BALANCE DE MATERIA: ETILBENCENO

Etil benceno (EB) se utiliza como intermediario qumico en la fabricacin de estireno, componente fundamental en la fabricacin de poliestireno. Es un importante producto qumico genrico que se produce en todo el mundo. Un subproducto del proceso es dietil benceno (DEB) que es un intermedio en la fabricacin de divinil benceno. Como la demanda de estireno es mucho mayor que la demanda de divinil benceno, la selectividad para nuestro proceso debe favorecer la produccin de etil benceno.

Etil benceno se produce mediante el acoplamiento de etileno y benceno con un catalizador cido. Formas dietil benceno cuando etileno reacciona con etil benceno. La formacin de bencenos mltiplemente sustituidos se limita mediante la ejecucin de la reaccin con un gran exceso de benceno. Las reacciones que producen EB y DEB son:C6H6 + C2H4 C6H5C2H51

C6H6 + 2C2H4 C6H4(C2H5)22

Donde es la extensin de la reaccin. La selectividad de estas reacciones est determinada por las condiciones de relacin de alimentacin y de procesamiento. Un diagrama de flujo de proceso simplificado se muestra en la figura adjunta. (Fig. 1)

Descripcin Del Proceso

Benceno fresco (corriente 1) y etileno (corriente 2) se combinan con una corriente de reciclo que contiene benceno sin reaccionar y una pequea cantidad de etil benceno. La corriente combinada se alimenta a un reactor donde todo el etileno en la alimentacin reacciona. El efluente del reactor (corriente 4) se enfra de modo que la mayor parte del benceno, etil benceno, y benceno dietlico condensa. Una impureza etano de la alimentacin de etileno, as como algunos de benceno y acetato de vapor de benceno se purgan del proceso y se utiliza como gas combustible. El lquido condensado se alimenta a la columna de la primera destilacin. Una corriente de benceno de alta pureza se retira de la parte superior de la columna y se recicla. Las colas de la primera columna se envan a una segunda columna de destilacin. La segunda columna produce alta pureza etil benceno en la corriente superior y dietil benceno en la parte inferior. Los datos sobre la composicin de estos flujos se proporcionan en una siguiente seccin.

Informacin adicional proceso

Corriente 1 - Supongamos que el benceno es puro.Corriente 2 - La alimentacin de etileno contiene 7,0% en moles de etano como impureza. Etano no reaccionasino que se mueve a travs del proceso como un gas inerte hasta que se purga en la corriente 5.Corriente 3 benceno en relacin molar con el etileno se ajusta para controlar la selectividad de reaccin. Utilizar una relacin10: 1 de la hora de hacer el clculo mano.R-301 - El reactivo limitante alcanza el 100% de conversin. Selectividad de la reaccin es determinado por la relacin B3 / E3. Ver relacin a continuacin.Corriente 5 - composicin del gas combustible es 40% en moles de etano, 55% en moles de benceno y 5% en moles de etil bencenoCorriente 7 - composicin de la corriente de reciclaje es 99,2% en moles de benceno y 0,8 mol% de etil benceno.Corriente 9 - composicin corriente de cabeza es 99,6 mol% de etil benceno, 0,4% en moles de benceno.Corriente 10 - composicin de la corriente de fondos es 90 moles de benceno% dietlico, 10% en moles de etil benceno.

Informacin ReaccinLa selectividad para la produccin de etil benceno es una funcin de la relacin de benceno a etileno. Esta relacin se expresa como:

Sin embargo, el tamao de T-301 limita la relacin de B3 / E3 a un valor mximo de 12.

Costos De OperacinGran parte de la costa en la fabricacin de etil benceno se asocia con costos de servicios pblicos, como la compresin de los gases a presin de reaccin y evaporar los lquidos para la separacin en columnas de destilacin. Estos costos no pueden estimarse bien en un primer curso de ingeniera qumica. Por lo tanto, los costos de servicios pblicos pueden ser ignorados en este semestre. La diferencia entre el precio del producto y el costo de materia prima se debe llamar ingresos. No debera llamarse lucro, ya operativo y otros gastos no se han incluido.Costo de etileno = $ 0,77 / kgCosto benceno= $ 1,22 / kgPrecio EB = $ 1,54 / kgPrecio DEB = $ 0,76 / kgDe valor del gas combustible = $ 0,54 / kg

ProblemaUsted, el equipo de ingeniera, estn para optimizar el funcionamiento del proceso de EB para producir 100.000 toneladas mtricas-/ ao (100 000 000 kg / ao). Su objetivo es reducir al mnimo los costos de operacin y maximizar los ingresos. Usted est limitado por la selectividad de la reaccin y por el tamao de T-301 utilizado para la separacin y reciclaje de exceso de benceno.Formacin de GrupoUn grupo de diseo se compondr de dos miembros. Se le anima a hacer grupos por ustedes mismos. Cuando haya formado un grupo, por favor entregue los nombres de los miembros del grupo al Dr. Kugler. Se combinar grupos para hacer 3 4 persona equipos de diseo. Una lista de los equipos de diseo se proporcionar el 12 de noviembre.ClculosSe espera que usted utilice una hoja de clculo para el clculo del balance de costos y materiales. El primer paso debe ser la solucin del balance de materiales por clculos manuales. Utilice una base de n2 = 100 kmol / h, y la relacin de reactor de alimentacin de B3 / E3 = 10. Despus de completar el clculo lado, establecer la hoja de clculo para hacer el balance de materiales cuando se especifica B3 relacin / E3. Copia traduce en una tabla arroyo. Estos primeros pasos, incluyendo clculos manuales lpiz-escrito, deben ser incluidas como un apndice a su informe para demostrar que los clculos se realizaron correctamente.Despus de producir una tabla de flujo de la hoja de clculo utilizando unidades kmol, convertir unidades kmol a masa en una segunda tabla de corriente, entonces la escala de manera que EB cumple meta de produccin. Beneficio o prdida de las condiciones de operacin seleccionadas se pueden calcular a partir de datos a escala de la corriente de mesa.InformesSe espera que cada equipo para preparar un informe escrito recomendar los mejores procedimientos operativos para el proceso de EB. Este informe se debe a las 3:00 pm, mircoles, 7 de diciembre El informe debe seguir las directrices de diseo-informe del Departamento. Los datos deben ser en forma de grficos y tablas, ya que esto sirve tanto para condensar los resultados y hacerlos fcilmente comprensible. El apndice debe incluir su hoja de clculo y un clculo manual de la caja 1.10.Informe AutoresAunque el trabajo en un informe del grupo nunca puede ser dividido en partes iguales, slo los miembros que hacen contribuciones sustanciales al informe final debe aparecer como autores