Diseño de Plantas Quimicas

 

DISEÑO DE PLANTAS QUIMICAS

Docente: Ing. José Luis Balderrama Idina

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE QUIMICA

Guía de Problemas Diseño de Plantas Químicas

Docente: Ing. José Luis Balderrama Idina Auxiliar: Univ. Aldo Jhared Ulloa Claure.

Semestre II/2019

Auxiliar: Univ. Aldo Jhared Ulloa Claure

Celular: 65390510

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Estimados estudiantes de la carrera de Ingeniería Química, los siguientes problemas fueron extraídos de distintos libros para poder complementar a la materia de DISEÑO DE PLANTAS QUIMICAS. La solución de los mismos no es única ya que cada uno puede plantear el problema de la manera más adecuada posible, en cada problema debe aplicar todos los conocimientos adquiridos a lo largo de su carrera.

BUENA SUERTE!!!!! José Luis Balderrama Aldo Ulloa Claure

El hombre que ha dejado de aprender, no merece deambular libremente en estos días tan peligrosos

M M Coady

"La formulación de un problema, es más importante que su solución." Albert Einstein

Estudia el pasado si quieres intuir el futuro Confucio

Tus talentos y habilidades irán mejorando con el tiempo, pero para eso has de empezar Martin Luther King  

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BALANCE DE MASA Y ENERGIA  “ n caso de faltar algú algún n dato, realice las suposiciones necesarias” necesarias”   Problema 1

Se alimentan a un evaporador 10000 lb/h de una solución que contiene 6% en masa de sal en agua. Se produce una solución saturada y parte de la sal cristaliza. Los cristales, con algo de solución adherida, son centrifugados para retirar parte de la solución. Luego los cristales se secan para remover el resto del agua. Durante una prueba de una hora, 837,6 lb de solución concentrada se retiran, 198,7 lb de solución son retiradas en la centrífuga y 361,7 lb de cristales secos salen del secador. Ensayos previos sobre la centrífuga demuestran que se retira aproximadamente el 60% de la solución adherida. a)  Elaborar el diagrama de flujo del proceso. b)  Elaborar el cuadro de B.M. c)  La solubilidad de la sal en lb sal / lb agua. d)  El agua evaporada en el evaporador y el agua evaporada en el secador.

Problema 2

El proceso para la producción de dióxido de titanio (TiO2) empleado por la compañía Canadian Titanium Pigments de Varennis, Quebec. La escoria Sorel tiene el siguiente análisis:

      

%   

70 8 22

 y se alimenta a un digestor donde reacciona con  , el cual ingresa como disolución acuosa al 67% (por peso). Las reacciones en el digestor son las siguientes:

 +   →  +   + 1  +   →  +   2 Ambas reacciones son completas. Se alimenta la cantidad de   que se requiere en teoría para

la escoria Sorel. Se alimenta oxígeno puro en la cantidad teórica necesaria para que todo el Fe de la escoria Sorel reaccione. Se añade al digestor chatarra de hierro (Fe puro) a fin de reducir la formación de sulfato férrico a niveles insignificantes. Se añaden 36 libras de chatarra por cada libra de escoria Sorel. Los productos del digestor se envían al clarificador, donde se eliminan todos los silicatos inertes y el Fe que no reacciono. La disolución de  y   y  del clarificador se enfría para cristalizar el , el cual se elimina por completo mediante un filtro. La disolución del producto   que pasa por el filtro se evapora hasta una suspensión que contiene 82% en peso de .

La suspensión se envía a un secador de donde se obtiene el hidrato puro,  ∙ . Los cristales de hidrato se envían a un horno rotatorio de flama directa donde se produce el    puro de acuerdo con la siguiente reacción: Auxiliar: Univ. Aldo Jhared Ulloa Claure

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 ∙  → +   La reacción (3) es completa. Con base en 100 Ib de escoria Sorel alimentada. a)  Elaborar el DPF. b)  Elaborar el cuadro de B.M. Calcule: c)  Las libras de agua eliminadas por el evaporador. d)  Las Ib de   que salen del secador por Ib de aire seco si el aire entra con un contenido de 0.036 moles de   por mol de aire seco y la tasa de alimentación del aire es de 18 Ib mol de aire seco por cada 100 Ib de escoria Sorel. e)  Las libras de  , puro producidas. Una mezcla de acetileno (  ), etileno (  ) y agua se alimenta en una corriente gaseosa a un reactor en el que, durante una pasada, 60% del etileno y parte del acetileno reaccionan para formar etanol ( ) y ácido acético (   ). La razón molar de  a    en la alimentación bruta al reactor es de 1.105 a 1, y también hay 0.4 kg de agua por cada kg de etileno que se alimenta al reactor.

Problema 3

Los productos que salen del reactor se separan en dos flujos: 1) etanol líquido (70%), agua y ácido acético y 2) un flujo de reciclaje que contiene sólo etileno y acetileno gaseosos que se combinan con la alimentación nueva, la cual se compone de 52.5% de acetileno y el resto de etileno. La combinación de reciclaje, alimentación nueva y agua es el flujo que se introduce en el reactor. a)  Elaborar el DPF. b)  Elaborar el cuadro de B.M. c)  Calcule la razón molar entre el flujo de reciclaje y el flujo de alimentación nueva. d)  Calcule las fracciones molares de    y   en el flujo de reciclaje. Problema 4

En la producción de un aceite de frijol, que contiene 13 % por peso de aceite y 87 % de sólidos, se muelen las semillas y se alimentan a un tanque con agitación (el extractor) junto con una corriente deLas recirculación de n-hexano líquido. en La el proporción esde 3 kg de hexano/kg de frijol. semillas molidas se suspenden líquido y de casialimentación todo el aceite estas se extrae con hexano. El efluente del reactor pasa a un filtro. La torta de filtración contiene 75 % por peso de solidos de frijol y el resto de aceite de semilla y hexano, estos dos últimos en la misma proporción a la cual emergen del extractor. La torta de filtración se desecha y el filtrado líquido se alimenta a un evaporador con calentamiento por un combustible, en el cual se vaporiza el hexano y el aceite permanece como líquido. El aceite se almacena en tambores y se embarca. A continuación, se enfría y condensa el vapor de hexano, y el condensado de hexano liquido se recircula al extractor. a)  Elaborar el DPF. b)  Elaborar el cuadro de B.M.  

c) Calcular 85 %. el requerimiento de combustible en el evaporador que tiene un rendimiento del d)  Calcule el rendimiento obtenido de aceite de frijol (kg de aceite/kg de frijol alimentado). Auxiliar: Univ. Aldo Jhared Ulloa Claure

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Problema 5

Una tonelada métrica por hora de nitrato de sodio al 25 % en peso se concentra hasta saturación a 100 °C por evaporación. La solución concentrada que sale del evaporador se enfría posteriormente en un cristalizador hasta 25 °C, con lo cual se precipitan los cristales de 3 . A continuación los cristales se concentran por centrifugación. La solubilidad del 3  es de 1,76 kg3 /kg  a 100 °C y de 0,88 kg3 /kg  a 25 °C. a)  Elaborar el DPF. b)  Elaborar el cuadro de B.M. y B.E. (se emplea vapor de agua saturado a 5 Kgf/cm 2  en el evaporador, la temperatura de alimentación es de 20 °C) Problema 6

En la fabricación de anilina a partir de nitrobenceno, los productos del reactor se condensan y se separan en fases acuosa y orgánica en un decantador. La fase orgánica se alimenta a una columna de separación para recuperar la anilina. La anilina y el agua forman un azeótropo, composición 0,96 fracción molar de anilina. Elaborar el DPF y para la composición de alimentación que se proporciona a continuación, haga un balance de masa alrededor de la columna y determine las composiciones de flujo y los caudales. Tome como base el balance de 100 kg / h de alimento y una recuperación del 99.9 por ciento de la anilina en el producto de aarriba. rriba. Suponga que el nitrobenceno sale con la corriente de agua desde la base de la columna. Composición del alimento, porcentaje en peso: agua 2.4, anilina 73.0, nitrobenceno 3.2, trazas de ciclohexilamina. Problema 7

El benceno se convierte en ciclohexano mediante reacción directa con hidrogeno.

La alimentación nueva al proceso es de 260 L/min de benceno más 950 L/min de hidrogeno a 100°C  y 150 kPa. La conversión del hidrogeno en una sola pasada por el reactor es del 48% a una temperatura de 300 °C, en tanto que la conversión global de hidrogeno en el proceso es del 75%. La corriente de reciclaje contiene 80% de hidrogeno y el resto es benceno (nada de ciclohexano). a)  Plantear un diagrama de flujo de proceso completo utilizando la nomenclatura necesaria. b)  B.M. c)  B.E. si la corriente sale a 200 °C y 1 atm. Problema 8

El dicromato de potasio (  ) se recuperará de una solución acuosa al 21% en peso en una operación de cristalización continua. La solución se une mediante una corriente de reciclaje y se alimenta a un evaporador de vacío donde se elimina el agua y la solución restante se enfría a 30 °C, a cuya temperatura la solubilidad de la sal es de 0,20   /  . La solución y Los cristales de dicromato de potasio suspendidos fluyen a una centrífuga. Los cristales  y el 5.0% de la solución sol ución constituyen el efluente efl uente sól sólido ido de la centrífuga, centrífu ga, y la sol solución ución restante rest ante se recicla al evaporador. El efluente sólido, que contiene 90% en peso de cristales y 10% de solución arrastrada, se alimenta a un secador, donde se pone en contacto con aire ai re caliente. El agua restante en el efluente se evapora, dejando cristales puros de dicromato de potasio. El aire sale del secador a 90 °C y 1 atm con un punto de rocío de 39,2 °C. Para una tasa de producción de 1000 kg de /ℎ. Elabore: a)  DPF b)  Cuadro de B.M. Auxiliar: Univ. Aldo Jhared Ulloa Claure

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Calcule: c)  la tasa de alimentación requerida (kg / h) de solución al 21% en peso. d)  la tasa de evaporación de agua en el evaporador (kg / h). e)  la velocidad de flujo (kg / h) de la corriente de reciclaje. f)  la velocidad de alimentación de aire (litros estándar / h). Problema 9

Se produce formaldehido por oxidación de metanol mediante la siguiente reacción:

3 + 12  →+,

∆  = 15 159 / /  

Metanol y aire son alimentados a un precalentador hasta 200 °C antes de entrar al reactor donde se produce la reacción en presencia de catalizador de plata. Los productos salen del reactor a 600 °C, se enfrían rápidamente con   a en un intercambiador de calor hasta 200 °C, aprovechando el calor que se realiza se genera vapor de agua saturado. Después de este enfriado los productos se alimentan a una torre de absorción de agua donde los gases se ventilan por la parte superior. El líquido remanente se alimenta a una torre de destilación obteniéndose los productos finales en la cola que contiene 55% de formaldehido, 2% de metanol. En los productos se recupera metanol  y se recicla 0,5 partes por parte de metanol fresco alimentado. Sobre un rendimiento global del 86 % en base al metanol y una producción de 12000 kg/h: a)  Elaborar el DPF. b)  Elaborar el cuadro de B.M. y B.E. c)  Diseñe el intercambiador de calor. Problema 10 Se desea producir 8000 kg/h de vapor saturado la caldera trabaja aproximadamente

al 80% de su eficiencia, la presión de vapor es de 21 bar. El aire entra 10% en exceso a 20 °C y 90 % de humedad para el calentamiento se usa un combustible residual N°6, 80% de agua utilizada se regresa de la unidad de vapor. Como condesado a la corriente de alimentación. a)  Elabora un Diagrama de flujo de vapor. b)  B.M. c)  B.E.

63) se produce haciendo reaccionar benceno con propileno. 66 + 36 → 63, ∆ °( °) = 159 159 / /  

Problema 11 El cumeno (

Se alimentan al reactor una alimentación líquida que contiene 75% en moles de propileno y 25% de butano y una segunda corriente líquida que contiene benceno esencialmente puro. El benceno fresco y el benceno reciclado, ambos a 77 °F, se mezclan en una proporción de 1:3 (1 mol de alimentación fresca / 3 moles de reciclaje) y se pasan pasa n a través de un intercambiador de calor, donde el efluente del reactor los calienta antes ant es de alimentarlos al reactor. El efluente del reactor ingresa al intercambiador a 400 °F y sale a 200 °F. La presión en el reactor es suficiente para mantener la corriente de efluente como un líquido. Después de enfriarse en el intercambiador de calor, el efluente del reactor se alimenta a una columna de destilación ( ). Todo el butano y el propileno sin reaccionar se eliminan como producto superior de la columna, y el cumeno y el benceno sin reaccionar se eliminan como producto de fondo y se alimentan a una segunda segu nda columna de destilación ( ) donde se separan. El Auxiliar: Univ. Aldo Jhared Ulloa Claure

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benceno que sale de la parte superior de la segunda columna es el reciclado que se mezcla con la alimentación fresca de benceno. Del propileno alimentado al proceso, el 20% no reacciona y deja en el producto superior de la primera columna de destilación. La tasa de producción de cumeno es de 1200 lbm/h. a)  Elaborar el DPF. b)  Calcule las velocidades de flujo másico de las corrientes alimentadas al reactor, las velocidades de flujo molar y la composición del efluente del reactor, y las velocidades de flujo molar y la composición composi ción del producto superior de la primera columna de destilación, destil ación,  . c)  Calcule la temperatura de la corriente de benceno alimentada al reactor y la velocidad requerida de adición o eliminación de calor del reactor. Use las siguientes capacidades de  calor aproximadas en sus cálculos :  [ °]=0,57 para propileno, 0,55  para butano, 0,45  para benceno y 0,40 para el cumeno. d)  Realice el cuadro de B.M. y B.E. Problema 12 La preparación de una mezcla de benceno, tolueno y xileno se lleva a cabo en 2

columnas de destilación. A la primera columna se alimentan 100 kmol/h de una mezcla del 40% en mol de benceno y el resto tolueno y xileno, en el domo de la primera columna se obtiene 40 kmol/h decuales destilado composición xileno los estáncon en una relación 10 a 1. del 95% en mol de benceno y el resto de tolueno y Los fondos de la primera columna alimentan a la segunda, de esta columna sale un destilado que contiene 5% de benceno en mol y el resto tolueno y xileno, los cuales también están en relación 10 a 1, por el fondo de la columna se obtiene xileno con 100% de pureza. a)  Elaborar el DPF. b)  Elaborar el cuadro de B.M. c)  Determinar los flujos totales. Problema 13 15000 kg/h de aceite lubricante DO (42 °API) (densidad especifica

 = 0,9)

son producidos por descomposición térmica del aceite combustible ACO, glicerina (densidad especifica = 0,87) de acuerdo a la  siguiente reacción. () →  () + 3()  El proceso para producir DO se describe a continuación. ACO se alimenta por gravedad desde un tanque de almacenamiento a un tanque pulmón, el líquido a 30 °C se transporta mediante una bomba a una presión de 2 bares hacia un horno de calentamiento, controlando el flujo mediante una válvula de control situada en el lado de descarga de la bomba. En el horno, la temperatura del líquido se incrementa a 340 °C mediante la combustión de aceite combustible (combustible residual N°6) con un 10% de exceso exces o de aire. El flujo de salida del horno se introduce directamente a un reactor que contiene un empaque cerámico inerte en el que se da la reacción de descomposición. La conversión en un solo paso en el reactor es de 40%. La corriente de salida del reactor es alimentada a un separador gas-liquido gas -liquido donde todo el ácido acético formado se elimina en forma de vapor por la parte superior del separador. El material liquido pesado DO  y ACO tienen muy bajas presiones de vapor y consecuentemente no se vaporizan apreciablemente  y dejan el separador como liquido caliente. La corriente liquida a 310 °C se alimenta a un Auxiliar: Univ. Aldo Jhared Ulloa Claure

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intercambiador donde el aceite caliente se enfría a 160 °C por intercambio de calor, produciéndose vapor saturado a la presión de 10 ares. El nivel de agua en el evaporador se controla ajustando el flujo de alimentación de agua. El aceite enfriado a la presión presi ón de 1,3 bares es enviado a la siguiente etapa del proceso. Para el proceso descrito anteriormente. a)  Elaborar el DPF. b)  Elaborar el cuadro de B.M. y B.E. Problema 14 El isooctano se produce en la reacción de isobutano y butileno en una emulsión

con ácido sulfúrico concentrado:

   +  →    

La alimentación fresca al proceso fluye a una velocidad de 60000 kg / h y contiene 25.0% en moles de isobutano, 25.0% de butileno y 50.0% de butano, que es químicamente inerte en este proceso. La alimentación fresca se combina con tres corrientes de reciclaje separadas, y la corriente combinada ingresa al reactor. Esencialmente se consume todo el butileno alimentado al reactor. Una parte del efluente del reactor se recicla a la entrada del reactor y el resto pasa a un decantador, decanta dor, en el que se permite que las fases acuosa (ácido sulfúrico) e hidrocarburo se separen. El ácido se recicla al reactor y los hidrocarburos pasan a una columna de destilación. La parte superior de la columna contiene y -butano, de fondo, se recicla al reactor, solo isobutano. La isooctano corriente que ingresay el al producto reactor contiene 200que moles de isobutano porcontiene mol de butileno y 2 kg de 91% en peso de  ()  por kg de hidrocarburo. La corriente obtenida combinando la alimentación fresca y el reciclaje de isobutano contiene 5,0 moles de isobutano por mol de butileno. a)  Elaborar el DPF. b)  Elaborar el cuadro de B.M. c)  Determinar los flujos totales. Problema 15 El acetaldehído se sintetiza mediante la des-hidrogenación catalítica del etanol:

→3+ 

La alimentación fresca (etanol puro) se mezcla con una corriente de reciclaje (95% en moles de etanol y 5% de acetaldehído), y la corriente combinada se calienta y se vaporiza, ingresando al reactor a 280 °C. Los gases que salen del reactor se enfrían a 40 °  para condensar el acetaldehído  y el etanol sin reaccionar. El gas residual del condensador se envía a un depurador, donde se eliminan los compuestos orgánicos no condensados y se recupera el hidrógeno como subproducto. El condensado del condensador, que es 45% en moles de etanol, se envía a una columna de destilación que produce un destilado que contiene 97% en moles de acetaldehído y un producto de fondo que constituye el reciclado mezclado con alimentación fresca al proceso. La tasa de producción del destilado es de 1000 kg / h. La presión durante todo el proceso puede tomarse como 1 atm absoluto. a)  Elaborar el DPF. b)  Elaborar el cuadro de B.M. c)  Calcule las tasas de flujo molar (kmol/h) de la alimentación fresca, la corriente de reciclaje  y el hidrógeno en el gas residual. Auxiliar: Univ. Aldo Jhared Ulloa Claure

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d)  Determine también el caudal volumétrico (m 3 /h) de la alimentación al reactor. e)  Estime las conversiones totales y de un solo paso de etanol. f)  Calcule el flujo molar (kmol/h) a las que se envían etanol y acetaldehído al depurador. Problema 16 La alimentación a una torre de destilación es de 5000 lbmol/h, de una solución de

35 mol por ciento de dicloro de etileno (EDC) en xileno. No hay ninguna acumulación en la torre, el flujo de vapores destilados contiene 80 % de dicloro de etileno, y el flujo de residuos contiene 15 mol por ciento de dicloro de etileno. El agua de enfriamiento al condensador de vapores está ajustada para dar una relación de recirculación de 10:1 (10 moles vuelven a entrar a la columna por cada mol de producto de vapores salientes). El calor al equipo de transferencia calorífica, ver figura, se ajusta de modo que la relación de circulación sea de 5:1 (5 moles vuelven a entrar a la columna por cada mol de producto residual, con un desvió de 2:15 (2 moles se desvían al equipo de transferencia calorífica por cada 15 moles que pasan por dicho equipo). a)  De acuerdo con el diagrama de flujo mostrado en la figura, plantear el diagrama de proceso utilizado la nomenclatura necesaria b)  Balance total de masa de todas las corrientes del proceso que se describe. c)  Balance de energía.

Datos Adicionales La torre de destilación tiene la temperatura (T) y las condiciones térmicas que se muestran en la figura, el equipo de transferencia de calor es calentado por vapor que condensa a 280 ℉ . El agua de enfriamiento entra al condensador de vapores de salida a 70 ℉  y sale a 120 ℉  . En el condensador, el vapor de salida entra a 184 ℉ antes de enfriarse a 175 ℉ que es la temperatura de recirculación de líquidos y del producto destilado. El calor de condensación ∆H del vapor de salida es de 14210 Btu/lbmol y 14820 Btu/lb/mol para los residuos de la torre. La capacidad calorífica de todas las corrientes liquidas es de 40 Btu/lbmol ℉. Auxiliar: Univ. Aldo Jhared Ulloa Claure

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DISEÑO Y DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS Problema 17 Se desean bombear 10000 kg/h de tolueno a 114 °C y 1,1 atm de presión absoluta desde el calderín de una torre de destilación hasta una segunda unidad de destilación sin enfriar el tolueno antes de que entre en la bomba. Si las pérdidas por fricción en la línea que une el calderín con la bomba son de 7 kN/m2, y la densidad del tolueno es 866 kg/m3, a)  ¿a qué distancia por encima del nivel del líquido en el calderín ha de mantenerse la bomba para  producir una carga neta de aspiración positiva de 2,5 m?  b)  Calcúlese la potencia necesaria para accionar la bomba, si la bomba ha de elevar el tolueno 10 m, la  presión en la segunda unidad es la atmosférica y las pérdidas por fricción fricción en la línea de descarga son 2 35 kN/m . La velocidad en la línea de descarga de la bomba es 2 m/s.  

Problema 18 Un tanque de 4 pies de diámetro y 6 pies de altura está lleno hasta una altura de 4 pies con

un látex que tiene una densidad de 47 lb/pie3 y una viscosidad de 10 Poise, a 1 pie por encima del fondo del tanque se instala un agitador de turbina de tres palas de 12 pulg de diámetro. El paso es 1: l (el paso es igual al diámetro). Se dispone de un motor que desarrolla una potencia de 10 CV.  a)  ¿Es adecuado el motor para mover este agitador con una velocidad de 1000 rpm?   b)  ¿Cuál es la máxima velocidad con la que el agitador puede girar si el líquido se sustituye por otro de la misma densidad, pero con una viscosidad de 1 Poise? 

c) 

¿Qué potencia se requiere para la operación de mezcla si se utiliza un agitador de 12 pulg de diámetro con un paso 2:l (un paso doble del diámetro) y se instalan cuatro placas deflectoras de 5 pulg de anchura cada una?  d)  El agitador se sustituye por una turbina de seis palas de 16 pulg de diámetro, y el fluido que se agita es un líquido pseudoplástico que sigue la ley de la potencia, cuya viscosidad aparente es 15 Poise cuando el gradiente de velocidad es 10 − . ¿A qué velocidad debe girar la turbina para comunicar 5 CV por 1000 galones de líquido? Para este fluido  y p = 60 lb/pie 3. 



’=0,75

Problema 19 Un reactor de planta piloto, que es un modelo a escala de una unidad de producción, tiene un tamaño tal, que 1 g cargado en el reactor de planta piloto equivale a 500 g del mismo material cargado en la unidad de producción. La unidad de producción tiene 2 m de diámetro y 2 m de altura de líquido y contiene un agitador de turbina de 0,6 m de diámetro. Experimentalmente se ha encontrado que la velocidad óptima del reactor de la planta piloto es de 330 rpm.  a)  ¿Cuáles son las dimensiones significativas del reactor de planta piloto?   b)  Si la masa de reacción tiene las propiedades físicas del agua a 70 °C y Ia entrada de potencia por unidad de volumen ha de permanecer constante, ¿a qué velocidad deberá girar el rodete en el reactor grande?  c)  ¿Cuál será la velocidad de giro si el tiempo de mezcla ha de permanecer constante?   d)  ¿A qué velocidad deberá de girar si el número de Reynolds ha de permanecer constante? e)  ¿Qué base recomendaría usted para el cambio de escala? ¿Por qué?  

Problema 20 120000 l/h de aceite de absorción de 35 °API se enfrían de 400 a 200 °F y se usan

para calentar un destilado de 35 °API de 100 a 200 °F. ¿Qué arreglo da la caída de presión más balanceada y cuál es el factor de obstrucción? Problema 21 Ortoxyleno procedente de un tanque de almacenamiento que está a 100 °F debe

calentarse a 150°F enfriando 18000 lb/h de alcohol butílico de 170 a 140 °F. Disponibles para este Auxiliar: Univ. Aldo Jhared Ulloa Claure

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propósito hay cinco horquillas de 20 pies cuyos ánulos y tubos están colocados en serie. Los intercambiadores son de 3 por 2 plg IPS. a)  ¿Cuál es el factor de obstrucción?. b)  ¿Cuáles son las caídas de presión? c)  Si las corrientes calientes y frías en (a) se cambian con respecto al anulo y al tubo interior, ¿cómo justifica esto o refuta su decisión inicial respecto a dónde colocar la corriente caliente? Problema 22 Una corriente de alimentación 20000 lb/h de disolución al 7% en peso de NaCl se

concentra hasta el 20% en peso en un evaporador de serpentín con un tiempo de residencia resi dencia de dos horas. En el evaporador la alimentación se calienta a 180 °F. el vapor de agua de la disolución y la disolución concentrada salen a 180 °F. El vapor de agua entra como saturado y sale como condensado. La salida de la disolución concentrada se enfría con agua en un intercambiador de calor hasta 100 °F. a)  Calcular la potencia de agitación para el evaporador. b)  Diseñar el intercambiador de calor. Problema 23 10 000 Ib/h de gasolina de 57 °API se enfrían de 150 a 130 °F calentando kerosen de

42 °API de 70 a 100 °F. Se permiten caídas de presión de 10 lb/plg2 con un factor de obstrucción mínimo de 0.004. a)  ¿Cuántas horquillas de 2 por 1 ¼ plg IPS de 20 pies de largo se requieren? requieren? b)  ¿Cómo deben arreglarse? c)  ¿Cuál es el factor final de obstrucción? Problema 24 En una nueva instalación es necesario precalentar 149 000 lb/h de aceite crudo de 34

°API de 170 a 285 °F, correspondiente al plato de alimentación de una torre fraccionadora. Hay una línea de gasoil de 33 °API que pasa cerca de la torre a 530 °F, disponible en cantidades relativamente ilimitadas. Debido a que el costo de bombeo de gasoil frio es prohibitivo, la temperatura de gasoil del intercambiador, de regreso a la línea, no deberá ser menor de 300 °F. Se dispone de un intercambiador 1-2 de 25 plg DI con 252 tubos de 1 plg DE, 13 BWG y 16 pies de largo, arreglados en seis pasos en arreglo triangular triangular de 1 ¼ plg de paso. Los deflectores deflectores de la coraza están espaciados a 5 plg de los centros. Se permite una caída de presión de 10 lb/plg 2 en el gasoil y de 15 lb/plg2 en la línea de alimentación. Será el intercambiador aceptable si se limpia, y si es así, ¿cuál será el factor de obstrucción? Problema 25 36000 lb/h de acetato de etilo se enfrían de 190 a 100 °F usando agua de 80 a 120 °F.

Se dispone para este servicio servicio de un intercambiador con con dos pasos en la coraza y de 23 ¼ plg DI, con 292 tubos de de ¾ plg DE, 14 BWG, 12 plg de largo arreglados para ocho pasos. Los deflectores de corte vertical están espaciados a 8 plg. ¿Qué caída de presión y factor de obstrucción se obtendrán? Problema 26 24000 lb/hr de un destilado de 35 °API se enfría de 400 a 300

℉ por 50000 lb/hr de un aceite crudo de 34 °API que se calienta desde una temperatura inicial de 250 ℉ . Si se permite Auxiliar: Univ. Aldo Jhared Ulloa Claure

Celular: 65390510

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DISEÑO DE PLANTAS QUIMICAS

Docente: Ing. José Luis Balderrama Idina

caídas de presión de 19 lb/pulg 2 y se requiere un factor de obstrucción de 0.006. usando horquillas de 4x3 pulg. IPS por 20 pies: a)  Cuantas horquillas se requieren? b)  Como deben arreglarse?

Auxiliar: Univ. Aldo Jhared Ulloa Claure

Celular: 65390510

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