Hidrodesalquilacion Del Tolueno Para Obtener Benceno

DISEAR LOS SIGUIENTES EQUIPOS !" # co$%&'!s co$%&'!s de fr!ccio fr!ccio'!&i '!&ie'(o e'(o co' co' s%s e)%ipo e)%ipo !%*i$i! !%*i$i!res res co&o co&o so'+ re,er-i re,er-idor dor++ co'de's!dor . (!')%e !c%&%$!dor/T0121+ T0123+ T012#" 4" T!')%e f$!s, /50121" c" Hor'o /H0121" d" Re!c(or /R0121" e" Co&presor /P0121"

f" Bo&4! de recirc%$!ci6' de$ (o$%e'o 7" Se$ecci6' de -8$-%$!s ," Se$ecci6' de (%4er9! Las materias primas, hidrógeno y tolueno, se reciben en planta a una presión de 33.1 y 42.7 bares respectivamente. El hidrógeno, corriente 8, se mecla con el hidrógreno de reciclo !"# y se presuria a la  presión de alimentación al horno, 42.7 bares, en el compresor. El tolueno $resco, corriente 1, se mecla con el tolueno de reciclo previamente presuriado !18# y con la corriente de hidrógeno meclado. Esta mecla es de tipo bi%$&sico y se introduce en una etapa de pre%calentamiento, a una temperatura de 22'(), donde se vaporia completamente. La corriente se introduce posteriormente al horno donde su temperatura se eleva hasta los *'+() antes de entrar al reactor. El  reactor consiste en un recipiente circular con un lecho $io de cataliador a base de -/uel%)obalto% 0olibdeno, y opera a una temperatura de *'+() y 42 bares. La reacción /ue tiene lugar 2)78 )**)4 es eot5rmica y provoca un aumento en la temperatura del reactor  /ue es necesario vigilar para /ue no supere la temperatura m&ima de 732(). 6ara ello disponemos de un sistema de control de la temperatura consistente en la introducción lateral, en distintos puntos del reactor, de una corriente $ra, /ue reduce la temperatura lo su$iciente para evitar un eceso de calentamiento. 

La corriente de salida del reactor se en$ra hasta 38(), en parte mediante mecla con una $racción de la corriente l/uida procedente del $lash, y en parte en un cambiador de calor, y se epande la corriente  provoc&ndose una condensación parcial. 6osteriormente se introduce en el $lash para separar ambas $ases. La $ase gaseosa su$re una pe/uea purga para evitar la concentración de metano y otros hidrocarburos ligeros y el resto se realimenta a cabea de proceso. La $ase l/uida se separa en la corriente de recuperación energ5tica con /ue en$ramos la corriente del reactor !1*#, y en la corriente de benceno !*#, /ue pasa a la ona de depuración. La corriente * es introducida primero en la estabiliadora donde se eliminan por cabea los gases incondensables residuales /ue son enviados, unto con la purga de la corriente gaseosa del $lash, al horno o a un tratamiento de membranas para recuperar el hidrógeno presente. La corriente de cola se alimenta a la torre de destilación de benceno obteniendo por cabea benceno con una especi$icación del .9. Las colas se  pasan a la columna de pesados donde se separa el tolueno del di$enilo y otros productos pesados resultado de reacciones par&sitas en el reactor. El tolueno obtenido arrastra una pe/uea cantidad de di$enilo, esto ayuda a /ue en el reactor la reacción de $ormación de di$enilo se produca en menor medida, minimi&ndose las  p5rdidas por reacciones par&sitas.

:;-: Corriente Caudal (kmol/hr) HID MET BEN TOL DIF Fluo Total (kmol/hr) Tem!eratura ("C) #re$i%n (&ar) Fra''i%n de a!or Fra''i%n de Liuido

1

2

1'17,1*4 1171,37 1,18*' 144,*3 +,**2'223 28'3,3'* *4,'+++4 42,7 +,48'8 +,+'141

1'17,1*4 1171,37 1,18*' 144,*3 +,**2'223 28'3,3'* *48,8' 41,7 1 +

Ental!*a (k'al/mol) Den$idad (k+/m,)

%*,*'4482 2+,37*+3

+,*22'++8 *,42132

El reactor utiliado es un reactor de tipo tubular con $luo pistón. La reacción tiene lugar en presencia de un cataliador de -i/uel%)obalto%0olibdeno, situado en un lecho $io en el interior del reactor, y a temperaturas en torno a los *++%7++(). La reacción es $uertemente eot5rmica por lo /ue se debe disponer de un sistema de en$riamiento ya /ue a temperaturas superiores a los 732() se produce la inactivación del cataliador. "dem&s las altas temperaturas provocan el aumento de las reacciones par&sitas como la de $ormación de di$enilo.

La corriente de alimentación se precalienta en el horno hasta los *++() y se introduce al reactor, este tiene inyecciones laterales de una corriente de reciclo, $ra y con menor presencia de hidrógeno, /ue sirve para controlar la temperatura dentro de los lmites admisibles. Las principales reacciones /ue tienen lugar son

y

la ecuación de la cin5tica para la reacción principal est& calculada en laboratorio para el rango de temperaturas de *++%++() y de presiones de 1%2'+ atm. La ecuación es

6ara la reacción de $ormación de di$enilo no disponemos de la ecuación cin5tica, para calcular la selectividad de la reacción hemos empleado un modelo de regresión polinomial en $unción de la conversión del tolueno. La ecuación de la lnea de regresión es

donde S  es la selectividad y  x la conversión del tolueno.

)ondiciones de operación La representación gr&$ica del calor de reacción de la reacción principal y de las reacciones colaterales $rente a la temperatura !bibliogra$a# nos muestra /ue es necesaria una temperatura de operación por encima de 43+()  para la hidrogenación de benceno y tolueno. "l operar a temperaturas superiores a esta se produce un

descenso de la constante cin5tica de la reacción principal, sin embargo su valor es tal /ue sigue siendo interesante operar a las temperaturas m&imas admisibles.