doctorado

1. El propano se deshidrogena catalíticamente para producir propileno calentándose rápidamente a una temperatura de 1000 a 1200°F y pasándolo sobre un catalizador granular sólido. Cuando tiene lugar la reacción se deposita carbono en el catalizador, necesitándose su reactivación periódica quemándose el carbono con gases portadores de oxígeno. En un experimento de laboratorio en el que se cargapropano puro al reactor, los gases que salen del reactor tienen la siguiente composición:

Gas
% mol
Propano
44.5
Propileno
21.3
Hidrógeno
25.4
Etileno
0.3
Etano
5.3
Metano
3.2
Total
100

Basados en estos datos se desea proyectar una planta para producir 100,000 lb de propileno por día en una mezcla de 98.8% de pureza. La carga de propano nuevo, mezclada con propano delmaterial tratado alimenta un calentador de que se descarga a un reactor catalítico, que opera en condiciones tales como para producir la misma conversión de propano que la que se obtuvo en el experimento de laboratorio. Los gases que efluyen del reactor se enfrían y comprimen a una presión conveniente para la separación de los gases ligeros. Esta separación se completa por la absorción de propano ypropileno, junto con pequeñas cantidades de gases más ligeros, en un aceite de absorción enfriado que circula por una torre de absorción. El aceite “engordado” (se dice así del aceite que contiene el material absorbido) se bombea de la base de la torre de absorción a una torre de separación donde, se aplica calor en el fondo de la torre, los gases disueltos se destilan del aceite que entonces se enfríay vuelve a circular a la torre de absorción. Los gases de la torre de separación se pasan a una torre de rectificación a alta presión que les separa en propano de material tratado como producto de cola y propileno y gases más ligeros como cabeza. Se establecen las siguientes composiciones como bases preliminares del proyecto calculadas de las características de vaporización de los gases:
a. Losgases ligeros de la torre de absorción han de contener 1.1% de propano y 0.7% de propileno en volumen. Sustancialmente todo el hidrógeno, etileno y metano que salen del refrigerador aparecerán en los gases ligeros. El etano, sin embargo, aparecerá tanto en los gases ligeros como en los productos.
b. El depósito de propano de recirculación ha de contener 98% de propano y 2% de propileno en peso.c. El propileno producido ha de contener 98.8% de propileno, 0.7% de etano y 0.5% de propano en peso.
La carga total para por el catalizador a la velocidad de 4.1 moles –libra por pie cúbico de catalizador por hora. La densidad del catalizador es de 54 libras por pie cúbico. Puede suponerse que una pequeña cantidad de propileno en la carga del reactor pasa por él sin variación alguna.
Serequiere:
a) La cantidad de carbón formada sobre el catalizador, expresada en peso por ciento de la carga de propano al recipiente del catalizador.
b) El periodo del proceso en minutos necesarios para obtener un depósito de carbón igual al 2% en peso del catalizador.
c) Un balance total de materia
d) Un balance de materia en un ciclo
e) Rendimiento final de propileno recuperado, expresado en tantopor ciento molar de propano en la carga nueva.
f) Rendimiento final de propileno recuperado, expresado en tanto por ciento molar de propano en la carga nueva.
g) Rendimiento del propileno en cada paso que tiene lugar el reactor, expresado en porcentaje por mol de propano total que entra en el reactor.
h) Relación de recirculación, en unidades de peso.
i) Relación de carga combinada, enunidades de peso.
Elabore una hoja de cálculo en MS Excel donde se obtengan automáticamente todos estos valores y diseñe la hoja de manera flexible de tal manera que cuando se cambie algún dato de entrada automáticamente actualice todos los resultados.
Calcule todos los términos dados en la información complementaria.
Realice sus conclusiones.


INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA:
Reactivo limitante: El...