modelos de calculo planta de estireno

PLANTA PARA PRODUCCIÓN DE ESTIRENO
CASO DE ESTUDIO 1 – El problema de simulación

Diego Alejandro Zuluaga Londoño, Juan Sebastián Moreno Aguirre, Yadín Ricardo López Rueda y Camilo Andrés Ramírez Galeano.
Simulación de procesos químicos, Escuela de Procesos y Energía, Facultad de Minas. Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín.

1. Realizar una descripción de la planta de procesoselegida para trabajar durante el semestre indicando claramente el objetivo de simulación a alcanzar y la justificación de éste mediante resultados obtenidos con la simulación base en Aspen Plus y datos del documento guía. Mencionar además la función de cada uno de los equipos de proceso involucrados y sus condiciones de operación.
DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
La planta de procesos a estudiar yanalizar, está diseñada para la producción de 120,3Kmol/h de estireno, que equivalen a 109756,1862 toneladas/año, a partir de etilbenceno.
Al inicio del proceso se alimenta etilbenceno que contiene también tolueno y benceno pero en menor proporción. Ésta corriente se une a una recirculación de etilbenceno (cantidad que no alcanzó areaccionar durante el proceso). La línea resultante se hace pasar por un intercambiador de calor E-401, para aumentar su temperatura y luego se mezcla con una corriente de vapor de agua. De ésta manera se tienen las condiciones adecuadas para el ingreso al primer reactor R-401, en el cual se produce estireno, hidrógeno, benceno, tolueno, etileno y metano a partir del etilbenceno. La corriente desalida se hace pasar por un intercambiador de calor E-402, para ser calentada y de esta manera entra al segundo reactor, en donde se aumenta la conversión de etilbenceno, produciéndose los mismos compuestos que en el primer reactor. Después del proceso reactivo, la corriente debe ser enfriada, lo cual se hace utilizando tres intercambiadores de calor, E-403, E-404 y E-405. Lo restante en el proceso esla separación de los componentes. Primero en un equipo de separación V-401, la corriente es dividida en tres: una línea por la cual sale todo el hidrógeno, metano y etileno (los cuales se hacen pasar por un compresor C-401, para luego ser almacenados), otra que lleva todo el agua, la cual es bombeada hacia una zona de deshecho y otra que contiene los componentes orgánicos, etilbenceno, estireno,tolueno y benceno. Ésta última va a una torre de destilación T-401, la cual separa todo el tolueno y benceno, del etilbenceno y estireno. La corriente de tolueno y benceno es impulsada por una bomba P-402 hacia una zona de almacenamiento y la de etilbenceno con estireno pasa a una segunda torre de destilación la cual separa éstos dos componentes casi por completo. El estireno separado es impulsadopor la bomba P-404, hacia una zona de almacenamiento, mientras que el etilbenceno es recirculado por la bomba P-403 al inicio del proceso.





OBJETIVO

Nuestro enfoque es el de simular la planta de producción de estireno, para obtener información del proceso y realizar análisis que permitan llevarnos a hacer modificaciones para mejorarlo, en cuanto al consumo de energía.
De acuerdocon esto, la información a tener en cuenta de la simulación, tiene que ver principalmente con el gasto energético de los equipos.
El objetivo se justifica partiendo de la importancia que tiene todo lo relacionado con los gastos energéticos en una planta química, ya que de esto depende gran parte de la viabilidad del proceso y precisamente para el caso de la planta de producción de estireno aanalizar, se toma la siguiente información de la simulación:

Se puede notar la cantidad de energía que requiere el equipo H-401, el cual es usado para calentar el agua deg proceso y también se observa la energía que se retira sin ser usada, por parte de los intercambiadores de calor que enfrían la corriente que sale del reactor (E-403, E-404 y E-405).
Las cantidades están en unidades de Joul...