Diseño Y Simulación De Procesos Y Productos I (IQ-30715)

[pic 1]

UNIVERSIDAD DE GUANAJUATO

       División De Ciencias Naturales Y Exactas

Departamento De Ingeniería Química

Diseño Y Simulación De Procesos Y Productos I (IQ-30715)

Profesor:

Dr. Gabriel Segovia Hernández

Tarea #3

Alumnos:

Blanca Aldara Alí Porras

Esther Alejandrina Vega González

Iris Estephanie Sánchez Betancourt

Karla Jimena Ramírez Estrada

Saúl González Morales

Juan de Dios Fernando Valdez Mireles

Fecha: 3 de septiembre del 2018

INDICE DE TABLAS E ILUSTRACIONES

Tabla 1. Datos de Equilibrio % Peso: Decosano – Difenil – Hexano (DPH) – Furfural a 45oC        6

Tabla 2.Fase de Decosano: Composición % peso        6

Tabla 3. Fase de Decosano: Composición % peso        7

Ilustración 1 Diagrama extracción trifásico        12

ÍNDICE DE ECUACIONES

Ecuación 1

[pic 2]

Ecuación 2

[pic 3]

Ecuación 3

[pic 4]

Ecuación 4

[pic 5]

Ecuación 5

[pic 6]

Ecuación 6

[pic 7]

Ecuación 7

[pic 8]

Ecuación 8

[pic 9]

Ecuación 9

[pic 10]

Ecuación 10

[pic 11]

Ecuación 11

[pic 12]

Ecuación 12

[pic 13]

Ecuación 13

[pic 14]

Ecuación 14

[pic 15]

Ecuación 15

[pic 16]

Ecuación 16

[pic 17]

Ecuación 17

[pic 18]

Ecuación 18

[pic 19]

Ecuación 19

[pic 20]

Ecuación 20

[pic 21]

Ecuación 21

[pic 22]

Ecuación 22

[pic 23]

Ecuación 23

[pic 24]

Problema 1. Se desea diseñar una columna de destilación de platos tipo sieve para procesar una mezcla de etil-benceno / o-xileno con una alimentación de 1974 lb-mol/hr, operando a 1.73 atm. La alimentación tiene 40% mol de etil-benceno y entra como líquido saturado. El producto de destilado debe de tener una composición de 98.7% mol de ligero, y el fondo 98.6% mol de pesado.

Para una razón de reflujo 1.42 veces la mínima:

1. Estime el costo de instalación de los tres equipos principales en el año 2017 usando el método de Guthrie.
2. Estime el costo de operación del sistema. Suponga 8500 horas de operación al año y los siguientes costos de servicios para 2000:

Para mezclas de benceno-tolueno:

• Calores latentes pueden tomarse como 13700 Btu/lb-mol.
• Capacidades caloríficas pueden tomarse como 40 Btu/(lb-mol)(oF)

Coeficientes globales de transferencia de calor:

• Para el hervidor 80 Btu/(hr)(ft2)(oF)
• Para el condensador 100 Btu/(hr)(ft2)(oF)

Para el agua de enfriamiento:

• Temperatura promedio = 90oF
• Incremento máximo permisible = 50oF

Para el vapor:

• Se usa vapor saturado a 60 psia. A estas condiciones, la temperatura de saturación es 292.7oF, y el calor latente es 915.5 Btu/lb.

Solución al inciso a) Al tener el dimensionamiento^[1] del equipo proseguimos al cálculo de los equipos principales de la columna en el 2017.

1. Calcular el costo base (ec. 1)                

C0=180 $

L=147ft

L0=10ft                                [pic 25]

D=8.5ft

D0=2ft

β=1.45

α=0.97

1. Ajustar costo base por efecto: geometría, presión, material y año de cálculo (ec. 2 y 3)

D=2.5908m

P=1.753 bar

I1(2017)=567.5

[pic 26]

Fm=1

Fd=1

[pic 27]

1. Calcular el costo del módulo desnudo. (ec. 4)

[pic 28]

1. Calcular el costo del módulo desnudo adaptado. (ec. 5)

[pic 29]

1. Añadir contingencias (ec. 6)

[pic 30]

Costo del condensador:

1. Costo base (ec. 7 y 8)

[pic 31]

[pic 32]

[pic 33]

1. Ajustar Cb por efecto: geometría, presión, material y año de cálculo (ec. 9 y 3)

[pic 34]

[pic 35]

Fd=2.9

Fm=1.4

[pic 36]

1. Costo del módulo desnudo (ec. 4)

[pic 37]

1. Costo modulo desnudo adaptado (ec. 5)

[pic 38]

1. Añadir contingencias (ec. 6)

[pic 39]

Costo del rehervidor:

1. Costo base (ec. 7 y 8)

[pic 40]

[pic 41]

[pic 42]

1. Ajustar Cb por efecto: geometría, presión, material y año de cálculo (ec. 9 y 3)

[pic 43]

[pic 44]

Fd=2.9

Fm=1.4

[pic 45]

1. Costo del módulo desnudo (ec. 4)

[pic 46]

1. Costo modulo desnudo adaptado (ec. 5)

[pic 47]

1. Añadir contingencias (ec. 6)

[pic 48]

Costo total de instalación (ec. 10)

[pic 49]

*NOTA: los costos de tubería, instrumentación y aislante, pueden tomarse como el 60% del costo del equipo instalado.

Solución al inciso b)

1. Calcular IF (ec. 11)

[pic 50]

1. Calcular I (ec. 12)

[pic 51]

1. Calcular inversión en el 2000 (ec. 12)

[pic 52]

1. Calcular costo (ec. 13, 14 y 15)

Suponiendo que el agua usada en el condensador y el rehervidor tengan un gasto constante de 750000 lb/h calculamos un aproximado de los gastos por evento:

[pic 53]

[pic 54]

Problema 2. Isobutano (A), n-butano (B), n-pentano (C) y n-hexano (D) respectivamente, entra en una columna flash  isotérmico a 125 psia y 250oF.

1.  Calcule el costo del recipiente (vertical) si el diámetro es un tercio de la altura. El recipiente es de acero inoxidable. Efectúe los cálculos para el año de 2016. Seleccione apropiadamente el modelo termodinámico.

1.  Si la corriente de vapor del tanque se desea vender, y se desprecia el precio de la materia prima y del subproducto, estime el precio de venta si se desea una tasa mínima de retorno después de impuestos del 15%. Suponga que la producción de la mezcla a vender es equivalente a 2000000 lb/año y se laboran 8500 horas por año.

Problema 3. En un evaporador de doble efecto se han de tratar 10000 Kg/hr de una disolución que no tiene aumento apreciable en el punto de ebullición, para concentrarla desde el 10% hasta el 20%. La solución diluida entra en el primer efecto a 20oC y en este efecto condensa el vapor vivo a 105 oC, mientras que el vapor procedente del segundo efecto tiene una temperatura de condensación de 50 oC. Los coeficientes integrales de transmisión de calor para el primero y el segundo efecto valen 1800 y 1500 Kcal/ (m2) (Hr) (oC). El calor específico de la disolución puede tomarse igual a la unidad para todas las concentraciones. Si el área de la superficie de cada efecto son iguales y los equipos están hechos de acero al carbón. Calcular el costo del evaporador de doble efecto.

...