balance de masa y energía - butadieno
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INTRODUCCIÓN
E. Caventou fue el primero en aislar el butadieno mediante pirólisis del alcohol
amílico. M. Berthelot produjo butadieno mediante el paso de una mezcla de
acetileno y etileno a través de una tubería de hierro caliente. En 1885, G.
Ciamcian y P. Magnaghi elucidaron la estructura del butadieno. H. E. Armstrong y
A. K. Miller, en 1886, descubrieron el butadieno a partir del craqueo de los
derivados del petróleo.
Luego S. Lebedew, en 1910, descubrió que el butadieno forma polímeros de
caucho, y despertó el interés práctico en este compuesto y el desarrollo de sus
derivados. El butadieno fue producido a gran escala en Alemania y Estados
Unidos, durante la 2da guerra mundial, debido a la gran cantidad de polímeros de
caucho sintético que necesitaban las unidades móviles, como tanques, carros,
aviones, en sus llantas. Simultáneamente, se desarrollaron métodos para la
producción de los polímeros de butadieno. Después de la guerra, el trabajo de K.
Ziegler y G. Natta, con la colaboración de otras personas, sobre la polimerización
con agentes catalíticos organometálicos llevó a una mejoría en la calidad del
caucho sintético.
APLICACIONES
El butadieno es la principal diolefina y el químico industrial de 4 carbonos más
importante, en su mayoría es utilizado como monómero o co-monómero en la
producción de caucho sintético. Es el componente principal del SBR (Styrene
butadiene rubber), que contiene 70% de butadieno y el resto en estireno. El
estéreo-específico caucho de Polibutadieno (PBR o Polybutadiene rubber) y el
caucho sintético termoplástico, que contienen polibutadieno y poliestireno, están
creciendo en importancia. El tercer polímero más importante sería el caucho de
Nitrilobutadieno (NBR), en el cual el butadieno y un 20-60% de acrilonitrilo son co-
polimerizados. El cuarto más importante sería el caucho de cloropreno (CR), en
donde el monómero sería el 2-clorobutadieno. Varios tipos de materiales de látex
son también producidos de butadieno en conjunto con otros monómeros. Otra
área importante para el uso de butadieno es en los plásticos. El producto principal
es el co-polímero de acrilonitrilo, butadieno y estireno, conocido como resina ABS,
en donde se incorpora un 10-15% de butadieno. El butadieno también se usa
como materia prima para la producción de adiponitrilo y hexametilendiamina como
productos intermedios para la producción del Nylon-66. También se incluye
butadieno en la producción del ciclododecatrieno como un paso hacia la
producción del Nylon-12 y en la manufactura del hexabromociclododecano. Un
nuevo polímero elastómero de acrilonitrilo butadieno carboxy-terminado (CBTN)
está siendo desarrollado como una alternativa a la tecnología de uretano, por
ejemplo, se podría usar en los parachoques de los automóviles.
Tabla XX. Usos del butadieno
USO FINAL PORCENTAJE DEL TOTALELASTÓMEROS SINTÉTICOS 63.30Caucho de Estireno-butadieno 32.00Caucho de polibutadieno 23.00Policloropreno (neopreno) 5.60Caucho de nitrilo 2.70POLÍMEROS Y RESINAS 15.70Acrilonitrilo-estireno-butadieno (ABS) 4.70Copolímero de Estireno-butadieno (látex) 11.00PRODUCTOS QUÍMICOS Y OTROS 21.00Adiponitrilo 13.00Otros 8.00
PROPIEDADES
PROPIEDADES FÍSICAS
El 1,3-butadieno es no corrosivo, incoloro e inflamable a temperatura ambiente y
presión atmosférica. Posee un ligero olor aromático. Es escasamente soluble en
agua, ligeramente soluble en metanol y etanol y soluble en solventes orgánicos
como el dietil éter, benceno y tetracloruro de carbono.
Por otra parte, el monómero 1,2-butadieno es mucho menos estudiado. Este es
inflamable a condiciones ambiente. La conjugación de su doble enlace lo hace 15
KJ/mol termodinámicamente más estable que la molécula con dos simples enlaces
aislados. El isómero s-trans, también llamado la forma trans, es más estable que
la forma s-cis, a temperatura ambiente.
La longitud del doble enlace del 1,3-butadieno es de 0.134 nm, y del enlace simple
es 0.148 nm. Dado que los enlaces carbono-carbono son de 0.154 nm, esto indica
el grado de carácter del doble enlace en el enlace simple del medio.
Tabla XX
Propiedad Valor Unidad
Fórmula molecular C4H6
Peso molecular 54.092Temperatura de ebullición a P. atm. -4.411 °CPunto de congelamiento -108.9 °CTemperatura crítica 152 °CPresión crítica 4.32 Mpa
Volumen crítico 221cm3/mol
Densidad crítica 0.245 g/mlDensidad (líquido) a 0°C 0.6452 g/mlDensidad (líquido) a 25°C 0.6194 g/mlDensidad (gas) (aire=1) 1.9Capacidad calorífica a 25°C 79.538 J/mol-KÍndice de refracción a -25°C 1.4292 °CSolubilidad en agua a 25°C 735 ppmViscosidad (líquido) a 0°C 0.25 mPaCalor de formación (gas) 110.165 kJ/molCalor de formación (líquido) 88.7 kJ/molFlash Point -85 °CLímite explosivo en aire inferior 2 %vol.Límite explosivo en aire superior 11.5 %vol.
PROPIEDADES QUÍMICAS
El butadieno posee dos enlaces dobles conjugados y, por ende, puede participar
en numerosas reacciones, las cuales incluyen adiciones 1,2- y 1,4- con él mismo
(polimerización) y con otros reactivos, dimerización lineal y trimerización, y la
formación de anillos.
La polimerización mediante adiciones de 1,2- y 1,4- es la reacción más importante
del butadieno. En la adición 1,2-, el polímero atáctico, en la cual el grupo vinilo
posee una posición estérica, también puede ser formado.
La manufactura del cloropreno (hidrocarburos clorados) requiere la cloración del
butadieno seguido de la isomerización y la dehidrocloración alcalina.
En la producción de ácido adípico, según un procedimiento de BASF, el butadieno
reacciona con monóxido de carbono y metanol en dos pasos bajo diferentes
condiciones de reacción. A mayores valores de temperatura, aproximadamente
185°C, y a menores presione, el éster de ácido de penteno reacciona otra vez con
el monóxido de carbono y metanol para formar el dimetil éster de ácido adípico. La
hidrólisis posteriormente genera la formación del ácido adípico.
El butadieno se somete a una hidroformilación para formar el aldehído valérico. En
la producción de Hexametilendiamina, el cianuro de hidrógeno reacciona con el
butadieno en dos pasos y el adiponitrilo así obtenido es hidrogenado para dar la
diamina. El butadieno también reacciona de varias formas para dar el 1,4-
butanodiol.
Dimerización y trimerización lineal: El butadieno forma dímeros lineales o trímeros
en presencia de catalizadores de Ni, Co, Pd o Fe. La dimerización del butadieno y
la simultánea reacción con monóxido de carbono y alcohol lleva a la síntesis del
ácido pelargónico, el cual es el punto de partida para la producción de lubricantes
resistentes al calor.
La reacción de ciclación de Diels-Alder: La reacción Diels-Alder es una de las
reacciones más conocidas del butadieno. Usualmente, un dienófilo, es decir, una
olefina con un doble enlace activado, reacciona con el butadieno formando un
anillo de ciclohexano. Esta reacción de adición, la cual es una adición 1,4-
exclusivamente, también puede darse con una segunda molécula de butadieno
como el componente dienófilo, formando el 4-vinilciclohexano-1. El
vinilciclohexano forma estireno cuando se somete a una deshidrogenación u
oxidación.
En la síntesis de la antraquinona, el butadieno pasa por una reacción Diels-Alder
con una naftaquinona para dar la tetrahidroantraquinona, el cual se puede oxidar
para formar la antraquinona.
El butadieno fácilmente sufre la adición 1,4- con el dióxido de azufre formando una
sulfona cíclica, 2,5-dihidrotiofeno-1,1-dióxido. Este compuesto es convertido a
sulfolano, un solvente altamente polar y estable al calor, mediante una
hidrogenación catalítica.
Formación de complejos: El butadieno reacciona con diversos componentes
metálicos para formar complejos, por ejemplo, con sales de Cu (I), las cuales son
utilizadas en la extracción de butadieno a partir de mezclas de hidrocarburos C4.
Los complejos son Fe, Ni, Co, Pd y Pt también son conocidos.
MÉTODOS DE PRODUCCIÓN DE BUTADIENO
Producción a partir de acetileno: La producción industrial a gran escala del
butadieno a partir del acetileno se llevó a cabo en Alemania mediante dos
procesos, los cuales ya no se llevan a cabo debido a que requiero grandes
cantidades de energía y es costoso.
Producción a partir de etanol:
2CH3CH2OH → CH2=CH-CH=CH2 + H2 + 2H2O
Es un método muy utilizado en la comunidad Europea debido al gran subsidio que
el posee el etanol en esta.
Deshidrogenación de n-butano: Es la deshidrogenación de un paso más conocida,
es el proceso Houdry Catadiene, el cual empezó a ser empleado desde 1943.
Posee un alto rendimiento de butadieno a costos relativamente bajos.
Deshidrogenación oxidativa de n-butenos: La conversión y la selectividad de la
deshidrogenación de n-buteno a butadieno puede ser significativamente mejorada
mediante la remoción del hidrógeno del equilibrio. La adición del oxígeno causa la
oxidación del hidrógeno hacia agua.
C4H8 + ½ O2 → C4H6 + H2O
La adición de oxígeno a la reacción de deshidrogenación del butano no es muy
significativa debido a las altas temperaturas requeridas, el oxígeno reacciona los
productos de reacción, dando origen a subproductos no deseados.
Deshidrogenación oxidativa de butano con un Halógeno: La Shell desarrolló un
proceso de deshidrogenación de butano a butadieno en un paso, utilizando ioduro
como receptor de hidrógenos. La adición de ioduros establece una conversión y
rendimiento altos de butadieno, pero con la desventaja de causar problemas
serios de corrosión en la planta
Craqueo con vapor: El craqueo con vapor o “Steam Cracking” es una reacción
compleja y altamente endotérmica de pirolisis. La materia prima principal de
craqueo es el etano, el cual genera pocos hidrocarburos C4 y es, por ende, no
muy adecuado como una ruta de obtención del butadieno
Selección del proceso
Si deseamos un alto rendimiento del butadieno, el proceso Catadiene es el que
resulta más adecuado
Proceso
Descripción del proceso
Deshidrogenación del butano
Reacción química
Reacción principal
C4H 10→CH2=CH−CH=CH 2+2H2 ;∆ H=+32.2Kcal
Reacción secundaria
C4H 10→C4H 8(nbutilenos)+H 2
Un gas de refinería de corte C4/C5 que contiene, en su mayoría, butano con algo
de isopentano es mezclado con gas de recirculación y precalentado a temperatura
de reacción antes de entrar en contacto con el catalizador de lecho fijo, sistema
regenerador de calor. Un par de reactores forma un ciclo adiabático con el calor de
reacción requerido, durante los 5-15 minutos del periodo de formación, igual al
calor provisto por la combustión de los depósitos de carbón en el catalizador
durante el periodo de regeneración. La temperatura de reacción al inicio del
periodo de formación es 650 °C, la cual cae a 550 °C al final, antes del cambio
hacia la etapa de regeneración. La presión es baja, 120 – 150mm absolutas, como
para poder dirigir la reacción hacia la derecha.
Los productos gaseosos son enfriados con aceite, comprimidos, enfriados y
separados de los productos finales ligeros mediante una absorción con nafta,
seguido de un fraccionamiento. Los productos en la parte superior son
fraccionados para obtener butadieno en el tope, el cual es purificado mediante 1.
Absorción con Acetato de amonio cuproso (CAA) 2. Destilación extractiva con
Furfural y 3. Destilación azeotrópica con Amoniaco.
El proceso de absorción más común involucra el contacto del butadieno-buteno,
cercanos en punto de ebullición, con el Acetato de Amonio cuproso, el cual
disuelve el butadieno. Una etapa de desorción a una temperatura más superior es
seguida de una destilación, compresión, y licuefacción del butadieno para dar un
producto de 98%-99% de pureza. Pueden llegar a requerirse mono-olefinas. El
Amoniaco es recuperado en la torre de destilación mediante la adición de agua;
luego es separado simultáneamente con el NH3 anhidro mediante
fraccionamiento.
Balance de Masa
Reactor
Masa que reacciona: 62.1571 Kg (de la alimentación) = 1.0717 kmol
Tomamos como base: 1 minuto de operación
Las reacciones a considerar son las siguientes:
C4H10 → CH2=CH-CH=CH2 + 2H2 → (I)
C4H10 → C4H8 + H2 → (II)
El rendimiento de butano a butadieno lo tomamos como 60%
n-butano que reacciona a butadieno (I) = 0.643 kmol
n-butano que reacciona a butileno (II) = 0.2143 kmol
Tomamos como (0.2143/2) = 0.1072 kmol lo que reacciona para dar los productos
ligeros: 0.1072 x 58 = 6.2157 kg
De igual manera, tomamos como (0.2143/2) = 0.1072 kmol lo que reacciona para
dar los productos pesados: 0.1072 x 58 = 6.2157 kg
En la reacción (I) tenemos:
0.643 kmol butadieno = 0.643 x 54 = 34.7222 kg
En la reacción (II) tenemos = 0.2143 kmol = 0.2143 x 56 = 12.0027 kg
H2 producido en las reacciones (I) y (II) = 0.643 x 4 + 0.2143 x 2 = 3.0007 kg
La conversión a butadieno la tomamos como 12%
Butano entrando al reactor = (1/0.12)(0.6443) = 5.3584 kmol = 5.3584 x 58kg =
310.79 kg
Butano de la recirculación = 5.3584 – 1.0717 = 4.2867 kmol = 248.63 kg
ENTRADA SALIDA
C4H10 310.79 kg C4H10 248.63 kgC4H6 34.7222 kgC4H8 12.0027 kg
H2 3.0007 kgLigeros 6.2157 kg
Pesados 6.2157 kgTOTAL 310.79 kg TOTAL 310.79 kg
REACTOR
Componente Peso en kg Masa molar (kg/kmol) N° de kmolC4H10 248.63 58 4.2867C4H6 34.7222 54 0.643C4H8 12.0027 56 0.2143H2 3.0007 2 1.5003Ligeros 6.2157 45 se asume 0.1393Pesados 6.2154 60 se asume 0.1072TOTAL 310.79 6.8909
Moles de inertes (H2 y ligeros) que entran para absorción a través de la mezcla
gaseosa (Gms) = 1.6396 kmol
Razón molar de soluto-inertes en la mezcla de gas que entra = Yb =
5.2513/1.6396 = 3.2026
Asumimos que el 99.99% del soluto será removido en la absorción, entonces:
Razón molar de soluto-inerte en la mezcla de gas saliente = Ya = 3.2026 x 10-3
Razón molar de soluto-solvente (nafta) que entra al reactor = Xa = 0 (utilizamos
nafta pura)
El solvente puro utilizado será Lms y Xb será la razón molar de soluto-solvente
que sale del reactor.
El balance de masa para el soluto en la absorción será:
Lms(Xb-Xa) = Gms(Yb-Ya)
Para un mínimo de solvente, tenemos: (Lms) min, Xb=Xb*
La relación de equilibrio es: Y=0.5X
Xb* = Yb/0.5 = 3.2026/0.5 = 6.4052
(Lms) min x (6.4052 – 0) = 1.6396 (3.2026 – 3.2026x10-3)
(Lms) min = 0.8190 kmol
La proporción de solvente será 1.2 veces la mínima
Lms = 0.8190 x 1.2 = 0.9828 kmol = 0.9828 x 1.28 = 125.8 kg
H2 sin absorber = 3.0007 x 0.999 = 2.9976 kg
H2 que se absorbe = 3.0007 – 2.9976 = 0.003 kg
Ligeros sin absorber = 6.2157 x 0.999 = 6.2095 kg
Ligeros absorbidos = 6.2157 – 6.2095 = 0.006 kg
Ligeros 6.2095 kgNafta 125.8 kg H2 2.9976 kg
SOLUCIÓN
C4H10 310.79 kg Nafta 125.8 kgC4H6 34.7222 C4H10 248.63 kgC4H8 12.0027 C4H6 34.7222 kg
H2 3.0007 C4H8 12.0027 kgLigeros 6.2157 H2 0.003 kg
Pesados 6.2157 Ligeros 0.006 kgPesados 6.2157 kg
TOTAL 436.59 kg TOTAL 436.59 kg
ABSORBEDOR
STRIPPER
Removemos la nafta en el Stripper
No se toman en cuenta el H2 y los ligeros, pues asumimos que son despreciables.
MEZCLA GASEOSAENTRADA C4H10 248.63 kg
Nafta 125.8 kg C4H6 34.7222 kgC4H10 248.63 kg C4H8 12.0027 kgC4H6 34.7222 kg Pesados 6.2157 kgC4H8 12.0027 kg
Pesados 6.2157 kgNafta 125.8 kg
TOTAL 427.371 kg TOTAL 427.371 kg
STRIPPER
TORRE DE BUTADIENO
Los pesados serán removidos en la torre de butadieno
Balance de Masa en la Torre de Butadieno
BUTADIENO CRUDO
C4H10 248.63 kgMEZCLA GASEOSA C4H6 34.7222 kg
C4H8 12.0027 kgC4H10 248.63 kgC4H6 34.7222 kg Pesados 6.2157 kgC4H8 12.0027 kg
Pesados 6.2157 kg
TOTAL 301.571 kg TOTAL 301.571 kg
TORRE DE BUTADIENO
MEZCLADOR SEDIMENTADOR
El butadieno se manda al Mezclador sedimentador, en donde el Acetato de
Amonio Cuproso (CAA) separa el n-butano
Balance de masa en el Mezclador-sedimentador
Utilizamos 1kg de Acetato por cada kg de Butadieno crudo
CAA 295.355 kg C4H10 248.63 kg
BUTADIENOC4H10 248.63 kg CAA 295.355 kgC4H6 34.7222 kg C4H6 34.7222 kgC4H8 12.0027 kg C4H8 12.0027 kg
TOTAL 590.71 kg TOTAL 590.71 kg
MEZCLADOR-SEDIMENTADOR
STRIPPER
Todo el Acetato de amonio cuproso será removido en el Stripper
Balance de masa en el Stripper
ENTRADA C4H6 34.7222 kgACC 295.355 kg C4H8 12.0027 kg
C4H6 34.7222 kgC4H8 12.0027 kg ACC 295.355 kg
TOTAL 342.08 kg TOTAL 342.08 kg
STRIPPER
TORRE DE DESTILACIÓN AZEOTRÓPICA
En la destilación azeotrópica se utiliza amoniaco para remover el C4H8
Balance de Masa:
Se usa 0.2kg de NH3 por kg de mezcla C4H6 – C4H8
NH3 requerido = 46.7249 * 0.2 = 9.3449 kg
NH3 9.3449 kgNH3 9.3449 kg
C4H6 34.7222 kgC4H6 34.7222 kgC4H8 12.0027 kg C4H8 12.0027 kg
TOTAL 56.0698 kg TOTAL 56.0698 kg
TORRE DE DESTILACIÓN AZEOTRÓPICA
En el purificador de butadieno el NH3 se remueve con H2O
Se utilizan 0.2kg de H2O por cada Kg de mezcla C4H6 – NH3
H2O requerida = 0.2 * 44.0671 = 8.8134 kg
Balance de Masa en el purificador de Butadieno
H2O 8.8134 kg C4H6 34.7222 kg
NH3 9.3449 kg H2O 8.8134 kgC4H6 34.7222 kg NH3 9.3449 kg
TOTAL 52.8805 kg TOTAL 52.8805 kg
PURIFICADOR DE BUTADIENO
Butadieno producido: 34.7222 kg
BALANCE DE ENERGÍA
Pre-calentador
Data requerida Fluido frío (C4H10) Fluido caliente (fuel gas)
Masa = m (kg) 310.79 ???
Calor específico = Cp (J/kg-K) 1.6164.10^3 1.1.10^3
Temperatura de salida (°C) 650 200
Temperatura de entrada (°C) 25 900
Diferencia de temperaturas = ∆T (°C) 625 700
(m x Cp x Delta T) fluido frío = (m x Cp x Delta T) fluido caliente
310.79 x 1.6164 x 10^3 x 625 = m x 1.1 x 10^3 x 700
m = 407.75 kg
Masa de fuel gas requerida = 407.75 kg
Fuel Gas: 407.75 kg
Temperatura de salida: 200 °C
C4H10 (gas): 310.79 kg C4H10 (gas): 310.79 kg
Temperatura de entrada: 25 °C Temperatura de salida: 650 °C
Fuel Gas: 407.75 kg
Temperatura de entrada: 900 °C
PRECALENTADOR
REACTOR:
Data requerida Reactantes ProductosMasa, m (kg) 310.79 310.79Calor específico, Cp (J/kg-K) 1.6164x10^3 1.94x10^3
Temperatura de entrada de reactantes: 650 °C
Calor de Reacción ∆H°r = 32.2 Kcal
Temperatura dato: 25°C
Temperatura de los productos dejando el reactor: ¿?
Calor de reacción (∆H) = ∑ (mCp∆T) prod. + ∆H°r - ∑ (mCp∆T) react.
Para un proceso adiabático: ∆H = 0
(∆H) = ∑ (mCp∆T) prod. + ∆H°r - ∑ (mCp∆T) react. = 0
0 = 301.79 x 1.94 x 10^3 x (T-25) + 32.2 x 4.187 x 1000 – 310.79 x 1.6164 x 10^3
x (650-25)
T – 25 = 520.52°C
T = 545.5°C
Temperatura de salida de los productos = 545.5 °C
T. entrada 650 °C T. salida 545.5 °C
C4H10 310.79 kg C4H10 248.63 kgC4H6 34.7222 kgC4H8 12.0027 kg
H2 3.0007 kgLigeros 6.2157 kg
Pesados 6.2157 kgTOTAL 310.79 kg TOTAL 310.79 kg
REACTOR
TORRE DE ENFRIAMIENTO
Data requerida Fluido frío (aceite)Fluido caliente (productos
del reactor)
Masa = m (kg) ??? 310.8Calor específico = Cp (J/kg-K) 2.1x10^3 1.6164x10^3Temperatura de entrada (°C) 25 545.5Temperatura de salida (°C) 300 55Diferencia de temperaturas = ∆T (°C) 275 490.5
(m x Cp x ∆T) fluido frío = (m x Cp x ∆T) fluido caliente
m x 2.1x10^3 x 275 = 310.79 x 1.6164x10^3 x 490.5
m = 426.67 kg
Masa de aceite requerido = 426.67 kg
Aceite 426.67 kgT. entrada 25 °C
T. entrada 545.5 °C T. salida 55 °C
C4H10 248.63 kg C4H10 248.63 kgC4H6 34.72 kg C4H6 34.72 kgC4H8 12 kg C4H8 12 kg
H2 3 kg H2 3 kgLigeros 6.22 kg Ligeros 6.22 kg
Pesados 6.22 kg Pesados 6.22 kgAceite 426.67 kg
TOTAL 310.79 Kg T. salida 300 °C TOTAL 310.79 Kg
TORRE DE ENFRIAMIENTO
ENFRIADOR
Data requeridaFluido frío (productos de la
compresión)Fluido caliente (agua)
Masa = m (kg) 310.79 ???
Calor específico = Cp (J/kg-K) 1.6164x10^3 4.187x10^3
Temperatura de entrada (°C) 75 25
Temperatura de salida (°C) 35 85
Diferencia de temperaturas = ∆T (°C) 75-35 = 40 85 - 25 =60
(m x Cp x ∆T) fluido frío = (m x Cp x ∆T) fluido caliente
m x 4.187x10^3 x (85-25) = 310.79 x 1.6164x10^3 x (75-35)
m = 79.98 kg
Masa de agua requerida = 79.98 kg
H2O 79.98 kgT. entrada 25 °C
PRODUCTOS (Gas)Masa 310.79 kg
Masa 310.79 kg T. salida 35 °CT. entrada 75 °C
PRODUCTOS (Gas)H2O 79.98 kg
T. salida 85 °C
ENFRIADOR
TORRE DE BUTADIENO
En el condensador:
Vλ = (mCp∆T) medio enfriador
V = Cantidad de vapor que sale de la torre = D (RD+1)
RD (razón de reflujo) = 2.5
D = cantidad de destilado = F ((xF-xB)/ (xD-xB))
F = 5.25 kmoles
xF = 0.9796
xB = 0.001
xD = 0.9999
Reemplazando las variables tenemos:
D = 5.14 kmoles
Cantidad de vapor = V = 5.14 x (2.5 + 1) = 18 kmoles = 295.35 kg
λ = 494.6x10^3 J/kg
m = masa del medio enfriador = ¿?
Cp del medio enfriador = 3x10^3 J/kg-K
Tenemos ∆T = 15°C
Vλ = (mCp∆T) medio enfriador
295.35 x 494.6x10^3 = m x 3x10^3 x 15
m = 3246.26 kg
ύ = rate de flujo de vapor en el fondo de la torre = V – F(1-q)
q = 1 (para alimentación líquida saturada)
ύ = V = 295.35 kg
En el reboiler:
Data requerida Fluido caliente Fluido frío (agua)Vapor, ú (Kg) 295.35
Calor latente, alfa (J/kg) 2321.5x10^3 515x10^3
(úλ) fluido frío = (mλ) fluido caliente
295.35 x 515x10^3 = 2321.5x10^3 x m
m = 65.52 kg
Masa del medio calentador requerido para el reboiler = 65.52 kg
xD 0.9999
ALIMENTACIÓN = F
C4H10 4.29 kmol
C4H10 4.29 kmol C4H6 0.64 kmol
C4H6 0.64 kmol C4H8 0.21 kmol
C4H8 0.21 kmol
Fondos 0.11 kmol
TOTAL 5.25 kmol
xF 0.9796 xB 0.001
0.11 kmolFondos pesados
RESIDUO
DESTILADO
TORRE DE
BUTADIENO
Reboiler
Condensador