UNIVERSIDAD AUTONOMA DEL

ESTADO DE MORELOS

Facultad de Ciencias Qumicas e Ingeniera

MATERIA: DISEO DE PLANTAS DE PROCESO

Bermdez Domnguez Jos Roberto

Aranda Mazari Hector

Bustamante Valles Claudia Brenda

DIAGRAMA DE FLUJO PARA LA HIDRODESALQUILACIN DE TOLUENO

Tolueno e hidrgeno llevan a cabo la siguiente reaccin:

C7H8 + H2 C6H6 + CH4

Para obtener benceno y metano. La reaccin no se completa.

Elaborar Diagrama de Flujo de Proceso.

INFORMACIN BSICA DE LA REACCIN

A altas temperaturas el hidrgeno consigue separar el grupo metil del tolueno formando metano y benceno.

Los datos de laboratorio indican que a temperaturas entre 600-700 C, la reaccin tiene una conversin aproximadamente del 75% del tolueno convertido en benceno.

DESCRIPCIN DEL PROCESO Y EQUIPOS

Comenzamos con dos corrientes de alimentacin al proceso: tolueno e hidrgeno, que se mezclarn, y dichas corrientes se juntaran formando una mezcla, esta mezcla bifsica se introduce en una etapa de calentamiento. En este proceso se supone que las corrientes de entrada de tolueno e hidrgeno estn a una presin elevada, por lo que se debe de contar con sensores de presin, y vlvulas de seguridad.

Para la etapa de calentamiento se coloca un intercambiador de calor en donde la mezcla se precalienta y se vaporiza completamente. Despus la mezcla pasara por un calentador para terminar de elevar la temperatura.

Posteriormente la corriente es enva al reactor. Tomando en cuenta que la reaccin es exotrmica, por lo que se necesita que el reactor cuente con un sistema de control de temperatura, se puede hacer pasar una corriente fra por el reactor.

A la salida del reactor el flujo pasara por un intercambiador de calor, un enfriador para poder disminuir un poco la temperatura y en seguida hacerlo pasar por un separador de gas.

Del separador obtenemos dos corrientes, la de mezcla de gases y la de lquido. La mezcla de gases es separada en dos corrientes, una seria la salida, por donde obtenemos metano y la otra ser introducida en un compresor para que pueda ser recirculada hacia el reactor. En cuanto a los lquidos son enviados a una columna de destilacin.

A la salida de cabezas de la columna de destilacin se encuentra un (intercambiador de calor) condensador, el cual har que se condense el benceno, y ser nuestra salida de benceno. En cuanto a las colas en la columna es recircula hacia este mismo.

DIAGRAMA DE FLUJO

V-001; corresponde al tanque de almacenamiento de tolueno.

P-001; Bomba para la corriente de entrada de tolueno.

E-001; Intercambiador de calor para calentar la mezcla bifsica.

E-002; Enfriador de la corriente a la salida del reactor.

E-003; Condensador de benceno, a la salida de la columna de destilacin.

H-001; Calentador para la mezcla bifsica.

R-001; Reactor.

V-001; Separador.

C-001; Compresor de gases.

T-001; Columna de destilacin.

Clculo de la cantidad de Hidrgeno en la mezcla de gases a la salida del separador:

C7H8 + H2 C6H6 + CH4

MASAS A LA ENTRADA:

50kg H2

2000kg C7H8

Pesos Moleculares:

92 kg/mol C7H8

2 kg/mol H2

78 kg/mol C6H6

16 kg/mol CH4

De acuerdo a la salida del separador, salen 160kg de metano, que equivale a 10kmol, por lo que este valor se ocupara para calcular el porcentaje de reaccin, ya que tenemos21.74kmol de tolueno, el cual nos debera de producir 21.74kmol de metano, como no es as, tenemos que:

Van a reaccionar 46% del tolueno, es decir: (0.46)(21.74kmol)= 10 kmol, mismos que sern nuestra base de clculo.

A la salida del separador tenemos 30kg de H2

A la salida del reactor tenemos:

Y de tolueno: 21.74kmol - 10kmol = 11.74kmol= 1080 kg.

El tolueno y benceno (C6H6) que salen del reactor, es la misma cantidad que sale del separador.

A la salida del destilador, por la parte superior salen 700 kg de benceno, por lo que en la parte inferior salen: 780kg - 700kg = 80 kg, y todo el tolueno que entra sale por la parte inferior, es decir 1080kg.