Obtención De Propilenglicol. Propilenglicol.
Nombres: Oscar Oswaldo Beltrán Hernández.
Códigos: 2081592
Grupos: F1
Mónica Esperanza Velásquez Torres.
2081195
B1
Camilo Andrés Sánchez Lemus.
2072382
F1
Termodinámica Termodinámica ll
Bucaramanga 30 De Marzo De 2012
INTRODUCCIÓN. El proceso de producción de propilenglicol a partir de la combinación del oxido de propileno con agua se efectúa en un reactor de tanque con agitación continua (CSTR) que opera a presión atmosférica, la corriente producida es luego alimentada a una columna de destilación, donde la mayoría del glicol es recuperado en la base de la torre. La destilación de la mezcla del óxido de propileno y agua es la etapa donde se obtiene el propilenglicol. Este proceso fue escogido, debido a que el propilenglicol es un compuesto de uso corriente en numerosas industrias y tiene una amplia gama de aplicaciones prácticas Un reactor CSTR es un tanque en el cual la masa reaccionante es continuamente agitada de tal manera que se considera como una mezcla completa, por lo tanto se asume que sus propiedades son uniformes en todo el interior del reactor y debido a que la reacción es de tipo cinético, cuya velocidad depende solamente de la concentración de uno de sus reaccionantes se simplifica considerablemente el proceso. El propilenglicol industrial es un líquido incoloro, soluble en agua, higroscópico, con un olor específico de glicoles, de viscosidad media, de baja presión de vapor y de baja toxicidad. Tiene una vida útil de un año, siempre y cuando se almacene a una temperatura menor a 40°C en recipientes cerrados y protegidos de los rayos ultravioleta. Se utiliza en una amplia gama de productos, incluyendo diversos productos básicos tales como resinas de poliéster, refrigerantes para motores, pinturas de látex, fluidos de transferencia de calor y compuestos anticongelantes. Asimismo, satisface los requisitos para la aplicación en limpiadores líquidos, lubricantes, plastificantes y aditivos para el triturado de cemento. Se emplea como disolvente, como medio para transferir calor o como producto químico intermedio, aprovechando sus grupos reactivos de hidroxilo. Las soluciones acuosas de propilenglicol industrial cuentan con excelentes propiedades anticongelantes y por lo tanto, son valiosas en la transferencia de calor a bajas temperaturas, en aplicaciones industriales, se utiliza para la industria farmacéutica, de aseo personal, cosméticos y de alimentos.
MARCO TEÓRICO
Un reactor CSTR es un reactor de mezcla. La ecuación de diseño de un reactor de mezcla es:
Siendo V, el volumen del reactor, F Ao, el flujo molar del reactivo limite,
,el tiempo
espacial, C ao,la concentracion del reaccionante A en la corriente de entrada, X A, la conversion de A y r A, la velocidad de reaccion de A. La velocidad de una reaccion no catalitica depende de la concentracion de reaccionante.Con respecto al reaccionante A, la ecuacion de velocidad de reaccion se
expresa de la siguiente manera: Siendo k , la constante especifica de velocidad de reaccion, n, el orden cinetico de la reaccion C A, la concentracion de reaccionante.
Para estimar el coeficiente de actividad en la simulación de destilación flash se utiliza el método de UNIFAC MODIFICADO el cual es un método de contribución de grupos. Estos métodos surgieron como consecuencia de la necesidad de hacer estimaciones de propiedades termodinámicas en casos en los que no se cuenta con ningún dato experimental. La idea sustantiva de estos métodos es que una molécula se puede considerar como la suma de todos los grupos que la integran.
La extensión de los métodos de contribución de grupos a las mezclas es sumamente atractiva porque aunque la cantidad de compuestos puros que se encuentra en la práctica industrial es sumamente grande, la cantidad de mezclas diferentes es muchas veces mayor dado que cada mezcla es una combinación de sustancias puras y la cantidad de combinaciones posibles es un número grande que depende de la cantidad de sustancias en la mezcla.
La generación de predicciones a partir de un método de contribución de grupos resuelve problemas que de otro modo tendrían que esperar a la obtención de valores experimentales confiables con la consiguiente pérdida de tiempo y dinero. Por este motivo el método UNIFAC se ha usado cada vez más en los últimos tiempos y se ha aplicado a la estimación de muchas propiedades termodinámica de mezclas. Consideraremos el método modificado de DORTMUND, ya que considera una mayor
UNIFAC, el método
UNIFAC –
cantidad de parámetros de interacción
binaria y ha venido dando resultados confiables y precisos. Evaluando el coeficiente de actividad mediante UNIFAC-DORTMUND:
∑
Donde i es el número de componentes y k el número de subgrupos. relativo.
∑
Es el área superficial relativa. RESULTADOS El diagrama de flujo para el proceso simulado es el siguiente:
Es el volumen
El flujo 1 es de óxido de propileno y el flujo 2 es de agua. Estos flujos entran en un mezclador y producen el flujo 3. El flujo 7 es de nitrógeno y se une con el flujo 3 para entrar al reactor de tanque con agitación continua (CSTR). El flujo 4 sale del reactor y entra a un destilador flash. En esta unidad de operación, se separa el flujo 4, donde el flujo 5 sale en estado líquido mientras que el flujo 6 sale en fase vapor. Corrientes de entrada
Oxide de propileno Nitrógeno Agua Propilenglicol Flujo total kmol/s Flujo total kg/s
1 0,0188996 0 0 0 0,0188996 1,097694
2 0 0 0,0769334 0 0,0769334 1,385977
7 0 2,5199E-04 0 0 2,5199E-04 7,0593E+03
Corrientes de salida
Oxide de propileno
Nitrógeno Agua Propilenglicol Flujo total kmol/s Flujo total kg/s
3 0,0188996 0 0,0769334 0 0,095833 2,483671
4 9,92150E-03 2,51996E+04 0,0679552 8,97818E-03 0,0871068 2,49073
Destilador flash Temperatura de salida Presión de salida Fracción de Vapor Calor 1 st liquído/Total líquido
305,37222 k 115142,447 Pa 0,00567462 42,5217029 KJ/s 0,21875976
5 9,64268E-03 3,74180E-05 0,0679543 8,97818E-03 0,0866 2,4685
6 2,78821E+04 2,14578E+04 8,23168E+07 7,69677E+08 4,94299E+04 0,0222256
Equilibrio de fases Componente Óxido de propileno Nitrógeno Agua Propilenglicol
F 0,11390029 0,00289294 0,78013591 0,10307086
X 0,50891967 0,00197483 0,01526061 0,47384488
Y K 0,56407328 1,10837781 0,43410569 219,815054 0,00166532 0,1091232 0,00015571 0,0003286
CONCLUSIONES
Aspen plus es un programa de simulación de procesos que facilita el cálculo de propiedades termodinámicas. Este software es muy utilizado, debido a que ahorra tiempo y simula muy bien los procesos, de una forma rápida y eficiente. Por medio de este programa, se simuló el proceso de obtención de propilenglicol a partir de una mezcla procedente de un reactor de tanque con agitación continua (CSTR). Por medio de la destilación flash, se obtiene el propilenglicol. Este compuesto orgánico, es empleado en numerosas industrias y tiene una amplia gama de aplicaciones prácticas. Para la optimización de este proceso de separación, es necesario un conocimiento fiable de la conducta de equilibrio de fases. Por lo tanto, la utilización del método UNIFAC Modificado es una muy buena aproximación a los datos experimentales. Escoger un eficiente método para calcular las propiedades termodinámicas es una decisión muy importante. Entre más parámetros, correlaciones y definiciones incluya el modelo, los resultados serán más cercanos a la realidad y por lo tanto, las simulaciones se aproximan a lo que se está operando en las industrias.
BIBLIOGRAFIA
SMITH, J.M. VAN NESS, H.C. ABBOTT, M.M. Introducción a la termodinámica en Ingeniería Química. México: McGraw-Hill. P. 791-797.
http://www.slideshare.net/nestorbalcazar/problemas-propuestos-hysys-presentation http://msdssearch.dow.com/PublishedLiteratureDOWCOM/dh_0042/0901b80380042aab.pdf?fi lepath=propyleneglycol/pdfs/noreg/117-01543.pdf&fromPage=GetDoc http://www.ciiq.org/varios/peru_2005/Trabajos/V/3/5.3.02.pdf
