Diseño De Plantas Industriales

TRABAJO PRÁCTICO N°2:

SELECCIÓN DE UN PROCESO

CUESTIONARIO N°1:

1. ¿Qué tipo de reactor deben emplear? ¿De qué tamaño? ¿De qué material? ¿A qué temperatura y tiempo? ¿Con un calentador eléctrico fuera o dentro de él?

- Deberán utilizar un tipo reactor tubular agitado continuo, que en general es un reactor de operación continua, fácil de regular la temperatura (mayor área externa o interna de refrigeración); proporcionan agitación donde es conveniente, y evitan la formación de puntos calientes (debido a la agitación).

- El tamaño deberá ser según del el volumen de reactivos a utilizar, en este caso deberá ser grande para que se produzca la reacción y produzca para valor mayor de producto.

- El material que puede ser de acero inoxidable para soporte altas temperaturas y se oxide. Si es necesario calentarlo para que los reactivos estén a elevadas temperatura y así puedan reaccionar.

- A una temperatura constante y un tiempo no más de una hora para que llega a elevadas temperaturas.

- Lo ideal sería utilizar un calentador eléctrico fuera del reactor para controlar la temperatura.

2. ¿Dónde se obtendrán los reactivos? ¿Sera mejor comprarlos o fabricarlos? ¿En qué proporción se alimenta el reactor?

- Se obtendrán de tiendas o laboratorios que venden reactivos con descripciones claras.

- Mejor será comprarlos porque ya vienen con determinadas características y propiedades.

- En una proporción de 1 a 2 porque un reactivos tiene que ser de mayor cantidad para producir un producto de mayor valor.

3.- ¿Convendrá vender como tal el efluente del reactor, mismo que contiene el producto y los reactantes no consumidos, o será mejor separar el producto de los reactivos y recircular estos últimos? Si es deseable una separación, ¿Cómo podría llevarse a cabo? ¿Calentando la mezcla y retirando y condensando el vapor, el cual tendrá una mayor concentración de las sustancias más volátiles que la mezcla original? ¿Añadiendo otra sustancia que extraiga el producto y sea inmiscible con los reactivos, para después separara ambas fases en forma mecánica? Si todos los materiales del proceso son gases a la temperatura de reacción, ¿se podrá enfriar la mezcla a una temperatura a la cual se condense el producto pero no los reactivos, o viceversa? En caso de que sean líquidos, ¿se podrá enfriar la mezcla a una temperatura a la cual cristalice el producto? Si se elige alguna de estas alternativas, ¿Qué tipo de equipo se requerirá? ¿De qué dimensiones? ¿Que material será necesario? ¿Cuáles serán los requisitos de calentamiento o enfriamiento? ¿Se necesitan controles para mantener la operación del proceso dentro de límites bien definidos? ¿Qué tipo de controles? ¿Deberán ser manuales o automáticos?

- Será mejor separar el producto de los reactivos no consumidos y recircular éstos últimos, con la finalidad de obtener un ahorro de reactantes y a la misma vez un mejor ingreso económico por su comercialización.

- De llevarse a cabo la separación, ésta podría hacerse mediante el calentamiento de la mezcla y retirando y condensando el vapor, el cual tendría una mayor concentración de las sustancias más volátiles que la mezcla original.

- Si todos los materiales del proceso son gases a la temperatura de reacción, se puede enfriar la mezcla a una temperatura a la cual se condense el producto pero no los reactivos o viceversa, debido a que todas las sustancias gaseosas tienen un punto de condensación diferente.

- Si todos los materiales del proceso son líquidos a la temperatura de reacción, se puede enfriar la mezcla a una temperatura a la cual cristalice el producto pero no los reactivos o viceversa, debido a que todas las sustancias gaseosas tienen un punto de cristalización diferente.

- Suponiendo que se opte por la primera alternativa, los equipos que se requerirán serian: Enfriador, Condensador y un Tanque de almacenamiento.

- Las dimensiones de los equipos dependerían del volumen de la mezcla que se desee separar.

- Los materiales que serian de necesidad imprescindible serian Tuberias y Accesorios.

- Los requisitos de enfriamiento se basarían en que no se excedan los límites de temperatura de operación establecidos en las fichas técnicas de los equipos.

- Si se necesitarían controles para mantener la operación del proceso dentro de los límites bien definidos, de preferencia automáticos para una mejor precisión.

4. ¿Cómo se desplazarán las corrientes de reactivos y productos y los equipos de calentamiento, enfriamiento y separación requeridos por el proceso, hasta y desde el reactor? ¿Quizá por gravedad, partiendo de un tanque de alimentación elevado? ¿Con bombas, sopladores, compresores o bandas de transmisión? ¿De que tipo? ¿Cuáles serán sus dimensiones? ¿Cuál el material de las tuberías?

- Se desplazarían mediante tubos de acero y se llevara los reactivos a el reactor desde un tanque elevado para usar la gravedad y evitar el gasto de energía, sus dimensiones serian acorde a la demanda del producto teniendo un sistema continuo para evitar un desabastecimiento, el cual será alimentado desde un almacén a través de una bomba y sopladores que lleven los insumos hacia el tanque elevado.

5. ¿Se sabe lo suficiente con respecto al sistema de reacción como para responder a todas estas preguntas, o será necesario llevar a cabo estudios de laboratorio adicionales? ¿Qué tipo de estudios? ¿Podrán emplearse de manera directa los datos de laboratorio para diseñar la planta industrial, o será preciso construir primero una planta piloto mas pequeña para probar el diseño? ¿Qué tan pequeña?

- NO, no es suficiente (solo con conocer que a una determinada proporción y temperatura elevada se obtiene un producto nuevo, no es suficiente); y si es necesario realizar estudios adicionales

- Los estudios son diferentes según:

* El tipo de reactantes:

 Solido-liquido, Solido- Solido, gas-liquido, liquido-liquido; etc

 Inflamables, comburentes, tóxicos, radiactivos, oxidantes, peligrosos o inocuos.

 Estables, inestables

 Etc.

* Tipo de reacción

* Condiciones externas

* Condiciones de la reacción

 Presión.

 Tiempo de reacción.

 Temperatura

 Flujo continuo discontinuo

Ahora bien los estudios podrían ser:

* Cinética de la reacción. (La reacción exotérmica, endotérmica; tiempo de reacción)

* Calentamiento del reactor

* Formación de sub productos (formación de gases u otros), si los hubiera.

* Naturaleza del producto

* Estabilidad del producto final.

* Enfriamiento del producto (choque térmico, paulatino, escalonado )

* Probar que reactor (equipos) es más conveniente.

* Balance de energía y materia. (calor necesario para conseguir dicha temperatura elevada)

* Acondicionamiento de los reactivos.

* Costos del equipo y material, sumados al costo de reactivos.

* Etc.

- Seria un error aplicarlos directamente en una planta industrial, en consecuencia la construcción de una planta piloto seria conveniente. Pues la construcción de una planta piloto sirve para obtener información sobre el proceso químico, y así determinar si el proceso en método y costo es viable, así como establecer los parámetros de operación óptimos de dicho proceso para el posterior diseño y construcción de la planta a escala industrial.

- El tamaño que siempre será a escala tendrá que sr lo suficientemente acondicionada para generar lo mas cerca posible el escenario de la original .Una planta piloto debe ser mucho más flexible que una planta a escala industrial en cuanto al rango permisible de sus parámetros de operación o variables de proceso, ya que una planta industrial opera siempre en las mismas condiciones, mientras que una planta piloto, por el hecho de estar destinada a la investigación o estudio de un proceso, debe permitir trabajar en un amplio rango de valores de temperatura, presión, etc., de manera que puedan realizarse experimentos o ensayos con valores bien distintos de las variables de proceso y poder determinar, así, los valores óptimos

6. ¿Qué podría salir mal durante el proceso y que se podría hacer si y cuando esto ocurriera?

- Por ser elevada la temperatura de la reacción, podría haber un sobre calentamiento y hasta una explosión en un caso extremo. La vigilancia pertinente y continua reduciría y eliminaría este percance.

- Las proporciones podría verse afectada por la preparación de los reactivos, pero una planificación controlada haría este percance un problema manejable.

- Tal vez exista una excesiva presencia de gases en el reactor.

- Según las características de los reactivos y producto por su inestabilidad, podría deteriorar el equipo. la selección de materiales adecuados, según análisis de laboratorio planta piloto, solucionaran este problema.

- En el enfriamiento tal vez se dé brusco, siendo e requerido un cambio de temperatura gradual, etc.

7. ¿Genera productos de desecho el proceso? ¿En qué cantidades? ¿Son potencialmente dañinos si se liberan al medio sin tratar? En caso afirmativo, ¿que daños provocarán? ¿Qué se debe hacer para reducir los riesgos de contaminación?

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