Ejercicios termo

ACTIVIDAD 1.

[pic 1]

1. El ejemplo descrito en el libro nos plantea un problema: la transformación de tolueno a benceno. La reacción principal del proceso es:  [pic 2] pero en el proceso es casi inevitable la formación de H2, CH4, C2H6, C6H6 y también isómeros de C8H10 y C7H8 sin reaccionar. Por lo que se debe hacer un proceso de vaporización instantánea para onbener 2 flujos: líquido (que contiene C2H6, C6H6, isómeros de C8H10 y C7H8) y vapor (que contiene H2, C2H6 y CH4). Como para el proceso se necesita el H2, éste debe ser recuperado del flujo de vapor; aquí, el ejercicio nos plantea dos posibles soluciones, la primera (fig 14.2a), es reciclar parte de esa solución con una alta concentración de C2H6 y CH4 y desechar la otra parte, que contiene gran cantidad de H2; la otra posible solución (fig 14.2b) es adicionar a el primer proceso un módulo de separación utilizando membranas, que lo que hacen es separar mediante nanoporos gran parte del H2 del CH4 y el C2H6, por lo que la solución que se recicla al sistema será mucho más rica en hidrógeno y de ésta manera se consigue un proceso mucho más eficiente. 
2. En el proceso descrito en la figura 14.2a, en el “flash drum” se separa el benceno del C2H6, y aunque la corriente de salida de ése sistema es rica en H2 parte de la corriente de vapor era purgada porque encontraban ésa como la única forma de extraer del sistema el CH4 Y el C2H6.
3. La segunda alternativa es mejor porque, al no hacer la purga inmediatamente después del sistema de flash drum, sino que se somete ese vapor a un proceso de permeación gaseosa con membranas se obtienen 2 beneficios principales: 1- se consigue un H2 enriquecido al 94.46 mol% (es decir, más puro que en el proceso descrito en la fig 14.2a) para reciclar al proceso, y 2- sólo se “desecha” en el proceso de purga un 10% de H2 la recuperación del H2. Por lo que el proceso en general se vuelve más eficiente y hay menos desperdicio de éste compuesto.
4. Lo que considero que debe hacerse con la corriente líquida que sale del flash drum en el proceso descrito en la fig 14.2b es que se al ser una solución que contiene benceno, pero además contiene C8H10 y C7H8 sin reaccionar, debe hacerse otro proceso para la recuperación del benceno.
5. Esto se debe a que, al pasar por la membrana de separación, el retenido tiene mucha menos concentración de H2 y al realizar éste calentamiento lo que se busca es evitar una posible condensación porque éste mismo retenido es mucho más rico en los compuestos más pesados.

La cantidad de membranas y el tipo de disposición se deben tener la fuerza y la capacidad de soportar el diferencial de presión además de la cantidad de flujo de vapor que sabe del vaporizador flash, se sabe que el flujo promedio de hidrógeno a través de la membrana es 40 scfh por ft2 de área superficial de la membrana y que la cantidad total de H2 transportado a través de la membrana es  [pic 3]; por lo que la superficie requerida de la membrana es 629,000/40=16,000ft2. La membrana es empaquetada en recipientes en módulos de presión de 4,000ft2 cada uno. Es por ésta razón que se usan exactamente 4 membranas en ésta disposición.

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