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

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

  • Amaury Pérez Sánchez Universidad de Camagüey
  • Eddy Javier Pérez Sánchez Empresa Industrial Ceballos
  • Rutdali María Segura Silva Universidad de Camagüey
Palabras clave: CHEMCAD®, sensitivity analysis, simulation, styrene, yield (en_US)
Palabras clave: análisis de sensibilidad, CHEMCAD®, estireno, rendimiento, simulación (es_ES)

Resumen (en_US)

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.

Resumen (es_ES)

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 obtenidos

Resultados: 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.

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Biografía del autor/a

Amaury Pérez Sánchez, Universidad de Camagüey
Ingeniero Químico, especialista en simulación de procesos. Docente de la Facultad de Ciencias Aplicadas a la Industria Universidad de Camagüey. Camagüey
Eddy Javier Pérez Sánchez, Empresa Industrial Ceballos
Ingeniero Químico, especialista principal de producción. Empresa Industrial Ceballos. Ciego de Ávila
Rutdali María Segura Silva, Universidad de Camagüey
Ingeniera Química, especialista en recobrado de productos biotecnológicos y farmacéuticos, magíster en Análisis de Procesos Químicos. Centro de Ingeniería Genética y Biotecnología. Camagüey

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Cómo citar
Pérez Sánchez, A., Pérez Sánchez, E. J., & Segura Silva, R. M. (2017). Simulación del proceso de producción del estireno mediante la deshidrogenación catalítica del etilbenceno utilizando el simulador CHEMCAD®. Tecnura, 21(53), 15-31. https://doi.org/10.14483/22487638.11499
Publicado: 2017-07-01
Sección
Investigación