Problemas Plantas Y Procesos

5.53.- El acido tereftálico (TPA), la materia prima para la manufactura de fibra de poliéster, película y envases para refresco, se sintetiza a partir de p-xileno (PX) por el proceso siguiente:

Se combina una alimentación fresca de PX líquido puro con una corriente de recirculación que contiene PX y una solución (S) de un catalizador (una sal de cobalto) en un solvente (metanol). La corriente combinada, que contiene S y PX en una relación de masa 3:1, se alimenta a un reactor en cual 90% del PX se transforma en TPA. También se alimenta el reactor una corriente de aire a 25°C y 6 atm absolutas. El aire burbujea a través del líquido y la reacción mencionada antes se realiza bajo la influencia de un catalizador. Una corriente líquida que contiene PX sin reaccionar, TPA disuelto y todo el S que llegó al reactor entran a un separador donde se forman cristales sólidos de TPA y se filtran de la solución. El filtrado, que contiene todo el S y el PX que salen del reactor , es la corriente de recirculación. Una corriente de gas que contiene oxígeno y nitrógeno sin reaccionar, así como el agua formada en la reacción, sale del reactor a 105°C y 5.5 atm absolutas y pasa por un condensador en el cual se condensa casi toda el agua. El gas no condensado contiene 4% mol de 02.

a) Tomando como base el cálculo 100 kmol de TPA producido/h, dibuje y marque el diagrama de flujo del proceso.

b) ¿Cuál es la velocidad de alimentación fresca requerida (kmol PX/h)?

c) ¿Cuáles son las velocidades de flujo volumétrico (m3/h) del aire que se alimenta al reactor, del gas que sale de este último y del agua líquida que sale del condensador? Suponga comportamiento de gases ideales para ambas corrientes de gas.

d) ¿Cuál es la velocidad de flujo másico (kg/h) de la corriente de recirculación?

e) Explique en pocas palabras las funcionas del oxígeno, nitrógeno, catalizador y solvente en el proceso.

f) En el proceso real, la corriente de condensado líquido contiene agua y PX. Especule sobre lo que podría hacer con dicha corriente para mejorar la economía del proceso. [Sugerencia: Observe que el PX es caro y recuerde lo que se dice sobre el aceite (los hidrocarburos) y el agua.]

5.54.- El siguiente es el diagrama del flujo del proceso para síntesis de metanol.

Sep1. Condensa todo el metanol y el agua en el efluente del reactor.

D.- Metanol líquido y agua. (Estas especies se separan por destilación en una unidad que se muestra.)

E.- Gas que contiene CO, H2 y CO2 sin reaccionar y N2

Sep2. Proceso de separación de unidades múltiples.

F. Todo el nitrógeno y parte del hidrógeno de la corriente E.

G.- Corriente de recirculación- CO, CO2 y 10% de hidrógeno alimentado al Sep2.

a) Tomando como de cálculo 100 kmol/h de la corriente B, calcule

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