Aprendizaje integrado mediante un proceso de Ingeniera Qumica: HIDRODEALQUILACIN DE TOLUENO (HDA)

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REACTORES QUMICOS (2071-1766) DISEO DE REACTORES NO ISOTRMICOS EN ESTADO ESTACIONARIO

PROBLEMA: DISEO REACTOR PFR ABIABTICO EN LA PLANTA DE HIDRODEALQULACIN DE TOLUENO

La reaccin principal del proceso para producir benceno por hidrodealquilacin del tolueno, es:

C7H8 + H2 C6H6 + CH4

Que simplificamos de la siguiente forma:

H+ToB+Me

La ley de velocidad que sigue la reaccin es:

2/1)( HToB CCTkr =

Siendo k(T)= 6.3*1010*exp(-52000/RT), donde la energa de activacin E es igual a 52000 cal/mol, por lo que R tomar el valor de 1.987 cal/mol.K.

Las unidades de k son: ( ) 15.05.03 skmolm

En este diseo la corriente de alimentacin ser:

Mole Flow kmol/hr Mole Frac BENCENO 15,61 0,00706 METANO 960,05 0,43427 HIDROGENO 1054,54 0,47701 TOLUENO 180,47 0,08163

Los valores son los de la corriente de entrada en la simulacin de Aspen llamada HDA, para poder realizar posteriormente comparaciones.

La temperatura y la presin a la entrada son 620C y 34,22 atm, respectivamente.

Se pide:

1. Graficar la conversin y la temperatura a lo largo del reactor.

2. Graficar las concentraciones de cada especie a lo largo del reactor.

3. Si la conversin normal es del 75%, ya que una conversin mayor implica un descenso de la selectividad que supone una menor recuperacin de benceno, cual es el volumen del reactor y la temperatura de salida de ste.

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4. Comparar los resultados con los obtenidos en la simulacin mediante Aspen, se aporta archivo HDA.bkp en el que se puede mirar en profiles del reactor la variacin de la temperatura y de las composiciones molares a lo largo de la longitud del reactor, aunque se adjuntan los datos necesarios en archivo en excel (profilereactor).

5. Comparar con el volumen requerido para obtener una conversin del 75%, si se llevase a cabo en un reactor PFR isotrmico.