UNIVERSIDAD NACIONAL
DE INGENIERIA.
FACULTAD DE INGENIERIA
QUIMICA.
AREA ACADEMICA DE INGENIERIA
QUIMICA
DISEÑO DE PLANTAS
CASO: UPGRADING DE COMBUSTIBLE RESIDUAL
GENERALIDADES:.
Ud.
Forma parte de un grupo de ingenieros de procesos que ha recibido el encargo de evaluar la mejor alternativa para realizar
un Upgrading de un combustible rsidual
En la actualidad la Planta dispone de dos corrrientes de subproductos de la
lìnea principal de la planta referida. En la ctualidad estas corrientes se estan enviando a un caldero de vapor donde se emplean
como combustible para la producciòn de vapor de alta presion para el complejo químico.
Un reciente cambio en la legislaciòn ambiental ha colocado a los elementos
principales de dicho combustibles (acetona e isopropanol-IPA) en una lista de componentes peligrosos. Pore este motivo Uds.
Deberán mejorar las condiones de la combustión en el caldero para lo cual deberán invertir
A MMUS$ en el Upgrading del sistema de combustion de la acetona y del
Alcohol Iso Propilico.
Sin embargo existen opciones tecnologicas alternas que pueden evaluarse:
Ø Continuar quemando los químicos para lo que se requiere un inversión adicional en caldero y alamcenamiento de A MMUS$.
Ø Diseñar y operar un proceso que pueda producir acetona en especificación.
Ø Pagar a un terecro para que este dsiponga los subproductos. El operador le cobra C centvaos US$/lb de acetona.
Se dispone de la siguientes data:
Flujos de Alimentación y calidad productos crudos:
Se dispone de la siguiente información:
COMPOSICION ALIMENTACION Y CANTIDADES ALIMENTACION
Grupo
A.
Componente%wt Acetona
desecho IPA desecho
- Acetona 80.0
12.0
- Isopropanol (IPA) 1.0
58.0
- Metanol (MEOH) º 10.0
7.0
- Isobutileno (iC4=) 2.0
0.0
- Metil Etil Ketona (MEK) 0.5 0.0
- Acido Acético 2.5
3.5
- Pesados 1.0
1.5
- Agua (H2O) 3.0
18.0
o
TOTAL
100.0
100.0
Cantidad lb/hr. 15,000 18,000
Poder calorìfico BTU/Lb
(libre Agua) 12,000
12,000
Grupo B
Componente %wt Acetona
desecho IPA desecho
- Acetona 82.0
10.0
- Isopropanol (IPA) 1.0 60.0
- Metanol (MEOH) º 8.0
7.0
- Isobutileno (iC4=) 10 0.0
- Metil Etil Ketona (MEK) 1.5 0.0
- Acido Acético 2.0 4.0
- Pesados
1.5
2.0
- Agua (H2O) 3.0
17.0
o
TOTAL
100.0
100.0
Cantidad lb/hr.
15,000
16,000
Poder calorìfico BTU/Lb
(libre Agua) 12,500
11,500
Grupo C.
Componente %wt Acetona desecho IPA desecho
- Acetona 78.0
12.0
- Isopropanol (IPA) 2.0 38.0
- Metanol (MEOH) º 12.0 7.0
- Isobutileno (iC4=) 1.0 0.0
- Metil Etil Ketona (MEK) 1.0 0.0
- Acido Acético 2.0 3.5
- Pesados 1.0 1.5
- Agua (H2O) 3.0 18.0
o
TOTAL
100.0
100.0
Cantidad lb/hr. 16,000
19,000
Poder calorìfico BTU/Lb
(libre Agua) 13,000
14,000
Grupo D.
Componente %wt Acetona
desecho IPA desecho
- Acetona
80.0
10.0
- Isopropanol (IPA) 1.0 58.0
- Metanol (MEOH) º 10.0
9.0
- Isobutileno (iC4=) 2.0 2.0
- Metil Etil Ketona (MEK) 0.5 0.0
- Acido Acético 2.5
3.0
- Pesados
1.0
0.0
- Agua (H2O) 3.0 18.0
o
TOTAL
100.0
100.0
Cantidad lb/hr. 15,500
17,500
Poder calorìfico BTU/Lb
(libre Agua) 12,000
12,000
Grupo E.
Componente %wt
Acetona desecho IPA
desecho
- Acetona
72.0 12.0
- Isopropanol (IPA) 8.0 38.0
- Metanol (MEOH)º 9.0
7.0
- Isobutileno (iC4=) 2.0
0.0
- Metil Etil Ketona (MEK) 2.5 0.0
- Acido Acético
2.5
3.5
- Pesados 1.0
1.5
- Agua (H2O) 3.0 18.0
o
TOTAL
100.0
100.0
Cantidad lb/hr. 12,000
11,000
Poder calorìfico BTU/Lb
(libre Agua)
12,500 13,000
Grupo F.
Componente %wt Acetona desecho
IPA desecho
- Acetona
65.0 12.0
- Isopropanol (IPA) 9.0
38.0
- Metanol (MEOH) º 11.0 7.0
- Isobutileno (iC4=) 2.0
0.0
- Metil Etil Ketona (MEK)
4.0 0.0
- Acido Acético
3.0
3.5
- Pesados 3.0
1.5
- Agua (H2O) 3.0 18.0
o
TOTAL
100.0
100.0
Cantidad lb/hr. 12,000
11,000
Poder calorìfico BTU/Lb
(libre Agua) 12,500 13,000
Grupo G
Componente %wt Acetona desecho
IPA desecho
- Acetona 82.0 5.0
- Isopropanol (IPA) 1.0
60.0
- Metanol (MEOH) º 8.0
10.0
- Isobutileno (iC4=) 1.0
0.0
- Metil Etil Ketona (MEK) 1.5 0.0
- Acido Acético 2.0
4.0
- Pesados
1.5
2.0
- Agua (H2O)
3.0 19.0
o
TOTAL
100.0
100.0
Cantidad lb/hr. 13,000 14,000
Poder calorìfico BTU/Lb
(libre Agua) 12,500
11,500
Grupo H
Componente %wt
Acetona desecho IPA
desecho
- Acetona 81.0
10.0
- Isopropanol (IPA) 2.0
60.0
- Metanol (MEOH)º 7.0 7.0
- Isobutileno (iC4=) 2.0
1.0
- Metil Etil Ketona (MEK) 1.0 0.0
- Acido Acético
2.0 4.0
- Pesados
1.0 2.0
- Agua (H2O) 3.0 16.0
o
TOTAL
100.0
100.0
Cantidad lb/hr. 13,000 14,000
Poder calorìfico BTU/lb
(libre Agua) 12,500
11,500
ESPECIFICACION ACETONA GRADO PRODUCTO
A B
C D
Acetona (mìn) 99.5 99.0 98.5 99.9
(%wt min)
IPA (max, ppm)
500 400
450
375
Metanol (MEOH)
(max,
ppm) 500
450 475
400
ACIDO
ACETICO
(max,
ppm) 50.0
45.0 40.0 50.0
Agua (H2O) 0.5 0.7
0.8 0.9
(%wt max.)
El
isopropanol puede ser deshidrogenado a acetona con las patentes 2 ,586,694 y/o la US Ptent 2549844
El IPA se convierte en acetona con las tecnologías
mencionadas. La reacción es altamente endotérmica y una conversión del 90% significa que el catalizador se coquifica. En estas
condciones se requiere una regeneracion cada dos meses. La regeneracion en si demora una semana.
A 80% de conversión la vida del catlizador aumenta
hasta 6 meses y el catalizador soporta hasta 4 regeneraciones.
La purificaciòn de la acetona significa superrar algunos
azeotropos como el de acetona/metanol (La
planta se ubicará dentro de un complejo químico).
Por memo especial se enviará parte de la data adicional.
Deberán entregar un informe preliminar con indicicaión
de los calculos técnicos relevantes dentro de 12 sábados a comienzos de Julio 2003.
También recibiran data económica mas adelante en el Caso.
Los Profesores
UNI Marzo 2003.
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A: Ingeniero de procesos
De: Proyectos
Se adjunta data sobre los indices de Costos M&S y CE Cost Index:
