Simulación del proceso de producción del estireno mediante la deshidrogenación catalítica del etilbenceno utilizando el simulador CHEMCAD®

Background: Process simulation has been extensively used in recent years to design, evaluate or optimize processes, systems and specific operations of the chemical industry and its related disciplines. Currently, CHEMCAD® constitute one of the most used process simulators because of the great number of chemical and petrochemical processes that can be simulated.Method: The simulation of the production process of styrene via catalytic dehydrogenation of ethyl-benzene is carried out by using the process simulator CHEMCAD® version 5.2.0, in order to determine the composition and mass flow-rate of each process involved in the production, as well as the main operating parameters of the equipment used. Two sensitivity studies were carried out: firstly, the influence of the temperature and pressure values applied at the LLV Separator on the amounts of ethyl-benzene and styrene to be obtained by the intermediate and top currents of this equipment; secondly, the influence of the operating pressure of the Distillation Column No. 1 (benzene-toluene column) on the quantity of ethyl-benzene and styrene obtained at the bottom stream. The simulating software MATLAB® version 7.8.0 was used to process the results obtained.Results: Around 9234.436 kg/h of styrene is obtained in the last distillation column with 99.6% purity. Additionally, it was found that the water is the main impurity found on this stream, which represents 0.35% of the weight.Conclusions: The LLV Separator must operate at a low temperature (5 – 10 ºC) and at a relatively high pressure (10 bar), whereas the Distillation Column No. 1 must work at a pressure near atmospheric (1.0 bar), or preferably under vacuum conditions in order to obtain the highest yields of styrene and ethyl-benzene.Contexto: la simulación de procesos se ha venido utilizando extensivamente en los últimos años con el propósito de diseñar, evaluar u optimizar procesos, sistemas u operaciones específicos de la industria química y sus ramas afines. Uno de los simuladores de procesos más empleados en la actualidad es el CHEMCAD®, mediante el cual se pueden simular un gran número de procesos químicos y petroquímicos.Método: se lleva a cabo la simulación del proceso de producción del estireno a partir de la deshidrogenación catalítica del etilbenceno, utilizando el simulador de procesos CHEMCAD® versión 5.2.0., con el fin de conocer la composición y el flujo másico de cada una de las corrientes de proceso, así como también los principales parámetros de operación de los equipos utilizados. Se efectuaron dos estudios de sensibilidad: 1) influencia de los valores de temperatura y presión aplicados en el Separador LLV sobre las cantidades de etilbenceno y estireno a obtener por la corriente intermedia y del tope de este equipo; y 2) influencia de la presión de operación de la Columna de Destilación No. 1 sobre la cantidad de estireno y etilbenceno que sale por el fondo de ésta. Se empleó además el simulador MATLAB®, versión 7.8.0, para procesar los resultados obtenidosResultados: en la última columna de destilación se obtienen 9234.436 kg/h de estireno con un 99.6 % de pureza, siendo la principal impureza encontrada en esta corriente el agua, con 0.35% en masa.Conclusiones: el Separador LLV deberá operarse a una temperatura baja (5 – 10 ºC) y a una presión relativamente alta (10 bar), mientras que la Columna de Destilación No. 1 deberá operar a una presión cercana a la atmosférica (1.0 bar) o, preferiblemente, bajo condiciones de vacío, para obtener los mejores rendimientos de estireno y etilbenceno

Influencia de aditivos en humectabilidad del bionematicida HeberNem-S obtenido mediante secado por atomización

Brevibacterium celere C-924 is a microorganism whose nematicidal activity has been demonstrated, through which powder formulations (HeberNem-S) have been obtained for application in protected cultivation houses. The objective of this work was to carry out sieving studies to determine the factors and additives that most influence the wettability of the HeberNem-S product during the spray-drying operation. A response surface experiment was elaborated where the following factors were evaluated: sucrose concentration, soluble solids of the exhausted fermentation medium, synchronous speed of the atomizing disc and the dry matter of the cream formulated on the wettability of the HeberNem-S product. The results of the experiment showed that the variable that most influences the wettability of the powder is the concentration of soluble solids from the spent fermentation medium that is added in the formulation. Based on these obtained results, the influence of 16 additives was evaluated, among which are sugars, gums, detergents and surfactants. It was determined that the additives that most influence wettability are soy lecithin and Glanapon, achieving a reduction in the wettability time of 19.18 times and 17.5 times, respectively. The result obtained is of vital importance for subsequent studies to optimize the composition of HeberNem-S, in order to guarantee continuous improvements in the production process and the physical properties of the powder. Keywords: Additives, Glanapon, Wettability, Soy Lecithin, Spray Drying, Brevibacterium celere C-924.Brevibacterium celere C-924 es un microorganismo cuya actividad nematicida ha sido demostrada, mediante el cual se ha obtenido formulaciones en polvo (HeberNem-S) para su aplicación en casas de cultivo protegidas. El objetivo de este trabajo consistió en realizar estudios de tamizado para determinar los factores y aditivos que más influencia tienen en la humectabilidad del producto HeberNem-S durante la operación de secado por atomización. Se realizó un experimento de superficie de respuesta dónde se evaluaron los siguientes factores: concentración de sacarosa, sólidos solubles del medio de fermentación agotado, velocidad sincrónica del disco atomizador y la materia seca de la crema formulada sobre la humectabilidad del producto HeberNem-S. Los resultados del experimento demostraron que la variable que más influye en la humectabilidad del polvo es la concentración de sólidos solubles del medio de fermentación agotado que se añade en la formulación. Con base en estos resultados obtenidos se evaluó la influencia de 16 aditivos, dentro de los cuales se encuentran azúcares, gomas, detergentes y agentes tensoactivos. Se determinó que los aditivos que más influyen en la humectabilidad son la lecitina de soya y el Glanapon, logrando una reducción del tiempo de humectabilidad de 19,18 veces y 17,5 veces, respectivamente. El resultado obtenido es de vital importancia para estudios posteriores de optimización de la composición del HeberNem-S, con el fin de garantizar las mejoras continuas del proceso de producción y las propiedades físicas del polvo. &nbsp

Simulation of the styrene production process via catalytic dehydrogenation of ethylbenzene using CHEMCAD® process simulator

Background: Process simulation has been extensively used in recent years to design, evaluate or optimize processes, systems and specific operations of the chemical industry and its related disciplines. Currently, CHEMCAD® constitute one of the most used process simulators because of the great number of chemical and petrochemical processes that can be simulated.Method: The simulation of the production process of styrene via catalytic dehydrogenation of ethyl-benzene is carried out by using the process simulator CHEMCAD® version 5.2.0, in order to determine the composition and mass flow-rate of each process involved in the production, as well as the main operating parameters of the equipment used. Two sensitivity studies were carried out: firstly, the influence of the temperature and pressure values applied at the LLV Separator on the amounts of ethyl-benzene and styrene to be obtained by the intermediate and top currents of this equipment; secondly, the influence of the operating pressure of the Distillation Column No. 1 (benzene-toluene column) on the quantity of ethyl-benzene and styrene obtained at the bottom stream. The simulating software MATLAB® version 7.8.0 was used to process the results obtained.Results: Around 9234.436 kg/h of styrene is obtained in the last distillation column with 99.6% purity. Additionally, it was found that the water is the main impurity found on this stream, which represents 0.35% of the weight.Conclusions: The LLV Separator must operate at a low temperature (5 – 10 ºC) and at a relatively high pressure (10 bar), whereas the Distillation Column No. 1 must work at a pressure near atmospheric (1.0 bar), or preferably under vacuum conditions in order to obtain the highest yields of styrene and ethyl-benzene.Contexto: la simulación de procesos se ha venido utilizando extensivamente en los últimos años con el propósito de diseñar, evaluar u optimizar procesos, sistemas u operaciones específicos de la industria química y sus ramas afines. Uno de los simuladores de procesos más empleados en la actualidad es el CHEMCAD®, mediante el cual se pueden simular un gran número de procesos químicos y petroquímicos.Método: se lleva a cabo la simulación del proceso de producción del estireno a partir de la deshidrogenación catalítica del etilbenceno, utilizando el simulador de procesos CHEMCAD® versión 5.2.0., con el fin de conocer la composición y el flujo másico de cada una de las corrientes de proceso, así como también los principales parámetros de operación de los equipos utilizados. Se efectuaron dos estudios de sensibilidad: 1) influencia de los valores de temperatura y presión aplicados en el Separador LLV sobre las cantidades de etilbenceno y estireno a obtener por la corriente intermedia y del tope de este equipo; y 2) influencia de la presión de operación de la Columna de Destilación No. 1 sobre la cantidad de estireno y etilbenceno que sale por el fondo de ésta. Se empleó además el simulador MATLAB®, versión 7.8.0, para procesar los resultados obtenidosResultados: en la última columna de destilación se obtienen 9234.436 kg/h de estireno con un 99.6 % de pureza, siendo la principal impureza encontrada en esta corriente el agua, con 0.35% en masa.Conclusiones: el Separador LLV deberá operarse a una temperatura baja (5 – 10 ºC) y a una presión relativamente alta (10 bar), mientras que la Columna de Destilación No. 1 deberá operar a una presión cercana a la atmosférica (1.0 bar) o, preferiblemente, bajo condiciones de vacío, para obtener los mejores rendimientos de estireno y etilbenceno

Simulación del proceso de producción del estireno mediante la deshidrogenación catalítica del etilbenceno utilizando el simulador CHEMCAD®

Background: Process simulation has been extensively used in recent years to design, evaluate or optimize processes, systems and specific operations of the chemical industry and its related disciplines. Currently, CHEMCAD® constitute one of the most used process simulators because of the great number of chemical and petrochemical processes that can be simulated.Method: The simulation of the production process of styrene via catalytic dehydrogenation of ethyl-benzene is carried out by using the process simulator CHEMCAD® version 5.2.0, in order to determine the composition and mass flow-rate of each process involved in the production, as well as the main operating parameters of the equipment used. Two sensitivity studies were carried out: firstly, the influence of the temperature and pressure values applied at the LLV Separator on the amounts of ethyl-benzene and styrene to be obtained by the intermediate and top currents of this equipment; secondly, the influence of the operating pressure of the Distillation Column No. 1 (benzene-toluene column) on the quantity of ethyl-benzene and styrene obtained at the bottom stream. The simulating software MATLAB® version 7.8.0 was used to process the results obtained.Results: Around 9234.436 kg/h of styrene is obtained in the last distillation column with 99.6% purity. Additionally, it was found that the water is the main impurity found on this stream, which represents 0.35% of the weight.Conclusions: The LLV Separator must operate at a low temperature (5 – 10 ºC) and at a relatively high pressure (10 bar), whereas the Distillation Column No. 1 must work at a pressure near atmospheric (1.0 bar), or preferably under vacuum conditions in order to obtain the highest yields of styrene and ethyl-benzene.Contexto: la simulación de procesos se ha venido utilizando extensivamente en los últimos años con el propósito de diseñar, evaluar u optimizar procesos, sistemas u operaciones específicos de la industria química y sus ramas afines. Uno de los simuladores de procesos más empleados en la actualidad es el CHEMCAD®, mediante el cual se pueden simular un gran número de procesos químicos y petroquímicos.Método: se lleva a cabo la simulación del proceso de producción del estireno a partir de la deshidrogenación catalítica del etilbenceno, utilizando el simulador de procesos CHEMCAD® versión 5.2.0., con el fin de conocer la composición y el flujo másico de cada una de las corrientes de proceso, así como también los principales parámetros de operación de los equipos utilizados. Se efectuaron dos estudios de sensibilidad: 1) influencia de los valores de temperatura y presión aplicados en el Separador LLV sobre las cantidades de etilbenceno y estireno a obtener por la corriente intermedia y del tope de este equipo; y 2) influencia de la presión de operación de la Columna de Destilación No. 1 sobre la cantidad de estireno y etilbenceno que sale por el fondo de ésta. Se empleó además el simulador MATLAB®, versión 7.8.0, para procesar los resultados obtenidosResultados: en la última columna de destilación se obtienen 9234.436 kg/h de estireno con un 99.6 % de pureza, siendo la principal impureza encontrada en esta corriente el agua, con 0.35% en masa.Conclusiones: el Separador LLV deberá operarse a una temperatura baja (5 – 10 ºC) y a una presión relativamente alta (10 bar), mientras que la Columna de Destilación No. 1 deberá operar a una presión cercana a la atmosférica (1.0 bar) o, preferiblemente, bajo condiciones de vacío, para obtener los mejores rendimientos de estireno y etilbenceno

Simulation of the styrene production process via catalytic dehydrogenation of ethylbenzene using CHEMCAD® process simulator

Background: Process simulation has been extensively used in recent years to design, evaluate or optimize processes, systems and specific operations of the chemical industry and its related disciplines. Currently, CHEMCAD® constitute one of the most used process simulators because of the great number of chemical and petrochemical processes that can be simulated. Method: The simulation of the production process of styrene via catalytic dehydrogenation of ethyl-benzene is carried out by using the process simulator CHEMCAD® version 5.2.0, in order to determine the composition and mass flow-rate of each process involved in the production, as well as the main operating parameters of the equipment used. Two sensitivity studies were carried out: firstly, the influence of the temperature and pressure values applied at the LLV Separator on the amounts of ethyl-benzene and styrene to be obtained by the intermediate and top currents of this equipment; secondly, the influence of the operating pressure of the Distillation Column No. 1 (benzene-toluene column) on the quantity of ethyl-benzene and styrene obtained at the bottom stream. The simulating software MATLAB® version 7.8.0 was used to process the results obtained. Results: Around 9234.436 kg/h of styrene is obtained in the last distillation column with 99.6% purity. Additionally, it was found that the water is the main impurity found on this stream, which represents 0.35% of the weight. Conclusions: The LLV Separator must operate at a low temperature (5 – 10 ºC) and at a relatively high pressure (10 bar), whereas the Distillation Column No. 1 must work at a pressure near atmospheric (1.0 bar), or preferably under vacuum conditions in order to obtain the highest yields of styrene and ethyl-benzene

Design of a packed-bed absorption column considering four packing types and applying MATLAB

In the present work, a packed bed absorption column is designed to recover certain amounts of ethanol contained in a gaseous stream. Four packing types (50-mm metal Hiflow® rings, 50-mm ceramic Pall® rings, 50-mm metal Top Pak® rings and 25-mm metal VSP® rings) are considered in order to select the most appropriate one in terms of column dimensions, pressure drop and mass-transfer results. Several design parameters were determined including column diameter (D), packing height (Z), overall mass-transfer coefficient (Km) and gas pressure drop (DP/Z), as well as the overall number of gas-phase transfer units (NtOG), overall height of a gas-phase transfer unit (HtOG) and the effective surface area of packing (ah). The most adequate packing to use for this absorption system constitutes the 25-mm metal VSP® rings, since it provided the greatest values of Km (0.325 kmol/m3.s), and ah (169.57 m-1), as well as the lowest values of both Z (0.6 m) and HtOG (0.145 m), meaning that it will supply the higher mass-transfer conditions with the lowest column dimensions. The influence of both gas mixture (QG) and solvent (mL) feed flowrates on D, Z, Km, DP/Z, NtOG and HtOG was also evaluated for the four packing considered. The design methodology was solved using computing software MATLAB® version 7.8.0.347 (R2009a) (Math Works, 2009), and also Microsoft Excel®.En el presente trabajo se diseña una columna de absorción empacada para recuperar ciertas cantidades de etanol contenido en una corriente gaseosa. Se consideran 4 tipos de empaques (anillos Hiflow® metálicos de 50 mm, anillos Pall® cerámicos de 50 mm, anillos Top Pak® metálicos de 50 mm, y anillos VSP® metálicos de 25 mm) con el fin de seleccionar el más apropiado en términos de dimensiones de la columna, caída de presión y resultados de transferencia de masa. Se determinaron varios parámetros de diseño incluyendo diámetro de la columna (D), altura del empaque (Z), coeficiente global de transferencia de masa (Km) y caída de presión gaseosa (P/Z), así como también el número total de unidades de transferencia den fase gaseosa (NtOG), altura total de unidades de transferencia en fase gaseosa (HtOG) y el área superficial efectiva del empaque (ah). El empaque más adecuado de usar en este sistema de absorción constituye los anillos VSP® metálicos de 25 mm, ya que suministra los mayores valores de Km (0.325 kmol/m3.s), y ah (169.57 m-1), así como también los menores valores de tanto Z (0.6 m) y HtOG (0.145 m), significando que suministrará las condiciones más altas de transferencia de masa con las menores dimensiones dela columna. La influencia de los caudales de alimentación de tanto la mezcla gaseosa (QG) y el solvente (mL) sobre D, Z, Km, DP/Z, NtOG y HtOG fue también evaluada para los cuatro tipos de empaques considerados. La metodología de diseño fue resuelta empleando el software MATLAB® versión 7.8.0.347 (R2009a) (Math Works, 2009), y también Microsoft Excel®

Techno-economic evaluation and conceptual design of a liquid biofertilizer plant

ABSTRACT Biofertilizers have become an effective, eco-friendly and low cost alternative to chemical fertilizers. Process engineering and cost models for a biofertilizer plant with a production capacity of 44 tons of liquid biofertilizer per year (568 kg/batch) were developed. The models were obtained using process simulator (SuperPro Designer®), version 8.5 (Intelligen, 2012), while the 3D conceptual design and layout of the biofertilizer plant was developed with (OptiPlant®) software (ASD Global, 201 5). The total capital investment required to erect the plant is $3 975 000, the unit production cost of one 1.5 L bottle of liquid biofertilizer is$ 24.009, while the economic indicators Net Present Value (NPV) and Internal Rate of Return (IRR) had values of $716 000 and 2.55$ 985 000/year, the Return on Investment (ROI) is 14.93 %, and the payback time is 6.70 years.RESUMEN Los biofertilizantes se han convertido en una alternativa de bajo costo, efectiva y amigable con el medio ambiente en comparación con los fertilizantes químicos. En el presente trabajo se desarrollaron los modelos de ingeniería de proceso y costo de una planta de biofertilizantes líquidos con una capacidad de 44 toneladas por año (568 kg/lote). Los modelos fueron obtenidos empleando el simulador de procesos SuperPro Designer® versión 8.5 (Intelligen, 2012), mientras que el diseño conceptual en 3D y dimensionamiento de la planta se desarrolló mediante el software OptiPlant (ASD Global, 2015). Se requiere una inversión total de USD $3 975 000 para erigir la planta, el costo de producción unitario de una botella de 1,5 L de biofertilizantes líquido es de USD$ 24,009, mientras que los indicadores económicos Valor Actual Neto (VAN) y Tasa Interna de Retorno (TIR) tuvieron valores de USD $716 000 y 2,55$ 985 000/año y un valor del Período de Retorno de la Inversión de 6,70 años

Evaluación técnico-económica y diseño conceptual de una planta de biofertilizantes líquidos

Los biofertilizantes se han convertido en una alternativa de bajo costo, efectiva y amigable con el medio ambiente en comparación con los fertilizantes químicos. En el presente trabajo se desarrollaron los modelos de ingeniería de proceso y costo de una planta de biofertilizantes líquidos con una capacidad de 44 toneladas por año (568 kg/lote). Los modelos fueron obtenidos empleando el simulador de procesos SuperPro Designer® versión 8.5 (Intelligen, 2012), mientras que el diseño conceptual en 3D y dimensionamiento de la planta se desarrolló mediante el software OptiPlant (ASD Global, 2015). Se requiere una inversión total de USD $3 975 000 para erigir la planta, el costo de producción unitario de una botella de 1,5 L de biofertilizantes líquido es de USD$ 24,009, mientras que los indicadores económicos Valor Actual Neto (VAN) y Tasa Interna de Retorno (TIR) tuvieron valores de USD $716 000 y 2,55$ 985 000/año y un valor del Período de Retorno de la Inversión de 6,70 años.

Simulation of the L-phenylalanine production process by the fermentative route using SuperPro Designer® simulator

La L-fenilalanina (L-Fe) es uno de los ocho aminoácidos esenciales para el cuerpo humano. En el presente trabajo se efectuó la simulación del proceso de producción de la L-Fe por la ruta fermentativa mediante el simulador SuperPro Designerâ, con el fin de conocer sus indicadores de rentabilidad más importantes bajo las condiciones económicas actuales de Cuba. También se efectuó un estudio de sensibilidad con el objetivo de saber a partir de qué valor del parámetro precio de venta unitario del frasco de L-Fe se comienza a obtener un valor positivo del indicador Valor Actual Neto (VAN). Se obtuvo un margen bruto de 70,15 %, un costo unitario de producción de USD $66,75 por frasco y un retorno de la inversión de 38,92$ 115,3 empieza a ser rentable la planta de producción. El proceso de producción de L-Fe puede considerarse de rentable y factible desde el punto de vista técnico-económico atendiendo a los resultados obtenidos de VAN (USD $14 040 000), Tasa Interna de Retorno (49,14$ 66.75 per bottle and a return on investment of 38.92% were obtained. From a value of the unit sale price of the L-Phe bottle of USD $115.3 the production plant starts to be profitable. The L-Phe production process can be considered profitable and feasible from the techno-economical point of view, based on the results obtained of NPV (USD$ 14,040,000), Internal Rate of Return (49.14%) and Payback Time (2.57 years).