Separación de BTX

Separación de BTX Álvaro Martínez Valiente Ana Nieto Prado Sandra Rodrigo Villanueva V illanueva Jesús Ruiz del Moral Banegas

ÍNDICE     

1. Introducción. 2. Objetivos. 3. Bases de Cálculo. 4. Descripción del proceso y diagrama de flujo. 5. Simulación.  

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5.1. Aspen. 5.2. Hysys.

6. Comparación de resultados. 7. Mejoras y recomendaciones. 8. Bibliografía.

1. Introducción. 

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La fracción BTX, es un conjunto de moléculas formado por benceno, tolueno, orto-xileno, meta-xileno, para-xileno y etilbenceno. Además suelen ir acompañados de fracciones no aromáticas, los métodos de separación son los siguientes: Destilación extractiva: en esta operación se utiliza un disolvente de aromáticos no polar para evitar la formación de dos fases líquidas. Destilación azeotrópica: se usa un disolvente polar, para aumentar la volatilidad de los compuestos no aromáticos. Extracción líquido-líquido: Esta es con mucha diferencia la técnica de separación más extendida. 

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1. Introducción. 

Puntos de ebullición de cada uno de los componentes.

2. Objetivos. 

Las fracciones de destilado a obtener en la primera columna :

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Las fracciones de destilado a obtener en la segunda columna:

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Las fracciones de destilado a obtener en la tercera columna

3. Bases de Cálculo.   

Temperatura (ºC): 80. Presión (bar): 2. Caudal molar de los componentes (Kmol/h): Benceno

87,85

p-Xileno

57,798

Dimetilciclopentano

0,0124

n- Nonano

0,0057

Metilciclohexano

0,0075

n- Petilbenceno

0,33

Tolueno

338,1

Metiletilbenceno

26,01

n- Octano

0,049

Trimetilbenceno

75,95

Etilbenceno

14,975

o-Cumeno

4,12

o- Xileno

60,16

Tetrametilbenceno

4,75

m-Xileno

128,55

Pentametilbenceno

2,2389

4. Descripción del diseño y diagrama de flujo 

Diagrama de flujo en Aspen:

5. Simulación. 

Simulación en Aspen: 

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Incluimos todos los componentes de la corriente y elegimos el paquete termodinámico (Peng-Robinson). A continuación, se introduce las condiciones iniciales de la corriente de alimento a nuestra planta, y por último simulamos las columnas.

5. Simulación: 

Resultados de la simulación en Aspen:

5. Simulación: 

Simulación en Hysys:

5. Simulación. 

Resultados de la simulación en Hysys:

6. Comparación de resultados entre Aspen y Hysys

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Caudal molar destilado (Kmol/h)

Alimento

Aspen

Hysys

Benceno  Tolueno o-Xileno m-Xileno p-Xileno

87,85

86,96

86,97

338,1

324,91

338

60,16

38,68

55,33

128,55 57,798

91,88 41,09

127,21 57,23

Se observa que en Hysys se obtiene mayor caudal de destilado de bencenos, toluenos y xilenos. Existe una pequeña diferencia entre el o-xileno y todos los demás, que se obtienen con mayor pureza. Se debe a que en el destilado de la tercera columna, junto con los xilenos, también hay una fracción de etilbenceno que hace que la pureza de los xilenos quede reducida.

7. Mejoras y recomendaciones. 

Una de las mejoras que se podrían aplicar al proceso, es obtener un mayor porcentaje de benceno a partir de la corriente obtenida de tolueno. Existen dos procesos: Proceso de dealquilación: se basa en producir benceno y metano a partir de tolueno. Proceso de desproporcionación: basada en producir benceno y p-xileno a partir de tolueno. Otra de las mejoras está relacionada con la separación de los isómeros de xileno. Esta separación puede realizarse mediante un proceso de cristalización o bien mediante una adsorción (proceso PAREX). 

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7. Mejoras y recomendaciones. 

Además puede aumentarse la producción de p-xileno mediante isomerización de m-xileno u otros. Existen tres tipos de isomerización: 

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Isomerización hidrocatalítica con catalizadores de Pt/Al2O3.SiO2 en presencia de hidrógeno. Isomerización en condiciones de craqueo sobre Al2O3.SiO2. Isomerización por Friedel-Crafts en fase líquida con HF.F3B.

También se puede obtener p-xileno a partir de etilbenceno según una reacción de octafinación mediante el proceso Atlantic/Engelhard.

8. Bibliografía. 

Young Han Kim, Dae Woong Choi, Kyu-Suk Hwang. 2003. “Industrial

Application of an Extended Fully Thermally  Coupled Distillation Column to BTX Separation in a Naphtha Reforming Plant” . Korean J. Chem. Eng., 20 (4),

755-761. 

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Robert A. Meyers. “Handbook of Petroleum Refining Processes”. McGraw-Hill HANDBOOKS. Third edition. James H. Gary, Glenn E. Handwerk. 2001. “Petroleum Refining technology and economics” . Fourth Edition, Marcel Dekker Inc. 303-312.