es de unos 330 días, lo que permitepara el cierre y mantenimiento periódicos. A menos que se indique específicamente en la clase, la información en este documento es el que esválido solo para este proyecto. Toda la información en los proyectos de segundo año no estáexpresamente previsto en este documento no es válido para este proyecto. La informacióncontenida en este documento no se necesariamente válidas para el proyecto de semestre queviene. Usted debe sentirse libre para buscar otra información de otras fuentes.



Reactores y separacionesDiseño del Proyecto


Proceso Función Objetivo

Ahora debemos completar la recopilación de información que permita a nuestra firma para entraren el cumeno mercado en un momento oportuno . Para lograr este objetivo, solicitamos que eldiseño de su equipo completar la estimación para el precio mínimo tal que la construcción yoperación de un nuevo planta, que producirá 100.000 toneladas métricas/año de cumeno, serárentable. Compare su costo mínimo calculado para cumeno con el precio de venta actual. Se puedeencontrar en la última edición del Reportero Chemical Marketing en la Biblioteca Evansdale juntocon el costo de las materias primas. Por lo tanto, utilizar el precio de equilibrio de cumeno como lafunción objetivo para optimizar el proceso. La ecuación que se utiliza para estimar el precio de estese da a continuación:

(Cumeno producida por año)(CB) = Anualidad Valor del costo total de instalación + Costo Anual deMaterias Primas + Costo Utilidad anual - Ingresos anuales de Derivados - Crédito Anual de Gas

Combustible y Vapor

Donde CB es el precio de equilibrio de cumeno

La ecuación anterior para calcular el costo de cumeno se basa en el precio mínimo que cumenopodría vender por cubrir nuestros gastos de operación. Estos datos económicos fueron introducidoen ChE 38, y se trata con más detalle en la ChE 182/183. Usted debe usarlo en 10 años de vida dela planta y una tasa de interés del 15%.

Reacción de producción de cumenoLa cinética de las reacciones se da a continuación. Para la reacción primaria:

Para la reacción secundaria:



Donde las unidades de la energía de activación son kcal / mol, las unidades de concentración sonmol / L, y la temperatura es en grados Kelvin.

Para un depósito y cama tubo lleno, la configuración recomendada, los datos siguientes se puedensuponer:

catalizador de diámetro de partícula dp = 3 mm

partícula de catalizador densidad ρcat= 1600 kg/m3

void fracción = 0,50

coeficiente de transferencia de calor de lecho fijo a la pared del tubo h = 60 W/m2 ° C

utilizar diseños estándar como hoja de tubo para un intercambiador de calor

si el diámetro del tubo es mayor que en los diseños de hoja de tubo, suponer que el tubo de áreaes 1/3 del área de cáscara

Asignación

General

Optimizar el proceso utilizando variables de decisión de su elección. Usted debe elegir comovariables de decisión de las variables de diseño que más afectan en gran medida la funciónobjetivo.

ChE 112 - Separaciones

Determinar el número de columnas de destilación requeridas, su ubicación y la informaciónsuficiente para que cada columna de destilación para que costó. La columna de destilación que

proporciona

el reciclaje benceno deben ser diseñados en detalle.

ChE 172 - Reactores

El reactor es un lecho de relleno, ya sea con corriente paralela o en contracorriente derefrigeración. Su equipo de diseño debe determinar qué configuración del reactor es máseconómica y defender su elección, tanto en la presentación y el informe escrito. Por lo tanto,optimizar el proceso para ambos tipos de reactores. Usted también debe elegir y discutir suelección de las variables de decisión. En ningún lugar a lo largo de la longitud del lado de procesodel reactor y que la temperatura se desvían de la temperatura de entrada en más de 20 ° C.

Además, el proceso de reactor auxiliar temperatura de entrada está limitada entre 300 ° C y 400 °C. Un material de relleno está disponible, que tiene la misma densidad, diámetro, fracción dehuecos, capacidad de calor, precio, etc, del catalizador. Es inerte y puede ser 3 instalado dentro delreactor sin catalizar la reacción. Desde CHEMCAD no tiene en cuenta la ecuación de Ergun manoestimar la caída de presión en el lado de proceso del reactor y conectarlo a CHEMCAD para cadasimulación. Su equipo de diseño debe proporcionar una copia de las ecuaciones de diseño queincluyen la ecuación de Ergun, y las gráficas de temperatura, presión y concentraciones de lalongitud de la especie química reactor versos para el diseño óptimo del reactor. Resuelve estas



ecuaciones usando Polymath u otra resolución de ecuaciones diferenciales ordinarias. Repita estediseño / análisis del tipo de reactor otro. Comentar / comparar tanto el diseño analítico yCHEMCAD.

Consejos CHEMCAD

Use SRK para todo el proceso.

Para intercambiadores de calor con varias zonas, se recomienda que se simula cada zona con unintercambiador de calor separado. Equipo real puede incluir varias zonas, por lo que cuesta debebasarse en las especificaciones de los equipos reales.

Para las columnas de destilación, se debe utilizar el método de acceso directo (SHOR) para obtenerestimaciones para la simulación de destilación riguroso (TOWR o SCDS). El método de accesodirecto se puede utilizar hasta que un caso óptimo está cerca. Consecuencia, se prevé que todosobtener un diseño final utilizando simulación rigurosa de las columnas.

Al simular un proceso con "falsas" corrientes y equipos, es absolutamente necesario que la hoja de

flujo de procesos que se presente no incluya ninguna "falsa" corrientes o equipo. Debe presentarseel proceso real.



INFORMACIÓN DE COSTOS



COSTO DE EQUIPO (COMPRADO)

Se puede suponer que las tuberías y válvulas se incluyen en los factores de costo del equipo. Laubicación de las válvulas principales debe ser especificada en el PFD.



FACTORES DE COSTO DEL EQUIPO

INTERCAMBIADORES DE CALOR

Para intercambiadores de calor, utilice las siguientes aproximaciones de los coeficientes de

transferencia de calor para que pueda determinar el área de transferencia de calor:



Otra Información

Usted debe asumir que un año equivale a 8000 horas. Esto es de unos 330 días, lo que permite elapagado y el mantenimiento periódicos.

A menos que se especifique lo contrario en la clase, la información contenida en este documento esel que es válido solo para este proyecto. Toda la información en los proyectos de segundo año noestá expresamente previsto en este documento no es válido para este proyecto.

Entregas

Cada grupo deberá entregar un informe escrito con un procesador de textos. El informe debe serclaro y conciso. El formato se explica en un documento separado. Cualquier informe no contieneuna etiqueta PFD y una mesa corriente, cada uno en el formato adecuado, se considerainaceptable. PFDs de CHEMCAD son generalmente inadecuados a menos que se modifique demanera significativa. En la presentación de resultados para diferentes casos, los gráficos son

superiores a las tablas. Para el caso óptimo, el apéndice informe debe contener detalles de loscálculos que son fáciles de seguir. Debe haber apéndices separados para cada clase, el Che 112 y172, cada uno ChE cálculos que contienen apropiadas para la clase respectiva. Estos pueden serescritos a mano si se hace cuidadosamente. Los cálculos que no pueden ser fácilmente seguidosperderán crédito.

Cada grupo presentará un informe oral en el que los resultados de este proyecto serán presentadosen una manera concisa. El informe oral debe ser de entre 15-20 minutos, y cada miembro delgrupo debe hablar. A 5-10 minutos de preguntas y respuestas sesión seguirá. Las instruccionespara la presentación de los informes orales serán proporcionados en un documento separado. Laspresentaciones orales serán Miércoles, 16 de abril 1997 a las 11:00 am y corriendo hasta que

aproximadamente a las 3:00 pm Es posible que algunas presentaciones serán en Jueves, 17 deabril 1997, comenzando a las 11:00 am. La asistencia es obligatoria para todos los estudiantesdurante las presentaciones de sus compañeros (esto significa en la habitación, no en el pasillo o enla sala de informática). El no asistir a cualquiera de las anteriores sesiones requeridas resultará enuna reducción de la calificación de una letra (por ocurrencia) de su proyecto de grado en ChE ChE112 y 172.

El informe escrito del proyecto se debe a las 11:00 am Viernes, 17 de abril 1997. Proyectos fuerade plazo recibir un mínimo de una deducción de una letra de grado.

Revisiones

Al igual que con cualquier problema de composición abierta (es decir, un problema que no tieneuna única respuesta correcta), el planteamiento del problema anterior es deliberadamente vaga.Existe la posibilidad de que, a medida que se trabaja en este problema, sus preguntas se requierenrevisiones y / o aclaraciones sobre el enunciado del problema.

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