Termodinamica de produccion de acetona

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DISEÑO DE UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ACETONA A PARTIR DE ISOPROPANOL

Grupo #3

James Cantillo, Walter Álvarez, Styht Gutiérrez, Carlos Munive, Jonhatan Pérez.

Estudiantes de la Universidad del Atlántico, Barranquilla, Colombia

Diseño del tren de separacion

• Aspectos generales.

En el proceso de producción de acetona por medio de la deshidrogenación de IPA, la corriente que sale del reactor del reactor, que contiene acetona, hidrógeno, agua, IPA sin reaccionar y demás componentes entrantes en la corriente de alimento y que no participan en la reacción como lo es el isobutileno, la Metil Etil cetona (MEK), Ácido acético y pentanol como componente pesado, se enfrían en dos intercambiadores de calor antes de entrar en el separador de fase. El vapor que sale del separador se lava con agua para recuperar más acetona, y luego este líquido se combina con el líquido del separador y se envía a la sección de separación.[1]

Esta mezcla a separar involucra azeótropos formados por dos componentes principales presentes en la reacción, aunque no se forme azeótropo entre ellos si lo hacen con otras sustancias presentes en la mezcla y pueden en cualquier caso intervenir con el proceso, estas sustancias principales como el IPA con un punto de ebullición de 82,4 °C siendo el punto de ebullición más alto a condiciones normales, la acetona con un punto de ebullición de 56,2 °C y por último el metanol con un punto de ebullición de 64,7 °C, que aunque no participa en la reacción, es de interés en la sección de separación ya que forma azeótropo negativo con el producto deseado acetona (aproximadamente 87% de acetona) y el otro azeótropo negativo formado en la mezcla es el de IPA y agua (aproximadamente a 12% de agua) el cual es recirculado nuevamente al proceso. [2]

En la Tabla 1 se muestran las principales propiedades físicas de los productos principales obtenidos en el reactor, que se tienen en cuenta para los procesos de separación involucrados.[2]

Tabla 1. Propiedades de las sustancias importantes en el proceso.

• Modelo termodinámico.

Los modelos de solución más conocidos incluyen ecuaciones de los modelos de Margules, Van Laar, Wilson, NRTL y UNIQUAC para los sistemas en fase liquida y vapor, mientras que para los gases se utilizan mas las ecuaciones cubicas que modelan mejor el comportamiento de estos en un proceso, estas ecuaciones son comúnmente las ecuaciones ecuación Virial, Peng Robinson, Soave-Redlick-Kwong entre otras. En la Tabla 2 se muestra el modelo más adecuado de acuerdo con los compuestos manejados en fase liquida y en la Tabla 3 es mostrado los modelos más adecuados para la fase gaseosa.

Tabla 2. Modelo usado de acuerdo con el compuesto para los líquidos.

Tabla 3. Modelo usado de acuerdo al proceso para el gas

En el equilibrio de un gas con un líquido puede y debe separarse en dos tipos separados de problemas de separación:

1. La separación de compuestos orgánicos volátiles de un gas como el nitrógeno.

2. La separación del gas de un líquido.

Para este sistema, el gas típicamente es escasamente soluble en el líquido, y debido a esto, los modelos de solución como la ecuación de NRTL estiman con precisión la presión de vapor de los orgánicos volátiles, tales como los trabajados (Acetona, IPA, Metanol, isobutileno, la Metil Etil cetona (MEK), Ácido acético y pentanol). Además, se prefiere el modelo NRTL debido a su capacidad mejorada para corregir los cambios de temperatura.[3]

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