Unité De Production De Cyclohexane
-Prosim Plus-
Réalisé par :
Sommaire
1. Modulation de l’unité 3
1.1. Présentation du procédé 3
1.2. Conditions opératoires 3
1.3. Schéma du procédé 4
a. 1er cas : Colonne à distiller diphasique 5
b. 2ème cas : Short Cut 6
2. Résultats et commentaires 7
2.2. Résultats: 7
1er cas : Colonne à distiller diphasique 8
2ème cas : Short Cut 8
2.3. Commentaires sur les résultats 9
1
.Modulation de l’unité :
1.1. Présentation du procédé :
Cet exemple décrit sommairement le procédé. L’objectif de ce procédé est de produire du cyclohexane par l'hydrogénation catalytique du benzène en phase vapeur. Le mélange réactionnel entre dans le réacteur en phase vapeur où il est mis en contact avec un catalyseur de nickel sur silicium. Il se produit alors la réaction suivante :
Le taux de conversion du réacteur est de 99,9% molaire par rapport au benzène. Le réacteur est de type piston et les conditions opératoires sont telles que l'isomérisation du cyclohexane en méthyle-cyclopentane n'a pas lieu. Les vapeurs à la sortie du réacteur préchauffent l'alimentation du réacteur. Elles sont ensuite refroidies avant d'entrer dans un ballon de séparation liquide-vapeur. L'hydrogène séparé est ensuite recyclé. Une purge est effectuée afin d'éviter l'accumulation de méthane (composant inerte présent dans le courant d'hydrogène alimenté). Par ailleurs, le liquide du séparateur est envoyé dans une colonne à distiller, afin de séparer les constituants légers (courant C17) du cyclohexane qui est obtenu en pied de colonne avec les spécifications souhaitées.
1.2. Conditions opératoires :
Les spécifications imposées sur le procédé sont les suivantes :
Débit molaire total égal à 5000 kmol/h à l'entrée du réacteur RX1
Et au niveau de la colonne de distillation : - Pureté du cyclohexane : ≥ 99.9% en poids
- Taux de récupération en cyclohexane en pied de colonne : 99.99%
On cherche également à minimiser la consommation énergétique par des récupérations entre les courants à réchauffer et les courants à refroidir.
Cyclohexane
Alimentations du procédé :
Constituants Alimentation en
benzène
Alimentation en hydrogène
Hydrogène (kmol /h) - 1383.83
Méthane (kmol /h) - 39.13
Benzène (kmol /h) 370.44 -
Température (K) 311 311
Pression (Atm) 37.735 37.735
1.3. Schéma du procédé :
a. 1er cas : Colonne à distiller diphasique (voir CD ROM) :
b. 2ème cas : ShortCut (voir CD ROM)
c01
c02 c03
c04
c05
c06
c07 c08 c09
c10
c13
Liaison 16
c14
c15
c19
c20 Liaison 24
Liaison 1
Liaison 2
c12 c11
Liaison 3
Liaison 4
Liaison 5
SPEC
2. Résultats et commentaires:
2.1. Résultats:
a. 1er cas : Colonne à distiller diphasique :
Les débits à l’entrée et en sortie de la colonne à distiller :
c01 c02
c03
c04
c05 c06
c07
c08
c09 c10
c13
Liaison 16
c14 c15
c19 c20
Liaison 24 Liaison 1
Liaison 2
c12 c11
Liaison 3
Liaison 4
Liaison 5
SPEC
Constituants Débits à l’entrée de la colonne à distiller
Débits en tète de la colonne à distiller
Débits en pied de la colonne à distiller
Hydrogène 3.496580E-03 3.496579E-03 5.331712E-11
Méthane 1.846650E-02 1.846647E-02 2.781464E-08
Benzène 7.016033E-03 1.150905E-05 7.004524E-03
Cyclohexane 8.54735 8.547349E-03 8.53880
Débit Total 8.57633 3.052191E-02 8.54581
Les conditions opératoires : Les conditions L’entrée de la
colonne
En tête de colonne
En pied de la colonne
TEMPERATURE(K) 408.000 329.656 484.515 PRESSION (PA) 2.790490E+06 1.580670E+06 1.621200E+06 ENTHALPIE (W) -1.352356E+06 3015.37 377740
Autres résultats :
b. 2ème cas : ShortCut:
Pour les mêmes conditions on cherche le nombre d’étages théoriques :
Les débits à l’entrée et en sortie de la colonne à distiller :
Constituants Débits à l’entrée de la colonne à distiller
Débits en tète de la colonne à distiller
Débits en pied de la colonne à distiller
Hydrogène 3.496580E-03 3.496444E-03 1.359948E-07
Méthane 1.846650E-02 1.844803E-02 1.846650E-05
Benzène 7.016033E-03 8.194384E-06 7.007839E-03
Cyclohexane 8.54735 8.547349E-03 8.53880
Débit Total 8.57633 3.050002E-02 8.54583
Les conditions opératoires : Les conditions L’entrée de la
colonne
En tête de colonne
En pied de la colonne TEMPERATURE(K) 408.000 591.002 484.499
PRESSION (PA) 2.790490E+06 1.580670E+06 1.621200E+06 ENTHALPIE (W) -1.352356E+06 34334.9
Autres résultats :
2.2. Commentaires sur les résultats:
La séquence de calcul (l'ordre de calcul des modules) est générée automatiquement. Au niveau du recyclage, aucun courant n'est initialisé et ProSimPlus choisit de faire converger le courant C13.
Le taux de partage au niveau de la vanne V102 vaut au final 91,3% de façon à satisfaire la contrainte d'un débit total de 5000 kmol/h au niveau de l'entrée du réacteur R101.
Deux paramètres de fonctionnement de la colonne sont ajustés simultanément de façon à satisfaire la contrainte en taux de
