UNIVERSIDAD RAFAEL LANDIVAR FACULTAD DE INGENIERIA CARRERA DE INGENIERIA QUIMICA

1. UNIVERSIDAD RAFAEL LANDIVARFACULTAD DE INGENIERIACARRERA DE INGENIERIA QUIMICA PROCESOS QUIMICOS INDUSTRIALES SESION 4 GUATEMALA, PRIMER CICLO 2006

2. DISEÑO DE PROCESOS QUIMICOS ESTUDIO DE CASO: PROCESO DE CONVERSION DE ETILENO A ALCOHOL ETILICO CONSIDERACIONES SOBRE EL PROCESO SUGERIDO • En el proceso agua y etileno se mezclan con un reciclo de etileno y entran al reactor. • Solamente el 7% del etileno reacciona, y la literatura sugiere que debemos alimentar 0.6 moles de agua por mol de etileno.

3. DISEÑO DE PROCESOS QUIMICOS ESTUDIO DE CASO: PROCESO DE CONVERSION DE ETILENO A ALCOHOL ETILICO (continuación) • El efluente del reactor contiene gran cantidad de reactivos que no reaccion (agua y etileno). • También contiene alcohol etílico y dietileter en cantidades significativas

4. DISEÑO DE PROCESOS QUIMICOS ESTUDIO DE CASO: PROCESO DE CONVERSION DE ETILENO A ALCOHOL ETILICO (continuación) • En un intercambiador de calor (no mostrado) se enfría el efluente del reactor para llevar a la región de dos fases, manteniendo el flujo a alta presión • No deseamos perder presión, ya que se va a reciclar una buena parte de este flujo de re-greso al reactor de alta presión.

5. DISEÑO DE PROCESOS QUIMICOS ESTUDIO DE CASO: PROCESO DE CONVERSION DE ETILENO A ALCOHOL ETILICO (continuación) • Si perdiéramos presión, se necesitaría vol-ver a comprimir el reciclo, y el proceso de compresión es caro. • En la unidad de flasheo seguida del reactor, separamos la fase líquida de la fase vapor

6. DISEÑO DE PROCESOS QUIMICOS ESTUDIO DE CASO: PROCESO DE CONVERSION DE ETILENO A ALCOHOL ETILICO (continuación) • El vapor de la unidad de flasheo es etileno, pero también contiene cantidades de dietileter y algo de alcohol etílico • Para recuperar el alcohol etílico se hace pasar la corriente de vapor a través de una torre de adsorción

7. DISEÑO DE PROCESOS QUIMICOS ESTUDIO DE CASO: PROCESO DE CONVERSION DE ETILENO A ALCOHOL ETILICO (continuación) • Se busca trabajar la torre de adsorción lo más fría posible (lo más económicamente posible) de tal forma que se opera cercana a la temperatura ambiente, utilizando agua como medio de enfriamiento • Para remover los contaminantes más ligeros que atrapamos cuando recuperamos el etileno, desechamos una pequeña parte del reciclo como vapor de purga

8. DISEÑO DE PROCESOS QUIMICOS ESTUDIO DE CASO: PROCESO DE CONVERSION DE ETILENO A ALCOHOL ETILICO (continuación) • Dependiendo de las especies presentes, se puede utilizar esta purga como combustible • El reciclo de etileno, luego de haber pasado por varias unidades tiene una presión menor en varias unidades que la presión del reactor (68 atm), por lo que es necesario comprimirlo para poder retornarlo.

9. DISEÑO DE PROCESOS QUIMICOS ESTUDIO DE CASO: PROCESO DE CONVERSION DE ETILENO A ALCOHOL ETILICO (continuación) • La corriente líquida de la unidad de flasheo es primordialmente agua, alcohol etílico y dietil eter • Se envían la corriente líquida del flash y la corriente líquida del absorbedor a una serie de columnas de destilación

10. DISEÑO DE PROCESOS QUIMICOS ESTUDIO DE CASO: PROCESO DE CONVERSION DE ETILENO A ALCOHOL ETILICO (continuación) • La primera columna de destilación remueve primordialmente agua como producto inferior • Las trazas del croton aldehído saldrán principalmente en esta primera corriente de agua

11. DISEÑO DE PROCESOS QUIMICOS ESTUDIO DE CASO: PROCESO DE CONVERSION DE ETILENO A ALCOHOL ETILICO (continuación) • La segunda columna de destilación separa el dietil eter • La tercera columna separa el alcohol etílico 190º Proof en la parte superior como producto del agua remanen en el fondo

12. DISEÑO DE PROCESOS QUIMICOS ESTUDIO DE CASO: PROCESO DE CONVERSION DE ETILENO A ALCOHOL ETILICO PROCESOS ORIGINAL

13. DISEÑO DE PROCESOS QUIMICOS ESTUDIO DE CASO: PROCESO DE CONVERSION DE ETILENO A ALCOHOL ETILICO PROCESO ALTERNATIVO 1

14. DISEÑO DE PROCESOS QUIMICOS ESTUDIO DE CASO: PROCESO DE CONVERSION DE ETILENO A ALCOHOL ETILICO PROCESO ALTERNATIVO 2

15. DISEÑO DE PROCESOS QUIMICOS ESTUDIO DE CASO: PROCESO DE CONVERSION DE ETILENO A ALCOHOL ETILICO CONSIDERACIONES FINALES • El metano es difícil de separar del etileno, especial-mente si escogemos la destilación. • Desearíamos tener metano como producto superior de la destilación • Dado que la temperatura crítica del metano es -81.2ºC, para formar el reflujo tendríamos que condensarlo a temperatura extremadamente fría, aun operando la columna a alta presión. • Probablemente no se logre este proceso

16. DISEÑO DE PROCESOS QUIMICOS ESTUDIO DE CASO: PROCESO DE CONVERSION DE ETILENO A ALCOHOL ETILICO CONSIDERACIONES FINALES • Podríamos considerar separar el metano y etileno utili-zando membranas, pero para ello necesitaríamos subir la presión del reactor a cerca de 68 atm. Se utilizaría un compresor, opción cara. • Un inconveniente del uso de las membranas es que la separación no es absoluta, perdiéndose ambas sustancias en cada lado de la membrana • Otros métodos a considerar son la adsorción y la absor-ción.

17. DISEÑO DE PROCESOS QUIMICOS ESTUDIO DE CASO: PROCESO DE CONVERSION DE ETILENO A ALCOHOL ETILICO CONSIDERACIONES FINALES • Podríamos considerar separar el metano y etileno utili-zando membranas, pero para ello necesitaríamos subir la presión del reactor a cerca de 68 atm. Se utilizaría un compresor, opción cara. • Un inconveniente del uso de las membranas es que la separación no es absoluta, perdiéndose ambas sustancias en cada lado de la membrana • Otros métodos a considerar son la adsorción y la absor-ción.

18. DISEÑO DE PROCESOS QUIMICOS ESTUDIO DE CASO: PROCESO DE CONVERSION DE ETILENO A ALCOHOL ETILICO CONSIDERACIONES FINALES • Separar propileno del etileno utilizando destilación requiere también de refrigeración para obtener el reflujo de etileno. No se recomiendan membranas ya que el etileno pasa a través de ellas arriba de 10 atm y el costo de recompresión descarta esta posibilidad. • Finalmente, al dejar entrar todos los componentes al reactor, ocasionará que al tratar de separa por destilación el alcohol etílico del alcohol isopropílico, tendremos problemas ya que este último ebulle solamente 4ºC arriba del etílico.

19. DISEÑO DE PROCESOS QUIMICOS ESTUDIO DE CASO: PROCESO DE CONVERSION DE ETILENO A ALCOHOL ETILICO FIN DEL ANALISIS