Silvia Juliana Martínez Álvarez Cód.: 1065907614
PROCESO DE PRODUCCIÓN DE ESTIRENO El estireno es un hidrocarburo aromático de fórmula C8H8, un anillo de benceno con un sustituyente etileno, manufacturado por la industria química. Este compuesto molecular se conoce también como vinilbenceno, etenilbenceno, cinameno o feniletileno. Es un líquido incoloro de aroma dulce que se evapora fácilmente. A menudo contiene otros productos químicos que le dan un aroma penetrante pen etrante y desagradable. Se producen produ cen millones de toneladas al año para fabricar productos tales como caucho, plásticos, material aislante, cañerías, partes de automóviles, envases de alimentos y revestimiento de alfombras. La mayoría de estos productos contienen estireno en forma de una cadena larga (poliestireno), además de estireno sin formar cadenas. También aparecen bajos niveles de estireno en diferentes alimentos, como frutas, hortalizas, nueces, bebidas y carnes. El proceso de simulación se lleva a cabo en el programa Aspen HYSYS V8.8 seleccionando los componentes de etil-benceno, estireno, agua, metano, tolueno, etileno, benceno e hidrogeno; se utilizó el paquete termodinámico SRK. El etilbenceno se mezcla con etilbenceno reciclado antes de entrar el reactor, además se s e mezcla con vapor de agua que sale de un sobre-calentador que eleva la temperatura de la mezcla a aproximadamente 600 °C. Esta mezcla es alimentada a dos reactores en serie donde se produce la reacción. El vapor es un inerte en la reacción, que se utiliza para impulsar el equilibrio hacia la formación de estireno que es altamente endotérmica, el vapor sobrecalentado también proporciona energía para impulsar la reacción. La descomposición de etilbenceno, etileno y la hidro-desalquilación para dar metano y tolueno son reacciones secundarias se cundarias no deseadas. Los reactivos reac tivos entran entonces en dos reactores PFR adiabáticos con calentamiento intermedio. Los productos se enfrían y se envía a un separador de tres fases. En la que el gas ligero (H2, C1 y C2), el líquido orgánico y la salida de agua se separan. La corriente orgánica que contiene el producto deseable es bombeada a un tren de destilación donde se destila una vez para eliminar el benceno y se destila de nuevo para separar el etilbenceno sin reaccionar y ser recirculado a la corriente de alimento. En el tren de destilación los subproductos benceno y tolueno son recuperados en la parte superior de la columna benceno-tolueno. Las colas de la columna benceno tolueno son destiladas en una columna de reciclado del etilbenceno donde se efectúa la separación del etilbenceno del estireno. El etilbenceno que contiene cerca de un 0,5% de estireno es reciclado. El producto que sale de la parte inferior de la columna de destilación número 2 es estireno que será bombeado a otra sección de la planta para obtener el estireno totalmente puro.
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Las reacciones que se dan en el proceso son de tipo cinético. Reacciones y parámetros cinéticos Reacción 1: 6 ↔ 6 + Reacciones secundarias Reacción 2: 6 ↔ 6 6 + Reacción 3: 6 + ↔ 6 + Dado que el estireno se polimeriza espontáneamente a alta temperatura, sugiere que la temperatura del estireno debe mantenerse a una condición de vacío menos de 125°C para una reacción espontánea. Cinética 8
R1 = 4,2410 e
8
R1 = 7,5510 e −
8
R2 = 7,2110 e
8
R3 = 17,23 e
Donde las velocidades de reacción están en gmol/s-m3, las temperaturas en grados Celsius, las presiones en Kpascales y las energías de activación en Cal/gmol. Parámetros Corriente de alimento Corriente de agua Reactor 1 Reactor 2
16 °C, 20 Kpa, 180 Kgmol/h. 800 °C, 200Kpa, 8000Kgmol/h. Longitud = 20m; diámetro = 3,6m; void fracción=0,9 Longitud = 5m; diámetro = 3m; void fracción=0,9
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SIMULACIÓN
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