Diseño de una columna de destilación con costos

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DISEÑO DE UNA COLUMNA DE DESTILACIÓN CON COSTOS
PETROQUÍMICOS NACIONALES PENA
Proyecto pp-847517
Se desea fraccionar por destilación una mezcla de hidrocarburos con la siguiente composición molar:
	Propano
	5 %
	Iso-butano
	15%
	n-butano
	25 %
	Iso-pentano
	20 %
	n-pentano
	20 %
	n-hexano
	15 %
Esta corriente llega al destilador como un vapor saturado a una presión de 120 psia. Se puede considerar que toda la columna opera a esta presión. La composición molar del iso-pentano en el destilado deberá ser de cuando más 0.5 %, mientras que la composición molar del n-butano en el residuo debe ser cuando mucho 1 %. La planta de Agualeguas, N.L. tiene una capacidad instalada tal que se procesan 100 lbmol/min. de la mezcla en la columna. Se consideran 8000 hrs. de operación por año.
El cálculo del diámetro de la columna se basa en un porcentaje de inundación del 80 % y se consideran una eficiencia global de la columna de 65 %. Los servicios disponibles son vapor de agua a 150 psia saturado y agua de enfriamiento a 75 °F. El cambio de temperatura permisible para el agua de enfriamiento en el condensador será de 50°F. El coeficiente global de transferencia de calor (U) para el condensador será de 100 BTU/hr ft2 °F y para el reboiler de 150 BTU/hrft2°F.
Para los datos de equilibrio-vapor se pueden utilizar las correlaciones de ki reportadas por Foust et al (1980) en la tabla D-2d de las páginas 730-731.
INFORMACIÓN DE COSTOS
Debido a que la información disponible para el costeo del equipo se encuentra en dólares, todos los cálculos serán con esta moneda.
Considerar un costo del vapor de US $0.60/1000 lb, del agua de enfriamiento de US $0.10/1000 gal. La columna será de acero al carbón, con platos perforados, con plataformas y escaleras también en acero al carbón. Para el costeo de la columna, utilizar las ecuaciones reportadas en Chem. Eng. December 28, 1981, pp. 76. Para el equipo de transferencia de calor, considerar los costos de un intercambiador de calor de cabezal flotante en acero al carbón, diseñado para una presión máxima de 150 psia reportados en Chem. Eng. January 25, 1982. pp. 125.
Considerar para el costo total anual, el 10 % del costo del equipo fijo, más el costo de los servicios como costo variable. Para pasar los costos de equipo al año 2000, utilizar el índice Chemical Engineering Equipment Index.
Se desea determinar el reflujo óptimo de operación de la columna tal que nos resulte un costo total anual mínimo.
MEZCLA DE ALIMENTACIÓN
	Com
	mol/m
	XD
	XB
	B
lbmol/m
	D
lbmol/m
	C3
	5
	
	
	-
	5
	iC4
	15
	
	
	-
	15
	nC4 Lk
	25
	
	.01
	X
	25-X
	iC5 Hk
	20
	.005
	
	20-Y
	Y
	nC5
	20
	
	
	20
	
	nC6
	15
	
	
	15
	
	
	100
	
	
	55 +X -Y
	45 -X+ Y
Balance de Materia
	Suponiendo que las cantidades de los componentes C3, iC4 se encuentran en el destilado, de la misma forma los componentes nC5 y nC6 se depositan en su totalidad en los fondos. Llamando “X”, “Y” a las cantidades del nC4 en los fondos e iC5 en el destilado:
Balance total de los fondos, aplicando la suposición anterior 
<
	Com
	F
lbmol/m
	D
lbmol/m
	XD
	XB
	B
lbmol/m
	PM
lb/lbmol
	F
W(lb/min.)
	XW
	Xmol
	C3
	5
	50
	.112
	-
	
	44.09
	220.45
	3.2786E-2
	.05
	iC4
	15
	15
	.336
	-
	
	58.12
	871.8
	.1296
	.15
	nC4 LK
	25
	24.447
	.547
	.01
	.553
	58.12
	1453
	.216098
	.25
	iC5 HK
	20
	.223
	.005
	.357
	19.777
	72.15
	1453
	.214610
	.2
	nC5
	20
	-
	
	.361
	20
	72.15
	1443
	.21461
	.2
	nC6
	15
	-
	
	.271
	15
	86.17
	1292.55
	.192235
	.15
	
	100
	44.67
	1
	1
	55.33
	
	6723.8
	1
	1
 TEMPERATURAS
Para la temperatura de los fondos:
	Com
	K200
	b*K200
	K240
	b*K240
	K260
	b*K260
	K200
	∞
	C3
	3.8
	0
	
	0
	
	0
	3.8
	4.75
	iC4
	1.9
	0
	
	0
	
	0
	1.9
	2.375
	nC4 LK
	1.5
	.8295
	2.1
	1.1613
	2.5
	1.3825
	1.5
	1.875
	iC5 HK
	.8
	15.8216
	1.2
	23.7324
	1.4
	27.687
	.8
	1
	nC5
	.66
	13.20
	.98
	19.6
	1.2
	24
	.66
	.825
	nC6
	.29
	1.35
	.48
	7.20
	.6
	9
	.29
	.3625
	
	
	34.2011
	
	51.6032
	
	62.0703
	
	
Interpolando los diferentes valores del producto de b*K, para obtener la suma de fondos deseada obtenemos:
°F
Para el mismo caso en el destilado obtenemos:
	Comp.
	D
	K140
	d/K140
	K160
	d/K160
	nC3
	5
	2.3
	2.1739
	2.9
	1.724
	i-C4
	15
	1.1
	13.63
	1.3
	11.538
	n-C4
	24.447
	0.80
	30.55
	1
	24.447
	i-C5
	0.223
	0.4
	0.5575
	0.5
	0.446
	n-C5
	
	
	
	
	
	n-C6
	
	
	
	
	
	Total
	44.67
	
	46.926
	
	38.155
Interpolando los valores de la temperatura y obteniendo la temperatura promedio:
Para poder comprobar si la suposición tomada acerca de los componentes no distribuidos es correcta ó no lo es, aplicamos el método de Shiras:
Para cada uno de los componentes 
Según Shiras, los valores de Dr mayores de 1 estos componentes están en su totalidad en el destilado, y los valores menores de 0, la cantidad del componente esta contenida en los fondos. 
	 Por lo tanto las suposiciones fueron correctas.
Por Fenske:
	Calculando la volatilidad promedio con las volatilidades de los componentes clave a la temperatura promedio.
Por Underwood:
	Para la alimentación de la columna como vapor saturado tenemos que el valor de “q” es:
Si un gas (vapor) esta a punto de empezar a condensar su primera gota de líquido, el gas se conoce como gas saturado (vapor saturado). El termino saturado quiere decir lo mismo que vapor y líquido se encuentran en equilibrio uno con otro.
Para poder realizar el calculo de R optimo, se calcularon los valores de 1.2, 1.3 1.4 y 1.5, veces el reflujo mínimo, el valor que representa el costo minino de la columna, será el R optimo. 
RAZÓN DE REFLUJO ÓPTIMO
CUANDO LA PROPORCION DEL REFUJO ESTA ELEVADA
	La condensación y recalentamiento deben aumentar. Puesto que estos constituyen el volumen de la columna, implican la determinación de los costos al igual que los de operación.
	Disminuye el número de etapas, haciendo la columna mas corta, pero el diámetro de la columna aumenta. Cercano a la cantidad de reflujo mínimo, los pequeños incrementos en la proporción del reflujo acortan la columna considerablemente, pero solo marginalmente aumentan su diámetro, disminuyendo los costos. En los incrementos extensos en el reflujo, la disminución es alta, mientras el diámetro incrementa aceleradamente. Eventualmente los ahorraros de la columna mas corta se vuelven menores que el costo del incremento del diámetro, y los costos empiezan a experimentar una escalada como el incremento en la proporción de reflujo. 
Un estudio de flujo de dinero en efectivo descontado es usado para estimar este periodo de pago. El costo debe incluir los costos de equipo auxiliar (recalentador, condensador , equipo de limpieza, bombas, tuberías, en muchos casos costos del sistema de ventas, refrigerante y el manejo del equipo de calentamiento, también son afectados.). Los costos de operación deben incluir el calor del recalentador, refrigerante, bombeo del reflujo. En la mayoría de las columnas de refrigeración por agua o refrigeración por aire, el costo del calor de recalentador es el costo de operación dominante.
	Con diseños para el ahorro de energía, el reflujo óptimo esta frecuentemente cerca de reflujo mínimo. Aquí los pequeños errores en la volatilidad y entalpía relativas conducen a grandes errores en el número de platos. Además, alguna mala distribución causara que parte de la columna opere por abajo del refluido mínimo y la separación no será lograda. Es una costumbre dejar un margen de seguridad desde el reflujo mínimo. Una excelente alternativa practica para torres para las cuales el reflujo óptimo esta más cerca al mínimo es dejar este margen de seguridad solo en el diseño del sistema de reflujo. El numero de platos esta diseñado para el reflujo óptimo. Esta práctica permite aprovechar el reflujo mínimo mientras se salvaguarda contra desastres potenciales producidos por errores de volatilidad y entalpía o mal distribución cerca del reflujo mínimo.
Para el Rmin1
Para el cálculo de los flujos internos: 
Suponiendo flujosinternos constantes para toda la columna. Analizando una etapa debajo del plato final obtenemos en siguiente balance de materia:
	
	R opti
	Ln
	Vm
	Ln
	1
	.351698
	15.7103
	60.3803
	15.7103
	2
	.3810066
	17.0195
	61.6895
	17.0195
	3
	.4103148
	18.3287
	62.9987
	18.3287
	4
	.439623
	19.6379
	64.3079
	19.6379
	Es importante considerar flujos internos constantes, pues la bibliografía para poder calcular el diámetro de la columna nos piden que manejemos flujos internos constantes, para toda la trayectoria de la columna, aunque esto no es real, puesto que la alimentación contribuye a los cambios de flujo dentro de la columna 
	Por la grafica I de la correlación de paltos teóricos con la razón de reflujo obtenemos los valores de “X” y “Y”:
	
	X
	Y
	S teo
	S teo 
	S real
	S real
	H Alt.
	1
	4.336E-2
	.59166
	33.6794
	34
	52.3076
	52
	26m
	2
	.0636627
	.5625
	31.368
	31
	47.69
	48
	24m
	3
	8.031E-2
	.5416
	29.8922
	30
	46.1536
	46
	23m
	4
	.101791
	.52083
	28.5531
	29
	44.6153
	45
	22.5m
	Los platos reales se obtienen dividiendo los platos teóricos entre la eficiencia global de la columna. La altura por el factor de espaciamiento entre los platos de .5 de metro.
CÁLCULO DEL DIÁMETRO DE LA COLUMNA
El primer paso es calcular las densidades tanto del gas como la de los líquidos, para el gas:
De la ley de los gases ideales:
Para el C3
Para los demás componentes:
iC4=15.8kgr/m3
.nC4=15.8kgr/m3
iC5=19.6kgr/m3
nC5=19.6kgr/m3
nC6=23.3966kg/m3
	De la grafica II con los valores de “X”, encontraremos la velocidad del gas en la columna.
Para los diferentes valores de Lm y Vm se encontraron los siguientes valores 
	
	Lm
	Vm
	X
	Y
	Un%80
	D m
	Qv
	1
	15.7103
	60.3803
	3.601E-2
	.09
	.514861
	2.04619
	1.69307
	2
	17.0195
	61.6895
	3.818E-2
	.09
	.514861
	2.06826
	1.7297
	3
	18.3287
	62.9987
	4.03E-2
	.08833
	.50532
	2.1097
	1.76646
	4
	19.6379
	64.3079
	4.226E-2
	.08833
	.50532
	2.1315
	1.8032
Para el cálculo de la velocidad del gas se obtiene por correlación de los valores de “X”, correspondiéndole un valor de “Y”, que es igual a:
	El caudal volumétrico Qv se obtiene:
	El área de la torre: 
CÁLCULO DE LOS PLATOS TEÓRICOS Y REALES PARA EL RMIN 2
Para el R óptimo utilizando el R min 2:
El balance de materia es de:
	
	Roperaciojn
	Ln
	Vm
	Lm
	Steoricos
	S reales
	H altura
	1
	3.28512
	146.7463
	191.41.63
	146.7463
	27
	42
	21
	2
	3.5588
	158.9715
	203.6415
	158.9715
	25
	38
	19
	3
	3.8326
	171.2022
	215.8722
	171.2022
	24
	37
	18.5
	4
	4.1064
	183.4328
	228.1028
	183.4328
	22
	34
	17
	Para el número de platos teóricos, se encuentran con la tabla I, aplicando la eficiencia global de la columna. 
DIÁMETRO DE LA COLUMNA
Para el valor de “X”
Para la velocidad del vapor en la columna:
El caudal volumétrico
El área de la columna:
El diámetro:
Resultados:
	
	X
	Y
	Un80%
	Qv
	A
	D
	1
	.1061723
	5.05263E-2
	.289045
	5.3786
	18.6081
	4.8675
	2
	.108115
	5.05263E-2
	.2890450
	5.68436
	19.66
	5.0031
	3
	.109837
	4.947368E-2
	.28302
	6.05301
	21.3875
	5.2183
	4
	.1113736
	4.947568E-2
	.28302
	6.396049
	22.5992
	5.36415
 CÁLCULO DEL COSTEO DE LA COLUMNA
Como en este caso tenemos dos valores de reflujos, por ende tenemos tanto diferentes valores de diámetro interno de la torre y sus platos teóricos y reales; por esta situación calcularemos el costo de la columna, tomando un valor de cada relación de radios internos diferentes; dependiendo de la magnitud de los costos de fabricación de las columnas, escogeremos que valores de radios internos para selecciona entre ellos al reflujo optimo. 
	Como estos tanques operan a una presión mayor a la atmosférica, son caracterizados como recipientes a presión. 
	Utilizando los valores de reflujo R1
Para el espesor del domo de la torre de destilación los datos son:
R1 = 1.023095m = 40.2793in=3.3566ft radio interno.
Di = 6.7132ft, diámetro interno.
S = 13700psi = 13700lb/in2, presión máxima aceptable para un acero de baja aleación.
E = .85, eficiencia de soldadura, ó de las juntas.
Pg = 120psi = 120lb/in2, presión media o de operación 
NT = 52 platos
	Para el espesor de la torre a la presión de operación 
TP = .41765 in + 1/32 in (corrocion permisible) = .4489in
Para TW espesor que resiste la carga del viento, para el espesor del fondo asumimos que 
Do = diámetro externo = Di + 1in = 80.5586 + 1in = 81.5586in
Lt = longitud de tangente a tangente = .5m * (52) = 26m = 1023.62in
Cuando la costura del cinturón (la eficiencia de soldadura del cinturón de atisiamiento) controla el espesor interno: 
Para el espesor del fondo de la torre:
	Sumando el espesor para prevenir la corrosión:
Tb = .515302 in + 1/32in = .54655in 
	Como Tb es mayor que TW, tomaremos a Tb como el espesor uniforme de la torre, sumándole nuevamente el grosor para asimilar la corrosión:
Ta = .54655 in + 1/32 in = .5778in 
	Para el peso de la torre debemos conocer la densidad del acero al carbono
ρ = .284lb/in2
	El peso de la columna es de:
	Debido a que Lt = 85.3016 ft es mayor que 40 ft, la correlación del costo base es obtenida según la tabla I de la estimación de los costos para columnas de destilación y absorción de la revista del Ingeniero Químico:
Actualizando a 1981
	Cb 1981 = Cb *1.05211 = $78353
Actualizar al año 2000
Cb = $87,849
	Calculo del costo que implican las escaleras y las plataformas, aplicando las limitantes con respecto al diámetro interno y la distancia de tangente a tangente:
Di = 24ft, Lt = 170ft
La actualización a 1981 de costo:
CPL 1981 = CPL * 1.05211 = 17896*1.05211= 18828.56 ≈ $18830
Proyectando al año 2000:
CPL 2000 = $21113
Para determinar el costo del plato utilizamos la tabla IV de la bibliografía:
Para el limite del Di = 16ft
 
Actualizando a 1981
Cbt 1981 = Cbt * 1.05211 = 895 * 1.05211 = 941.63845 ≈ $942
Proyectando al año 2000:
Cbt 2000 = $1057
Para el factor del material de construcción FTM para acero inoxidable de la tabla IV
El factor de correlación para el tipo de plato FTT es 1 para platos de válvula y también para el factor FNT del número de platos, debido a que los platos de la columna que estamos calculando son mayores de 20 platos
	El costo total de la columna es de:
COSTEO DE LA COLUMNA PARA EL RADIO R2
	Los datos necesarios para estos cálculos son: 
R2 = 95.8169in = 7.9847ft
Di = 15.9694ft = 191.6338
S = 13700psi
E = .85
Lt = 68.89ft = 826.771in
Para el cálculo del espesor de la pared dependiente de la presión de operación de la columna TP, tenemos:
	Para TW que es el espesor que resiste la carga del viento, para el espesor del fondo asumimos que Do = diámetro externo = Di + 1 in = 191.6338in + 1 in = 192.6338 in
Lt = longitud de tangente a tangente = .5m * (42) = 21 m = 826.711in
Cuando la costura del cinturón (la eficiencia de soldadura del cinturón de atisiamiento) controla el espesor interno: 
Para el espesor del fondo de la torre:
	Sumando el espesor para prevenir la corrosión:
Tb = .57799in + 1/32in = .609249in 
	Como en este caso Tb < TP, el espesor para la presión de diseño cubre los requerimientos de Tg y TW, el espesor de diseño será el de TP sumándole la corrosión permisible:
Ta = TP + 1/32in = 1.04381in
	Para el peso de la torre debemos conocer la densidad del acero al carbono
ρ = .284lb/in2
	El peso de la columna es de:
	Debido a que Lt = 68.89ft es mayor que 40ft, la correlación del costo base es obtenida según la tabla I de la estimación de los costos para columnas de destilación y absorción de la revista del Ingeniero Químico
Actualizando a 1981
Cbt 1981 = Cbt * 1.05211 = 1080920.89 * 1.05211 =$190348.6775 ≈ $190349
Proyectando al año 2000:
Cbt 2000 = $213419
Calculo del costo que implican las escaleras y las plataformas, aplicando las limitantes con respecto al diámetro interno y la distancia de tangente a tangente:
Di = 24ft, Lt = 170ft
La actualización a 1981 de costo:
CPL 1981 = CPL * 1.05211 = 26103.42*1.05211= 27463.6692 ≈ $ 27464
Proyectando al año 2000:
CPL 2000 = $30793Para determinar el costo del plato utilizamos la tabla IV de la bibliografía:
Para el limite del Di = 16ft
 
Actualizando a 1981
Cbt 1981 = Cbt * 1.05211 = 4475 * 1.05211 = 4708.1922 ≈ $4709
Proyectando al año 2000:
Cbt 2000 = $5280
Para el factor del material de construcción FTM para acero inoxidable de la tabla IV
El factor de correlación para el tipo de plato FTT es 1 para platos de válvula y también para el factor FNT de los números de platos, debido a que los de la columna que estamos calculando son mayores de 20 platos
	El costo total de la columna es de:
	Como podemos observar, la diferencia entre el costo de la columna primeramente calculada con respecto a esta última, son más elevados en un 31.84291%:
	Para mayores dificultades, si calculamos más costos de columna para los radios mayores de 16ft, serán erróneos debido a una restricción del calculo del costeo de los platos, por ello no se efectuaran mas cálculos de costeo para los siguientes radios de columna 
	Los radios R2, implican una mayor cantidad de reflujo, lo cual nos indica una mayor carga en el condensador, implicando mas agua de enfriamiento y esto eleva los costos. Los radios R1, les corresponden reflujos menores, lo cual favorece la disminución de la carga del condensador y el ahorro en costos. 
	Esto nos deja solo una opción, calcular los costos de la columna solo para los diámetros menores de 16ft, los cuales son los radios R1, de estos, y comparando los costos de las diferentes torres, obtendremos el reflujo optimo. 
PARA LOS RADIOS R1
R = 3.3928ft = 40.7137in
Di = 81.4275in = 6.7856ft
Lt = 944.8818in = 78.7401ft
Nt = 48
S = 13700lb/in2
Pg = 120lb/in2
E = .85
ESPESORES 
	Espesor de la columna dependiente de la presión de operación:
	Para el espesor que soporta la carga del viento TW, asumiendo que:
	Cuando la soldadura o eficiencia de los cinturones de aticiamiento controlan el espesor de la torre:
	Para el espesor del fondo de la torre Tb
	Como Tb > Tp, tomaremos a Tb como el espesor uniforme de la torre, sumando nuevamente el factor de la corrosión:
	Para el peso de la torre WS, la densidad de acero inoxidable es de .284lb/in3:
Costos 
	Como Lt > 40ft E calculo del costo base es tomado de la tabla IV:
	El costo para plataformas y escaleras, tomando en cuenta los limites de Di = 24ft, 
Lt = 170ft:
	Para el costeo de los platos, con límite de Di = 16ft:
	Para el factor del material de construcción, en este caso de acero inoxidable FTM:
	El factor FTT, para el tipo de platos, los cuales son de válvulas, será igual a uno, y para el factor FNT. para el número de platos, igual es uno, debido a que los platos de nuestra torre son más de 20 platos.
	El costo total de la columna es: 
Para el Radio:
R = 41.4311in = 3.4525ft
Di = 82.8622in = 6.9051ft
Lt = 905.5118in = 75.4593ft
Nt = 46
S = 13700lb/in2
Pg = 120lb/in2
E = .85
Espesores 
	Espesor de la columna dependiente de la presión de operación:
	Para el espesor que soporta la carga del viento TW, asumiendo que:
	Cuando la soldadura o eficiencia de los cinturones de aticiamiento controlan el espesor de la torre:
	Para el espesor del fondo de la torre Tb
	Como Tb > Tp, tomaremos a Tb como el espesor uniforme de la torre, sumando nuevamente el factor de la corrosión:
	Para el peso de la torre WS, la densidad de acero inoxidable es de .284lb/in3:
Costos 
	Como Lt > 40ft E calculo del costo base es tomado de la tabla IV:
	El costo para plataformas y escaleras, tomando en cuenta los limites de Di = 24ft, 
Lt = 170ft:
	Para el costeo de los platos, con límite de Di = 16ft:
	Para el factor del material de construcción, en este caso de acero inoxidable FTM:
	El factor FTT, para el tipo de platos, los cuales son de válvulas, será igual a uno, y para el factor FNT. para el número de platos, igual es uno, debido a que los platos de nuestra torre son más de 20 platos.
	El costo total de la columna es: 
Para el Radio:
R = 41.9586in = 3.4965ft
Di = 83.9173in = 6.9931ft
Lt = 885.826in = 73.8188ft
Nt = 45
S = 13700lb/in2
Pg = 120lb/in2
E = .85
Espesores 
	Espesor de la columna dependiente de la presión de operación:
	Para el espesor que soporta la carga del viento TW, asumiendo que:
	Cuando la soldadura o eficiencia de los cinturones de aticiamiento controlan el espesor de la torre:
	Para el espesor del fondo de la torre Tb
	Como Tb > Tp, tomaremos a Tb como el espesor uniforme de la torre, sumando nuevamente el factor de la corrosión:
	Para el peso de la torre WS, la densidad de acero inoxidable es de .284lb/in3:
Costos 
	Como Lt > 40ft E calculo del costo base es tomado de la tabla IV:
	El costo para plataformas y escaleras, tomando en cuenta los limites de Di = 24ft, 
Lt = 170ft:
	Para el costeo de los platos, con límite de Di = 16ft:
	Para el factor del material de construcción, en este caso de acero inoxidable FTM:
	El factor FTT, para el tipo de platos, los cuales son de válvulas, será igual a uno, y para el factor FNT para el número de platos, igual es uno, debido a que los platos de nuestra torre es más de 20 platos.
	El costo total de la columna es: 
REFLUJO ÓPTIMO
	Para seleccionar el reflujo optimo, nos basaremos en la comparación del costo de la columna.
	
	Reflujo
	Vm
	CT
	1
	.3516984
	60.3803
	257098
	2
	.3810066
	61.6895
	242355
	3
	.4103148
	62.9987
	225100
	4
	.439623
	64.3079
	221578
	Los resultados nos muestran que el Reflujo óptimo es el de R = .439623, pero este reflujo, tiene una carga mayor al condensador por tener más cantidad de vapor, pero no es muy significativa: Calcularemos el costo del condensador para el Reflujo 4.
CÁLCULO DEL CONDENSADOR.
	Para pode calcular el condensador de la torre de destilación, debemos establecer algunos parámetros como lo son:
Costo del agua de enfriamiento de $0.1/1000gal
Tb = 246.567°F
T1W = 75°F
T2W = 125°F
V = 44.67lbmol/min = 1215718.27grmol/hr
	Componente
	∆Hv(cal/grmol)
	Xi
	Xi*∆Hv
	Propano
	4487
	.112
	502.544
	Iso-butano
	6453
	.336
	2168.208
	n-Butano
	7034
	.547
	3847.598
	Iso-Pentano
	6900
	.005
	34.5
	n-Pentano
	6160
	-
	-
	n-Hexano
	6896
	-
	-
∆Hv de la mezcla es de 26BTU/grmol
	La evaluación del proyecto esta determina para 10 años, esto es para poder cuantificar todos los costos anualmente.
	De la bibliografía anexas a este trabajo, calcularemos el costo del agua de enfriamiento:
	
	Para el calor transferido en condensador:
	Una ecuación general para calcular el calor, utilizando la Cp del agua:
	El costo del agua de enfriamiento es de:
ESTIMACIÓN DEL COSTO PARA INTERCAMBIADORES DE CALOR POR CORRELACIONES
	En este caso el intercambiador será de acero al carbono, el costo final del intercambiador esta dado por:
	Costo base para intercambiador de acero al carbono de cabezal flotante y operando a una presión de 100psi
El factor del costo por el tipo de intercambiador (FD), que en este caso será el de un intercambiador fijo:
	Factor de costeo debido a la presión de operación:
	Factor de costo del material de construcción FM =1 para acero al carbono
	Costo total del intercambiador:
COSTO ANUAL DEL INTERCAMBIADOR:
Sumando el agua de enfriamiento:
COSTOS PARA EL REBOILER
	Las variables que debemos establecer son:
	El calor que se necesita para transformar el liquido que se alimenta al Rebolier, para transformar lo a vapor, es el mismo que el Calor calculado en el condensador. Como la cantidad de vapor es la misma, por haber establecido flujos constantes dentro de la columna, el ∆Hv, es el mismo, concluimos que se trata de la misma cantidad de calor.
El vapor utilizado es vapor saturado a 150psi, el cual se encuentra a una temperatura de 1052.334°R. La trasferencia de calor esta limitada a 50°F.
Para el área requerida para el intercambiador:
Para el flujo de vapor requerido para la transferencia de calor:
El costo anual del vapor 
ESTIMACIÓN DEL COSTO PARA INTERCAMBIADORESDE CALOR POR CORRELACIONES 
	En este caso el intercambiador será de acero al carbono, el costo final del intercambiador esta dado por:
	Costo base para intercambiador de acero al carbono de cabezal flotante y operando a una presión de 100psi
El factor del costo por el tipo de intercambiador (FD), que en este caso será el de un intercambiador fijo:
	Factor de costeo debido a la presión de operación:
	Factor de costo del material de construcción FM =1 para acero al carbono
	Costo total del intercambiador:
COSTO ANUAL DEL INTERCAMBIADOR:
Sumando el agua de enfriamiento:
COSTEO FINAL DE LA COLUMNA
	Como nos piden el costeo final de la columna, se considera que el 10% del costo del equipo fijo, más el costo de los servicios como costo variable.
	Costo del equipo:
Costo de la columna + costos del condensador + costo del Rebolier
 
Costo variable:
Costo del vapor + costo del agua de enfriamiento
Costo final:
CTE *1.1 + CVA
image5.wmf
01
.
55
=
-
+
Y
X
X
image51.wmf
30793
49
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30792
5
.
351
1
.
394
*
27464
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1981
2000
1981
2000
»
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ø
ö
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è
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ø
ö
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=
I
I
C
C
PL
PL
oleObject47.bin
image52.wmf
(
)
(
)
4475
123505
.
4474
9694
.
15
*
1739
.
exp
38
.
278
1739
.
exp
38
.
278
»
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ft
C
D
C
bt
i
bt
oleObject48.bin
image53.wmf
5280
7066
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5279
5
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351
1
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394
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1981
2000
1981
2000
»
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ø
ö
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ö
ç
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æ
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I
I
C
C
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bt
oleObject49.bin
image54.wmf
1104
.
2
9694
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15
*
0577
.
189
.
1
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0577
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189
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1
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+
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ft
F
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TM
i
TM
oleObject50.bin
image55.wmf
604
.
816607
30793
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1
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1104
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2
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5280
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1
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TT
TM
bt
M
b
T
C
C
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F
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NT
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C
C
oleObject51.bin
oleObject3.bin
image56.wmf
4534
.
32
/
1
4221
.
4221
.
/
120
*
6
.
85
.
*
/
13700
7137
.
40
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/
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6
.
*
*
2
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259846
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/
13700
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944
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.
40
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.
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*
/
22
.
*
*
*
/
22
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8818
.
944
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[
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*
/
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/
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4
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*
2
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+
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+
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oleObject54.bin
image59.wmf
in
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T
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T
T
T
b
W
g
b
6859
.
32
/
1
62344
.
62344
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363597
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259846
.
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+
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+
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oleObject55.bin
image60.wmf
in
in
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T
C
6859
.
32
/
1
65469
.
=
+
=
oleObject56.bin
image6.wmf
223
.
553
.
0005
.
995
.
225
.
45
005
.
45
55
01
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55
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+
-
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X
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[
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lb
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/
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.
*
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.
6
*
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7401
.
78
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7856
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*
*
/
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2
2
3
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p
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image62.wmf
[
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b
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5
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(
)
1
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1
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.
/
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ln(.
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)
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6
/
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.
78
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*
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.
)
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.
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ln
*
14178
.
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.
6
exp
)
/
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*
/
*
018
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)
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*
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.
ln
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14178
.
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6
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1981
2000
1981
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1981
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PL
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PL
PL
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6
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.
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81
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2000
1981
2000
1981
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.
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.
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.
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*
1739
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38
.
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1981
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1981
2000
1981
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÷
÷
ø
ö
ç
ç
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oleObject60.bin
image65.wmf
(
)
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.
1
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6
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1
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0577
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189
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1
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D
F
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oleObject61.bin
oleObject4.bin
image66.wmf
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image67.wmf
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T
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1
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.
4243
.
/
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*
6
.
85
.
*
/
13700
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.
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*
/
120
*
6
.
*
*
2
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2
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-
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.
83
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/
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*
*
*
/
22
.
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.
905
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.
83
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lb
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*
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/
120
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4
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*
2
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2
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+
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image70.wmf
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1
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.
23457
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oleObject66.bin
image7.wmf
567
.
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in
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C
5101
.
32
/
1
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.
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oleObject67.bin
image72.wmf
[
]
[
]
lb
lb
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ft
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C
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/
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*
/
284
.
*
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.
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.
6
*
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image73.wmf
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lb
C
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b
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i
t
S
S
b
74091
)
5
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351
(
)
1
.
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*
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.
1
*
4555
.
4788
.
ln
*
)
9051
.
6
/
4593
.
74
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*
0158
.
)
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(ln
*
02468
.
36685
ln
*
14178
.
823
.
6
exp
)
/
ln(
*
/
*
018
.
)
(ln
*
02468
.
ln
*
14178
.
823
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