deontologia

UNIVERSIDAD DE ORIENTE
NÚCLEO DE ANZOÁTEGUI
ESCUELA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS APLICADAS
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA
REACTORES I (0643363)
PROF. ARMANDO CARIAS HENRIQUEZ


Proyecto de Reactores I (30%)
Simulación y Optimización de Reactores

Contexto del Proyecto: El Estireno, conocido también como vinil-benceno, es un monómero utilizado en la producción de muchos plásticos.Posee la cuarta tasa de producción más alta después de los monómeros de etileno, cloruro de vinilo y el propileno. Al año, se producen millones de toneladas para fabricar productos tales como caucho, plásticos, material aislante, cañerías, partes de automóviles, envases de alimentos y revestimiento de alfombras.
La mayoría de estos productos contienen estireno en forma de una cadena larga(poliestireno) como también estireno sin formar cadenas. El estireno puede ser obtenido a partir de la deshidrogenación del etil-benceno:
(1)

De manera simultánea ocurren las siguientes reacciones paralelas

(2)

(3)


Utilizando el poder de cálculo de un simulador de procesos se puede realizar concierta facilidad un diseño básico y conceptual de un proceso para producir estireno. Este modelo de simulación podría comprender equipos de compresión y bombeo de fluidos, separación y/o purificación de corrientes de proceso, calentamiento/enfriamiento de fluidos, cambios de fase y reactores.

Los modelos de simulación son de enorme utilidad para los ingenieros de proceso, puesto que permitenanalizar los procesos antes de su creación o estudiar problemas operacionales de sistemas ya existentes. Entre los simuladores más conocidos para la evaluación de procesos se encuentran: Hysys plant, Pro/II, Inplant, Pipephase, Hextran, entre otros.

En este proyecto se plantea el estudio de reactores tubulares y tanque agitado para llevar a cabo la reacción de deshidrogenación del etil-bencenoen estireno, siguiendo los modelos de flujo en pistón y perfectamente mezclado. Para ello se utilizarán las herramientas computacionales del simulador de procesos Hysys Plant, para analizar los siguientes puntos: el impacto en el rendimiento del proceso si se utiliza un RFP o un RTAC ideal, si el sistema es isotérmico o adiabático y el impacto de las variables operacionales en el proceso.

Elobjeto del proyecto es poder integrar todos los conocimientos tratados en la cátedra: cinética homogénea, modelos ideales de reactores isotérmicos, influencia de las condiciones operacionales en la reacción, reacciones múltiples, sistemas de reactores múltiples, reactores adiabáticos y los factores económicos. Además de esto, se pretende introducir al estudiante a la simulación de procesos,orientada al análisis de reactores.

Para analizar los reactores propuestos en este proyecto se despreciará el hecho de que la condición de equilibrio es importante para las reacciones estudiadas. Esto pudiera darse en el caso de que las condiciones de operación del reactor sean tales que la reacción inversa no sea significativa con respecto a la reacción directa. En este sentido las reaccionespueden modelarse usando el modelo elemental o ley de la potencia, de acuerdo a las siguientes expresiones:

Reacción 1:
(1)





Reacción 2:

(2)





Reacción 3:


(3)














Parte 1. Análisis de reactores isotérmicos

Se dispone de una corriente deetilbenceno puro de 152,2 gmol/s a alimentar a un reactor que opera a las condiciones de T=880K y P=1,378 bar. El volumen del reactor deseado es de 1 m3.

Utilizando las herramientas de cómputo de Hysys, determine:

1. ¿Las reacciones son exotérmicas o endotérmicas?, Valide este cálculo de manera analítica.
2. ¿Cuál es la conversión de metilbenceno alcanzada en un RFP y en un RTAC? Explique las...