Balance de materia

En este apartado se va a realizar un balance de materia a mano simplificado que servirá como punto de partida para la realización de la simulación del proceso en el programa Aspen Plus. La base de cálculo usada es la producción anual de propilenglicol, que se ha elegido 7,500 t/año. Para este balance se asume que la conversión global de glicerina es del 100% debido a que toda la glicerina no reaccionante se recircula. Además, se impone que la planta va a operar 8000 horas al año. Usando la ecuación 1.1 se obtiene el caudal en kmol/h de glicerina fresca necesaria.

𝐹𝑔𝑙𝑖𝑐𝑒𝑟𝑖𝑛𝑎 · 𝑋𝑔𝑙𝑖𝑐𝑒𝑟𝑖𝑛𝑎 · 𝜂𝑃𝑔 = 𝐹𝑃𝑔 (1.1)

 Donde:

 • Fglicerina es el caudal de glicerina fresca en kmol/h. Es la incógnita

• Xglicerina es la conversión global de glicerina en tanto por uno.

 • ηglicerina es la selectividad de glicerina a propilenglicol en tanto por uno.

 Por otro lado, usando el dato conocido de la conversión por paso de glicerina en el reactor (81,5%) y volviendo a usar la ecuación 1.1 se obtiene la cantidad necesaria de glicerina a la entrada al reactor. Aplicando el balance de materia de la ecuación 1.2 se calcula el caudal de glicerina que hay en recirculación.

𝐹𝑔𝑙𝑖𝑐𝑒𝑟𝑖𝑛𝑎 + 𝐹𝑔𝑙𝑖𝑐𝑒𝑟𝑖𝑛𝑎𝑅 = 𝐹𝑔𝑙𝑖𝑐𝑒𝑟𝑖𝑛𝑎𝐸 (1.2)

Donde:

• Fglicerina es el caudal de glicerina fresca alimentada a la planta, en kmol/h.

• FglicerinaR es el caudal de glicerina en recirculación en kmol/h.

 • FglicerinaE es el caudal de glicerina que entra al reactor en kmol/h. En la Tabla 6 se ven los resultados obtenidos en el balance de glicerina.

A continuación, se realiza el balance de hidrogeno. Para ello se tiene el dato de que la relación de hidrogeno con respecto a la glicerina a la entrada del reactor tiene que ser de 5/1. Usando la ecuación 1.3 se obtiene la cantidad de hidrogeno necesaria a la entrada del reactor.  𝐹ℎ𝑖𝑑𝑟ó𝑔𝑒𝑛𝑜𝐸 = 5 · 𝐹𝑔𝑙𝑖𝑐𝑒𝑟𝑖𝑛𝑎𝑅 (1.3)

Donde:

• FhidrógenoE es el caudal de hidrogeno que entra al reactor en kmol/h. Por otro lado, como se vio en la estequiometria de la reacción:

La relación entre la glicerina y el hidrogeno es de 1/1 y por tanto conocido el caudal de glicerina fresca a la entrada se puede conocer el caudal de hidrógeno fresco a la entrada. Para calcular el hidrogeno en recirculación se usa el balance de materia de la ecuación 1.4

 𝐹ℎ𝑖𝑑𝑟ó𝑔𝑒𝑛𝑜𝐸 = 𝐹ℎ𝑖𝑑𝑟ó𝑔𝑒𝑛𝑜 + 𝐹ℎ𝑖𝑑𝑟ó𝑔𝑒𝑛𝑜𝑅 (1.4)

 Donde:

 • FhidrógenoR es el caudal de hidrogeno en recirculación en kmol/h.

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