Reactor PFR

Planta de Cracking Térmico en Fase Vapor (Steam Cracking)

Introducción

El mecanismo de la pirolisis, por medio del cual el etileno y sus subproductos, se producen, tiene influencia económica en la manufactura de olefinas.

Las olefinas más importantes son el etileno y el propileno, en la desintegración térmica se somete a la carga, que puede ser propano, etano o butano, a temperaturas de alrededor de 455ºC y a presiones superiores a la presión atmosférica.

Pirolisis.

La alimentación se precalienta y vaporiza parcialmente en la sección de convención del horno, inyectándole seguidamente vapor recalentado, con lo que se completa la vaporización, y se la introduce en la zona convectiva del horno para recalentarla mezcla antes de entrar en la zona de radiación en la que tienen lugar de forma consecutiva y simultánea las reacciones comentadas. Como la capacidad del horno es limitada, deben disponerse varios en paralelo; uno de ellos diferente para pirolizar el etano y el propano separados en las unidades de fraccionamiento de colas, que se reciclan. La diferencia consiste en que los hidrocarburos ligeros requieren menor tiempo de residencia, menores temperaturas y menor relación vapor de agua/HC que las naftas. El gas saliente del horno de pirólisis debe enfriarse rápidamente en una caldera de recuperación de calor (en la que se genera vapor de muy alta presión) y, a continuación, se termina su enfriamiento hasta los 350-400ºC mediante mezcla con la corriente de fondo del fraccionador principal previamente enfriado en un refrigerante, con aire o con agua de refrigeración.

http://es.scribd.com/doc/60374024/Planta-de-Cracking-Termico-en-Fase-Vapor

http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/628/Capitulo3.pdf

PFR

La reacción de pirolisis:

〖C_2 H〗_6↔C_2 H_4+ H_2

En donde la k1 de reactivos a productos y Keq vienen dadas por:

k_p1=(〖3.59x10〗^14/T) e^((-26256)⁄T^a )

K_p1=〖3.31x10〗^(-7) e^0.014T

*La Temperatura debe evaluarte en K y la presión en atm.

La rapidez de reacción viene dada por

-r_a=(〖kp〗_1 P)/F_T [F_(C_2 H_6 )-〖F_(H_2 ) F〗_(C_2 H_(4 ) )/(〖Kp〗_1 F_T )]

Balance de Materia

dX/dV=((-ra))/F_Ao

Para el balance de energía

dT/dV=(U_a (T_a-T)-(-ra)(〖∆H〗_(rxn a T)))/(Fao*(∑_(i=1)^12▒〖(θ〗_i )(〖Cp〗_i )+x(∆Cp)))

U_a=1/(1/(h_agua D_e L)+ln(D_e/D_i )/(2〖πK〗_prom L)+ 1/(h_prom D_i L))

dP/dV=(-8fV^2 ρ_mezcla)/(πD^3 )

Donde

〖∆H〗_(rxn @T)=〖∆H〗_(rxn @ Tref+∫_298.15^T▒∑_i^k▒〖∆C_i (T-298.15)〗)

La velocidad de la Mezcla de gases

V=G/A_trasversal

Calculando la densidad de la mezcla:

ρ_mezcla=(P(PM))/RT

Obteniendo el número de Reynolds

R_e= ρVD/μ

Para mezcla de gases:

El fanning

Laminar (para mezcla de gases)

f= 16/R_e

Para la viscosidad de la mezcla: mediante el método de Herning Zipperer

μ_mezcla=∑_(i=1)^n▒((y_i)μ_i)/(∑_(j=1)^n▒〖y_i θ_ij 〗)

Para calcular Kpromedio de mezcla de gases, mediante el método de Chung et. al.

α=(〖Cv〗_metano+〖Cv〗_hidrogeno+〖Cv〗_etileno)/3R-3/2

β=0.7862-0.7109ω_prom+1.3168〖ω_prom〗^2

Ψ=1+(α(0.215+0.28288α-1.061β+0.26665z))/(0.6366+βz+1.061αβ)

z=2+10.5(Tr_prom )^2 k_prom=(3.75ΨRμ_mezcla)/PM

Tr=T/Tc

*Las ω, Cv, Tc; se calcularon mediante el promedio de las propiedades del H2, C2H6 y C2H4.

Para obtener la hprom(gases)

Nu= para tubos en flujo laminar es aproximadamente igual a 3.66

h_prom=(Nuk_prom)/μ_mezcla

Para el vapor de agua

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