Post on 15-Nov-2015
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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