INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA LAGUNA SINTESIS Y OPTIMIZACION DE PROCESOS
TORREÓN COAH. A 17 DE SEPTIEMBRE DEL 2017 Ing. Química
Uso de programación dinámica para la síntesis De sistemas de separación
Problema: El cloruro de alilo es un compuesto químico de notable valor. Para producirlo, se utiliza la siguiente reacción: C3H6 + CL2 C3H5Cl + HCl Esta reacción ocurre a 300°c con 100% de exceso de propileno y está acompañado de otras reacciones secundarias que producen varios compuestos clorados.
Salida del reactor.
Símbolo A B C D E
Compuesto 1,3 Dicloropropano Dicloruro de acroleína Cloruro de alilo Cloro Propileno
Cantidad relativa con base de peso 0.2 1.8 9.3 3 105
Punto de ebullición (°C)
Solubilidad en agua (% en peso
112
Insoluble
84 50 -34 -48
Insoluble 0.33 1.46 0.89
C
A B
COLUMNA DE DESTILACIÓN
C
2
A COLUMNA DE DESTILACIÓN
B C
1
A
D
B
A B
D REACTOR
C D
E
D
DESTILACIÓN ESTILO PREFRACCIONADOR.
E
E
F
A L TE R NA TI V A #1
E F
COLUMNA DE ABSORCIÓN.
F
A LT E R NA TI V A #1
En esta alternativa, los compuestos que salen del reactor salen en forma gaseosa a 300°C y se enfrían hasta -35 °C, después estos son introducidos a un prefraccionador el cual separa en dos corrientes a todos los compuestos, en la corriente de destilado salen los compuestos A,B,C Y D y en la segunda sale E y F en forma gaseosa, esta corriente es separada con una columna de absorción de gases y el propileno es recirculado al reactor La corriente 1 del prefraccionador es pasada a una columna de destilación (1) en la cual se destilan los componentes A,B Y C y como residuo se separa D (cloro) el cual es recirculado al reactor. Posteriormente la corriente que lleva los compuestos A,B Y C es nuevamente introducida a otra columna de destilación en donde se separa el producto deseado (C puro) y los compuestos A y B (hidrocarburos clorados) son el residuo de la destilación. En la alternativa número uno se respetó las siguientes reglas heurísticas
Regla #2, ya que se optó por separar las corrientes para disminuir los flujos. Regla #3: Se separó primero el propileno y el ácido clorhídrico ya que son los que están presentes en mayor cantidad. Regla#5: Se realizó la separacion mas difícil al último que es donde están presentes el cloruro de alilo(producto deseado), el 1,3 Dicloropropano y el Dicloruro de acroleína, donde se obtuvo como destilado el producto deseado. Se realizó al último ya que estos tres compuestos tienen propiedades similares por lo tanto era más complicada su separacion. Regla #8: Ya que se obtuvo el cloruro de alilo (producto deseado) como un destilado de la última columna.
En la alternativa #2, presentada a continuación, se respetaron las siguientes reglas heurísticas:
#2, el mezclado de corrientes para facilitar separación #5 separación de componentes más difíciles al útlimo, en este caso el separar el Cl2 para su recirculación #6, separar especies externas inmediatamente #7 trabajar con temperaturas altas
A recirculante
F puro
A
Reactor B
(300°C)
A B C D E F
A B C D E
Evaporador 50°C
D E Mezclador
A
Agua ALTERNATIVA #2 A: Propileno B: Cloro C: ácido clorhídrico D: 1,3 dicloro propano E: dicloruro de acroleína F: cloruro de alilo
Agua A B C NaOH
NaOH Celda electrolítica
B
Absorbedor HCl
HCl Agua Mezclador
NaCl Agua
Al reactor se introducen dos corrientes, Propileno (A) y Cloro (B). En un reactor PBR se hacen reaccionar a 300°C y sus productos son ácido Clorhídrico (C), 1,3 dicloro propano (D), dicloruro de acroleína y cloruro de alilo (F), el cual se quiere separar en forma pura. Posteriormente se hacen pasar por un evaporador a 50°C, donde el cloruro de alilo se evapora y los remanentes se mezclan con una corriente de agua. De esta manera, los compuestos orgánicos D y E, al ser insolubles en agua, se separan, mientras que el Cloro y ácido clorhídrico se mezclan con el agua formando HCl solamente, pasando ahora a un absorbedor junto con el propileno también disuelto. Este equipo separará en forma de gas al propileno, el cual se recirculará a la alimentación del reactor, y el HCl se mezclará con una corriente de NaOH para formar NaCl y agua. Así, el NaCl pasará a una celda electrolítica para descomponerse y separar al Cloro gaseoso, el cual se recirculará a la alimentación.
