1. Heuristics para procesos de sintesis
23/11/2018
Ejercicio 3
Heuristics para procesos de sintesis
23/11/2018
Design & Analysis II
Design & Analysis II

2. Heuristic 3:
When nearly pure products are required, eliminate inert species before the reaction operations when the separations are easily accomplished and when the catalyst is adversely affected by the inert; but not when a large exothermic heat of reaction must be removed.
23/11/2018
Design & Analysis II

3. Example 1: To satisfy the Clean Air Act of 1990, gasoline
must have a minimum oxygen atom content of
2.0 mole%. The most common source of this
oxygen is methyl-tertiary-butyl-ether (MTBE)
which is manufactured by the reaction:
CH3OH + Iso-butene  MTBE
23/11/2018
Design & Analysis II

4. CH3OH + Iso-butene  MTBE
23/11/2018
It is desired to construct a MTBE plant at your refinery, located on the Gulf Coast of Texas. Methanol will be purchased and iso-butene is available in a mixed-C4 stream that contains:
Wt. %
1-butene 27
iso-butene 26
1,3 butadiene 47
יש לבדוק את מידת הקושי בהפרדת המגיב הרצוי משאר החומרים.
בדיקה זו תעשה ע"י חישוב הנדיפות היחסית .
CH3OH + Iso-butene  MTBE
23/11/2018
Design & Analysis II
Design & Analysis II

5. a 1-butene 5.13 1,3-butadiene 4.96 iso-butene 4.04
23/11/2018
מכיוון שהתערובת קרובה ל"אידיאליות" ניתן לחשב את הנדיפות היחסית לפי יחס שבר האדים.
ניתן לראות כי שני המזהמים קרובים בערך של הנדיפות היחסית אך שונים מספיק מהמגיב הרצוי. a
1-butene
5.13
1,3-butadiene
4.96
iso-butene
4.04
23/11/2018
Design & Analysis II
Design & Analysis II

6. 1,3-butadiene & 1-butene, can be separated by distillation before or after the reaction operation.
Other considerations, such as their impact on the catalyst, the volumes of the reactors and distillation towers, and the temperature levels in the exothermic reactors should be evaluated in making this decision.
23/11/2018
Design & Analysis II

7. Example 2: Positioning an Equilibrium Reaction Operation
Consider the reaction and distillation operations for the isomerization of n-butane to isobutane according to the reaction:
The feed to the process is a refinery stream which contains 20 mole%iso-butane.
Show the alternatives for positioning the reaction and distillation operations.
23/11/2018
Design & Analysis II

8. אופציה A : ראקציה לפני הזיקוק מאפשר סילוק חום.
80 mol% nC4
20 mol% iC4
iC4
23/11/2018 A
80 mol% nC4
20 mol% iC4
iC4 B
אופציה A : ראקציה לפני הזיקוק מאפשר סילוק חום.
אופציה B: הפרדה לפני ראקציה, מתקבל זרם כמעט טהור של המגיב המאפשר הפיכה גדולה יותר.
הבחירה בין שתי האפשרויות כשורה ליכולת לבצע הפרדה.
את שתי האופציות יש לבדוק בסימולציה.
כמוכן ניתן לבצע את התגובה בתוך כלי הפרדה.
23/11/2018
Design & Analysis II
Design & Analysis II

9. Heuristic 16: To increase the pressure of a stream,
pump a liquid rather than compress a
gas; that is, condense a vapor, as long
as refrigeration (and compression) is
not needed, before pumping.
23/11/2018
Design & Analysis II

10. Example 3: Feed Preparation of Ethylbenzene
Ethylbenzene is to be taken from storage at
25 C and 1 atm and fed to a styrene
reactor at 400C and 5 atm at 100,000 lb/h.
Show two alternatives for positioning the temperature and pressure-increase operations.
23/11/2018
Design & Analysis II

11. 23/11/2018
Design & Analysis II

12. 23/11/2018
Example 4:
Show two alternatives to go from point A to point B , Which one is less expensive ? H P B A
בנק' A יש נוזל אנו מעונינים להעביר אותו לנק' B (גז)
23/11/2018
Design & Analysis II
Design & Analysis II

13. 23/11/2018
Option 1 B H P
אופציה 1: מסלול אנתלפיה, טמפ' עולה  נכנסים לאזור הדו-פאזי נק' C, יש גז ונוזל ניתן למצוא את היחסים ביניהם לפי חוק המנוף ההפוך. מנק' C ל D מוסיפים "חום" אך הטמפרטורה לא משתנה אנו מוסיפים חום כמוס מנק' D חימום אדיאבטי + קצת דחיסה ומגיעים לנק' B.
אמצעים : מ"ח + מדחס !!! A C D
23/11/2018
Design & Analysis II
Design & Analysis II

14. 23/11/2018
Option 2 E B H P
אופציה 2: העלאת לחץ בעזרת משאבה עד נ"ק E  חימום  מגיעים לנק' B
אמצעים : מ"ח + משאבה .
מה עדיף ? האפשרות השניה יותר זולה ויותר נוחה.
במדיס נשתמש אם אין ברירה. A
23/11/2018
Design & Analysis II
Design & Analysis II