Diseño de recipiente a presion interna y/o externa basado en el codigo asme

DISEÑO DE RECIPIENTE A PRESION INTERNA Y/O EXTERNA BASADO EN EL CODIGO ASME

Mariana Hernández Guerra


Ingeniería de los Materiales, Facultad de Ingeniería, Universidad de Antioquia, Medellín; entregado 06 de Mayo de 2008

Sustancia asignada: CLORODIFLUOROETANO (R142B)


RESUMEN
Se detallará el diseño de la unidad de reacción para la obtención de CLORODIFLUOROETANO (R142B) utilizandodos materiales que ofrezcan resistencia a la corrosión (Aleación 20Cb3/825, Chemraz®) basado en el código ASME. Con datos de una operación comercial, se realizará el diseño y las especificaciones de la unidad con sus respectivos accesorios (agitador, chaqueta, tuberías, etc.), además de calcular la presión interna y externa para dicho proceso. Finalmente se hace un estudio económico para escogerla mejor opción.

Palabras claves: código ASME, R142B, Diseño, Materiales, reactor.

ABSTRAC
It will detail the design of the reaction unit for obtaining CHLORODIFLUOROETHANE (R142B) using two materials that provide resistance to corrosion (Alloy 20Cb3/825, Chemraz ®) based on the ASME code. With data from a commercial operation, will take place on design and specification of unity withtheir respective accessories (shaker, jacket, piping, etc.). Addition to calculate the internal and external pressure for this process. Finally becomes an economic study to choose the best option.

Keywords: ASME code, R142B, design, materials, reactor.


1. CONDICIONES DE OPERACIÓN Y DISEÑO.
Se diseñará un recipiente sometido a presión interna para la producción comercial deClorodifluoroetano, el cual opera bajo las siguientes condiciones: [1], [2]


La reacción se realiza a 11 bares de Presión absoluta, a una Temperatura de 79°C que se regulan a través de una doble camisa, con una concentración de 1% en peso del catalizador SbCl5 y se deben utilizar técnicas de mezclado adecuadas para garantizar el contacto entre los reactivos; bajo estas condiciones se obtiene un grado detransformación del HF del 90.5%, de 143a del 0.5% en peso y de subproductos indeseables del 1.4% en peso.

En la unidad de reacción se obtienen los siguientes flujos másicos trabajando bajo las condiciones especificadas con un V = 5m3.




|  |Entra (Kg/h) |sale (Kg/h) |
|HCl |- |676.4 |
|HF |407.9 |38.6|
|143a |- |6.1 |
|142b |- |915.5 |
|141b |234.6 |234.6 |
|T111 |1273.7 |32.1 |
|SbCl5 |3 |3 |
|Subprod |- |12.9 |
|Suma |1919.2 |1919.2|

Tabla # 1: Balance de masa en el reactor*

*En la patente de la cual fueron sacados los datos con los cuales se está realizando este diseño, no se habla de tiempo de residencia, se dan los flujos de entrada a la unidad de reacción y de salida de la torre de rectificación que está conectada a la salida del reactor, con lo cual se obtienen los flujos de salida del reactor y lacapacidad. [1], [7]

1.1 Temperatura: 174ºF
1.2 Presión: 159.54psi
1.3Volumen: 176.57ft3

Para llevar a cabo una operación química, se debe tener en cuenta los factores de seguridad para cada una de las condiciones de operación obteniéndose de esta forma las condiciones de diseño [3]

1. Temperatura de diseño: [3]
Según UG-20 el recipiente debe ser diseñado a una temperatura no menor que latemperatura media del material a través del espesor bajo condiciones esperadas de operación.
Como la temperatura de reacción es mayor a la temperatura ambiente y nuestra reacción es endotérmica, se realiza calentamiento mediante una chaqueta. La temperatura exterior del recipiente será mayor para que se realice la conducción. La aleación 20Cb3 y el acero al carbón son buenos conductores de calor y...