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Separar Mezcla Gaseosa


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#1 wilsonn

wilsonn

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Posted 29 July 2008 - 07:10 AM

Hola, estoy realizando el proyecto fin de carrera de Ingeniería Química, y estoy atrancado en un punto.
Resulta que de un reactor obtengo una corriente gaseosa a 425ºC y 1 atm que contiene:
- metanol (p.eb. 64.6ºC)
- amoniaco (p.eb. -33.34ºC)
- aire (oxigeno+inertes) (p.eb. -190ºC)
- HCN (p.eb. 25.6ºC)
- agua (p.eb. 100ºC)

De esta mezcla lo que más me interesa es el HCN, para recircularlo al inicio del proceso.

Pues bien, no se cómo separarlos. Había pensado utilizar la corriente gaseosa para calentar otras corrientes del proceso, y bajar su Tª hasta unos 15ºC (seguramente necesitaré refrigeración adicional). A esta Tª el metanol, el HCN y el agua son líquidos, con lo que pensé que con un purgador de gases podría eliminar los gases incondensables que serían el aire y el amoniaco, pero no estoy seguro de que eso sea posible porque el amoniaco podría estar disuelto en el agua o el metanol.
¿Cómo lo veis vosotros? ¿Se puede hacer así? ¿Hay alguna otra forma?

En caso de que sí se pueda, la mezcla líquida de metanol, HCN y agua la sometería a 2 rectificaciones sucesivas. En la primera obtendría el HCN puro y en la segunda separaría metanol y agua. Por otro lado, la mezcla gaseosa aire+amoniaco la pasaría por una torre de absorción con agua en contracorriente para arrastrar al amoniaco, obteniendo por la cabeza de la columna aire con poco amoniaco que podría emitir a la atmósfera, y por la cola una disolución de amoniaco que podria vender a cualquier otra empresa.
¿Que opinais de esta parte? ¿La veis bien? ¿O pensais otra manera mejor?

Agradecería mucho cualquier ayuda,

saludos

#2 Art Montemayor

Art Montemayor

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Posted 29 July 2008 - 08:23 AM

Wilson:

Nos has dado solo un analisis cualitativo. Para dar un buen vistazo y poder analizar posibles soluciones al problema, tambien se necesita un analisis cuantitativo.

Sin saber las cantidades relativas de agua y de amoniaco, por ejemplo, no podemos tener idea sobre un paso logico y practico que se pueda aplicar.

Tus ideas y tu logica son sanas. Vas en un sentido logico. Pero lo que te falta es las cantidades de cada uno de los compuestos para poder decidir si es logico aplicar un tipo de proceso u otro. Comparta con nosotros todos los detalles de tu proceso que tienes a mano, para poder comentar con mas detalle. Por ejemplo, la temperatura de tus productos es favorable para genera vapor que se puede emplear posteriormente en un sistema de distilacion - como estas pensando de emplear.

Esperamos tu respuesta.


#3 wilsonn

wilsonn

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Posted 29 July 2008 - 09:04 AM

De acuerdo. Pues las condiciones de la corriente de salida, como dije, son 425ºC y 1 atm, por lo que todo está en estado gaseoso, y las cantidades son las siguientes:

Compuesto mol/h kg/h

metanol 332.97 10.66
amoniaco 998.90 17.01
oxígeno 5327.48 170.46
inertes 31314.81 883.08
HCN 2996.71 81.00
agua 8990.13 162.00

La cantidad de oxígeno e inertes (nitrógeno y otros gases del aire) es tan alta debido a que se necesita un exceso considerable de aire para la reacción.

Espero que os sean útiles estos datos para enfocar mejor el problema.

Muchas gracias.

#4 Art Montemayor

Art Montemayor

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Posted 29 July 2008 - 01:20 PM

Wilson:

Tuve que organizar tus datos como Dios ordeno para poder tomar decisiones sobre la composicion y los productos. Adjunto un workbook con comentarios.

El porcentaje de amoniaco es el que me molesta debido a su atraccion al agua. No le estoy dando la importancia al HCN y espero que tu tienes eso bajo control. Lo que no me gusta es que tienes dos protagonistas malos - el amoniaco y el HCN. Ojala que el HCN se comporte bien mientras puede eliminar el amoniaco. Tiene que ver una reaccion de amoniaco que evita la participacion del HCN, dejan al mismo en solucion con agua y metanol.

Ojala estas ideas, aunque no soluciones claras, sean de algun ayuda.
Attached File  Separacion_de_HCN.xls   16KB   44 downloads


#5 wilsonn

wilsonn

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Posted 30 July 2008 - 12:24 PM

Pues si al enfriar la mezcla y separar el aire me queda un líquido compuesto de metanol, HCN, agua y amoniaco disuelto, podría someter esta corriente a una primera rectificación para separar el NH3, ¿no?
Puede que a una temperatura baja y cierta presión, para evitar que se pierda HCN por la corriente de destilado.
Y el amoniaco separado podría o bien recircularlo a una etapa anterior o bien absorberlo en agua y venderlo como disolución amoniacal.
¿Sería factible esa separación?

saludos, y gracias

#6 Art Montemayor

Art Montemayor

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Posted 04 August 2008 - 10:32 AM

Wilson:

No creo que tu destilación va ser tan fácil si suponemos que tu mezcla esta compuesta de metanol, HCN, agua y amoniaco disuelto. La razón por la dificultad es que como te he comentado, también tienes presente el maldito HCN que tiene su punto de ebullición a 26 °C. Claro que esto no quiere decir que se va separar de su solución a esa temperatura – pero temo que la mezcla de amoniaco y el HCN va ser compleja y vas a tener una mezcla de amoniaco y HCN desprendiéndose de los líquidos al mismo tiempo. Además, también vas a tener un cantidad de vapor de metanol y de agua – de acuerdo con sus presiones de vapor a la temperatura en la parte superior de tu columna de destilación.


No creo que sea práctico suponer que vas a poder manejar una mezcla de amoniaco y HCN. Por eso, lo mas practico, a mi pensar, es separar los dos – formando un compuesto sólido (si es posible) con el amoniaco. Si puedes hacer esto, tuvieras como resultado una solución de agua, metanol y HCN. Supongo que puedas separar el HCN de la solución empleando un desprendimiento con destilación o "flash". Este seria el paso más critico – por ser que uno quiere elimina todo el HCN de la solución.

Para llegar a un plan se tiene que estudiar la posibilidad de eliminar el amoniaco como he dicho. No conozco las reacciones del HCN, y por eso no puedo sugerir alguna cosa.

No dejes de tomar toda precaución sobre como vas a manejar el HCN y asegurar un estado de 100% seguridad. Cualquier que sea el proceso, vas a tener que tomar toda precaución de seguridad.




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