Destilación Flash

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DESTILACIÓN FLASH

UNIVERSIDA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE

D NACIONAL DE TRUJILLO

TRUJILLO

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA

CURSO:

CURSO: DISEÑO DE PLANTAS QUÍMICAS

DISEÑO DE PLANTAS QUÍMICAS

CICLO:

CICLO: XX

TEMA

DOCENTE:

DOCENTE: Dr. MONCADA ALBITRES, LUIS ORLANDO

Dr. MONCADA ALBITRES, LUIS ORLANDO

ALUMNO:

ALUMNO: CASTILLO RODRÍGUEZ, ANTONY JOEL

CASTILLO RODRÍGUEZ, ANTONY JOEL

TRUJILLO PERÚ

2 18

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DESTILACIÓN FLASH

ENUNCIADO DEL PROBLEMA:

1 kmol/hr de una corriente conteniendo benzene (40 mol%), toluene (30 mol%), and O-xylene (30 mol%) ingresa a una unidad flash a 373 K y 1 atm.

Responder las siguientes interrogantes usando una simulación en CHEMCAD.

1. La unidad flash opera a 385 K y 1 atm. ¿Cuál es la composición de las corrientes

líquido y vapor saliendo de la unidad flash?

Solución:

El problema se resolvió usando el software Chemcad. Creando un flow sheet (Figura 1) como primer paso para realizar la simulación.

Figura 1.

Flow sheet para una destilación flash

A continuación, se ingresaron los componentes y unidades de ingeniería, luego se seleccionó el modelo termodinámico (UNIFAC), Después se in gresó la composición de la alimentación. Se ingresaron las especificaciones de la unidad flash para esta pregunta (T = 385 K y P = 1 atm), se efectuó la simulación y se obtuvo los siguientes resultados.

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a)

Composición de las corrientes

Simulation: Destilación Flash STREAM PROPERTIES

Stream No. 1 2 3

Name Feed Vapour Liquid

Overall

-Temp K 373.0000 385.0000 385.0000

Pres atm 1.0000 _1.0000 _1.0000

Enth MJ/h 28.511 43.900 6.7851

Vapor mole fraction 0.0000 1.000 0.0000 Molar flow kmol/h 1.0000 0.6228 0.3772 Mass flow kg/h 90.7380 54.5721 36.1659 Std liq m3/h 0.1030 0.0620 0.0411 Std vap 0 C m3/h 22.4136 13.9597 8.4539 Flow rates in kg/h Benzene 31.2456 24.7802 6.4654 Toluene 27.6423 17.4205 10.2218 O-Xylene 31.8501 12.3714 19.4787 CHEMCAD 7.1.2 22/10/2018 05:20 PM

b)

Unidad de operación flash

Simulation: Destilación Flash EQUIPMENT SUMMARIES Flash Summary Equip. No. 1 Name Flash Mode 2 Param 1 385.0000 Param 2 1.0000 Heat duty MJ/h 22.1744 K values: Benzene 2.321 Toluene 1.032 O-Xylene 0.385 CHEMCAD 7.1.2 22/10/2018 05:22 PM

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2. La unidad flash opera a 385 K y se desea obtener una fracción de vapor de 40%.

¿Cuál es la presión a la cual opera la unidad flash y cuál es la composición de

las corrientes líquido y vapor saliendo de la unidad flash?

Solución:

Se realizó el mismo procedimiento que en la pregunta 1, con la diferencia que se cambiaron las condiciones de operación en la unidad flash. En este caso en la unidad flash se seleccionó la opción 4 (Specify V/F & T; Calculate P and Heat) y se ingresó la fracción de vapor (0.4) y temperatura (385 K) como se da en el enunciado del problema. Obteniéndose los siguientes resultados.

a) Composición de las corrientes

Stream No. 1 2 3

Overall

-Temp K 373.0000 385.0000 385.0000

Pres atm 1.0000 1.1341 1.1341

Enth MJ/h 28.511 29.612 13.685

b) Unidad de operación flash

Simulation: Destilación Flash EQUIPMENT SUMMARIES

Flash Summary *** Equip. 1 ***

Warning: Inlet pressure < UnitOp pressure

Equip. No. 1

Name

Flash Mode 4

(5)

Param 2 385.0000 Heat duty MJ/h 14.7872 K values: Benzene 2.062 Toluene 0.911 O-Xylene 0.337 CHEMCAD 7.1.2 22/10/2018 05:35 PM

3. La unidad flash opera a 1 atm y se desea obtener una fracción de vapor de 30%.

¿Cuál es la temperatura a la cual opera la unidad flash y cuál es la composición

de las corrientes líquido y vapor saliendo de la unidad flash?

Solución:

Se realizó el mismo procedimiento que en las preguntas 1 y 2, con la diferencia que se cambiaron las condiciones de operación en la unidad flash. En este caso en la unidad flash se seleccionó la opción 1 (Specify V/F & P; Calculate T and Heat) y se ingresó la fracción de vapor (0.3) y presión (1 atm) como se da en el enunciado del problema. Obteniéndose los siguientes resultados.

a.

Stream No. 1 2 3

Overall

-Temp K 373.0000 378.6109 378.6109

Pres atm 1.0000 1.0000 1.0000

Enth MJ/h 28.511 22.491 16.528

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b.

Simulation: Destilación Flash EQUIPMENT SUMMARIES Flash Summary Equip. No. 1 Name Flash Mode 1 Param 1 0.3000 Param 2 1.0000 Heat duty MJ/h 10.5082 K values: Benzene 1.989 Toluene 0.860 O-Xylene 0.310 CHEMCAD 7.1.2 22/10/2018 05:45 PM

4. La unidad flash opera a 1 atm y se desea que la fracción separada de tolueno en

la fase liquida sea 0.65. ¿Computar la temperatura a la cual opera la unidad

flash y la composición de las corrientes líquido y vapor saliendo de la unidad

flash?

Solución:

Se realizó un procedimiento similar al de las preguntas anteriores, con la diferencia que se cambiaron las condiciones de operación en la unidad flash. En este caso en la unidad flash se seleccionó la opción 2 (Specify T & P; Calculate V/F and Heat) y se ingresó la presión (1 atm) pero se dejó el espacio de la temperatura en blanco. Nosotros

necesitamos encontrar la temperatura a la cual la corriente de líquido sale del fondo de la unidad flash conteniendo 65% de tolueno en la alimentación. Por lo tanto, es necesario hacer uso de la opción sensitivity study (estudio de sensibilidad) disponible en CHEMCAD y graficar la temperatura de la columna flash versus la cantidad molar de tolueno en la corriente de líquido. Leemos la gráfica para encontrar la temperatura requerida.

A continuación, se muestra el procedimiento seguido para calcular la temperatura de la columna flash.

(7)

a)

En la columna flash seleccionar la opción 2 (Specify T & P; Calculate V/F and Heat) e ingresar la presión (1 atm) y dejar el espacio de la temperatura en blan co.

b)

Hacer uso de la opción sensitivity study (estudio de sensibilidad) disponible en CHEMCAD.

c)

Crear un nuevo análisis, luego seleccionar la temperatura de la columna flash como la variable independiente e ingresar los datos requeridos para esta variable.

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d)

Especificar a CHEMCAD la tasa molar de tolueno que queremos en la corriente líquida calculada para cada valor de temperatura dentro del rango dado.

e)

Clic en Run all para efectuar el estudio de sensibilidad para el rango de temp eratura dado en la especificación. Obteniéndose los siguientes resultados.

(9)

(10)

Para encontrar la composición de las corrientes líquido y vapor saliendo de la unidad flash hacemos doble click en la unidad flash e ingresamos la temperatura calculada en paso anterior (T = 380 K).

Finalmente efectuamos la simulación y obtenemos los siguientes resultados

a.

Stream No. 1 2 3

Overall

-Temp K 373.0000 380.0000 380.0000

Pres atm 1.0000 _1.0000 _1.0000

Enth MJ/h 28.511 27.628 13.994

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b.

Simulation: Destilación Flash EQUIPMENT SUMMARIES Flash Summary Equip. No. 1 Name Flash Flash Mode 2 Param 1 380.0000 Param 2 1.0000 Heat duty MJ/h 13.1120 K values: Benzene 2.058 Toluene 0.895 O-Xylene 0.325 CHEMCAD 7.1.2 23/10/2018 1:51 PM

CONCLUSIONES:

 El software CHEMCAD solo es una herramienta que no s permite calcular de forma

más rápida las variables desconocidas que involucran los diferentes procesos y operaciones que suelen darse en las diversas industrias.

 Debemos especificar como mínimo dos variables para calcular las demás, si fuera el

caso que solo conociéramos una de ellas existe una opción en CHEMCAD conocida como sensitivity study que nos permitirá realizar tal cálculo.