PROJETO Melhoria da sintese do cumeno FERNANDA E BEATRIZ

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��PRODUÇÃO DE CUMENO�DATA: 03/04/2017���MELHORIA DE PROCESSO DE SÍNTESE DE CUMENO�RESP.: B. Silva� F. Silva��
SOLICITAÇÃO DE SÍNTESE DE PROCESSOS
MELHORIA DE PROCESSO DE SÍNTESE DE CUMENO
De: Eng. Manoel Méndez
Diretor do Departamento de Engenharia de Processos 
Para: Eng. Beatriz Augusta da Silva
Departamento de Engenharia de Processos 
Eng. Fernanda Migliorini da Silva
Departamento de Engenharia de Processos
Assunto: Solicitação de Síntese de Processos Químicos Industriais
A UNIMEP Chemical Company deseja projetar uma unidade produtiva para produção de cumeno. O efluente do reator de conversão de benzeno em cumeno apresenta as condições apresentadas na tabela 1.
	Corrente de entrada 
	Temperatura (°C)
	350
	Pressão (atm)
	30
	Fração de vapor
	1
	Fração Molar (%)
	Benzeno 
	48
	Cumeno 
	42
	Propileno 
	4
	Propano 
	4
	Diisopropilbenzeno
	2
Tabela 1 – Condições de entrada do processo.
A tabela 2 apresenta algumas das principais propriedades físicas fundamentais para analise de processos de separação. 
	Componente
	Massa Específica (kg/kmol)
	Ponto de ebulição* (°C)
	Benzeno
	78,11
	80,10
	Cumeno
	120,19
	152,50
	Propileno
	42,08
	-48,00
	Propano
	44,10
	-42,20
	Diisopropilbenzeno
	162,28
	210,30
Tabela 2: Propiedades físicas dos componentes. 
*Valores de referência á pressão de 1 atm.
		
FLUXOGRAMA DO PROCESSO
Figura 1: Fluxograma de processo de separação do cumeno.
	1
	Corrente 1
	VÁLVULA
	Válvula redutora de pressão
	2
	Corrente 2
	DEST1
	Coluna de destilação 1
	3
	Corrente 3
	
	
	4
	Corrente 4
	DEST2
	Coluna de destilação 2
	5
	Corrente 5
	
	
	6
	Corrente 6
	FLASH
	Tambor Flash
	7
	Corrente 7
	
	
	8
	Corrente 8
	HEATER
	Trocador de Calor
	9
	Corrente 9
	
	
Tabela 3 – Memorial descritivo das correntes e equipamentos do processo.
DESCRIÇÃO DO FLUXOGRAMA
A corrente (1) é resultante do processo de produção do cumeno e contém os seguintes componentes: benzeno, propileno, propano, cumeno e diisoproprilbenzeno. Primeiramente, adicionou-se uma válvula para que a pressão fosse reduzida, dando origem a corrente (2). Em seguida, um trocador de calor (HEATER) foi inserido para que a corrente (3) fosse resfriada e encaminhada para um tambor flash que separa o propano e o propileno (4) dos demais componentes (5). A corrente (5) foi conduzida á uma coluna de separação (DEST1) que deu origem a corrente (7) onde o benzeno foi recuperado e poderá voltar ao início do processo se gerada uma corrente de reciclo. A corrente contendo cumeno e diisopropilbenzeno (6) foi destinada a segunda coluna de separação (DEST2) com o intuito de separá-los. Na corrente (9) resgatou-se o cumeno, já na corente (8) recuperou-se o subproduto diisopropilbenzeno.
HIPÓTESES E CONSIDERAÇÕES
Valores e coeficientes utilizados para o cálculo das colunas e trocadores de calor foram os mesmos fornecidos em sala durante aulas anteriores.
Um ano possui 310 dias trabalhados.
Projeto realizado com auxílio dos programas Aspen Plus e Microsoft Excel.
RESULTADOS E AVALIAÇÕES
Tabela 4 – Resultados das correntes do processo.
As condições operacionais utilizadas no processo determinaram que o mesmo funcionasse conforme as especificações e objetivos propostos.
 
O fluxograma do processo e os ajustes necessários foram realizados com o auxílio das ferramentas presentes no software Aspen Plus.
Primeiramente, adicionou-se uma válvula redutora de pressão para despressurizar a linha de entrada do processo de separação. Nessa etapa, fixou-se o valor da pressão em 1 atm, de modo que o sistema pudesse trabalhar em pressão atmosférica e isobaricamente. Essa mudança garante maior segurança e menor gasto energético, pois sabe-se que o ponto de ebulição de qualquer substância acresce proporcionalmente com o aumento da pressão, tornando o processo de separação mais caro e inviável, já que sistemas que operam em altas pressões, são de difícil controle e geram maiores despesas para serem operados com segurança.
Em seguida, utilizou-se um trocador de calor, a fim promover uma diminuição na temperatura do sistema. Fixou-se a pressão para que a operação isobárica fosse mantida e admitiu-se que a fração de vapor fosse de 0,1. Em seguida, a corrente foi encaminhada para o tambor flash á temperatura de 69,6ºC permitindo a separação de propano e propileno no topo, já que ambos possuem valores próximos entre si e muito baixos em relação aos demais componentes retidos no fundo por apresentarem pontos de ebulição mais elevados e estarem em fase líquida. Essa diminuição foi fundamental, uma vez que, em 350°C (temperatura inicial) todos os componentes encontravam-se em estado gasoso. Nessa etapa, novamente, menteve-se a pressão constante e admitiu-se que não houve troca térmica no tambor flash, essas condições adotadas garantiram que a temperatura da corrente de saída do flash se mentivesse constante. 
Para as colunas de separação fixou-se aa pressões e ajustou-se a razão de refluxo para adquirir os produtos nas concentrações especificadas. Na primeira coluna recupeou-se o benzeno no topo, na segunda coluna, resgatou-se o cumeno no topo e o subproduto diisopropilbenzeno manteve-se no fundo.
MEMORIAL DE CÁLCULO
Admitiu-se como hipótese que um ano possui 310 dias trabalhados, ou seja, uma produção anual de 7.440 horas.
Após o ajuste da vazão de entrada dos componentes, a fim de garantir que as restrições fossem atendidas, multiplicou-se o resultado da vazão de entrada de cumeno em kg/h (11.834,799) pelas horas de trabalho e obteve-se uma produção anual de 88.050,90 toneladas/ano, cumprindo a restrição 1 do processo.
Para o cálculo de pureza do Cumeno utilizou-se a equação 1.
 Eq. 1
Em que:
Vazão = Vazão molar(kmol/h)
Obteve-se o resultado de 99,81% de pureza de Cumeno na corrente de produto (9), também cumprindo a restrição 1.
Para o cálculo de pureza do Diisopropilbenzeno, utilizou-se a equação 2.
 	 Eq. 2
Em que:
Vazão = Vazão molar(kmol/h)
Obteve-se o resultado de 98,77% de pureza de Diisopropilbenzeno na corrente de subproduto (8), satisfazendo a restrição 2.
Para o cálculo de recuperação de Benzeno, ultilizou-se a vazão de entrada de Benzeno na corrente 1 e aplicou-se na equação 3.
		Eq.3
Em que:
Vazão = Vazão molar(kmol/h)
Alcançou-se o resultado de 92,50% de Benzeno, atendendo a restrição 3.
Revisão:
Data:�01 F.SILVA
01/04/2018�02 B.SILVA�02/04/2018�03 F.SILVA
03/04/2018������� PAGE \* Arabic \* MERGEFORMAT �5� / � NUMPAGES \* MERGEFORMAT �5���