Traccia Esercitazione 3. Calcolo del potenziale economico di secondo livello (EP2)

Transcript

1 Progettazione di Processo e Analisi dei Costi Prof. Davide Manca Politecnico di Milano Traccia Esercitazione 3 Calcolo del potenziale economico di secondo livello (EP2) Roberto Totaro Sara Brambilla Progettazione di Processo e Analisi dei Costi Politecnico di Milano SE3-1

2 Definizione EP2 = (Valore Prodotti + Sottoprodotti) (Costo Materie Prime) [ /y] NP NR EP = n n 2 P, j j R, i i j= 1 i= 1 = costo molare del prodotto j esimo n P, j j Ri, = portata molare del prodotto j esimo = costo molare del reagente i esimo n i NP NR = portata molare del prodotto i esimo = numero di prodotti = numero di reagenti Progettazione di Processo e Analisi dei Costi Politecnico di Milano SE3-2

3 Caratteristiche Calcolo EP2 Presenza di sottoprodotti Correnti di riciclo? Progettazione di Processo e Analisi dei Costi Politecnico di Milano SE3-3

4 Caratteristiche Presenza di sottoprodotti I sottoprodotti possono essere analizzati da due differenti punti di vista: Possono essere considerati dei veri e propri prodotti, e quindi venduti al loro valore commerciale; Possono essere utilizzati all interno del processo (ad esempio come combustibili per le utility dell impianto). Necessario indagare per trovare qual è l alternativa più conveniente! Progettazione di Processo e Analisi dei Costi Politecnico di Milano SE3-4

5 Caratteristiche Correnti di riciclo? In questa fase si tiene conto solo delle correnti di Input e Output mentre si tralasciano quelle di riciclo o comunque interne al processo. Considero l impianto come una Black Box, considerando quindi solo le correnti che entrano o escono dai limiti di batteria! Progettazione di Processo e Analisi dei Costi Politecnico di Milano SE3-5

6 Caratteristiche F 1 F 2 Reattore R Sezione separaz ione V B T D F 1 F 2 R V B T D Progettazione di Processo e Analisi dei Costi Politecnico di Milano SE3-6

7 Costi di prodotti e materie prime Composto Costo [ /kmol] Benzene 12.5 Toluene 8.8 Idrogeno 2.1 Difenile 7.4 N.B.: Il costo dell idrogeno comprende anche il 5% di metano come impurezza. Si considerino 8,000 ore lavorative all anno. Progettazione di Processo e Analisi dei Costi Politecnico di Milano SE3-7

8 Calori di combustione Composto ΔHc [MBtu/kmol] Idrogeno Metano Benzene 1.41 Toluene 1.68 Difenile Costo energia 4 /MBtu Progettazione di Processo e Analisi dei Costi Politecnico di Milano SE3-8

9 Richieste Calcolare il potenziale economico di secondo livello per le condizioni di processo utilizzate nelle esercitazioni precedenti. Nel calcolo dell EP2, considerare la convenienza di bruciare i sottoprodotti, ricavandone 4 /MBtu prodotta. Realizzare i seguenti diagrammi: rapporto di spurgo/ep2, imponendo la selettività minima di 0.96 frazione molare di idrogeno nel vent/ep2, imponendo la selettività minima di 0.96 conversione/ep2 in funzione della frazione molare di idrogeno nel vent temperatura/ep2 in funzione della frazione molare di idrogeno nel vent Progettazione di Processo e Analisi dei Costi Politecnico di Milano SE3-9

10 Analisi dei risultati Diagramma rapporto di spurgo/ep2 EP2 [ /y] T EP2 [ /y] T Rapporto spurgo [-] Rapporto spurgo [-] Progettazione di Processo e Analisi dei Costi Politecnico di Milano SE3-10

11 Alcune considerazioni Diagramma rapporto di spurgo/ep2 Con bassi rapporti di spurgo la porzione della corrente dei sottoprodotti leggeri riciclata sarà elevata, quindi sarà necessario fornire meno materie prime per ottenere la stessa quantità di benzene EP2 elevato! EP2 [ /y] T Rapporto spurgo [-] Progettazione di Processo e Analisi dei Costi Politecnico di Milano SE3-11

12 Analisi dei risultati Diagramma x H2,V / EP2 EP2 [ /y] T EP2 [ /y] T x H2,V [-] x H2,V [-] Progettazione di Processo e Analisi dei Costi Politecnico di Milano SE3-12

13 Analisi dei risultati Conversione/EP2 EP2 [ /y] x H2,V Conversione [-] Progettazione di Processo e Analisi dei Costi Politecnico di Milano SE3-13

14 Analisi dei risultati Temperatura/EP2 EP2 [ /y] x H2,V Temperatura [ C] Progettazione di Processo e Analisi dei Costi Politecnico di Milano SE3-14