Proyecto de Diseño Producción de Cloruro de Alilo

Proyecto de Diseño

Producción de Cloruro de Alilo

Balances de Materia

Planeamos evaluar la economía de un proceso para fabricar cloruro de alilo a partir de propileno y cloro. Las reacciones pertinentes, los precios de venta de los reactivos y productos y un flujo diagrama de flujo aproximado se incluyen en las páginas siguientes.

Se espera que se formen grupos pequeños y evalúe el proceso para determinar las condiciones de operación que producirán una ganancia máxima para una planta que produce 10, 000,000 kg/año. No se ha proporcionado información sobre los costos operativos, por lo que debe considerar la ganancia como la diferencia entre el valor del producto y el costo de la materia prima.

Al examinar el archivo adjunto, noté dos elementos. La primera es que debe haber una temperatura óptimo de reacción que maximizará las ganancias. La segunda es que el cloro sin reaccionar no ha sido contabilizado. Hay dos tratamientos posibles para el cloro sin reaccionar que debe considerar. El primero es recircular el Cl2 sin reaccionar de la sección de separación, de nuevo para mezclarlo con la alimentación fresca. La segunda opción es convertir el cloro sin reaccionar en la sección de separación a HCl y O2. El HCl se vendería como ácido clorhídrico al 32% en peso y el oxígeno sería ventilado al aire. La reacción para convertir el cloro en cloruro de hidrógeno se enumera a continuación:

[pic 1]

Problema:

A usted, como nuevo ingeniero de procesos, se le pide que calcule el modo más rentable para operar una unidad de producción de cloruro de alilo. Debe determinar la temperatura de funcionamiento y cómo se debe manipular el Cl2 sin reaccionar. Hay una gran cantidad de casos que deben evaluarse. Debe calcular la ganancia (pérdida) para cada caso y proporcionar tablas de flujo para cada caso.

No puede usar software CAD, pero puede usar una hoja de cálculo para hacer cálculos o puede escribe tu propio programa. Puede usar el VAX o una PC. Cualquier lenguaje de programación es aceptable. Sin embargo, si escribe un programa, debe verificar sus resultados en varios casos, con cálculos manuales para confirmar que el programa se escribió correctamente.

Formación de equipo

Un equipo debe constar de al menos 3 y no más de 4 miembros. No se aceptan otras combinaciones. Son libres de hacer equipo por ustedes mismos. Cuando haya formado un equipo, escriba los nombres de sus miembros en el cuadro que se encuentra en la puerta de la oficina del Dr. Kugler. A las personas que no formen sus propios grupos se les asignará uno.

Informes

Se espera que cada grupo prepare un informe escrito recomendando una mejor condición de funcionamiento y comparar la condición recomendada con todas las que ha considerado. El informe debe seguir el formato de informe de diseño del departamento. Los datos deben estar en forma de gráficos y tablas, ya que esto sirve tanto para condensar los resultados como para hacerlos fácilmente comprensibles. El apéndice debe incluir tablas de flujo de todos los casos considerados, una declaración sobre su estrategia de cálculo, el algoritmo utilizado, un cálculo manual para un caso y una copia de su programa de computadora.

Autores del informe

Aunque el trabajo en un informe de grupo nunca se puede dividir en partes iguales, solo aquellos miembros del grupo que hagan contribuciones sustanciales al informe final deben incluirse como autores.

E.L. Kugler

28 de octubre de 1996

Antecedentes del proyecto - 1996/97

[pic 2]

[pic 3]

precio de venta del 99,5% en peso de cloruro de alilo puro = $ 1,72/kg

precio de venta del 32% en peso de ácido clorhídrico = $ 0,075/kg

costos de eliminación de desechos de 2 cloropropeno = $ 0.20 / kg

costos de eliminación de desechos de dicloropropeno = $ 0.20 / kg

costo del agua desionizada = $ 0.30/1000kg

costo del propileno = $ 0.47/kg

costo del cloro = $ 0.18/kg

relación de propileno/cloro en la entrada del reactor = 5:1 (por mol)

Factores de separación

Suponga que el 99% del cloruro de alilo se recupera como producto y el 1% restante se envía a tratamiento de desechos.

Suponga que el resto del producto de cloruro de alilo contiene solo 2 cloropropeno.

Suponga que todo el dicloropropeno y el resto de los 2 cloropropenos se envía a tratamiento de desechos.

Suponga que todo el HCl se recupera como ácido clorhídrico al 32% en peso y se vende con fines de ganancia.

Suponga que toda el agua desionizada se usa para producir ácido clorhídrico al 32% en peso, es decir, solo compre la cantidad correcta para hacer el producto ácido.

Suponga que todo el propileno que sale de la sección de reacción se recupera y recircula.

[pic 4]

Proyecto de Diseño

Producción de Cloruro de Alilo

Balances de Energía, Métodos Numéricos

Descripción del proceso

La Figura 1 es un diagrama de flujo de proceso preliminar (PFD) para el proceso de producción de cloruro de alilo.

La tasa de producción será de 20.000 toneladas anuales. Las materias primas son propileno y cloro.

La alimentación de propileno (Corriente 1) y la alimentación de cloro (Corriente 2) son líquidos saturados a 25 ° C. Ambas alimentaciones son puros y se bombean hasta la presión deseada mediante las bombas P-101 y P-102. Estas corrientes se combinan con el propileno reciclado (Corriente 10) y luego se vaporizan y sobrecalientan para la temperatura deseada del reactor en un calentador encendido (H-101). La salida del calentador encendido (flujo 3) es enviado a un reactor de lecho empacado (R-101) en el que se forman cloruro de alilo y otros productos secundarios.

El efluente del reactor (Corriente 4) se envía a una unidad separadora (T-101) en la que se realizan varias separaciones ocurrir. En realidad, esta unidad de separación consta de muchos equipos diferentes. Para el propósito de este proyecto, debe realizar un balance general de energía y materiales en la T-101.

Se agrega agua desionizada al T-101 para disolver el gas cloruro de hidrógeno y el cloro. También puede suponer que todo el cloro se disuelve en el agua y se convierte en clorhídrico ácido en un paso de procesamiento adicional que no se muestra en la Figura 1. El costo de esta conversión es $ 0.05/kg de cloro. La corriente 7 contiene toda el agua desionizada, cloruro de hidrógeno y cloro que ingresa a la T-101. La corriente 7 deja T-101 en forma líquida a 50 ° C La corriente de vapor que sale de la unidad de separación (Corriente 6) es propileno casi puro con pequeñas cantidades de cloruro de alilo. Esta corriente se comprime en el compresor de gas reciclado (C-101) y se devuelve al extremo frontal del proceso como Flujo 10. El Flujo 8, contiene cloruro de alilo puro y deja el proceso como un líquido en 50 ° C. La corriente 9 contiene todos los demás hidrocarburos clorados más una pequeña cantidad de alilo cloruro. La corriente 9 abandona el proceso en forma líquida a 50 ° C. La energía para enfriar Stream 4 y condensarlo parcialmente es proporcionada por agua de enfriamiento, como se muestra en la Figura 1.

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