Presentacin de PowerPoint

Jerarqua de Douglas para generar alternativas de diseoEleccin del tipo de ProcesoEstructura de entrada y salidaEstructura de recicloSistema de separacinRed de cambiadores de calorNivel 1Nivel 2Nivel 3Nivel 4Nivel 5

Ejemplo de la produccin de benceno a partir de tolueno siguiendo la jerarqua de Douglas

El diagrama de Cebolla

ReactoresSeparadoresCalentadoresServicios

Factores que afectan la qumica del procesoNmero y tipo de reacciones qumicas Tr, Pr, Hr, conversin.La capacidad de produccin deseada.La pureza deseada del producto.Las materias primas y su precio.Cualquier restriccin de procesamiento, por ejemplo, tendencias a coquizacin o polimeracin.Las propiedades fsicas de todos los componentes.La toxicidad, seguridad e impacto ambiental de los materiales, incluidos los catalizadores y solventes.El potencial econmico.Otros datos sobre el sitio de la planta.Datos del costo de subproductos y de los servicios.

Ejemplo de la eleccin de la ruta ms seguraEjemplo: Rutas de reaccin para producir anhdrido maleicoA partir del benceno.C6H6 + 9/2 O2 >> C4H2O3 + 2CO3 + 2H2OC6H6 + 5/2 O2 >> 2CO2 + 2H2O

A partir del butanoC4H10 + 7/2 O2 >> C4H2O3 + 4H2OC4H10 + 5.5 O2 >> 2CO2 + 5H2O

RUTA 1RUTA 2Selectividad1Alta. Casi total conversin y no se requiere reciclarBaja. No puede operar a conversin totalCostoEl benceno es caro y cancergenoEl butano es barato.

Los criterios de diseoMayor rentabilidadReducir consumo de materiales y energticosProcurar la afectacin mnima al entorno yFuncionar sin riesgos

Potencial econmicoDefine la factibilidad econmica de una propuesta de diseo

P.E.= otrosCosto de los productosCosto de las materias primasCosto de los equipos

Estrategias de diseo

Formulacin matemtica y su solucin por programacin matemticaPor refinamientos sucesivos con una jerarqua de niveles de decisiones

Jerarqua de DouglasNivel 1Decidir entre modelo continuo o intermitenteNivel 2Definir la estructura de entrada y salidaNivel 3Definir estructura de reactores y reciclosNivel 4Definir la estructura de del sistema de separadores y Nivel 5Definir la integracin de energa de una red de intercambiadores de calor

Produccin de benceno a partir de toluenoProcesoToluenoBenceno

Produccin de benceno a partir de toluenoProcesoH2 + C4ToluenoH2 + C4BencenoDifeniloHidro desalquilacin

C7 H8 + H2 >> C6 H6 + CH4

2C6 H6 >> C12 H10 + H2

Produccin de benceno a partir de toluenoProcesoH2 + C4ToluenoH2 + C4BencenoDifeniloReactorSistema de separacin

Produccin de benceno a partir de tolueno

Produccin de benceno a partir de tolueno

Diferencia entre proceso y plantaProceso: Secuencia de operaciones para transformar la materias primas en productosPlanta: Espacio donde se ubican las instalaciones del proceso

Jerarqua de Douglas para generar alternativas de diseoEleccin del tipo de ProcesoNivel 1Estructura de entrada y salidaNivel 2Estructura de recicloNivel 3Sistema de separacinNivel 4Red de cambiadores de calorNivel 5

El diagrama de Cebolla

ReactoresSeparadoresCalentadoresServicios

El proceso integra mltiples subsistemas cada uno con una funcin particular, como las transformaciones qumicas en reactores, las separaciones en columnas de destilacin, el calentamiento en hornos, la compresin en bombas y compresores, etc.

Eleccin del tipo de ProcesoEstructura de entrada y salidaEstructura de recicloSistema de separacinRed de cambiadores de calorNivel 1Nivel 2Nivel 3Nivel 4Nivel 5Cada nivel de la jerarqua involucra generar, analizar y evaluar, elegir alternativas de diseo.

El mtodo Douglas es pues una jerarqua de toma de decisiones que usa la viabilidad econmica como principal criterio para la evaluacin de alternativas del proceso

Factores que afectan la qumica del procesoNmero y tipo de reacciones qumicas Tr, Pr, Hr, conversin.La capacidad de produccin deseada.La pureza deseada del producto.Las materias primas y su precio.Cualquier restriccin de procesamiento, por ejemplo, tendencias a coquizacin o polimeracin.Las propiedades fsicas de todos los componentes.La toxicidad, seguridad e impacto ambiental de los materiales, incluidos los catalizadores y solventes.El potencial econmico.Otros datos sobre el sitio de la planta.Datos del costo de subproductos y de los servicios.

Espacio de posibilidades de diseo

IntermitenteE y SReciclo

Sist. de separacin

Cambiadores de calorDiseo final

Las heursticas son muy tiles para facilitar el diseoPero:

No garantizan una solucin ptima

No son infalibles

Y pueden existir contradicciones entre heursticas

Ejemplo de regla heursticaElija los materiales y las reacciones que eviten o reduzcan el manejo y almacenamiento de sustancias txicas y corrosivas

Riesgos por el manejo de materiales peligrosos que daan la salud, el medioambiente e instalaciones

Ejemplo de la eleccin de la ruta ms seguraEjemplo: Rutas de reaccin para producir anhdrido maleicoA partir del benceno.C6H6 + 9/2 O2 >> C4H2O3 + 2CO3 + 2H2OC6H6 + 5/2 O2 >> 2CO2 + 2H2O

A partir del butanoC4H10 + 7/2 O2 >> C4H2O3 + 4H2OC4H10 + 5.5 O2 >> 2CO2 + 5H2O

RUTA 1RUTA 2Selectividad1Alta. Casi total conversin y no se requiere reciclarBaja. No puede operar a conversin totalCostoEl benceno es caro y cancergenoEl butano es barato.

Los criterios de diseoMayor rentabilidadReducir consumo de materiales y energticosProcurar la afectacin mnima al entorno yFuncionar sin riesgos

Potencial econmicoEl potencial econmico define la factibilidad econmica de una propuesta de diseo

P.E.= otrosCosto de los productosCosto de las materias primasCosto de los equipos

El criterio supremo del diseo es maximizar beneficios, aceptando como restricciones cumplir la legalidad vigente, principalmente las exigencias de no daar el medio ambiente.

Referencias Bibliogrficas1 la extensin en la que un mtodo puede utilizarse para determinar analitos particulares en mezclas o matrices sin interferencias de otros componentes con un comportamiento similar Tomado de: La selectividad en anlisis qumico, Ricard Boqu, Grupo de Quimiometra y Cualimetra, Universidad Rovira i Virgili (Tarragona), recuperado de: http://www.quimica.urv.es/quimio/general/selectividad.pdf