Comision Nacional del Agua NORMAS.
Enviado por arturo032213 • 19 de Julio de 2016 • Apuntes • 5.087 Palabras (21 Páginas) • 230 Visitas
Análisis de operaciones unitarias en la producción de óxido de etileno[pic 3]
Alondra Garza, Eduardo P. González, Aldo A. González, Fátima Guerrero, Arturo Hernández*
*Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de Nuevo León, Nuevo León, México
31 de mayo del 2015
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Resumen
Se analizó el proceso de la producción de óxido de etileno, donde se obtuvo el diseño de equipos como bombas, lechos empacados, y compresores. Además, se buscaron áreas de mejora, donde se pudiera sustituir o agregar equipos de tal manera que existiera un ahorro energético y/o económico. Para ello fue necesaria la suposición de datos como longitudes de tubería, las cuales se fijaron en función del tamaño de los equipos dentro del proceso, por lo que los datos obtenidos son muy cercanos a los reportados en el proceso. Apoyados en literatura y según el caso de estudio se utilizaron las ecuaciones correspondientes a cada situación, tomando en cuenta el tipo de flujo (laminar o turbulento), las propiedades del fluido, variables del proceso, etc.
Además, se estimó el costo total de los equipos seleccionados en función del gasto energético y costo de instalación. Asimismo, se obtuvieron los ahorros generados por años de la implementación de mejora, el impacto ambiental y una simulación en el caso de fuga de la producción.
Palabras clave: Óxido de etileno, bomba, lecho empacado, compresor, medidor de orificio, NPSH[pic 5]
Contenido
- Introducción ……………………………………………………………………………….2
- Justificación ……………………………………………………………………………………………..2
- Objetivos ………………………………………………………………………………….2
- Diagrama de flujo ………………………………………………………………………...3
- Metodología ………………………………………………………………………………5
- Resultados y discusiones ………………………………………………………………....8
- Conclusiones ……………………………………………………………………………..13
- Recomendaciones ………………………………………………………………………………………..…..13
- Referencias ………………………………………………………………………………15
- ANEXOS ………………………………………………………………………………...16
[pic 6]
- Introducción
El óxido de etileno es un gas a temperatura y presión normales, soluble en agua y fácilmente licuable a temperatura ambiente. Se utiliza como producto de síntesis y como agente de esterilización.
A nivel industrial, el óxido de etileno es un producto químico utilizado para hacer etilenglicol (el ingrediente principal de los anticongelantes). También se utiliza como intermediario para la producción de diversos compuestos químicos que incluyen: poliéster de tereftalato de polietileno para fibras, películas y botellas, éteres de glicol, etanolaminas y colina.
Una pequeña fracción del consumo total (menos del 1%) se utiliza para la fumigación y la esterilización de productos alimenticios y equipo médico. [ 1]
En México el óxido de etileno es producido sólo para la producción del etilenglicol. En el 2012 Pemex fue el principal productor con 345 toneladas y la iniciativa privada aportó 50 toneladas. [2]
Estados Unidos es el principal productor con alrededor de 4000 toneladas al año.
Debido a su alta reactividad, peligro de explosión, y toxicidad, rara vez se envía fuera de la planta de fabricación, por lo cual se bombea directamente al cliente. [3]
- Justificación
El conocimiento y la comprensión de los principios y fundamentos básicos de la mecánica de fluidos son esenciales para el análisis y diseño de cualquier sistema que use un fluido como medio de trabajo.
Llámense bombas, compresores, lechos empacados, etc. estas operaciones unitarias abarcan un sin número de aplicaciones industriales; la importancia de realizar un buen diseño de los equipos recae en que esto permite el manejo de los recursos naturales de una manera más responsable a la vez de que impacta positivamente en la economía de la empresa que lleve algún proyecto.
- Objetivos
Analizar y diseñar las operaciones unitarias seleccionadas en el proceso de obtención de óxido de etileno con los conocimientos adquiridos en la unidad de aprendizaje de Mecánica de Fluidos. Además de integrar competencias de otras áreas del conocimiento para realizar un análisis completo.
- Diagrama de flujo[pic 7]
Figura 1. a) Diagrama de Tuberías e Instrumentación (DTI) de la producción de óxido de etileno
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Figura 1. b) Continuación
Descripción del proceso
El etileno fresco se mezcla con una corriente de reflujo proveniente de la salida del segundo depurador, los cuales son mezclados con una corriente de aire previamente comprimida. Luego esta corriente mixta pasa por un intercambiador de calor y es alimentada al primer reactor.
En el reactor ocurre una oxidación catalítica (con un catalizador basado en plata) del etileno con el oxígeno para la formación de óxido de etileno. Aquí sucede la reacción principal:
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Paralelamente ocurren las siguientes reacciones secundarias:
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[pic 11]
La corriente efluente pasa a un IC para ser enfriado y posteriormente comprimido, para después pasar al depurador, donde el óxido de etileno es absorbido por el agua. El vapor de este depurador es calentado y estrangulado para llevarlo al segundo reactor, en el cual ocurren las reacciones anteriores para después pasar a una segunda etapa de enfriado, compresión, y depuramiento.
La fracción de la corriente del vapor del segundo depurador es enviada a una recirculación, y el resto es gas combustible como producto.
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