SIMULACIN DE PROCESOSUNIDAD 1. MODELADO Y SIMULACIN DE REACTORES QUMICOSPROYECTO DE SIMULACINETAPA 1

Produccin de 300 millones de libras al ao de etileno en un PFR: Diseo de un PFR a escala industrial

1. Conceptos demostradosClculo de conversin en una fase gaseosa, isotrmica, en un reactor de flujo ideal a presin constante, para una reaccin con cambio en el nmero de moles.2. Mtodos numricos utilizadosResolucin de una ecuacin diferencial ordinaria.3. Planteamiento del problemaEl etileno ocupa el cuarto lugar en Estados Unidos en lo que respecta al total de producto qumico sintetizado al ao y es el producto qumico orgnico que ocupa el primer lugar de produccin anual. Se produjeron ms de 50 mil millones de libra en el 2000, que se vendieron a 0.27 centavos de dlar por libra. El 67% del etileno producido se emplea en la fabricacin de plsticos, el 20% para xido de etileno, el 16% para bicloruro de etileno y etilenglicol, el 5% para fibras y el 5% para disolventes.Determine el volumen del PFR necesario para producir 300 millones de libras de etileno al ao por desintegracin cataltica de una corriente de alimentacin de etano puro. La reaccin es irreversible y sigue una ley de velocidad elemental. Se desea lograr una conversin del 80% de etano haciendo que el reactor funcione isotrmicamente a 1,100 K y una presin de 6 atm.La reaccin se puede escribir:

Sea A: C2H6,B: C2H4 yC: H2. En smbolos,

Se decidi usar un banco de tubos cdula 80 de 2 pulgadas en paralelo y de 40 pies de largo. Para el tubo cdula 80, el rea de la seccin transversal, AC , es 0.0205 pies2. a) Determine el nmero de tubos que necesitamos para preparar 300 millones de libras al ao de etileno a partir de etano.b) Determine y represente grficamente la conversin y concentracin en funcin de la longitud de cualquier tubo del reactor para una corriente de alimentacin de A puro. c) Programe el botn corregir grfico.

Para elaborar el simulador utilice el formato proporcionado en Excel.

INFORMACIN ADICIONALEl flujo molar del etileno que sale del reactor es

A continuacin se calcula la velocidad de alimentacin molar de etano, FA0, para producir 0.34 lbmol/s de etileno cuando se logra una conversin del 80%.

1. Ecuacin de diseo del PFR:

(1)O bien

(1-a)2. Ley de velocidad:

conk = 0.072 s-1 a 1,000 K(2)La energa de activacin es de 82 kcal/gmol.3. Estequiometra. Para operacin isotrmica y cada de presin despreciable, la concentracin de etano se calcula como sigue:Fase gaseosa, T y P constantes:

(3)4. Evaluacin de parmetros:

Sorpresa! La constante de velocidad k se da a 1,000 K, por lo que es necesario calcular k en las condiciones de reaccin, que son de 1,100 K.

Resumen:Informacin de entrada al reactor:

Informacin cintica

Informacin de los tubos:

Modelo matemtico:

X(

Nota: La etapa 1 del proyecto de simulacin deber subirse a la plataforma Moodle a ms tardar el martes 20 de octubre antes de las 14:00 horas.