Tabla 3. Corrientes 1-6 topología acíclica

Transcripción

1 Capítulo 5. Resultados 5.1 Síntesis evolutiva y efecto de agua en el reactor Topología acíclica Para comenzar a construir las topologías se hizo con una topología acíclica para conocer cuál es el flujo de alimentación necesario para poder producir 50,000 ton/año de dimetil éter. Para está topología fue necesario hacer la primero simularla con un módulo (DSTW) que maneja los métodos cortos y luego otro módulo que maneja los métodos rigurosos (Radfrac). Se escogió que el tren de separación fuera de manera directa que es separar primero el compuesto más volátil que en este caso es el dimetil éter. Para esta topología se tienen que cumplir los parámetros de diseño que están en la tabla. Por lo que se tuvo que hacer un ajuste con los parámetros usando un Design specification que es una herramienta que contiene el módulo Radfrac que funciona asignándole un valor objetivo y un rango para los parámetros que controlan a la torre (reflujo y D/F). Las condiciones de operación utilizadas fueron las que se encuentran en la tabla. La presión a la que se eleva la alimentación viene condiciones estándar es de 16 bar, para llevarla a 250 ºC en el primer intercambiador y que tiene una caída bar. El reactor tiene una caída de presión de 0.5 bar y el intercambiador que enfría la corriente 4 de 0.5 bar y una temperatura de salida de 100 ºC. La válvula tiene una caída de 2.5 bar y las torres operan a 6 y 5 bar respectivamente con una caída de 0.34 bar. Los resultados que arrojó el simulador de esta topología acíclica se muestran en las tablas 3 y 4 donde la primera es para las corrientes 1 a 6 y la otra de la corriente 7 a 10. En la tabla 5 se muestra el perfil del reactor ya que se quiere mostrar que longitud necesita esta topología que no tiene reciclo de la materia prima e impurezas. Tabla 3. Corrientes 1-6 topología acíclica Substream: MIXED X 0,801 Mole Flow kmol/hr DMT 0,000 0,000 0, , , ,510 METANOL 311, , ,000 61,979 61,979 61,979 AGUA 0,000 0,000 0, , , ,510

2 Tabla 3 (continuación). Corrientes 1-6 topología acíclica Substream: MIXED X 0,801 Mole Flow kmol/hr DMT 0,000 0,000 0, , , ,510 METANOL 311, , ,000 61,979 61,979 61,979 AGUA 0,000 0,000 0, , , ,510 Mole Frac DMT 0,000 0,000 0,000 0,400 0,400 0,400 METANOL 1,000 1,000 1,000 0,199 0,199 0,199 AGUA 0,000 0,000 0,000 0,400 0,400 0,400 Mass Flow tonne/year DMT 0,000 0,000 0, , , ,029 METANOL , , , , , ,879 AGUA 0,000 0,000 0, , , ,472 Mass Frac DMT 0,000 0,000 0,000 0,576 0,576 0,576 METANOL 1,000 1,000 1,000 0,199 0,199 0,199 AGUA 0,000 0,000 0,000 0,225 0,225 0,225 Total Flow kmol/hr 311, , , , , ,000 Total Flow tonne/year , , , , , ,380 Total Flow cum/sec 0,003 0,003 0,244 0,313 0,055 0,070 Temperature C 25,000 26, , , ,000 95,361 Pressure bar 1,000 16,000 15,397 14,897 14,397 12,397 Vapor Frac 0,000 0,000 1,000 1,000 0,281 0,316 Liquid Frac 1,000 1,000 0,000 0,000 0,719 0,684 Tabla 4. Corrientes 7-10 topología acíclica Substream: MIXED Mole Flow kmol/hr DMT 123,881 0,629 0,629 0,000 METANOL 0,623 61,357 61,154 0,203 AGUA 0, ,510 0, ,691 Mole Frac DMT 0,995 0,003 0,010 0,000 METANOL 0,005 0,329 0,977 0,002 AGUA 0,000 0,668 0,013 0,998 Mass Flow tonne/year DMT , , ,001 0,000 METANOL 174, , ,289 56,861 AGUA 0, , , ,081

3 Tabla 4 (continuación). Corrientes 7-10 topología acíclica Substream: MIXED Mole Flow kmol/hr DMT 123,881 0,629 0,629 0,000 METANOL 0,623 61,357 61,154 0,203 AGUA 0, ,510 0, ,691 Mole Frac DMT 0,995 0,003 0,010 0,000 METANOL 0,005 0,329 0,977 0,002 AGUA 0,000 0,668 0,013 0,998 Mass Flow tonne/year DMT , , ,001 0,000 METANOL 174, , ,289 56,861 AGUA 0, , , ,081 Mass Frac DMT 0,997 0,007 0,014 0,000 METANOL 0,003 0,464 0,978 0,003 AGUA 0,000 0,529 0,007 0,997 Total Flow kmol/hr 124, ,496 62, ,893 Total Flow tonne/year , , , ,942 Total Flow cum/sec 0,002 0,002 0,001 0,001 Temperature C 25, ,987 96, ,059 Pressure bar 6,000 6,340 5,000 5,340 Vapor Frac 0,000 0,000 0,000 0,000 Liquid Frac 1,000 1,000 1,000 1,000 Tabla 5. Perfil del Reactor topología acíclica Reactor length Pressure Temperature Molar vapor fraction Residence time Liquid holdup meter bar C sec 0 15, ,000 1,000 0,000 0,000 0,4 15, ,461 1,000 0,523 0,000 0,8 15, ,277 1,000 1,036 0,000 1,2 15, ,285 1,000 1,545 0,000 1,6 15, ,613 1,000 2,052 0, , ,589 1,000 2,556 0,000 2,4 15, ,350 1,000 3,057 0,000 2,8 15, ,970 1,000 3,557 0,000 3,2 14, ,488 1,000 4,054 0,000 3,6 14, ,929 1,000 4,549 0, , ,313 1,000 5,043 0,000 En este caso aunque no se pudo llegar a las 50,000 ton/año exactamente debido a que la topología era muy sensible a un cambio en la alimentación ya que un cambio en un

4 decimal hace que se produjeran más toneladas de las que se quiere producir además de ser tedioso la búsqueda de decimales que aportan cambios muy pequeños. De esta topología se resalta que se necesitan 311 kmol/h de metanol puro para alcanzar la producción deseada. Y que con metanol puro se necesitan 4 m de longitud del reactor estableciendo un diámetro de 0.7 m. En la figura 17 se muestra la topología acíclica. Temperatu re (C) Pressure (bar) Mass Flow Rate (tonne/year) Mo lar Flo w Rate (kmol/hr) Vap or Fractio n Q Duty (Watt) W Power(Watt) T W=11521 B Q= B Q=0 B B Q= B QC= QR= T-202 QC= QR= Figura 17. Diagrama de flujo de la topología acíclica Topología cíclica El siguiente paso fue hacer una recirculación donde se sabe que el destilado de la segunda torre contiene la mayor cantidad de metanol, una cantidad de agua que es la impureza y el dimetil éter aunque viene en una cantidad menor. Las condiciones de operación fueron las mismas que la topología acíclica. En las tablas 6 y 7 se muestran las corrientes 1 a 7 y las corrientes 8 a 14 respectivamente. En la tabla 8 se muestra el perfil del reactor para ver el efecto de las impurezas. En la figura 18 se muestra el diagrama de flujo de esta topología. Tabla 6. Corrientes 1-7 topología cíclica Substream: MIXED X 0,802 Mole Flow kmol/hr DMT 0,000 0,000 1, , , , ,880 METANOL 248, , ,998 61,236 61,236 61,238 0,623 AGUA 0,000 0,000 0, , , ,551 0,000 Mole Frac DMT 0,000 0,000 0,004 0,403 0,403 0,403 0,995 METANOL 1,000 1,000 0,994 0,197 0,197 0,197 0,005 AGUA 0,000 0,000 0,002 0,400 0,400 0,400 0,000

5 Tabla 6(continuación). Corrientes 1-7 topología cíclica Mass Flow tonne/year DMT 0,000 0, , , , , ,801 METANOL , , , , , , ,734 AGUA 0,000 0, , , , ,824 0,000 Mass Frac DMT 0,000 0,000 0,006 0,578 0,578 0,578 0,997 METANOL 1,000 1,000 0,993 0,197 0,197 0,197 0,003 AGUA 0,000 0,000 0,001 0,225 0,225 0,225 0,000 Total Flow kmol/hr 248, , , , , , ,503 Total Flow tonne/year , , , , , , ,535 Total Flow cum/sec 0,003 0,003 0,247 0,317 0,058 0,073 0,002 Temperature C 25,000 26, , , ,000 95,369 25,578 Pressure bar 1,000 16,000 15,197 14,697 14,197 12,197 6,000 Vapor Frac 0,000 0,000 1,000 1,000 0,294 0,328 0,000 Liquid Frac 1,000 1,000 0,000 0,000 0,706 0,672 1,000 Tabla 7. Corrientes 8-14 topología cíclica Substream: MIXED Mole Flow kmol/hr DMT 1,330 1,330 0,000 1,330 1,330 METANOL 60,615 60,598 0,017 60, ,998 AGUA 124,551 0, ,875 0,675 0,675 Mole Frac DMT 0,007 0,021 0,000 0,021 0,004 METANOL 0,325 0,968 0,000 0,968 0,994 AGUA 0,668 0,011 1,000 0,011 0,002 Mass Flow tonne/year DMT 536, ,707 0, , ,707 METANOL , ,189 4, , ,417 AGUA , , , , ,561 Mass Frac DMT 0,014 0,030 0,000 0,030 0,006 METANOL 0,457 0,964 0,000 0,964 0,993 AGUA 0,528 0,006 1,000 0,006 0,001 Total Flow kmol/hr 186,496 62, ,893 62, ,003 Total Flow tonne/year , , , , ,685 Total Flow cum/sec 0,002 0,001 0,001 0,001 0,004 Temperature C 124,361 83, ,383 84,793 38,958 Pressure bar 6,340 5,000 5,340 16,000 15,800 Vapor Frac 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 Liquid Frac 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000

6 Q W T emperat ur e ( C) P ressu re (b ar) Mass Flow Rate (tonne/year) Molar Flow Rate (kmol/hr) Vap or F ractio n Duty (Watt) Power(Watt) Tabla 8.Perfil del Reactor topología cíclica Reactor length Pressure Temperature Molar vapor fraction Residence time Liquid holdup meter bar C sec 0 15, ,000 1,000 0,000 0,000 0,49 15, ,876 1,000 0,633 0,000 0,98 15, ,639 1,000 1,254 0,000 1,47 15, ,618 1,000 1,870 0,000 1,96 14, ,928 1,000 2,483 0,000 2,45 14, ,890 1,000 3,093 0,000 2,94 14, ,642 1,000 3,700 0,000 3,43 14, ,252 1,000 4,304 0,000 3,92 14, ,762 1,000 4,906 0,000 4,41 14, ,198 1,000 5,505 0,000 4,9 14, ,576 1,000 6,102 0,000 Se puede ver que el flujo disminuye a kmol/hde metanol para la producción de 50,000 ton/año y sucedió lo mismo para encontrar los decimales exactos para la producción deseada. Sin embargo, se puede ver que las impurezas provocan que la longitud del reactor aumente ya que al ser una reacción reversible provocan que al tener mayor cantidad de productos, estos reaccionen para hacer el reactivo. Este efecto hace que para llegar a convertir el metanol a dimetil éter se necesite una mayor distancia para que pueda reaccionar hasta la conversión que se quiere, 80% mol B9 9 W= T B6 2 W =9921 B B1 Q= Q=0 B B Q= B QC = QR = T-202 QC = QR = Figura 18. Diagrama de flujo de la Topología cíclica 5.2 Reactores Para poder comprobar que la reacción es exotérmica, ver el efecto de la temperatura y presión en la constante de equilibrio, la conversión al equilibrio a diferentes temperaturas y la temperatura de salida. Lo anteriror sirve para hacer la síntesis del reactor.

7 Para poder hacer el análisis y la síntesis adecuada del reactor se usó los módulos de ASPEN: RSTOIC, REQUIL y RGIBBS. El análisis de la cinética se hizo con el módulo RPLUG que se utilizó en las simulaciones para las topologías acíclica y cíclica ya que se pudo ver el exponente que usa la ley de potencias para la reacción que fue de 8.2. Además de que este módulo usa los parámetros de la tabla que son los datos cinéticos usados. Coneste módulo se tiene idea de cómo se comprta la cinética y como se usaran los Sensitivity, en las diferentes topologías, para calcular la longitud del reactor. Los datos de los sensitivity se encuentrane el anexo 2 para observar su comportamiento. Las condiciones de entrada de esta corriente fueron 248 kmol/h, a 250 C y una presión de 15 bar para los tres módulos que se utilizaron para hacer el análisis de la reacción RSTOIC Este módulo se utilizó para conocer a cómo se comporta la reacción ya que si se conoce la conversión (80%), que es le grado de libertad que se pide, se puede usar este reactor además de que permite calcular la H para la reacción y de la cual se sabe si una reacción es exotérmica o endotpermica. Los resultados que arrojó la simulación están en las figuras 19 y 20. Las corrientes de este módulo están la tabla 9. Tabla 9. Corrientes RSTOIC 1 2 Substream: MIXED X 0.8 Mole Flow kmol/sec METANOL 0,069 0,014 DIMETIL 0,000 0,028 AGUA 0,000 0,028 Mole Frac METANOL 1,000 0,200 DIMETIL 0,000 0,400 AGUA 0,000 0,400 Mass Flow kg/sec METANOL 2,207 0,441 DIMETIL 0,000 1,269 AGUA 0,000 0,496 Mass Frac METANOL 1,000 0,200 DIMETIL 0,000 0,575 AGUA 0,000 0,225

8 Tabla 9 (continuación). Corrientes RSTOIC 1 2 Total Flow kmol/sec 0,069 0,069 Total Flow kg/sec 2,207 2,207 Total Flow cum/sec 0,200 0,248 Temperature C 250, ,212 Pressure bar 15,000 15,000 Vapor Frac 1,000 1,000 Figura 19. Resultados RSTOIC Figura 20. Resultados del modulo RSTOIC Des los resultados mostrados por este módulo se comprueba que la reacción es exotérmica y se conoce además la extensión de la reacción. La Hº que muestra este módulo es -12,017 J/mol y la extensión de la reacción es 99.2 kmol/h REQUIL Este módulo del simulador se usa para llevar a las reacciones al equilibrio y la información que necesita este módulo es la presión, la carga térmica y la reacción. Este módulo calcula la constante de equilibrio K por lo que busco comprobar con un Sensitivity el efecto de la temperatura en esta constante. En la tabla 10 se muestran los datos que arrojó la simulación.

9 Tabla 10. Efecto de la temperatura en la K TEMPERATURE K TSAL ENT SAL X C C KMOL/SEC KMOL/SEC , ,571 0,069 0,001 0, , ,836 0,069 0,001 0, , ,065 0,069 0,001 0, , ,115 0,069 0,001 0, , ,225 0,069 0,009 0, , ,471 0,069 0,009 0, , ,788 0,069 0,010 0, , ,173 0,069 0,010 0, , ,627 0,069 0,010 0, , ,148 0,069 0,010 0, , ,734 0,069 0,011 0, , ,384 0,069 0,011 0, , ,097 0,069 0,011 0, , ,871 0,069 0,011 0, , ,704 0,069 0,011 0, , ,596 0,069 0,012 0, , ,543 0,069 0,012 0, , ,546 0,069 0,012 0, , ,602 0,069 0,012 0, , ,710 0,069 0,013 0, , ,868 0,069 0,013 0, , ,075 0,069 0,013 0, , ,330 0,069 0,013 0, , ,631 0,069 0,013 0, , ,976 0,069 0,014 0, , ,366 0,069 0,014 0, , ,798 0,069 0,014 0, , ,270 0,069 0,014 0, , ,783 0,069 0,014 0, , ,335 0,069 0,015 0, , ,924 0,069 0,015 0,785 El efecto de la presión no existe ya que la ecuación Ec.7 la υ es igual a cero y por lo tanto esa relación P/P 0 es igual a 1. Lo que hace que la constante dependa de las composiciones en fase gas solamente. Sin embargo, el aumento de presión si ayuda a la cinética. De la tabla 10 se puede observar que por eso es que se elige una conversión del 80% porque a la entrada de 250 ºC la conversión al equilibrio es de 83% y si se espera a que se llegara a la esa conversión se tardaría mucho tiempo. Además de que los valores calculados de K son menores a los reportados. Para la Ec.8 se usó también para ver la K calculada a las mismas temperaturas usadas en el Sentitivity y se muestran en la tabla 11.

10 Tabla 11. K calculada con la Ec.8 T (K) K , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,420 Lo que se puede ver en estas dos formas de calcular la K es que al aumentar la temperatura disminuye el valor lo que es esperado al ser la r4eacción exotérmica y que la entrada al reactor debe de ser de a 250 ºC para que no supere la temperatura a la que se desactiva el catalizador y la conversión sea del 80%. Los resultados de este módulo se muestran en las figuras 21 y 22.

11 Figura 21. Resultados de REQUIL Figura 22.Constante calculada por REQUIL a las condiciones de entrada RGIBBS Este reactor se usa para ver como se comporta la reacción cuando la energía libre de Gibbs se minimiza y lo que arrojo fue que para estas condiciones de entrada hay una conversión del 83% del metanol. El resultado de este reactor esta en la figura 23. Y las corrientes están en la tabla 12. Figura 23. Resultados de RGIBBS Tabla 12. Corrientes RGIBBS 6 7 Substream: MIXED Mole Flow kmol/sec METANOL 0,069 0,012 DIMETIL 0,000 0,029 AGUA 0,000 0,029 Mole Frac METANOL 1,000 0,169 DIMETIL 0,000 0,415 AGUA 0,000 0,415

12 Tabla 12 (continuación). Corrientes RGIBBS 6 7 Substream: MIXED Mole Flow kmol/sec METANOL 0,069 0,012 DIMETIL 0,000 0,029 AGUA 0,000 0,029 Mole Frac METANOL 1,000 0,169 DIMETIL 0,000 0,415 AGUA 0,000 0,415 Mass Flow kg/sec METANOL 2,207 0,373 DIMETIL 0,000 1,319 AGUA 0,000 0,516 Mass Frac METANOL 1,000 0,169 DIMETIL 0,000 0,597 AGUA 0,000 0,234 Total Flow kmol/sec 0,069 0,069 Total Flow kg/sec 2,207 2,207 Total Flow cum/sec 0,200 0,249 Temperature C 250, ,594 Pressure bar 15,000 15,000 Vapor Frac 1,000 1, Resultados de las alternativas Para realizar estas topologías fue necesario utilizar los métodos cortos para poder conocer el número de etapas y la presión del condensador junto con la caída de presión de la columna. Así que se cada topología se realizó según la metodología y luego al pasar a los métodos rigurosos los parámetros de los métodos cortos no fueron útiles ya que no cumplían con los parámetros de diseño específicamente las purezas. Esto provocó que se tuviera que modificar cada torre y se tuvo que poner un Design specification con el cuál se da un valor objetivo, la pureza, y se varía en un rango de valores los parámetros que controlan la torre en este caso son el reflujo y la relación entre el destilado y la alimentación (D/F). Los valores variaron entre las topologías porque dieron diferentes purezas pero que cumplen con los parámetros de diseño. Los valores de diseño están resaltados en negrita en las tablas de las corrientes de cada topología además de que la X es la conversión del metanol.

13 En la tabla 13 se indica la nomenclatura usada en la topología donde la letra indica el equipo, el primer número el área, el segundo la sub área y el tercero el número del equipo. Tabla 13. Nomenclatura E-201 Intercambiador de calor M-201 Mezclador V-201 Válvula R-201 Reactor T-201 Torre de destilación P-202 Bomba Topología 1 Para este diagrama de flujo que fue el primero que se elaboró fue pensando en llevar la corriente de alimentación por un intercambiador que tiene una caída de presión de bar. En el caso del reactor hay una caída de 0.5 bar porque se piensa que va a utilizar un reactor de lecho fijo ya que es el empleado con reactantes en fase gas y catalizador sólido. La salida del reactor pasa por un intercambiador que tiene una caída de presión de 0.5 bar y la temperatura de salida de 100 ºC para que tenga una calidad y pueda entrar al tren de separación. En este caso se va a utilizar destilación ya que las volatilidades relativas son mayores a 1.2 además de ser el método más estudiado y común. El tren de separación consiste en dos torres de destilación de manera indirecta y los fondos de la segunda torre se recirculan porque tienen un alto contenido de metanol que es la materia prima. Antes de la primera torre de destilación hay una válvula con una caída de presión de 2.5 bar para bajar aumentar la calidad y que el condensador no maneje una presión muy grande. Para las presiones de los condensadores de ambas torres se utiliza el algoritmo de la figura 2. Las presión del condensador de la primera torre es 6 con una caída de la torre de 0.34 bar. En la segunda torre la presión del condensador es de 5 y la misma caída de presión. En el caso de los fondos de la primera torre que es agua en su mayoría se enfría para un posible uso a 50 ºC con una caída de 0.5 bar y luego se le da una caída de presión hasta 2 bar. Los resultados de la simulación se encuentran en las tablas 14 y 15. En la tabla 14 se muestran las corrientes 1 a 7 que son las que comprenden la preparación de la materia

14 prima y reacción. La tabla 15 muestra las corrientes 8 a 13 que son las que corresponden a la separación del producto y residuos junto con la recirculación. Tabla 14. Corrientes 1-7 T Substream: MIXED X 0,800 Mole Flow kmol/hr METANOL 248, , , ,509 61,757 61,757 61,757 AGUA 0,000 0,000 0,049 0, , , ,919 DMT 0,000 0,000 0,635 0, , , ,513 Mole Frac METANOL 1,000 1,000 0,998 0,998 0,199 0,199 0,199 AGUA 0,000 0,000 0,000 0,000 0,399 0,399 0,399 DMT 0,000 0,000 0,002 0,002 0,401 0,401 0,401 Mass Flow tonne/year METANOL , , , , , , ,429 AGUA 0,000 0,000 7,781 7, , , ,177 DMT 0,000 0, , , , , ,119 Mass Frac METANOL 1,000 1,000 0,997 0,997 0,199 0,199 0,199 AGUA 0,000 0,000 0,000 0,000 0,224 0,224 0,224 DMT 0,000 0,000 0,003 0,003 0,577 0,577 0,577 Total Flow kmol/hr 248, , , , , , ,189 Total Flow tonne/year , , , , , , ,725 Total Flow cum/sec 0,003 0,003 0,004 0,247 0,316 0,057 0,077 Temperature C 25,000 26,394 42, , , ,000 94,147 Pressure bar 1,000 16,000 15,800 15,197 14,697 14,197 11,697 Vapor Frac 0,000 0,000 0,000 1,000 1,000 0,293 0,335 Liquid Frac 1,000 1,000 1,000 0,000 0,000 0,707 0,665 Tabla 15. Corrientes 8-13 T A Substream: MIXED Mole Flow kmol/hr METANOL 61,633 0,124 61,509 61,509 0,124 0,124 0,124 AGUA 0,049 0,000 0,049 0, , , ,870 DMT 124, ,878 0,635 0,635 0,000 0,000 0,000 Mole Frac METANOL 0,331 0,001 0,989 0,989 0,001 0,001 0,001 AGUA 0,000 0,000 0,001 0,001 0,999 0,999 0,999 DMT 0,669 0,999 0,010 0,010 0,000 0,000 0,000

15 Substream: MIXED Mole Flow kmol/hr Tabla 15 (continuación). Corrientes 8-13 T A METANOL 61,633 0,124 61,509 61,509 0,124 0,124 0,124 AGUA 0,049 0,000 0,049 0, , , ,870 DMT 124, ,878 0,635 0,635 0,000 0,000 0,000 Mole Frac METANOL 0,331 0,001 0,989 0,989 0,001 0,001 0,001 AGUA 0,000 0,000 0,001 0,001 0,999 0,999 0,999 DMT 0,669 0,999 0,010 0,010 0,000 0,000 0,000 Mass Flow tonne/year METANOL ,626 34, , ,819 34,804 34,804 34,804 AGUA 7,781 0,000 7,781 7, , , ,396 DMT , , , ,189 0,000 0,000 0,000 Mass Frac METANOL 0,256 0,001 0,985 0,985 0,002 0,002 0,002 AGUA 0,000 0,000 0,000 0,000 0,998 0,998 0,998 DMT 0,744 0,999 0,015 0,015 0,000 0,000 0,000 Total Flow kmol/hr 186, ,002 62,193 62, , , ,994 Total Flow tonne/year , , , , , , ,200 Total Flow cum/sec 0,003 0,002 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 Temperature C 35,885 19,262 98, , ,862 50,000 50,000 Pressure bar 6,000 5,000 5,340 16,000 6,340 5,840 2,000 Vapor Frac 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 Liquid Frac 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 En las figuras 24 a 33 se muestran los datos obtenidos de la simulación. En las tabla 16 se muestran los datos del reactor y en las tablas 17 y 18 los datos de las torres de destilación. El diagrama de flujo se muestra en la figura 34. Figura 24. E-201 Topología 1

16 Figura 25. E-202 Topología 1 Figura 26. E-207 Topología 1 Figura 27. R-201 Topología 1 Tabla 16. Datos del reactor T1 Reactor length Pressure Temperature Molar vapor fraction Residence time Liquid holdup meter bar C sec 0 15, , ,45 15, , , ,9 15, , , ,35 15, , , ,8 14, , , ,25 14, , , ,7 14, , , ,15 14, , ,

17 Tabla 16 (continuación). Datos del reactor T1 Reactor length Pressure Temperature Molar vapor fraction Residence time Liquid holdup meter bar C sec 3,6 14, , , ,05 14, , , ,5 14, , , Figura 28. Condensador T-201 Topología 1 Figura 29. Rehervidor T-201 Topología 1 Tabla 17. Perfil de la T-201 T1 Stage Temperature Pressure Heat duty Liquid flow Vapor flow C bar Watt kmol/hr kmol/hr 1 35, ,2 457, , , , , ,2263 6, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,974796

18 Tabla 17 (continuación). Perfil de la T-201 T1 Stage Temperature Pressure Heat duty Liquid flow Vapor flow C bar Watt kmol/hr kmol/hr , , , , , , , , , , , , ,8322 6, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,988 Figura 30. Condensador T-202 Topología 1 Figura 31. Rehervidor T-202 Topología 1

19 Tabla 18. Perfil de la T-202 T1 Stage Temperature Pressure Heat duty Liquid flow Vapor flow C bar Watt kmol/hr kmol/hr 1 19, ,97 19, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,298649

20 Tabla 18 (continuación). Perfil de la T-202 T1 Stage Temperature Pressure Heat duty Liquid flow Vapor flow C bar Watt kmol/hr kmol/hr 41 31, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,869 62, , Figura 32. P-201 Topología 1 Figura 33. P-202 Topología 1

21 A P W= P M R T Q= Q=0 7 T-201 Q= QC= QR= W=9963 E-201 E-203 V-201 QC= QR= Q= E-208 V-202 Figura 34. Diagrama de la Topología Topología 2 Este diagrama de flujo utiliza las mismas condiciones de operación que la topología 1 pero cambia en que el tren de separación que es de forma directa. La nomenclatura usada es la misma de la tabla 5. En las tabla 19 se muestran las corrientes que son las que corresponden a la preparación de la materia prima y la reacción mientras que en la tabla 20 a las que corresponden a la separación. En las figuras 35 a 44 se muestran los resultados de la simulación. En las tabla 21 se encuentran los datos del reactor y en las tablas 22 y 23 los datos de la torres de destilación. El diagrama de flujo se muestra en la figura 45. Tabla 19. Corrientes 1-7 T Substream: MIXED X 0,800 Mole Flow kmol/hr METANOL 248, , , ,718 61,933 61,933 61,933 AGUA 0,000 0,000 0,927 0, , , ,786 DMT 0,000 0,000 0,295 0, , , ,220 Mole Frac METANOL 1,000 1,000 0,996 0,996 0,199 0,199 0,199 AGUA 0,000 0,000 0,003 0,003 0,401 0,401 0,401 DMT 0,000 0,000 0,001 0,001 0,399 0,399 0,399 Mass Flow tonne/year METANOL , , , , , , ,070 AGUA 0,000 0, , , , , ,889 DMT 0,000 0, , , , , ,863

22 Tabla 19 (continuación). Corrientes 1-7 T Mass Frac METANOL 1,000 1,000 0,997 0,997 0,199 0,199 0,199 AGUA 0,000 0,000 0,002 0,002 0,226 0,226 0,226 DMT 0,000 0,000 0,001 0,001 0,575 0,575 0,575 Total Flow kmol/hr 248, , , , , , ,939 Total Flow tonne/year , , , , , , ,821 Total Flow cum/sec 0,003 0,003 0,004 0,247 0,317 0,057 0,077 Temperature C 25,000 26, , , ,000 94,142 Pressure bar 1,000 16,000 15,800 15,197 14,697 14,197 11,697 Vapor Frac 0,000 0,000 0,000 1,000 1,000 0,290 0,332 Liquid Frac 1,000 1,000 1,000 0,000 0,000 0,710 0,668 Tabla 20. Corrientes 8-13 T A Substream: MIXED Mole Flow kmol/hr METANOL 0,410 61,523 61,418 61,418 0,106 0,106 0,106 AGUA 0, ,786 0,927 0, , , ,858 DMT 123,926 0,295 0,295 0,295 0,000 0,000 0,000 Mole Frac METANOL 0,003 0,330 0,980 0,980 0,001 0,001 0,001 AGUA 0,000 0,669 0,015 0,015 0,999 0,999 0,999 DMT 0,997 0,002 0,005 0,005 0,000 0,000 0,000 Mass Flow tonne/year METANOL 115, , , ,254 29,650 29,650 29,650 AGUA 0, , , , , , ,579 DMT , , , ,861 0,000 0,000 0,000 Mass Frac METANOL 0,002 0,466 0,985 0,985 0,002 0,002 0,002 AGUA 0,000 0,531 0,008 0,008 0,998 0,998 0,998 DMT 0,998 0,003 0,007 0,007 0,000 0,000 0,000 Total Flow kmol/hr 124, ,603 62,639 62, , , ,964 Total Flow tonne/year , , , , , , ,229 Total Flow cum/sec 0,002 0,002 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 Temperature C 25, , , , ,228 50,000 50,000 Pressure bar 6,000 6,340 5,000 16,000 5,340 4,840 2,000 Vapor Frac 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 Liquid Frac 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000

23 Figura 35. E-201 Topología 2 Figura 36. E-202 Topología 2 Figura 37. E-207 Topología 2 Figura 38. R-201 Topología 2

24 Tabla 21. Datos del reactor T2 Reactor length Pressure Temperature Molar vapor fraction Residence time Liquid holdup meter bar C sec 0 15, , , ,45 15, , , ,9 15, , , ,35 15, , , ,8 14, , , ,25 14, , , ,7 14, , , ,15 14, , , ,6 14, , , ,05 14, , , ,5 14, , ,603 0 Figura 39. Condensador T-201 Topología 2 Figura 40. Rehervidor T-201 Topología 2

25 Tabla 22. Perfil de la T-201 T2 Stage Temperature Pressure Heat duty Liquid flow Vapor flow C bar Watt kmol/hr kmol/hr ,524 6, ,200 71,147 0, ,751 6,015 0,000 66, , ,159 6,031 0,000 54, , ,805 6,046 0,000 36, , ,917 6,062 0,000 29, , ,114 6,077 0,000 29, , ,869 6,093 0,000 29, , ,991 6,108 0,000 29, , ,063 6,124 0,000 29, , ,144 6,139 0,000 29, , ,259 6,155 0,000 28, , ,458 6,170 0,000 28, , ,872 6,185 0,000 28, , ,846 6,201 0,000 27, , ,348 6,216 0,000 24, , ,171 6,232 0, ,920 19, ,259 6,247 0, ,979 19, ,504 6,263 0, ,015 19, ,516 6,278 0, ,975 19, ,952 6,294 0, ,100 19, ,472 6,309 0, ,616 19, ,781 6,325 0, ,573 23, ,350 6, , ,603 31,970 Figura 41. Condensador T-202 Topología 2

26 Figura 42. Rehervidor T-202 Topología 2 Tabla 23. Perfil de la T-202 T2 Stage Temperature Pressure Heat duty Liquid flow Vapor flow C bar Watt kmol/hr kmol/hr 1 104,324 5, ,500 90,331 0, ,859 5,013 0,000 92, , ,243 5,026 0,000 91, , ,560 5,039 0,000 91, , ,905 5,052 0,000 91, , ,285 5,065 0,000 90, , ,708 5,078 0,000 90, , ,187 5,092 0,000 89, , ,737 5,105 0,000 88, , ,380 5,118 0,000 87, , ,144 5,131 0,000 87, , ,070 5,144 0,000 85, , ,217 5,157 0,000 84, , ,623 5,170 0,000 83, , ,367 5,183 0,000 81, , ,423 5,196 0,000 80, , ,629 5,209 0, , , ,828 5,222 0, , , ,125 5,235 0, , , ,786 5,248 0, , , ,415 5,262 0, , , ,290 5,275 0, , , ,453 5,288 0, , , ,235 5,301 0, , , ,805 5,314 0, , , ,600 5,327 0, , , ,228 5, , , ,496

27 Figura 43. P-201 Topología 2 Figura 44. P-202 Topología A P W=3026 QC= QR= P-201 W= M Q= E-201 Q=0 R Q= E V T-201 QC= QR= T Q= V-202 E-208 Figura 45. Diagrama de la Topología 2

28 5.3.3 Topología 1 HEN Las condiciones de operación se respetaron de la Topología 1 porque de ésta fue la que se hizo la red de intercambio de calor. Las corrientes de la topología 1 HEN se muestran en las tablas 24 y 25, en la primera en la preparación de la materia prima junto con la reacción y en la segunda es las corrientes de la separación y recirculación. Tabla 24. Corrientes 1-8 T1 HEN Substream: MIXED X 0,800 Mole Flow kmol/hr METANOL 248, , , , , ,509 61,755 61,755 AGUA 0,000 0,000 0,049 0,049 0,049 0, , ,926 DMT 0,000 0,000 0,629 0,629 0,629 0, , ,506 Mole Frac METANOL 1,000 1,000 0,998 0,998 0,998 0,998 0,199 0,199 AGUA 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,400 0,400 DMT 0,000 0,000 0,002 0,002 0,002 0,002 0,401 0,401 Mass Flow tonne/year METANOL , , , , , , , ,000 AGUA 0,000 0,000 7,779 7,779 7,779 7, , ,247 DMT 0,000 0, , , , , , ,246 Mass Frac METANOL 1,000 1,000 0,997 0,997 0,997 0,997 0,199 0,199 AGUA 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,224 0,224 DMT 0,000 0,000 0,003 0,003 0,003 0,003 0,577 0,577 Total Flow kmol/hr 248, , , , , , , ,187 Total Flow tonne/year , , , , , , , ,492 Total Flow cum/sec 0,003 0,003 0,004 0,004 0,212 0,247 0,316 0,057 Temperature C 25,000 26,393 42,359 74, , , , ,000 Pressure bar 1,000 16,000 15,800 15,800 15,697 15,197 14,697 14,197 Vapor Frac 0,000 0,000 0,000 0,000 1,000 1,000 1,000 0,293 Liquid Frac 1,000 1,000 1,000 1,000 0,000 0,000 0,000 0,707 Tabla 25. Corrientes 9-15b T1 HEN A Substream: MIXED Mole Flow kmol/hr METANOL 61,755 61,631 0,622 61,009 61,009 0,124 0,124 0,124 AGUA 123,926 0,049 0,000 0,049 0, , , ,877 DMT 124, , ,877 0,629 0,629 0,000 0,000 0,000 Mole Frac METANOL 0,199 0,331 0,005 0,989 0,989 0,001 0,001 0,001 AGUA 0,400 0,000 0,000 0,001 0,001 0,999 0,999 0,999 DMT 0,401 0,669 0,995 0,010 0,010 0,000 0,000 0,000 Mass Flow tonne/year METANOL , , , , ,467 34,806 34,806 34,806 AGUA ,247 7,779 0,000 7,779 7, , , ,468 DMT , , , , ,948 0,000 0,000 0,000

29 Tabla 25. Corrientes 9-15 T1 HEN A Mass Frac METANOL 0,199 0,256 0,003 0,985 0,985 0,002 0,002 0,002 AGUA 0,224 0,000 0,000 0,000 0,000 0,998 0,998 0,998 DMT 0,577 0,744 0,997 0,015 0,015 0,000 0,000 0,000 Total Flow kmol/hr 310, , ,499 61,687 61, , , ,001 Total Flow tonne/year , , , , , , , ,273 Total Flow cum/sec 0,077 0,003 0,002 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 Temperature C 94,147 35,885 19,385 98, , ,862 52,485 52,485 Pressure bar 11,697 6,000 5,000 5,340 16,000 6,340 5,840 2,000 Vapor Frac 0,335 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 Liquid Frac 0,665 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 De la figura 46 a 57 son los datos de la topología 1 HEN y en las tablas 26, 27 y 28 están los perfiles del reactor y las torres de destilación respectivamente. El diagrama de flujo se muestra en la figura 58. Figura 46. E-200 Topología 1 HEN Figura 47. E-201 Topología 1 HEN

30 Figura 48. E-202 Topología 1 HEN Figura 49. E-203 Topología 1 HEN Figura 50. E-208 Topología 1 HEN Figura 51. R-201 Topología 1 HEN

31 Tabla 26. Datos del reactor T1 HEN Reactor length Pressure Temperature Molar vapor fraction Residence time Liquid holdup meter bar C sec 0,000 15, ,000 1,000 0,000 0,000 0,450 15, ,083 1,000 0,582 0,000 0,900 15, ,892 1,000 1,154 0,000 1,350 15, ,895 1,000 1,721 0,000 1,800 14, ,220 1,000 2,286 0,000 2,250 14, ,193 1,000 2,847 0,000 2,700 14, ,953 1,000 3,405 0,000 3,150 14, ,571 1,000 3,962 0,000 3,600 14, ,087 1,000 4,515 0,000 4,050 14, ,527 1,000 5,067 0,000 4,500 14, ,909 1,000 5,616 0,000 Figura 52. Condensador T-201 Topología 1 HEN Figura 53. Rehervidor T-201 Topología 1 HEN Tabla 27. Perfiles de la T-201 T1 HEN Stage Temperature Pressure Heat duty Liquid flow Vapor flow C bar Watt kmol/hr kmol/hr 1 35,885 6, , ,603 0, ,562 6,012 0, , , ,226 6,023 0, , , ,447 6,035 0, , ,881

32 Tabla 27 (continuación). Perfiles de la T-201 T1 HEN Stage Temperature Pressure Heat duty Liquid flow Vapor flow 5 109,601 6,047 0, , , ,734 6,059 0, , , ,903 6,070 0, , , ,133 6,082 0, , , ,466 6,094 0, , , ,979 6,106 0, , , ,817 6,117 0, , , ,304 6,129 0, , , ,419 6,141 0, , , ,831 6,152 0, , , ,946 6,164 0, , , ,016 6,176 0, , , ,084 6,188 0, , , ,153 6,199 0, , , ,226 6,211 0, , , ,309 6,223 0, , , ,415 6,234 0, , , ,584 6,246 0, , , ,920 6,258 0, , , ,700 6,270 0, , , ,711 6,281 0, , , ,124 6,293 0, , , ,444 6,305 0, , , ,926 6,317 0, , , ,878 6,328 0, , , ,862 6, , , ,977 Figura 54. Condensador T-202 Topología 1 HEN

33 Figura 55. Rehervidor T-202 Topología 1 HEN Tabla 28. Perfiles de la T-202 T1 HEN Stage Temperature Pressure Heat duty Liquid flow Vapor flow C bar Watt kmol/hr kmol/hr ,385 5, ,070 16,418 0, ,329 5,007 0,000 14, , ,850 5,013 0,000 12, , ,316 5,020 0,000 11, , ,178 5,026 0,000 10, , ,344 5,033 0,000 10, , ,998 5,039 0,000 9, , ,346 5,046 0,000 9, , ,529 5,052 0,000 9, , ,627 5,059 0,000 9, , ,682 5,065 0,000 9, , ,717 5,072 0,000 9, , ,742 5,078 0,000 9, , ,761 5,085 0,000 9, , ,779 5,092 0,000 9, , ,795 5,098 0,000 9, , ,810 5,105 0,000 9, , ,825 5,111 0,000 9, , ,840 5,118 0,000 9, , ,855 5,124 0,000 9, , ,870 5,131 0,000 9, , ,885 5,137 0,000 9, , ,900 5,144 0,000 9, , ,915 5,150 0,000 9, , ,930 5,157 0,000 9, , ,945 5,163 0,000 9, , ,961 5,170 0,000 9, , ,976 5,177 0,000 9, , ,991 5,183 0,000 9, , ,006 5,190 0,000 9, , ,022 5,196 0,000 9, , ,042 5,203 0, , , ,085 5,209 0, , , ,129 5,216 0, , ,055

34 Tabla 28 (continuación). Perfiles de la T-202 T1 HEN Stage Temperature Pressure Heat duty Liquid flow Vapor flow 35 31,172 5,222 0, , , ,216 5,229 0, , , ,259 5,235 0, , , ,302 5,242 0, , , ,346 5,248 0, , , ,389 5,255 0, , , ,432 5,262 0, , , ,475 5,268 0, , , ,518 5,275 0, , , ,561 5,281 0, , , ,604 5,288 0, , , ,647 5,294 0, , , ,691 5,301 0, , , ,735 5,307 0, , , ,789 5,314 0, , , ,947 5,320 0, , , ,138 5,327 0, , , ,183 5,333 0, , , ,758 5, ,629 61,687 76,464 Figura 56. P-201 Topología 1 HEN

35 Figura 57. P-202 Topología 1 HEN A P W= Q= R M E T P-20 1 W= E-200 Q= E-201 Q= Q= Q2 Q= E V T QC= QR= QC= QR= Q Q= V-20 2 E-208 Figura 58. Diagrama de la Topología 1 HEN Topología 2 HEN Las condiciones de operación que se utilizaron en esta topología corresponden a las mismas utilizadas en la Topología 2 porque es la que se utilizó como base para la construcción de la red de intercambio de calor. Las corrientes de la Topología 2 HEN se muestran en las tablas 29 y 30.

36 Tabla 29. Corrientes 1-8 T2 HEN Substream: MIXED X 0,800 Mole Flow kmol/hr METANOL 248, , , , , ,756 61,921 61,921 AGUA 0,000 0,000 0,972 0,972 0,972 0, , ,890 DMT 0,000 0,000 0,191 0,191 0,191 0, , ,108 Mole Frac METANOL 1,000 1,000 0,996 0,996 0,996 0,996 0,199 0,199 AGUA 0,000 0,000 0,003 0,003 0,003 0,003 0,402 0,402 DMT 0,000 0,000 0,001 0,001 0,001 0,001 0,399 0,399 Mass Flow tonne/year METANOL , , , , , , , ,550 AGUA 0,000 0, , , , , , ,342 DMT 0,000 0,000 76,992 76,992 76,992 76, , ,765 Mass Frac METANOL 1,000 1,000 0,997 0,997 0,997 0,997 0,199 0,199 AGUA 0,000 0,000 0,002 0,002 0,002 0,002 0,226 0,226 DMT 0,000 0,000 0,001 0,001 0,001 0,001 0,575 0,575 Total Flow kmol/hr 248, , , , , , , ,919 Total Flow tonne/year , , , , , , , ,656 Total Flow cum/sec 0,003 0,003 0,004 0,004 0,212 0,247 0,317 0,057 Temperature C 25,000 26,394 44,437 73, , , , ,000 Pressure bar 1,000 16,000 15,800 15,800 15,697 15,197 14,697 14,197 Vapor Frac 0,000 0,000 0,000 0,000 1,000 1,000 1,000 0,290 Liquid Frac 1,000 1,000 1,000 1,000 0,000 0,000 0,000 0,710 Tabla 30. Corrientes 9-15 T2 HEN A Substream: MIXED Mole Flow kmol/hr METANOL 61,921 0,410 61,511 61,456 61,456 0,055 0,055 0,055 AGUA 124,890 0, ,890 0,972 0, , , ,918 DMT 124, ,918 0,191 0,191 0,191 0,000 0,000 0,000 Mole Frac METANOL 0,199 0,003 0,330 0,981 0,981 0,000 0,000 0,000 AGUA 0,402 0,000 0,669 0,016 0,016 1,000 1,000 1,000 DMT 0,399 0,997 0,001 0,003 0,003 0,000 0,000 0,000 Mass Flow tonne/year METANOL , , , , ,075 15,313 15,313 15,313 AGUA ,342 0, , , , , , ,904 DMT ,765 58,773 76,992 76,992 76,992 0,000 0,000 0,000 Mass Frac METANOL 0,199 0,002 0,466 0,987 0,987 0,001 0,001 0,001 AGUA 0,226 0,000 0,532 0,009 0,009 0,999 0,999 0,999 DMT 0,575 0,998 0,002 0,004 0,004 0,000 0,000 0,000 Total Flow kmol/hr 310, , ,591 62,619 62, , , ,972 Total Flow tonne/year , , , , , , , ,217 Total Flow cum/sec 0,077 0,002 0,002 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001

37 Tabla 30 (continuación). Corrientes 9-15 T2 HEN A Temperature C 94,141 26, , , , ,317 54,500 54,500 Pressure bar 11,697 6,200 6,540 5,000 16,000 5,340 4,840 2,000 Vapor Frac 0,332 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 Liquid Frac 0,668 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 En las figuras 59 a 70 se muestran los resultados de los módulos de la Topología 2 HEN mientras que en las tablas 31, 32 y 33 están los perfiles del reactor junto con las torres de destilación respectivamente. El diagrama de flujo esta en la figura 71. Figura 59. E-200 Topología 2 HEN Figura 60. E-201 Topología 2 HEN Figura 61. E-202 Topología 2 HEN

38 Figura 62. E-203 Topología 2 HEN Figura 63. E-208 Topología 2 HEN Figura 64. R-201 Topología 2 HEN Tabla 31. Datos del reactor T2 HEN Reactor length Pressure Temperature Molar vapor fraction Residence time Liquid holdup meter bar C sec 0,000 15, ,000 1,000 0,000 0,000 0,450 15, ,066 1,000 0,581 0,000 0,900 15, ,886 1,000 1,151 0,000 1,350 15, ,895 1,000 1,717 0,000 1,800 14, ,223 1,000 2,280 0,000 2,250 14, ,199 1,000 2,840 0,000 2,700 14, ,961 1,000 3,397 0,000 3,150 14, ,581 1,000 3,952 0,000

39 Tabla 31. Datos del reactor Reactor length Pressure Temperature Molar vapor fraction Residence time Liquid holdup meter bar C sec 3,600 14, ,099 1,000 4,505 0,000 4,050 14, ,540 1,000 5,055 0,000 4,500 14, ,923 1,000 5,603 0,000 Figura 65. Condensador T-201 Topología 2 HEN Figura 66. Rehervidor T-201 Topología 2 HEN Tabla 32. Perfiles de la T-201 T2 HEN Stage Temperature Pressure Heat duty Liquid flow Vapor flow C bar Watt kmol/hr kmol/hr 1 26,668 6, ,700 70,860 0, ,871 6,215 0,000 66, , ,103 6,231 0,000 54, , ,192 6,246 0,000 37, , ,811 6,262 0,000 29, , ,707 6,277 0,000 28, , ,576 6,293 0,000 28, , ,713 6,308 0,000 28, , ,799 6,324 0,000 28, , ,912 6,339 0,000 28, , ,111 6,355 0,000 28, , ,523 6,370 0,000 28, ,950

40 Tabla 32. Perfiles de la T-201 T2 HEN Stage Temperature Pressure Heat duty Liquid flow Vapor flow C bar Watt kmol/hr kmol/hr 13 70,494 6,385 0,000 27, , ,988 6,401 0,000 24, , ,784 6,416 0, ,793 20, ,845 6,432 0, ,860 20, ,955 6,447 0, ,916 20, ,311 6,463 0, ,931 20, ,844 6,478 0, ,823 20, ,243 6,494 0, ,207 20, ,976 6,509 0, ,425 20, ,512 6,525 0, ,289 25, ,251 6, , ,591 34,698 Figura 67. Condensador T-202 Topología 2 HEN Figura 68. Rehervidor T-202 Topología 2 HEN Tabla 33. Perfiles de la T-202 T2 HEN Stage Temperature Pressure Heat duty Liquid flow Vapor flow C bar Watt kmol/hr kmol/hr 1 106,874 5, ,600 90,189 0, ,934 5,013 0,000 91, , ,295 5,026 0,000 91, , ,621 5,039 0,000 90, , ,976 5,052 0,000 90, ,222

41 Tabla 33 (continuación). Perfiles de la T-202 T2 HEN Stage Temperature Pressure Heat duty Liquid flow Vapor flow C bar Watt kmol/hr kmol/hr 6 113,367 5,065 0,000 89, , ,803 5,078 0,000 89, , ,296 5,092 0,000 88, , ,862 5,105 0,000 87, , ,522 5,118 0,000 86, , ,307 5,131 0,000 85, , ,256 5,144 0,000 84, , ,422 5,157 0,000 83, , ,862 5,170 0,000 82, , ,619 5,183 0,000 80, , ,659 5,196 0,000 79, , ,791 5,209 0, , , ,032 5,222 0, , , ,486 5,235 0, , , ,572 5,248 0, , , ,240 5,262 0, , , ,920 5,275 0, , , ,954 5,288 0, , , ,117 5,301 0, , , ,933 5,314 0, , , ,945 5,327 0, , , ,317 5, , , ,914 Figura 69. P-201 Topología 2 HEN

42 Figura 70. P-202 Topología 2 HEN A P W= 2833 R Q C= QR= P-201 W= M E-200 Q= E Q=0 E Q = E V Q C= QR= T T Q= Q = Q = V-202 Q2 E-208 Q1 Figura 71. Topología 2 HEN Topología 1 Turton En la literatura se encontró que hay unas condiciones de operación que fueron propuestas que maneja una alimentación de materia prima a condiciones estándar, 1 bar y 25 ºC, de metanol puro para la producción de dimetil éter. Las condiciones que maneja el diagrama de flujo es que la presión se eleva a 15.5 bar, para el mezclador es una caída de 0.3 bar, la caída de presión para el intercambiador, E-201, es de 0.4 bar y para que la entrada al reactor tenga 14.7 bar y 250 ºC. En el reactor caída que se maneja es de 0.8 bar y es adiabático, la salida del reactor pasó a un intercambiador, E-202, que lleva la temperatura a 100 ºC y tiene una caída de 0.5 bar. Luego pasa a una válvula que le da una caída de 3 bar. La primera torre maneja una

43 presión en el condensador de 10.3 bar y una caída de 0.2 bar. La segunda torre maneja una presión de 7.3 en el condensador con la misma caída de presión que la primera torre. Esta topología maneja una un separación indirecta así que los fondos de la segunda torre se recirculan para alimentar el metanol ya que es materia prima. Para esto se eleva la presión a 15.5 para que pueda mezclarse con la corriente que sale de la primera bomba. El agua que sale de la primera torre se hace pasar a un intercambiador, E-207, para que enfríe esa corriente hasta 50 ºC con una caída de presión de 0.5 bar y luego esa corriente pasó por una válvula que hace que baje la presión hasta 1.2 bar. Estas condiciones fueron obtenidas de la topología que propone Turton sin embargo, la topología final tiene un precalentador y un intercambiador para llevar a las condiciones de operación del reactor por lo que se tuvo que hacer la modificación correspondiente para respetar las condiciones de operación a las cuales opera el reactor. En las tablas 34 y 35 se muestran las corrientes 1 a 7 y 8 a 13 respectivamente. En las figuras 72 a 81 se muestran los datos arrojados por el simulador de los diferentes módulos. En las tablas 36, 37 y 38 se muestran los perfiles del reactor y las torres de destilación T-201 y T-202 respectivamente. El diagrama de flujo esta en la figura 82. Tabla 34. Corrientes 1-7 T1 Turton Substream: MIXED X 0,798 Mole Flow kmol/hr DMT 0 0 2, , , , ,3243 METANOL 248,55 248,55 310, , , , , AGUA 0 0 0, , , , ,05641 Mole Frac DMT 0 0 0, , , , , METANOL 1 1 0, , , , , AGUA 0 0 4,93E-04 4,93E-04 0, , , Mass Flow tonne/year DMT , , , , ,04 METANOL 69765, , , , , , ,875 AGUA , , , , ,821

44 Tabla 34 (continuación). Corrientes 1-7 T1 Turton Mass Frac DMT 0 0 0, , , , , METANOL 1 1 0, , , , , AGUA 0 0 2,76E-04 2,76E-04 0, , , Total Flow kmol/hr 248,55 248,55 312, , , , ,96192 Total Flow tonne/year 69765, , , , , , ,736 Total Flow cum/sec 2,79E-03 2,80E-03 3,61E-03 0, , , , Temperature C 25 26, , , , Pressure bar 1 15,5 15,2 14,7 13,9 13,4 10,4 Vapor Frac , , Liquid Frac , , Tabla 35. Corrientes 8-13 T1 Turton A Substream: MIXED Mole Flow kmol/hr DMT 126, , , , ,48E-19 1,48E-19 1,48E-19 METANOL 62, , , , ,24E-01 1,24E-01 1,24E-01 AGUA 1,54E-01 1,40E-21 0, , , , ,90213 Mole Frac DMT 6,69E-01 0,995 0, , ,19E-21 1,19E-21 1,19E-21 METANOL 0, , ,96 0, ,00E-03 1,00E-03 1,00E-03 AGUA 8,17E-04 1,13E-23 2,40E-03 2,40E-03 0,999 0,999 0,999 Mass Flow tonne/year DMT 50980, , , , ,96E-17 5,96E-17 5,96E-17 METANOL 17531, , , ,297 3,48E+01 3,48E+01 3,48E+01 AGUA 2,43E+01 2,22E-19 24, , , , ,472 Mass Frac DMT 7,44E-01 0, , , ,04E-21 3,04E-21 3,04E-21 METANOL 0, , , , ,78E-03 1,78E-03 1,78E-03 AGUA 3,55E-04 4,42E-24 1,33E-03 1,33E-03 0, , , Total Flow kmol/hr 188, , , , , , ,02615 Total Flow tonne/year 68535, , , , , , ,285 Total Flow cum/sec 3,35E-03 2,48E-03 8,26E-04 8,28E-04 0, , , Temperature C 57, , , , , Pressure bar 10,3 7,3 7,6 15,5 10,5 10,5 1,2 Vapor Frac Liquid Frac

45 Figura 72. E-201 Topología 1 Turton Figura 73. E-202 Topología 1 Turton Figura 74. E-207 Topología 1 Turton Figura 75. R-201 Topología 1 Turton

46 Tabla 36. Perfil del R-201 T1 Turton Reactor length Pressure Temperature Molar vapor fraction Residence time Liquid holdup meter bar C sec 0,000 14, ,000 1,000 0,000 0,000 0,690 14, ,175 1,000 0,856 0,000 1,380 14, ,901 1,000 1,695 0,000 2,070 14, ,845 1,000 2,526 0,000 2,760 14, ,121 1,000 3,350 0,000 3,450 14, ,051 1,000 4,169 0,000 4,140 14, ,770 1,000 4,982 0,000 4,830 14, ,350 1,000 5,789 0,000 5,520 14, ,830 1,000 6,591 0,000 6,210 13, ,236 1,000 7,388 0,000 6,900 13, ,585 1,000 8,180 0,000 Figura 76. Condensador de la T-201 Topología 1 Turton Figura 77. Rehervidor de la T-201 Topología 1 Turton Tabla 37. Perfiles de la T-201 T1 Turton Stage Temperature Pressure Heat duty Liquid flow Vapor flow C bar Watt kmol/hr kmol/hr 1 57,129 10, , ,096 0, ,299 10,308 0, , , ,759 10,316 0, , , ,451 10,324 0, , ,423

47 Tabla 37 (continuación). Perfiles de la T-201 T1 Turton Stage Temperature Pressure Heat duty Liquid flow Vapor flow C bar Watt kmol/hr kmol/hr 5 127,646 10,332 0, , , ,779 10,340 0, , , ,952 10,348 0, , , ,194 10,356 0, , , ,545 10,364 0, , , ,077 10,372 0, , , ,935 10,380 0, , , ,429 10,388 0, , , ,145 10,396 0, , , ,014 10,404 0, , , ,192 10,412 0, , , ,247 10,420 0, , , ,325 10,428 0, , , ,477 10,436 0, , , ,826 10,444 0, , , ,695 10,452 0, , , ,009 10,460 0, , , ,187 10,468 0, , , ,133 10,476 0, , , ,211 10,484 0, , , ,935 10,492 0, , , ,874 10, , , ,020 Figura 78. Condensador de la T-202 Topología 1 Turton Figura 79. Rehervidor de la T-202 Topología 1 Turton

48 Tabla 38. Perfiles de la T-202 T1 Turton Stage Temperature Pressure Heat duty Liquid flow Vapor flow C bar Watt kmol/hr kmol/hr 1 32,572 7, ,210 22,812 0, ,124 7,307 0,000 20, , ,273 7,313 0,000 18, , ,684 7,320 0,000 17, , ,854 7,326 0,000 15, , ,471 7,333 0,000 14, , ,524 7,339 0,000 14, , ,154 7,346 0,000 13, , ,514 7,352 0,000 13, , ,717 7,359 0,000 13, , ,831 7,365 0,000 13, , ,897 7,372 0,000 13, , ,938 7,378 0,000 13, , ,965 7,385 0,000 13, , ,984 7,391 0,000 13, , ,000 7,398 0,000 13, , ,013 7,404 0,000 13, , ,026 7,411 0,000 13, , ,038 7,417 0,000 13, , ,049 7,424 0,000 13, , ,061 7,430 0,000 13, , ,072 7,437 0,000 13, , ,083 7,443 0,000 13, , ,095 7,450 0,000 13, , ,106 7,457 0,000 13, , ,117 7,463 0,000 13, , ,129 7,470 0,000 13, , ,144 7,476 0,000 13, , ,169 7,483 0, , , ,202 7,489 0, , , ,235 7,496 0, , , ,267 7,502 0, , , ,300 7,509 0, , , ,333 7,515 0, , , ,366 7,522 0, , , ,398 7,528 0, , , ,431 7,535 0, , , ,464 7,541 0, , , ,496 7,548 0, , , ,529 7,554 0, , , ,562 7,561 0, , , ,596 7,567 0, , , ,640 7,574 0, , , ,764 7,580 0, , , ,545 7,587 0, , , ,596 7,593 0, , , ,312 7, ,857 64,411 89,015

49 Figura 80. P-201 Topología 1 Turton Figura 81. P-202 Topología 1 Turton A P E T MIX T R-201 E P V E-208 V-102 Figura 82. Diagrama de flujo Topología 1 Turton

50 5.3.6 Topología 2 Turton Esta topología se diferencia de la anterior en que el tren de separación de la torres de destilación es directa. Las condiciones de operación son las mismas que las que fueron descritas en la Topología 1 Turton haciendo la modificación para las condiciones de operación en el primer intercambiador para poder lograr las condiciones de entrada del reactor. En las tablas 39 y 40 se encuentra las corrientes 1 a 7 y 8 a 13 respectivamente. En las figuras 83 a 92 se muestran los datos de la simulación de los módulos. En las tablas 41, 42 y 43 se muestran los perfiles del reactor y las torres de destilación T-201 y T-202 respectivamente. En la figura 93 esta el diagrama de flujo de esta topología. Tabla 39. Corrientes 1-7 T2 Turton Substream: MIXED X 0,801 Mole Flow kmol/hr METANOL 248, , , ,550 61,747 61,747 61,747 DMT 0,000 0,000 0,000 0, , , ,901 AGUA 0,000 0,000 0,006 0, , , ,906 Mole Frac METANOL 1,000 1,000 1,000 1,000 0,199 0,199 0,199 DMT 0,000 0,000 0,000 0,000 0,400 0,400 0,400 AGUA 0,000 0,000 0,000 0,000 0,400 0,400 0,400 Mass Flow tonne/year METANOL , , , , , , ,749 DMT 0,000 0,000 0,000 0,000 52,113 52,113 52,113 AGUA 0,000 0,000 1,015 1, , , ,106 Mass Frac METANOL 1,000 1,000 1,000 1,000 0,199 0,199 0,199 DMT 0,000 0,000 0,000 0,000 0,575 0,575 0,575 AGUA 0,000 0,000 0,000 0,000 0,225 0,225 0,225 Total Flow kmol/hr 248, , , , , , ,554 Total Flow tonne/year , , , , , , ,968 Total Flow cum/sec 0,003 0,003 0,004 0,248 0,315 0,067 0,096 Temperature C 25,000 26,347 48, , , ,000 92,940 Pressure bar 1,000 15,500 15, ,900 13,400 10,400 Vapor Frac 0,000 0,000 0,000 1,000 1,000 0,328 0,374 Liquid Frac 1,000 1,000 1,000 0,000 0,000 0,672 0,626

51 Tabla 40. Corrientes 8-13 T2 Turton A Substream: MIXED Mole Flow kmol/hr METANOL 0,623 61,124 61,000 61,000 0,124 0,124 0,124 DMT 123,901 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 AGUA 0, ,906 0,006 0, , , ,900 Mole Frac METANOL 0,005 0,330 1,000 1,000 0,001 0,001 0,001 DMT 0,995 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 AGUA 0,000 0,670 0,000 0,000 0,999 0,999 0,999 Mass Flow tonne/year METANOL 174, , , ,176 34,812 34,812 34,812 DMT 52,113 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 AGUA 0, ,105 1,015 1, , , ,091 Mass Frac METANOL 0,003 0,467 1,000 1,000 0,002 0,002 0,002 DMT 0,997 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 AGUA 0,000 0,533 0,000 0,000 0,998 0,998 0,998 Total Flow kmol/hr 124, ,031 61,007 61, , , ,024 Total Flow tonne/year , , , , , , ,903 Total Flow cum/sec 0,003 0,002 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 Temperature C 45, , , , ,160 50,000 50,000 Pressure bar 10,300 10,500 7,300 15,500 7,600 7,100 1,200 Vapor Frac 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 Liquid Frac 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 Figura 83. E-201 Topología 2 Turton

52 Figura 84. E-202 Topología 2 Turton Figura 85. E-207 Topología 2 Turton Figura 86. R-201 Topología 2 Turton Tabla 41. Perfil del R-201 T2 Turton Reactor length Pressure Temperature Molar vapor fraction Residence time Liquid holdup meter bar C sec 0,000 15, ,000 1,000 0,000 0,000 0,490 15, ,303 1,000 0,631 0,000 0,980 15, ,147 1,000 1,252 0,000 1,470 14, ,173 1,000 1,867 0,000 1,960 14, ,517 1,000 2,480 0,000 2,450 14, ,506 1,000 3,090 0,000 2,940 14, ,281 1,000 3,698 0,000 3,430 14, ,912 1,000 4,303 0,000 3,920 14, ,440 1,000 4,906 0,000

53 Tabla 41 (continuación). Perfil del R-201 T2 Turton Reactor length Pressure Temperature Molar vapor fraction Residence time Liquid holdup meter bar C sec 4,410 14, ,892 1,000 5,507 0,000 4,900 14, ,286 1,000 6,106 0,000 Figura 87. Condensador de la T-201 Topología 2 Turton Figura 88. Rehervidor de la T-201 Topología 2 Turton Tabla 42. Perfiles de la T-201 T2 Turton Stage Temperature Pressure Heat duty Liquid flow Vapor flow C bar Watt kmol/hr kmol/hr 1 45,754 10, , ,130 0, ,019 10,310 0, , , ,180 10,319 0, , , ,834 10,329 0, , , ,925 10,338 0, , , ,014 10,348 0, , , ,527 10,357 0, , , ,634 10,367 0, , , ,731 10,376 0, , , ,875 10,386 0, , , ,114 10,395 0, , , ,545 10,405 0, , , ,387 10,414 0, , , ,228 10,424 0, , , ,187 10,433 0, , ,859

54 Tabla 42 (continuación). Perfiles de la T-201 T2 Turton Stage Temperature Pressure Heat duty Liquid flow Vapor flow C bar Watt kmol/hr kmol/hr ,185 10,443 0, , , ,922 10,452 0, , , ,027 10,462 0, , , ,127 10,471 0, , , ,405 10,481 0, , , ,438 10,490 0, , , ,735 10, , , ,206 Figura 89. Condensador de la T-202 Topología 2 Turton v Figura 90. Rehervidor de la T-202 Topología 2 Turton Tabla 43. Perfiles de la T-202 T2 Turton Stage Temperature Pressure Heat duty Liquid flow Vapor flow C bar Watt kmol/hr kmol/hr 1 124,896 7, , ,741 0, ,958 7,312 0, , , ,019 7,324 0, , , ,082 7,336 0, , , ,146 7,348 0, , , ,212 7,360 0, , , ,282 7,372 0, , , ,358 7,384 0, , ,181

55 Tabla 43 (continuación). Perfiles de la T-202 T2 Turton Stage Temperature Pressure Heat duty Liquid flow Vapor flow C bar Watt kmol/hr kmol/hr 9 125,443 7,396 0, , , ,542 7,408 0, , , ,665 7,420 0, , , ,826 7,432 0, , , ,049 7,444 0, , , ,379 7,456 0, , , ,896 7,468 0, , , ,773 7,480 0, , , ,341 7,492 0, , , ,544 7,504 0, , , ,925 7,516 0, , , ,725 7,528 0, , , ,596 7,540 0, , , ,481 7,552 0, , , ,115 7,564 0, , , ,051 7,576 0, , , ,044 7,588 0, , , ,160 7, , , ,958 Figura 91. P-201 Topología 2 Turton Figura 92. P-202 Topología 2 Turton

56 A P P M R T-202 E E V T E-208 V Figura 93. Diagrama de flujo Topología 2 Turton Topología 3 Turton Esta topología tiene un arreglo de la red de intercambio de calor ya que usa la corriente que sale del reactor para precalentar la entrada al mismo y así tener un ahorro en los servicios auxiliares y tiene una separación indirecta en el tren de separación. Así es que esta topología maneja una alimentación a condiciones estándar, se eleva la presión a 15.5 bar luego la caída de presión es de 0.2 bar en el mezclador y en el primer intercambiador la temperatura llega a 154 y la caída de presión es de 0.4. El intercambiador de la red de calor lleva la temperatura a 250 ºC. En el reactor hay una caída de presión de 0.8 bar y el reactor funciona de manera adiabática, el intercambiador que maneja la corriente de salida del arreglo hace que se baje la temperatura hasta 100 ºC y 13.4 bar. La válvula que sigue tiene una caída de 3 bar para la alimentación de la primera torre. La T-201 tiene una presión en el condensador de 10.3 bar y una caída de 0.2 en la columna. La T-202 tiene una presión en el condensador de 7.3 bar y la misma caída. Los fondos de la T-201 que manejan el agua pasan a un intercambiador que lleva la temperatura a 50 ºC y una caída de presión de 0.5 bar y la válvula que le sigue lleva la presión a 1.2 bar. La presión del fondo de la T-202 se eleva a 15.5 para entrar al mezclador. Las tablas 44 y 45 muestran corrientes 1 a 8 y 9 a 15 respectivamente. En las figuras 94 a 104 se muestran los resultados de la simulación para los módulos. En las tablas 46, 47 y 48 se muestran los perfiles del reactor y las torres, T-201 y T-202, respectivamente. En la figura 105 esta el diagrama de flujo de la topología.

57 Tablas 44. Corrientes 1-8 T3 Turton Substream: MIXED X 0,800 Mole Flow kmol/hr DMT 0,000 0,000 1,243 1,243 1, , , ,145 METANOL 248, , , , ,722 61,918 61,918 61,918 AGUA 0,000 0,000 0,017 0,017 0, , , ,914 Mole Frac DMT 0,000 0,000 0,004 0,004 0,004 0,402 0,402 0,402 METANOL 1,000 1,000 0,996 0,996 0,996 0,199 0,199 0,199 AGUA 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,398 0,398 0,398 Mass Flow tonne/year DMT 0,000 0, , , , , , ,153 METANOL , , , , , , , ,645 AGUA 0,000 0,000 2,664 2,664 2, , , ,310 Mass Frac DMT 0,000 0,000 0,006 0,006 0,006 0,578 0,578 0,578 METANOL 1,000 1,000 0,994 0,994 0,994 0,199 0,199 0,199 AGUA 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,224 0,224 0,224 Total Flow kmol/hr 248, , , , , , , ,977 Total Flow tonne/year , , , , , , , ,108 Total Flow cum/sec 0,003 0,003 0,004 0,209 0,256 0,335 0,294 0,068 Temperature C 25,000 26,347 43, , , , , ,000 Pressure bar 1,000 15,500 15,200 14,700 14,700 13,900 13,900 13,400 Vapor Frac 0,000 0,000 0,000 1,000 1,000 1,000 1,000 0,331 Liquid Frac 1,000 1,000 1,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,669 Tabla 45. Corrientes 9 a15 T3 Turton A Substream: MIXED Mole Flow kmol/hr DMT 125, ,145 0, ,903 1,243 1,243 0,000 0,000 METANOL 61,918 61,794 0,124 0,622 61,172 61,172 0,124 0,124 AGUA 123,914 0, ,897 0,000 0,017 0, , ,897 Mole Frac DMT 0,402 0,669 0,000 0,995 0,020 0,020 0,000 0,000 METANOL 0,199 0,331 0,001 0,005 0,980 0,980 0,001 0,001 AGUA 0,398 0,000 0,999 0,000 0,000 0,000 0,999 0,999 Mass Flow tonne/year DMT , ,153 0,000 52, , ,450 0,000 0,000 METANOL , ,834 34, , , ,346 34,812 34,812 AGUA ,310 2, ,646 0,000 2,664 2, , ,646

58 Tabla 45 (continuación). Corrientes 9-15 T3 Turton A Mass Frac DMT 0,578 0,744 0,000 0,997 0,028 0,028 0,000 0,000 METANOL 0,199 0,256 0,002 0,003 0,971 0,971 0,002 0,002 AGUA 0,224 0,000 0,998 0,000 0,000 0,000 0,998 0,998 Total Flow kmol/hr 310, , , ,524 62,431 62, , ,021 Total Flow tonne/year , , , , , , , ,458 Total Flow cum/sec 0,097 0,003 0,001 0,002 0,001 0,001 0,001 0,001 Temperature C 92,945 57, ,874 32, , ,873 50,000 50,000 Pressure bar 10,400 10,300 10,500 7,300 7,600 15,500 10,500 1,200 Vapor Frac 0,377 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 Liquid Frac 0,623 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 Figura 94. E-201 Topología 3 Turton Figura 95. E-202 Topología 3 Turton

59 Figura 96. E-203 Topología 3 Turton Figura 97. E-208 Topología 3 Turton Figura 98. R-201 Topología 3 Turton Tabla 46. Perfil del R-201 T3 Turton Reactor length Pressure Temperature Molar vapor fraction Residence time Liquid holdup meter bar C sec 0 14, ,000 1,000 0,000 0,000 0,7 14, ,149 1,000 0,873 0,000 1,4 14, ,857 1,000 1,728 0,000 2,1 14, ,793 1,000 2,575 0,000 2,8 14, ,063 1,000 3,415 0,000 3,5 14, ,989 1,000 4,250 0,000 4,2 14, ,705 1,000 5,078 0,000 4,9 14, ,282 1,000 5,901 0,000 5,6 14, ,760 1,000 6,719 0,000 6,3 13, ,165 1,000 7,532 0, , ,513 1,000 8,339 0,000

60 Figura 99. Condensador de la T-201 Topología 3 Turton Figura 100. Rehervidor de la T-201 Topología 3 Turton Tabla 47. Perfiles de la T-201 T3 Turton Stage Temperature Pressure Heat duty Liquid flow Vapor flow C bar Watt kmol/hr kmol/hr 1 57,093 10, , ,889 0, ,154 10,306 0, , , ,020 10,313 0, , , ,847 10,319 0, , , ,962 10,325 0, , , ,003 10,331 0, , , ,048 10,338 0, , , ,104 10,344 0, , , ,177 10,350 0, , , ,275 10,356 0, , , ,415 10,363 0, , , ,622 10,369 0, , , ,940 10,375 0, , , ,456 10,381 0, , , ,351 10,388 0, , , ,868 10,394 0, , , ,147 10,400 0, , , ,223 10,406 0, , , ,250 10,413 0, , , ,277 10,419 0, , , ,307 10,425 0, , , ,345 10,431 0, , ,551

61 Tabla 47. Perfiles de la T-201 T3 Turton Stage Temperature Pressure Heat duty Liquid flow Vapor flow C bar Watt kmol/hr kmol/hr ,400 10,438 0, , , ,491 10,444 0, , , ,665 10,450 0, , , ,029 10,456 0, , , ,842 10,463 0, , , ,818 10,469 0, , , ,092 10,475 0, , , ,304 10,481 0, , , ,015 10,488 0, , , ,803 10,494 0, , , ,874 10, , , ,427 Figura 101. Condensador de la T-202 Topología 3 Turton Figura 102. Rehervidor de la T-202 Topología 3 Turton Tabla 48. Perfiles de la T-202 T3 Turton Stage Temperature Pressure Heat duty Liquid flow Vapor flow C bar Watt kmol/hr kmol/hr 1 32,571 7, ,870 22,742 0, ,119 7,306 0,000 20, , ,258 7,312 0,000 18, , ,653 7,318 0,000 17, ,395

62 Tabla 48 (continuación). Perfiles de la T-202 T3 Turton Stage Temperature Pressure Heat duty Liquid flow Vapor flow C bar Watt kmol/hr kmol/hr 5 40,808 7,324 0,000 15, , ,413 7,330 0,000 14, , ,458 7,336 0,000 14, , ,084 7,342 0,000 13, , ,441 7,348 0,000 13, , ,642 7,354 0,000 13, , ,756 7,360 0,000 13, , ,821 7,366 0,000 13, , ,861 7,372 0,000 13, , ,887 7,378 0,000 13, , ,906 7,384 0,000 13, , ,920 7,390 0,000 13, , ,933 7,396 0,000 13, , ,945 7,402 0,000 13, , ,956 7,408 0,000 13, , ,966 7,414 0,000 13, , ,977 7,420 0,000 13, , ,988 7,426 0,000 13, , ,998 7,432 0,000 13, , ,008 7,438 0,000 13, , ,019 7,444 0,000 13, , ,029 7,450 0,000 13, , ,040 7,456 0,000 13, , ,051 7,462 0,000 13, , ,063 7,468 0, , , ,093 7,474 0, , , ,124 7,480 0, , , ,154 7,486 0, , , ,184 7,492 0, , , ,215 7,498 0, , , ,245 7,504 0, , , ,275 7,510 0, , , ,305 7,516 0, , , ,336 7,522 0, , , ,366 7,528 0, , , ,396 7,534 0, , , ,426 7,540 0, , , ,456 7,546 0, , , ,486 7,552 0, , , ,516 7,558 0, , , ,547 7,564 0, , , ,579 7,570 0, , , ,627 7,576 0, , , ,801 7,582 0, , , ,995 7,588 0, , , ,213 7,594 0, , , ,922 7, ,862 62,431 78,193

63 Figura 103. P-201 Topología 3 Turton Figura 104. P-202 Topología 3 Turton A B E T T B MIX R E V E E V Figura 105. Diagrama de flujo Topología 3 Turton

64 5.3.8 Topología 4 Turton Esta topología maneja las mismas condiciones de operación que la topología 3 Turton con la diferencia en el tren de separación al ser de manera directa. Y cambia en que a las corrientes de los fondos de la T-202 es la que contiene agua en su mayoría y se le aplica el último intercambiador, E-208, y la válvula que le sigue a este módulo. Y el destilado es de la T-201 es al que se recircula al tener la mayor cantidad de metanol. Esta topología es la que propone Turton como la mejor opción para producir dimetil éter. De ésta fue de donde se sacó las condiciones anteriores para las topologías que manejan las condiciones propuestas por este autor pues se quería ver porque ésta fue la la mejor opción. Las tablas 49 y 50 muestran a las corrientes 1 a 8 y 9 a 15 respectivamente. Las figuras 106 a muestran los resultados de la simulación. En las tablas 51, 52 y 53 están los perfiles del reactor, de las torres de destilación respectivamente. El diagrama de flujo esta en la figura 116. Tabla 49. Corrientes 1-8 T4 Turton Substream: MIXED X 0,801 Mole Flow kmol/hr METANOL 248, , , , ,538 61,692 61,692 61,692 AGUA 0,000 0,000 0,131 0,131 0, , , ,054 DMT 0,000 0,000 2,405 2,405 2, , , ,328 Mole Frac METANOL 1,000 1,000 0,992 0,992 0,992 0,198 0,198 0,198 AGUA 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,398 0,398 0,398 DMT 0,000 0,000 0,008 0,008 0,008 0,405 0,405 0,405 Mass Flow tonne/year METANOL , , , , , , , ,370 AGUA 0,000 0,000 20,605 20,605 20, , , ,388 DMT 0,000 0, , , , , , ,534 Mass Frac METANOL 1,000 1,000 0,989 0,989 0,989 0,197 0,197 0,197 AGUA 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,223 0,223 0,223 DMT 0,000 0,000 0,011 0,011 0,011 0,580 0,580 0,580 Total Flow kmol/hr 248, , , , , , , ,074 Total Flow tonne/year , , , , , , , ,292 Total Flow cum/sec 0,003 0,003 0,004 0,204 0,257 0,336 0,295 0,069 Temperature C 25,000 26,348 40, , , , , ,000 Pressure bar 1,000 15,500 15,200 15,100 14,700 13,900 13,900 13,400 Vapor Frac 0,000 0,000 0,000 1,000 1,000 1,000 1,000 0,335 Liquid Frac 1,000 1,000 1,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,665

65 Tabla 50. Corrientes 9-16 T4 Turton A Substream: MIXED Mole Flow kmol/hr METANOL 61,692 0,124 61,568 61,438 61,438 0,130 0,130 0,130 AGUA 124,054 0, ,054 0,131 0, , , ,923 DMT 126, ,923 2,405 2,405 2,405 0,000 0,000 0,000 Mole Frac METANOL 0,198 0,001 0,327 0,960 0,960 0,001 0,001 0,001 AGUA 0,398 0,000 0,660 0,002 0,002 0,999 0,999 0,999 DMT 0,405 0,999 0,013 0,038 0,038 0,000 0,000 0,000 Mass Flow tonne/year METANOL ,370 34, , , ,126 36,425 36,425 36,425 AGUA ,388 0, ,388 20,605 20, , , ,783 DMT , , , , ,542 0,000 0,000 0,000 Mass Frac METANOL 0,197 0,001 0,457 0,946 0,946 0,002 0,002 0,002 AGUA 0,223 0,000 0,518 0,001 0,001 0,998 0,998 0,998 DMT 0,580 0,999 0,026 0,053 0,053 0,000 0,000 0,000 Total Flow kmol/hr 312, , ,027 63,974 63, , , ,053 Total Flow tonne/year , , , , , , , ,208 Total Flow cum/sec 0,098 0,003 0,002 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 Temperature C 92,949 45, ,465 87,388 88, ,149 50,000 50,000 Pressure bar 10,400 10,300 10,500 7,300 15,500 7,600 7,100 1,200 Vapor Frac 0,380 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 Liquid Frac 0,620 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 Figura 106. E-201 Topología 4 Turton

66 Figura 107. E-202 Topología 4 Turton Figura 108. E-207 Topología 4 Turton Figura 109. R-201 Topología 4 Turton Tabla 51. Perfil del R-201 T4 Turton Reactor length Pressure Temperature Molar vapor fraction Residence time Liquid holdup meter bar C sec 0 14, ,000 1,000 0,000 0,000 1,3 14, ,045 1,000 1,614 0,000 2,6 14, ,573 1,000 3,198 0,000 3,9 14, ,418 1,000 4,766 0,000 5,2 14, ,630 1,000 6,322 0,000 6,5 14, ,513 1,000 7,867 0,000 7,8 14, ,196 1,000 9,402 0,000 9,1 14, ,747 1,000 10,926 0,000

67 Tabla 51. Perfil del R-201 T4 Turton Reactor length Pressure Temperature Molar vapor fraction Residence time Liquid holdup meter bar C sec 10,4 14, ,204 1,000 12,441 0,000 11,7 13, ,590 1,000 13,946 0, , ,921 1,000 15,442 0,000 Figura 110. Condensador de la T-201 Topología 4 Turton Figura 111. Rehervidor de la T-201 Topología 4 Turton Tabla 52. Perfiles de la T-201 T4 Turton Stage Temperature Pressure Heat duty Liquid flow Vapor flow C bar Watt kmol/hr kmol/hr 1 45,614 10, ,040 75,673 0, ,900 10,310 0,000 74, , ,686 10,319 0,000 71, , ,828 10,329 0,000 65, , ,899 10,338 0,000 54, , ,941 10,348 0,000 41, , ,956 10,357 0,000 32, , ,208 10,367 0,000 31, , ,770 10,376 0,000 30, , ,036 10,386 0,000 30, , ,151 10,395 0,000 30, , ,327 10,405 0,000 30, , ,711 10,414 0,000 30, , ,634 10,424 0,000 29, , ,025 10,433 0,000 26, ,117

68 Tabla 52 (continuación). Perfiles de la T-201 T4 Turton Stage Temperature Pressure Heat duty Liquid flow Vapor flow C bar Watt kmol/hr kmol/hr 16 92,569 10,443 0, ,357 32, ,635 10,452 0, ,367 32, ,853 10,462 0, ,260 32, ,812 10,471 0, ,650 32, ,095 10,481 0, ,846 31, ,109 10,490 0, ,612 29, ,465 10, , ,027 30,585 Figura 112. Condensador de la T-202 Topología 4 Turton Figura 113. Rehervidor de la T-202 Topología 4 Turton Tabla 53. Perfiles de la T-202 T4 Turton Stage Temperature Pressure Heat duty Liquid flow Vapor flow C bar Watt kmol/hr kmol/hr 1 87,388 7, , ,418 0, ,642 7,312 0, , , ,708 7,324 0, , , ,821 7,336 0, , , ,922 7,348 0, , , ,034 7,360 0, , , ,160 7,372 0, , , ,302 7,384 0, , , ,468 7,396 0, , ,192