Diseño De Un Reactor De Pirólisis
Páginas: 17 (4065 palabras)
Publicado: 14 de septiembre de 2011
ASIGNATURA. DISEÑO DE REACTORES QUÍMICOS
TRABAJO: DISEÑO DE UN REACTOR DE PIRÓLISIS UTILIZADO EN EL PROCESO DE FABRICACIÓN DE ETILENO.
1. INTRODUCCIÓN
El etileno es uno de los productos químicos de mayor volumen de producción en la industria química moderna, con 22 millones de toneladas al año. Es el sexto en el rankin detrás del ácido sulfúrico, siendo su principal aplicación lafabricación de polietileno, pero también de cloruro de vinilo (precursor del PVC), del estireno, del óxido de etileno y de muchos otros productos importantes en la industria química.
El etileno se obtiene fundamentalmente por pirólisis de las fracciones ligeras del petróleo (etano, propano o butano), pero también puede obtenerse de fracciones más pesadas como nafta o gasoil. La reacción general puederepresentarse por:
Parafinas -( Olefinas + H2
En un proyecto de una planta para la elaboración de etileno es muy importante el diseño del horno de pirólisis, esto es, hay que dominar el diseño de reactores químicos.
ESTUDIO DEL CASO 102
CRAQUEO DEL ETANO PARA PRODUCIR ETILENO
Este estudio, dividido en tres partes, muestra los tres niveles de modelos de diseño descrito en lapágina 456. También se muestra las técnicas de diseño para reactores tubulares de fuego directo.
Con el rápido incremento en el costo de materias primas y la escasez de hidrocarburos ligeros, alimentos tales como nafta, gasóleo, e incluso el petróleo crudo están siendo utilizados para la fabricación de olefinas
El etano es un alimento ideal si el etileno es el único producto deseado. Otrasolefinas, aromáticas y varios productos adicionales se producen cuando los hidrocarburos más pesados son crakeados. Las técnicas de diseño demostradas aquí son aplicables a otros sistemas de hidrocarburos ligeros, tales como la nafta y el gasóleo.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Diseñar un sistema de reactor para producir 2.7 libras millon / día de polímero de categoría etileno con etano comercialcomo materia prima. El etano llega a los límites de la batería en estado líquido a 700 psig y 80 º F.
[pic]
QUÍMICA.
La pirolisis del Etano se produce principalmente por una homogénea reacción en cadena de radicales libres, aunque existe importantes efectos heterogéneos en las paredes. Ahora es posible predecir los mecanismos homogéneos para las altas parafinas desde los datos obtenidos delas parafinas C2 – C3 y extender con éxito los datos derivados del lote de bajas temperaturas a las altas temperaturas de interés industrial (1). Para mantener la coherencia de dichos datos, debe procurarse la ausencia de depósitos de oxígeno y carbono en las paredes (2,3). Ambos compuestos pueden acelerar la reacción al igual que la capa de óxido de metal que se produce en los tubos de acero.Estos efectos superficiales, desde luego, pueden ser más pronunciados en los equipos de laboratorio, y deben ser eliminados para obtener una ecuación cinética real homogénea.
El mecanismo generalmente aceptado para la pirólisis del etano por encima de 650 ºC es mostrado en la fig. CS 2-1 (1). Por debajo de 640 ºC la formación de propileno secundario se produce por otro mecanismo (4). El esquemadel mecanismo mostrado en la Fig. CS 2.1 ha sido confirmado con los datos obtenidos del laboratorio con una conversión de menos de 20 % para evitar la deposición de coke en la superficie del reactor.
La extensión de este esquema de reacción a un sistema real, que presenta mayores conversiones y los efectos de pared, se convierte en un ejercicio menos fiable, e inevitablemente necesita datosempíricos. Ya que sólo en los últimos diez años la pirólisis homogénea ha sido claramente definida, es comprensible que se recurra a datos totalmente empíricos, y a menudo sigue siendo el método preferido especialmente para alimentos complejos como el nafta.
[pic]
El paso inicial de la cadena, reacción 1, y los pasos de formación de productos primarios, reacción 3, están cerradas en primer...
TRABAJO: DISEÑO DE UN REACTOR DE PIRÓLISIS UTILIZADO EN EL PROCESO DE FABRICACIÓN DE ETILENO.
1. INTRODUCCIÓN
El etileno es uno de los productos químicos de mayor volumen de producción en la industria química moderna, con 22 millones de toneladas al año. Es el sexto en el rankin detrás del ácido sulfúrico, siendo su principal aplicación lafabricación de polietileno, pero también de cloruro de vinilo (precursor del PVC), del estireno, del óxido de etileno y de muchos otros productos importantes en la industria química.
El etileno se obtiene fundamentalmente por pirólisis de las fracciones ligeras del petróleo (etano, propano o butano), pero también puede obtenerse de fracciones más pesadas como nafta o gasoil. La reacción general puederepresentarse por:
Parafinas -( Olefinas + H2
En un proyecto de una planta para la elaboración de etileno es muy importante el diseño del horno de pirólisis, esto es, hay que dominar el diseño de reactores químicos.
ESTUDIO DEL CASO 102
CRAQUEO DEL ETANO PARA PRODUCIR ETILENO
Este estudio, dividido en tres partes, muestra los tres niveles de modelos de diseño descrito en lapágina 456. También se muestra las técnicas de diseño para reactores tubulares de fuego directo.
Con el rápido incremento en el costo de materias primas y la escasez de hidrocarburos ligeros, alimentos tales como nafta, gasóleo, e incluso el petróleo crudo están siendo utilizados para la fabricación de olefinas
El etano es un alimento ideal si el etileno es el único producto deseado. Otrasolefinas, aromáticas y varios productos adicionales se producen cuando los hidrocarburos más pesados son crakeados. Las técnicas de diseño demostradas aquí son aplicables a otros sistemas de hidrocarburos ligeros, tales como la nafta y el gasóleo.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Diseñar un sistema de reactor para producir 2.7 libras millon / día de polímero de categoría etileno con etano comercialcomo materia prima. El etano llega a los límites de la batería en estado líquido a 700 psig y 80 º F.
[pic]
QUÍMICA.
La pirolisis del Etano se produce principalmente por una homogénea reacción en cadena de radicales libres, aunque existe importantes efectos heterogéneos en las paredes. Ahora es posible predecir los mecanismos homogéneos para las altas parafinas desde los datos obtenidos delas parafinas C2 – C3 y extender con éxito los datos derivados del lote de bajas temperaturas a las altas temperaturas de interés industrial (1). Para mantener la coherencia de dichos datos, debe procurarse la ausencia de depósitos de oxígeno y carbono en las paredes (2,3). Ambos compuestos pueden acelerar la reacción al igual que la capa de óxido de metal que se produce en los tubos de acero.Estos efectos superficiales, desde luego, pueden ser más pronunciados en los equipos de laboratorio, y deben ser eliminados para obtener una ecuación cinética real homogénea.
El mecanismo generalmente aceptado para la pirólisis del etano por encima de 650 ºC es mostrado en la fig. CS 2-1 (1). Por debajo de 640 ºC la formación de propileno secundario se produce por otro mecanismo (4). El esquemadel mecanismo mostrado en la Fig. CS 2.1 ha sido confirmado con los datos obtenidos del laboratorio con una conversión de menos de 20 % para evitar la deposición de coke en la superficie del reactor.
La extensión de este esquema de reacción a un sistema real, que presenta mayores conversiones y los efectos de pared, se convierte en un ejercicio menos fiable, e inevitablemente necesita datosempíricos. Ya que sólo en los últimos diez años la pirólisis homogénea ha sido claramente definida, es comprensible que se recurra a datos totalmente empíricos, y a menudo sigue siendo el método preferido especialmente para alimentos complejos como el nafta.
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El paso inicial de la cadena, reacción 1, y los pasos de formación de productos primarios, reacción 3, están cerradas en primer...
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