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  El óxido de etileno es un químico utilizado para producir etilenglicol (el ingrediente principal en anticongelante). También se usa para fabricar poli (óxido de etileno), y tanto el bajo peso molecular como Los polímeros de alto peso molecular tienen muchas aplicaciones, incluso como aditivos detergentes. Debido a que el óxido de etileno es tan reactivo, tiene muchos otros usos como reactivo. Este proyecto aborda el diseño de una nueva instalación para producir 50,000 toneladas métricas / año de óxido de etileno de grado químico. Descripción del proceso El diagrama conceptual del proceso se muestra en la Figura 1. Alimentación de etileno, corriente 1, (a través de la tubería de una planta vecina) se mezcla con etileno reciclado, Stream 9, y luego se calienta. Esta la corriente se mezcla con aire comprimido, seco (no se muestra el paso de secado) y aire caliente, corriente 2 y luego alimentado al reactor como Corriente 3. Las reacciones que tienen lugar se dan a continuación y consisten en La oxidación catalítica del etileno para producir óxido de etileno. Además de la reacción deseada, Se producen reacciones de combustión tanto para etileno como para óxido de etileno, que no son deseables. La reacción es exotérmica y tiene lugar a una temperatura de 270 ° C y una presión de 26 barra (estas son condiciones en la entrada del Reactor). Puedes suponer que la reacción ocurre isotérmicamente a esta temperatura, y que el calor de reacción (exotérmico) se elimina por ebullición La caldera alimenta agua en la carcasa del reactor para producir vapor a alta presión. Conversión en el reactor se mantiene baja para mejorar la selectividad para el producto deseado. La conversión óptima de un solo paso de etileno se ha determinado que es del 35%. La relación molar de oxígeno a etileno en el reactor el etileno debe ser 6: 1. Las reacciones secundarias son relativamente bajas debido a la elección del reactor.  condiciones de operación. Para las condiciones del reactor dadas anteriormente, las cantidades de etileno consumidas en las reacciones (2) y (3) son 1% y 0.5% de lo consumido por la primera reacción, respectivamente. La corriente del proceso que sale del reactor (llamada efluente del reactor ) se enfría, y esto la corriente, la corriente 4, se envía a la unidad de separación donde el óxido de etileno se separa al deseado 99.5% en peso de pureza y enviado al almacenamiento, flujo 5. Para separar el producto óxido de etileno del etileno y el aire sin reaccionar, se usa agua, corriente 6, para absorber el óxido de etileno antes de purificación por destilación. La relación entre la alimentación de agua requerida y el producto de óxido de etileno es de 100: 1 por Topo. Debe suponer que el agua ingresa al proceso a 25 ° C y que todo sale del sección de separación como un líquido saturado a 10,5 bar, corriente 7. Los requisitos de calentamiento total para la sección de separaciones es igual al doble de la requerida para calentar la corriente de agua de 25 ° C a líquido saturado a 10,5 bar. El vapor de condensación a alta presión satisface los requisitos de calentamiento. Del mismo modo, los requisitos de enfriamiento de la sección de separación se cumplen utilizando agua de enfriamiento y El servicio de enfriamiento es igual (y opuesto) al servicio de calentamiento. El etileno, el oxígeno, el dióxido de carbono y el nitrógeno sin reaccionar se reciclan de nuevo al frente final del proceso, flujo 9, con una porción de este gas que se purga como gas combustible o desecho corriente, corriente 8. Objetivos específicos de este proyecto El objetivo principal de este proyecto es optimizar la sección de alimentación del óxido de etileno.  proceso. Para hacer esto, deberá establecer los flujos y temperaturas de todas las corrientes (Secuencias 1 a 9) en la Figura 1. Debe usar el simulador de procesos Chemcad para realizar esta tarea usando El paquete de termodinámica SRK. Una vez que se establecen los flujos y las temperaturas, debe completar cada uno de los siguientes mini- proyectos que relacionan ChE 310, 311 y 320. Mini-Proyecto de Termodinámica (ChE 320) En la Figura 1, solo se muestra un compresor de aire. Como el reactor funciona a 26 bar de presión, Pueden ser necesarias varias etapas de compresión, con enfriamiento interno. El propósito de este mini- El proyecto es encontrar la disposición óptima del compresor para el flujo de aire de diseño. los Se puede suponer que la eficiencia de cada etapa de compresión es del 75%. Los costos de los intercambiadores de calor, los compresores y las utilidades se proporcionan en el Apéndice de esta declaración del problema. En aras de este mini proyecto, puede suponer que la presión cae para todos los intercambiadores de calor entre enfriamiento son 3 psi, y las caídas de presión entre equipos son de 1 psi. La caída de presión a través del Se puede suponer que el calentador de vapor, E-701, es de 3 psi y la caída de presión de E-701 a R-701 puede se supone que es de 5 psi. Como se describe en la sección Fluidos, se debe colocar un secador / filtro aguas arriba del primer compresor y la caída de presión a través de él se puede suponer que es de 3 psi. La optimización anterior se debe hacer usando Chemcad usando la opción de entalpía SRK. los el costo de los compresores, los intercambiadores de calor entre enfriamiento, el agua de enfriamiento y los servicios eléctricos deben  ser incluido en la optimización. Dado que los costos de capital ($) y los costos operativos ($ / año) tienen diferentes unidades, los costos de capital deben amortizarse antes de que puedan agregarse a los costos operativos. Flujo de Fluidos (ChE310) Mini-Proyecto Debe encontrar los tamaños de tubería óptimos y hacer los cálculos de caída de presión para El sistema de manejo de aire que incluye todas las tuberías, accesorios de tubería, el filtro de aire y todo el calor. intercambiadores entre el filtro de aire y la entrada del reactor. Específicamente, debe asumir el siguiendo: La alimentación de aire debe tomarse del ambiente (14.7 psi y 20C) y comprimirse a través de una serie de compresores (consulte la sección sobre termodinámica). Antes de la compresión, el aire debe fluir a través de un secador / filtro para eliminar cualquier residuo humedad y partículas. El secador / filtro es un equipo estándar, y los vendedores recomendamos que en el flujo de diseño se use una caída de presión de 3 psi. El aire debe pasar por el lado de la carcasa de cualquier intercambiador de calor utilizado para calentarlo o enfriarlo. Para cualquier intercambiador de calor para el que no se realiza un diseño detallado (ver el Calor Sección de transferencia), se debe usar una caída de presión de 3 psi para el lado del aire. Por cualquier calor intercambiador para el que se requiere un diseño detallado, se debe calcular la caída de presión de la información en el diseño detallado. Para cada equipo en la línea de alimentación de aire (compresores, intercambiadores de calor, secador / filtro), se deben proporcionar válvulas de compuerta de aislamiento y una línea de derivación para permitir su uso en El evento de mantenimiento no programado. El siguiente bosquejo ilustra este arreglo. Cada pieza del equipo estará separada por al menos 10 pies de tubería para permitir mantenimiento.
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