Diseño de Separador Flash
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Diseño de Separador Flash
Función: Separar el efluente del reactor en una corriente líquida rica en nitrato de amonio y
otra corriente de vapor la cual es rica en agua.
Datos:
Alimentación (Kg/h) : 5006.4
Temperatura de entrada (°C) : 140
Temperatura de operación (°C) : 110
Presión de entrada (atm) : 1.5
Presión de operación (atm) : 0.3
Fracción de vapor : 0.28
Velocidad del gas dentro del Separador
V g=K∗√ ρL− ρGρL
Dónde:
Vg: Velocidad del gas dentro del separador [ft/s]
K: Constante de separación, 0.2
ρL: Densidad del líquido [lb/ft3]
ρG: Densidad del gas [lb/ft3]
V g=(0.2)∗√ 83.015−0.01262290.0126229
V g=16.2 ft / s
Flujo volumétrico del gas a condiciones de operación
Q g=MG
ρG
Dónde:
Qg: Flujo volumétrico del gas [ft3/s]
ρG: Densidad del gas [lb/ft3]
MG: Flujo másico del gas [lb/s]
Q g=1.0790.2022
=85.5 ft3/ s
Área de sección transversal del separador (A)
A=Q g
V g
A=85.516.2
=5.28 ft2
Diámetro interno del recipiente (Di)
Di=√ 4∗Aπ
Di=√ 4∗(5.28 ft2)π
=2.6 ft
Flujo volumétrico del líquido a condiciones de operación
Ql=M L
ρL
Dónde:
Ql: Flujo volumétrico del líquido [ft3/s]
ΡL: Densidad del líquido [lb/ft3]
ML: Flujo másico del líquido [lb/s]
Ql=1.987
85.015=0.0234 ft3/ s
Volumen de retención de líquidos (Vl)
V l=60∗Ql∗T r
Dónde:
Vl: Volumen del líquido [ft3]
Tr: Tiempo de residencia [min]
V l=60smin
∗(0.0234ft3
s )∗(5min)
V l=9.8 ft3
Altura del líquido en el separador (hl)
hl=V lA
hl=9.8 ft3
2.6 ft2=3.8 ft
Altura total del separador (H)
H=h1+h2+h3+h4
Dónde:
h1: Altura del nivel de líquido [ft]
h2: Espacio libre entre el nivel de líquido y la boquilla de entrada [ft]
h3: Diámetro de la boquilla de alimentación [ft]
h4: Altura libre sobre la boquilla de alimentación [ft]
h2=0.3∗D i
h2=0.3∗2.6=0.78 ft
h3=0.5 ft
h4=0.7∗Di
h2=0.7∗(2.6 )=1.82 ft
Por lo tanto la altura total es:
H=0.78+0.5+1.82+3.8
H=6.9≈7 ft
Cálculo de relación de H/D
Este valor debe estar en el rango de 2.5 y 5
2.5< HD
<5
2.5< 72.6
<5
HD
=2.7
Por lo tanto se acepta los valores determinados.
Diseño de Evaporador
Función: Concentrar la solución proveniente del tanque de neutralización de 90% a 97%.
Datos:
Alimentación (Kg/h)
Temperatura de entrada (°C)
Temperatura de salida (°C)
Presión de operación (atm)
Vapor saturado
Tipo: Evaporador de película descendente
Diseño del intercambiador de calor de tubos y coraza
Calculo del área de transferencia de calor
A= QU ∆T LMTD
Dónde:
A: Área de calefacción requerida (m2)
U: Coeficiente global de transferencia de calor (W/m2.°C)
ΔTLMTD: Temperatura media logarítmica (°C)
Calculo de temperatura media logarítmica
150°C
190°C 190°C
130°C
∆T LMTD=∆T1−∆T2
ln∆T1
∆T2
ΔT1= 190°C-130°C = 60
ΔT2= 190°C-150°C = 40
∆T LMTD=60−40
ln6040
=49.3
Datos obtenidos de simulador Chemcad
Q= 230 KJ/s
U= 0.568 KJ/s.m2.°C
A= 230(0.568)(49.3)
=8.2m2
Calculo del número de tubos
N t=AA lat
Donde:
Nt: numero de tubos
Alat: área lateral de cada tubo
Asumiendo tubos de longitud estándar de 8 pies de longitud y 1.5 pulgadas
de diámetro.
N t=8.2
π∗(0.0381 )∗(2.4384)=30 tubos
De chemcad se obtiene que la carcasa tendrá 12 pulgadas.
Diseño del separador
Para estos datos se utilizó el simulador chemcad obteniendo una altura de 4.5
metros y un diámetro de 1.5 metros.