Proiectarea unei Instalații de Sinteză a Acetonei

SIMULAREA PROCESELOR CHIMICE ȘI BIOCHIMICE

Să se proiecteze un proces de sinteză a acetonei din izopropanol și apă bazat pe un rector catalitic de sinteza a acetonei.

Datele de proces sunt următoarele:

- capacitatea de producție pentru acetonă: 93.000 t/an;

- număr anual de ore de funcționare: 8.000 h/an;

- temperatura (˚C) de alimentare în reactor: 101;

- presiunea (bar) la intrare în reactor: 2,16;

- compoziția materiei prime, în procente masice:

- izopropanol: 67%;

- apă: 33%

- calitatea produsului finit acetonă este de 96 %

Pentru o capacitate a instalație de 93000 t/an acetonă de puritate 96 % debitul prelucrat în instalația de separare este F1 = 604,5 Kmol/h;

Figura nr. 1. Alimentarea și efluentul reactorului catalitic

Se disting două parți ale instalației:

- procesului chimic – termodinamica reacției chimice

- procesului de separare – echilibrul LV

Figura nr. 2. Instalația de sinteză a acetonei din IPA

1. Amestecul de alimentare

Amestecul ce va fi supus separării prin rectificare, este specific instalației de obtinere a acetonei din izopropanol.

Condițiile de separare propuse pentru amestecul ternar sunt determinate prin evaluarea proprietăților termodinamice (echilibru lichid-vapori) in SIMULIS Thermodynamics.

Amestecul ternar acetonă - IPA - apă la presiunea de 1 atmosferă formează un azeotrop, la temperatura de 80,27 0C, cu o compoziție de 0,671 IPA și 0,329 apă, evidențiate în figura nr. 1 cu chenarul roșu. Datorită formării azeotropului separarea IPA-apa nu se poate face decât sub azeotrop.

Cu ajutorul programului ProSim s-au obținut amestecurile azeotrope care se formează la diferite presiuni. În figura de mai jos este prezentată formarea amestecului azeotrop la presiunea de 1 atm.

Se observă din diagrama de echilibru prezentată în figura de mai jos, că amestecul studiat este un un amestec azeoprop pozitiv (prezintă un punct minim de fierbere), azeotropul formându-se la temperatura de 80,27oC, cu o compoziție x1 = y1 = 0,67 fracții molare.

Figura nr. 1. 3. Diagrama de echilibru la presiune atmosferică pentru amestecul izopropanol-apă