Cumeno-Traducción

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

diisopropil benceno (DIPB)

cumeno

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 V-201

Nombre Vaporizador

R-201

Reactor

S-201

Separador

Comentarios Las alimentaciones líquidas son vaporizadas y calentadas para el 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 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

Problema Su grupo necesita para optimizar el proceso de fabricación de cumeno para hacer el máximo beneficio. 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 de las materias primas. Costos de materias primas y los valores de los productos se muestran en la Tabla 3. la diferencia entre el valor del producto y los costos de la materia prima es el beneficio bruto. Aún no se sabe cómo calcular los gastos de operación para diferentes configuraciones de proceso 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 obligado a operar el mismo catalizador con la misma selectividad. Grupos de diseño Esta es una actividad de grupo que producirá un grado grupo . Usted debe formar su propio 3 ó 4 persona 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 en grupos formados por estudiantes que en los grupos asignados por instructores.

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

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

Balances de Energía y Métodos Numéricos Diseño del Proyecto Producción de cumeno

Descripción del Proceso

La Figura 1 es un diagrama de flujo de proceso preliminar (PFD) para el proceso de producción de cumeno . 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 de benceno, que puede ser considerada puro, es líquida a 1 atm y 25 ° C. Ambas alimentaciones se bombea a aproximadamente 3000 kPa por bombas P -201 y P-202 y , a continuación, se vaporiza y sobrecalentado a 350 ° C en un calentador de cocido (H-201) . El cocido corriente de calentador de salida se envía a un reactor de lecho relleno (R -201) en el que el cumeno se forma. Hay reacciones colaterales 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 separan como vapor en la corriente 9 . La corriente 10 , que contiene principalmente benceno y cumeno se envía a una destilación columna (T -201) para separar el benceno para reciclaje de producto cumeno. El cumeno deseada tasa de producción es de 100.000 toneladas/año.

Datos del proceso 

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



Corrientes de efluentes Corrientes 9: corriente de gas combustible , el crédito puede darse por LHV de combustible Corrientes 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 a aproximadamente 3000 kPa. Funcionamiento de la bomba se puede suponer isotérmica, y el coste de la energía puede despreciarse (Ambas suposiciones son válidas para el diseño de este semestre solamente).



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



Calentador Fired (H-201) Los calentadores que queman desubcools , se vaporiza y sobrecalienta el alimentación mixta hasta 350°C. Aire y gas natural debe ser alimentado al calentador de encendido . El gas 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 reactivo limitante es 92% . El reactor puede ser asumido isotérmico, y es el calor de la reacción exotérmica eliminado por vaporización del agua de alimentación de calderas para hacer vapor 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 de evaporación. La temperatura y la presión se redujo con el fin de separar el propano y el propileno de la cumeno y benceno . El agua de refrigeración se utiliza para bajar la temperatura.

 Columna de destilación (T -201) Aquí todo cumeno en la corriente 10 entra en corriente 12 (puede suponerse puro cumeno), y es en la fase líquida. Todos benceno, propileno y propano va a corriente 11, y es también en la fase líquida. Una columna de destilación requiere la adición de calor y el calor eliminación. La eliminación de calor se lleva a cabo en un condensador (no mostrado), que requiere una cantidad de agua de refrigeración necesaria para condensar el contenido de corriente 11. La adición de calor es logrado en un reboiler (no mostrado), que requiere una cantidad 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 ° C Presión de retorno ≥ 308 kPa Temperatura de retorno debería ser no más de 15°C por encima de la temperatura de entrada, de lo contrario hay un costo adicional de $ 0.35/106 kJ  Agua refrigerada $ 200.00/1000 m 3 Disponible a 516 kPa y 10 ° C Presión 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       

Datos Utilizar los datos de Referencias [1] o en cualquier manual de (como la referencia [2]). Los siguientes datos no están disponibles en estas referencias. Capacidad calorífica del líquido (rango de 25°C - 300°C).- Suponga que la capacidad de calor de líquido 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 / kmol Calor 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 de funcionamiento equivalente (EAOC), y se define como EAOC = -(valor del producto - el costo del alimento - otros gastos de funcionamiento - anualidad del costo de capital) Un EAOC negativo significa que hay un beneficio. Es deseable minimizar la EAOC, es decir, una gran EAOC negativo es muy deseable. Los costos de cumeno (el producto) y benceno (el alimento) se debe obtener de la Chemical Marketing Reporter, que está en la Evansdale Library. El " impuro" propileno alimentado es de $ 0.095/lb. Otros gastos de explotación son los servicios públicos, tales como vapor, agua de enfriamiento , el gas natural y electricidad . La anualidad costo de capital es un costo anual (como un pago del coche) asociada con el

onetime, 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 la anualidad en ChE 38.

Otra información

Usted debe asumir que un año equivale a 8000 horas. Esto es de unos 330 días, lo que permite periódico para la parada y de mantenimiento. Usted debe asumir que dos corrientes que mezcla debe a presiones idénticas. La presión reducción puede llevarse a cabo mediante la adición de una válvula. Estas válvulas no se muestran en el diagrama de flujo adjunto, y se puede suponer que las válvulas adicionales se pueden añadir según sea necesario.

Mecánica de Fluidos, Transferencia de Calor, Termodinámica Diseño del Proyecto Producción de cumeno

Proceso Función Objetivo Estamos interesados en la recopilación de información que permita a nuestra empresa para entrar en el mercado del cumeno en un momento oportuno. Para lograr este objetivo, solicitamos que el diseño de su equipo estimar el precio mínimo de cumeno de tal manera que la construcción y operación de una nueva planta, que producirá 100.000 toneladas métricas/año de cumeno, será rentable. Compare su costo mínimo calculado para cumeno con el precio de venta actual. Se puede encontrar en la última edición del Reportero Chemical Marketing en la Biblioteca Evansdale junto con el costo de las materias primas. Por lo tanto, utilizar el precio de equilibrio de cumeno como la función objetivo para optimizar el proceso. La ecuación que se utiliza para estimar el precio de este se da a continuación: (Cumeno producidas por año)(CB) = Anualidad Valor del costo total de instalación + Costo Anual de Materias 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 haría tiene que ser vendido para el fin para el precio " punto de equilibrio". Estos son los detalles económicos introducidos en ChE 38, y se trata con más detalle en la ChE 182/183. Usted debe usar unos 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

Descripción del Proceso Las materias primas son el benceno y propileno. El benceno y el propileno se alimentan desde tanques de almacenamiento separados (TK -201 y CT-202, no se muestra en el PFD (Figura 1)) , a través 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 llegar a un máximo de 43°C , pero no necesariamente a la presión ambiente. Dos combustibles están disponibles para el calentador de cocido. Son naturales gas y el gas combustible subproducto del proceso. El proceso de alimentación al reactor (R -201) consta de 75 % de benceno en exceso. En el reactor, el benceno y propileno reaccionar en una isotérmico, reacción exotérmica para formar cumeno. La temperatura del reactor se mantiene a su valor isotérmica por intercambio de calor interno con agua de alimentación de calderas. El proceso de descarga del reactor se alimenta a un intercambiador de calor (E -201) en el que se enfría la corriente 8. La corriente 9 se alimenta al recipiente de vaporización instantánea (V -201) donde la mayoría de propileno sin reaccionar y el propano , y pequeñas cantidades de otros componentes , se descargan como gas combustible encima de la cabeza y el fondo de descarga (corriente 11) consta de los componentes químicos restantes . 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 la reactor. Usted debe agregar equipos adicionales, según sea necesario para lograr este resultado. La corriente 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. Del benceno de la corriente 11 sale con la gastos generales reciclar corriente La planta debe producir al menos 100.000 toneladas/año de cumeno corriente de producto. Esta corriente debe superar una 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 efluentes Corriente 10: corriente de gas combustible , un crédito se puede tomar para el gas combustible o puede que ser reutilizado en el proceso como combustible para H-201 Corriente 12 : Producto de cumeno, al menos 99,0 % en peso de cumeno



Equipo Pump P -201: La bomba aumenta la presión del benceno de la TK -201 benceno tanque de almacenamiento. 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 vapor en las corrientes de alimentación del reactor. H-201 es alimentado por una mezcla de aire y ya sea combustibles gaseosos, o de gas natural.

Tanque de almacenamiento TK- 201: El tanque almacena un suministro de tres días de benceno como un líquido puro a temperatura ambiente. Está diseñado para soportar una presión de 1,25 veces la presión máxima de operación. La temperatura del amibente se supone que llegar a un máximo 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 bullet conformado y diseñado para soportar una presión de 1,75 veces el presión máxima de trabajo. Se instala horizontalmente sobre su el lado más largo . La temperatura ambiente se supone que es llegar a un máxima de 43°C. Intercambiador de calor E -201: Este intercambiador de calor enfría o calienta el reactor de descarga de R-201. Flash vessel V -201: El recipiente separa los componentes de la luz de la corriente 8 de la componentes 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 su longitud y a una presión de entrada de 3000 kPa. Éstas condiciones se requieren para la actividad del catalizador óptimo y se no puede cambiar. En estas condiciones, la conversión por paso de propileno 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 como gases ideales y líquidos todos corrientes se comportan como mezclas ideales. Esto significa que la ley de Raoult se puede utilizar para V -201. B.- Utilizando las condiciones óptimas reportadas de la Parte A , rehacer sus cálculos sobre la base de condiciones no ideales . Volver a calcular el verdadero punto de equilibrio de costos y la real la tasa de producción del cumeno utilizando las condiciones de funcionamiento y velocidades de avance del flujo de Parte 1A. C.- Proporcionar cálculos detallados manuales que verifican el cumplimiento de la vasija del 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. La relación H / D (altura/diámetro) del tanque TK -201 debe estar dentro del intervalo de 0,3 a 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, el cálculo de los requisitos de potencia de la bomba. Asegúrese de que el NPSHA es suficiente para el funcionamiento de las bombas. Usted debe mostrar todos los cálculos, incluyendo un esquema del sistema y curvas NPSHA directamente en la curva de la bomba o fácilmente debe ser capaz de operar a corrientes que son ± 25 % de la producción de diseño 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 la alimentación 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 debe asegurarse 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 tiene un 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 en tamaños de 0,1 mm , 1 mm, y 10 mm . La densidad del catalizador es de 1600 kg/m3 y la fracción 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 espaciado deflector , concha de diámetro y detallados cálculos de caída de presión , etc caídas de presión para intercambiadores de calor diferente de E - 201 puede ser estimado como 30 kPa para el lado de los tubos y 20 kPa para la cáscara lado. Individuales de los coeficientes de transferencia de calor para intercambiadores de calor, excepto los E- 201 puede ser estima como sigue:

Los costos de utilidad y Créditos  Baja presión de vapor (446 kPa , saturado) $ 3.00/1000 kg De media presión de vapor (1135 kPa , saturado) $ 6.50/1000 kg Alta presión de vapor (4237 kPa , saturado) $ 8.00/1000 kg Gas Natural (446 kPa , 25°C) $ 3.00/106 kJ Electricidad $ 0.08/kWh Caldera 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 ° C Presión de retorno a 308 kPa La temperatura de retorno debería ser no más de 15 ° C por encima de la temperatura de 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 ° C Presión de retorno a 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

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

$ / m = 5,0 (diámetro, in) $ 100 (diámetro de flujo, in)0,8 para la válvula de control con placa de orificio, el doble del precio

Bombas Intercambiadores de calor

$ 630 (potencia , kW)0,4 $ 1030 ( área , m2 )0,6

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

Compresores Turbina Calentador

$ 770 (potencia, kW)0,96 + 400 (potencia , kW)0,6 $ 2,18*105 ( potencia de salida , MW)0,67 asumir 75 % de eficiencia $ 635 (deber, kW)0,8 Suponer un 80% la eficiencia térmica

Reactor R -201 $ 250,000 Tanque 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 < 20 P = presión, bar Tamaño de los vessels para 10 min de tiempo de permanencia del líquido sobre la base de estar 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 de costos incluyen la presión efectos. Otra Información Usted debe asumir que un año equivale a 8000 horas. Esto es de unos 330 días, lo que permite para el cierre y mantenimiento periódicos. A menos que se indique específicamente en la clase, la información en este documento es el que es válido solo para este proyecto. Toda la información en los proyectos de segundo año no está expresamente previsto en este documento no es válido para este proyecto. La información contenida en este documento no se necesariamente válidas para el proyecto de semestre que viene. Usted debe sentirse libre para buscar otra información de otras fuentes.

Reactores y separaciones Diseño del Proyecto Producción de cumeno

Proceso Función Objetivo Ahora debemos completar la recopilación de información que permita a nuestra firma para entrar en el cumeno mercado en un momento oportuno . Para lograr este objetivo, solicitamos que el diseño de su equipo completar la estimación para el precio mínimo tal que la construcción y operación de un nuevo planta, que producirá 100.000 toneladas métricas/año de cumeno, será rentable. Compare su costo mínimo calculado para cumeno con el precio de venta actual. Se puede encontrar en la última edición del Reportero Chemical Marketing en la Biblioteca Evansdale junto con el costo de las materias primas. Por lo tanto, utilizar el precio de equilibrio de cumeno como la función objetivo para optimizar el proceso. La ecuación que se utiliza para estimar el precio de este se da a continuación: (Cumeno producida por año)(CB) = Anualidad Valor del costo total de instalación + Costo Anual de Materias 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 cumeno podría vender por cubrir nuestros gastos de operación. Estos datos económicos fueron introducido en ChE 38, y se trata con más detalle en la ChE 182/183. Usted debe usarlo en 10 años de vida de la planta y una tasa de interés del 15%. Reacción de producción de cumeno La 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 son mol / L, y la temperatura es en grados Kelvin. Para un depósito y cama tubo lleno, la configuración recomendada, los datos siguientes se pueden suponer: 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 área es 1/3 del área de cáscara Asignación General Optimizar el proceso utilizando variables de decisión de su elección. Usted debe elegir como variables de decisión de las variables de diseño que más afectan en gran medida la función objetivo. ChE 112 - Separaciones Determinar el número de columnas de destilación requeridas, su ubicación y la información suficiente 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 de refrigeración. Su equipo de diseño debe determinar qué configuración del reactor es más económica 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 su elección de las variables de decisión. En ningún lugar a lo largo de la longitud del lado de proceso del 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 de huecos, capacidad de calor, precio, etc, del catalizador. Es inerte y puede ser 3 instalado dentro del reactor sin catalizar la reacción. Desde CHEMCAD no tiene en cuenta la ecuación de Ergun mano estimar la caída de presión en el lado de proceso del reactor y conectarlo a CHEMCAD para cada simulación. Su equipo de diseño debe proporcionar una copia de las ecuaciones de diseño que incluyen la ecuación de Ergun, y las gráficas de temperatura, presión y concentraciones de la longitud 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 este diseño / análisis del tipo de reactor otro. Comentar / comparar tanto el diseño analítico y CHEMCAD. Consejos CHEMCAD Use SRK para todo el proceso. Para intercambiadores de calor con varias zonas, se recomienda que se simula cada zona con un intercambiador de calor separado. Equipo real puede incluir varias zonas, por lo que cuesta debe basarse en las especificaciones de los equipos reales. Para las columnas de destilación, se debe utilizar el método de acceso directo (SHOR) para obtener estimaciones para la simulación de destilación riguroso (TOWR o SCDS). El método de acceso directo se puede utilizar hasta que un caso óptimo está cerca. Consecuencia, se prevé que todos obtener 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 presentarse el 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. La ubicación 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 el apagado y el mantenimiento periódicos. A menos que se especifique lo contrario en la clase, la información contenida en este documento es el que es válido solo para este proyecto. Toda la información en los proyectos de segundo año no está 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 ser claro y conciso. El formato se explica en un documento separado. Cualquier informe no contiene una etiqueta PFD y una mesa corriente, cada uno en el formato adecuado, se considera inaceptable. PFDs de CHEMCAD son generalmente inadecuados a menos que se modifique de manera 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 los cálculos que son fáciles de seguir. Debe haber apéndices separados para cada clase, el Che 112 y 172, cada uno ChE cálculos que contienen apropiadas para la clase respectiva. Estos pueden ser escritos a mano si se hace cuidadosamente. Los cálculos que no pueden ser fácilmente seguidos perderán crédito. Cada grupo presentará un informe oral en el que los resultados de este proyecto serán presentados en una manera concisa. El informe oral debe ser de entre 15-20 minutos, y cada miembro del grupo debe hablar. A 5-10 minutos de preguntas y respuestas sesión seguirá. Las instrucciones para la presentación de los informes orales serán proporcionados en un documento separado. Las presentaciones 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 de abril 1997, comenzando a las 11:00 am. La asistencia es obligatoria para todos los estudiantes durante las presentaciones de sus compañeros (esto significa en la habitación, no en el pasillo o en la sala de informática). El no asistir a cualquiera de las anteriores sesiones requeridas resultará en una reducción de la calificación de una letra (por ocurrencia) de su proyecto de grado en ChE ChE 112 y 172. El informe escrito del proyecto se debe a las 11:00 am Viernes, 17 de abril 1997. Proyectos fuera de 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 tiene una 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 requieren revisiones y / o aclaraciones sobre el enunciado del problema.