PLANTA DE OBTENCIÓN DE ETILHEXANOL. INGENIERÍA DE PROCESOS

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TRABAJO FINAL

PLANTA DE OBTENCIÓN DE ETILHEXANOL. INGENIERÍA DE PROCESOS

Estudiante:

DIAZ HURTADO daniel David

Docente:

SÁNCHEZ TUIRAN Eduardo Ph.D.

Semestre:

IX

UNIVERSIDAD DE CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA

Cartagena D, T y C.

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO

La primera etapa del proceso es una reacción de hidroformilación (oxo) a partir de la cual el producto principal es el n-butiraldehído. Las alimentaciones a este reactor son gas de síntesis (mezcla de CO / H2) y propileno en la relación molar 2/1, y los productos reciclados de craqueo de isobutiraldehído. El reactor funciona a 130 ° C y 350 bar, usando cobalto carbonilo como catalizador en solución. Los principales productos de reacción son n- e isobutiraldehído en una relación de 4: 1, siendo el primero el producto requerido para la posterior conversión a 2-etilhexanol. Además, el 3% de la alimentación de propileno se convierte en propano, mientras que otros no reaccionan.

Dentro del reactor, sin embargo, el 6% del producto de n-butiraldehído se reduce a n-butanol, el 4% del producto de isobutiraldehído se reduce a isobutanol, y otras reacciones producen en pequeña medida compuestos de alto peso molecular (extremos pesados) para la extensión de 1% en peso de la mezcla de butiraldehído

/ butanol en la salida del reactor. El reactor es seguido por un separador de gas y líquido que opera a 30 bar, desde el cual la fase líquida se calienta con vapor para descomponer el catalizador para la recuperación de cobalto por filtración. Un segundo separador gas-líquido que funciona a presión atmosférica produce posteriormente una fase líquida de aldehídos, alcoholes, extremos pesados y agua, que está libre de propano, propileno, monóxido de carbono e hidrógeno. Esta mezcla pasa luego a una columna de destilación que da un producto superior de butiraldehídos mezclados, seguido por una segunda columna que separa los dos butiraldehídos en una corriente de isobutiraldehído que contiene 1,3% de mol de butiraldehído y una corriente de n-butiraldehído que contiene 1,2% de isobutiraldehído molar. Un cracker convierte el isobutiraldehído a un rendimiento en el rendimiento del 80% en propileno, monóxido de carbono e hidrógeno al pasar sobre un catalizador con vapor. Después de la separación del agua y del isobutiraldehído sin reaccionar, el gas craqueado se recicla al reactor de hidroformilación.

El isobutiraldehído se recicla a la entrada del cracker. Las condiciones de funcionamiento del cracker son 2758C y 1 bar. El n-butiraldehído se trata con un hidróxido sódico acuoso al 2% p / p y experimenta una condensación aldólica con una eficacia de conversión del 90%. El producto de esta reacción, 2-etilhexanol, se separa y luego se reduce a 2-etilhexanol mediante hidrógeno en presencia de un catalizador de níquel con una tasa de conversión del 99%. En etapas posteriores del proceso (no se requieren detalles), se recupera el 99.8% del 2-etilhexanol con una pureza del 99% en peso.

DIAGRAMA DE BLOQUES

Catalyst solution        cobalt[pic 2]

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Propylene Feed 93% propylene

7% propane[pic 4]

cobalt carbonyl (catalyst)

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n-butyraldehyde isobutyraldehyde[pic 6]

[pic 7][pic 8][pic 9]

(n - : iso = 4:1)

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Synthesis gas (CO/H2 mixture) 48.6% H2

49.5% CO

0.4% CH4

1.5% N2

molar ratio Synthesis Gas : Propylene

2 : 1

n-butanol (from 6% of n-butyraldehyde) Isobutanol (from 4% of isobutyraldehyde)

1.0 wt % butyraldehyde/butanol mixture

propane (from 3% propylene) unreacted propylene

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mixed butyraldehydes[pic 12][pic 13]

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alcohols[pic 15]

xide

catalyst

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Recycled to oxo-reactor

Isobutyraldehyde stream (1.3mol% n-butyraldehyde)[pic 19]

A[pic 20][pic 21][pic 22]

2% w/w NaOH[pic 25]

2-ethylhexanal

2-ethylhexanol (99.8% recovery)

(99% w/w purity)[pic 26]

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2-ethyl hexanal unreacted n-butyraldehyde[pic 28][pic 29][pic 30][pic 31][pic 32][pic 33]

unreacted

n-butyraldehyde

PIPING AND INSTRUMENTATION DIAGRAM PI&D

P&ID PROCESO DE OBTENCIÓN DE ETHILHEZANOL[pic 34][pic 35][pic 36]

P&ID

El diagrama P&ID mostrado del proceso muestra los equipos e instrumentos del proceso de hidroformilación. Además, muestra las corrientes del proceso, así como corrientes auxiliares de servicios y conexiones de los lazos de control. El diagrama elaborado es un preliminar construido a partir del diagrama de bloques y la descripción del proceso, así como del conocimiento de los diseñadores (Estudiantes) en cuanto a ingeniería y control de procesos. A continuación, se destacan algunas unidades del proceso:

TK01 – Almacenamiento de Polipropileno (Esfera para almacenamiento de gases).

TK02 – Almacenamiento de Gas de síntesis (Esfera para almacenamiento de gases).

TK03 – Almacenamiento de subproducto: alcoholes.

R01 – Reactor de hidroformilación (Reactor tubular con chaqueta de enfriamiento). S01 – Separador para la recuperación de catalizador.

S02 – Separador de la mezcla propano, propileno, aldehído y alcoholes.

Balances de Masa

Balance etapa hidroformilación:

Se realizan las siguientes suposiciones:

• La relación molar 2:1 gas de síntesis: propileno se cumple para la relación molar H2:Propileno.
• El peso molecular de las fracciones pesadas es de 300 kg/kmol y proceden exclusivamente de propileno reaccionado.
• La conversión del propileno hacia los butiraldehídos es del 90%, siendo la conversión a propano de un 3%.

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