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Ingenieria Quimica
Caso Diseño 2003- I

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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:

 

 

 


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