HYSYS 8.4 (2016) TEMA 3 ASPEN HYSYS Es una herramienta de modelado para el diseño conceptual, la optimización, planificación empresarial, gestión de activos y la supervisión del rendimiento para la producción de petróleo y gas, procesamiento de gas, refinación de petróleo, y las industrias de separación de aire. Aspen HYSYS es un elemento central de aspenOE Aspen!ech Aspen!ech " aplicaciones de ingenier#a. $er% &elcome to Aspen HYSYS HYSYS, fue desarrollada por la empresa Hyprotech, la cual tiene versiones anteriores en esta empresa como Hysys v'.( y v'.) y desde el año )((* compra la empresa Aspen !ech, !ech, +ue desde ah# se denomina d enomina Aspen HYSYS-, la cual las versiones, caracter#sticas y compatiilidades son las siguientes%
Versiones de Aspen Hysys
Fe!" de #"n$"%ien&o
)(((./
Sis&e%"s oper"&i'os o%p"&ies
Versiones o%p"&ies on o*ie
)((. 01, vista
)((', )((2
$2.(
Sep. )((3
01, $ista
)((', )((2
$2.4
5e. )((6
01, $ista
)((', )((2
$2.)
7ul. )(4(
01, $ista
)((', )((2
ov. )(44
01, $ista, &in. 28'), &in. 289*
)((', )((2, )(4(
$2.'
$3.(
$3.)
$3.'
$3.*
$3.9
$3.3
:ic. )(4)
01, &in. &in. 28'), 28 '), &in. 289*
)((2, )(4(
;ay. )(4'
01, &in. &in. 28'), 28 '), &in. 289*
)((2, )(4(
Ag. )(4'
01, &in. &in. 28'), 28 '), &in. 289*
)((2, )(4(
ov. )(4'
&in. 2 y 3. 8'), 89*, &in.
)(4(, )(4'
;ay. )(4*
&in. 28'), &in 289*, &in 389*
)(4(, )(4'
;ay. )(4/
&< 28'), &< 289*, &< 389*
)(4(, )(4'
Aspen HYSYS" es una herramienta de simulación de procesos muy poderosa, ha sido espec#ficamente creada teniendo en cuenta lo siguiente% ar+uitectura de programa, diseño de interfase, capacidades ingenieriles, y operación interactiva. Este soft=are permite simulaciones tanto en estado estacionario como estacionario como en estado transitorio >din?mico@. transitorio >din?mico@. os variados componentes +ue comprende Aspen HYSYS" proveen un enfo+ue e8tremadamente poderoso del modelado en estado estacionario. Sus operaciones y propiedades permiten modelar una amplia gama de procesos con confianza. 1ara comprender el B8ito de Aspen HYSYS" no se necesita mirar m?s all? d e su fuerte ase termodin?mica. Sus paquetes de propiedades llevan a la presentación de un m odelo más realista. realista. En los Cltimos años, este programa ha sido ampliamente usado en la industria para% investigación, desarrollo, simulación y diseño. d iseño. Aspen HYSYS" sirve como plataforma ingenieril para modelar procesos como% procesamiento como% procesamiento de gases, instalaciones instalaciones criogénicas, procesos químicos y de refinación, refinación, etc. También También ha sido utilizado en universidades en cursos introductorios y avanzados, especialmente en ingeniería química, etróleo y petroquímica. petroquímica.
:entro de sus principales funciones tenemos% D
ene enera raci cion on de de ta tala lass y gra grafi fica cass
D
An?l An?lis isis is de de sens sensi iil ilid idad ad y caso casoss de est estudi udio o
D
:ime :imens nsio iona nami mien ento to de e+ui e+uipo poss
D
AFus AFuste te de dat datos os e8p e8per erim imen enta tale less
D
Analis Analisis is de comp componen onentes tes puros puros y propie propiedade dadess de mezcla mezcla
D
Optim ptimiizaci zacion on de de proc proces esos os
D
Estima Estimacio cion n y regr regresi esión ón de de propi propiedad edades es fisi fisio+u# o+u#mic micas as
D
Anal Analis isis is dina dinam mico ico de proc proces esos os
Partes de Aspen HYSYS v8.4
as versiones 3 de Aspen Hysys dividen en los siguientes tipos de an?lisis, una corrida. 4. 1roperties >1ropiedades@ D
:efi :efini nirr compon componen ente tess >1uro >1uross e hipot hipotBt Btic icos os@@
D
;Btodo ;Btodo f#si f#sico co >Ecua >Ecuacio ciones nes de estad estados os y modelo modeloss f#sic f#sicos@ os@
D
:ato :atoss de de ens ensay ayo o d dest destil ilac ació ión n
D
:efinir re reacc accione ones
). Simulation >Simulación@ D
Gonfigurar uni unid dades des
D
Gorr Gorrie ient ntes es >;a >;ate teri riaa y ener energ# g#a@ a@
D
;odel ;odelos os de oper operaci acion ones es unit unitar aria iass
D
An?lisis
'. Safety Analysis >An?lisis de seguridad@ D
An?l An?lis isis is de sis siste tema mass de vent venteo eo
*. Energy Analysis >An?lisis de energ#a@ D
An?lisis de consumo de energ#a
rocedimiento de la simulación en !spen "#S#S asos para la simulación os pasos de la simulación en Aspen HYSYS, se pueden dividir en $ pasos sencillos, de forma general, pero cae destacar +ue en Aspen HYSYS hay m?s de una forma de ingresos de datos, para este tutorial usaremos los siguientes pasos% %. &efinir los componentes. Este es el primer paso importante, cuando arimos el programa de simulación de HYSYS. En esta opción hay varias formas de ingreso de componentes tales como% forma tradicional >se escoge una de la lirer#a de HYSYS@, HipotBticas >es donde se crea un componentes hipotBtico la cual no e8iste en la ase de datos@, componentes de petróleo y entre otros. '. Selección del método termodinámico. Se dee seleccionar el modelo termodin?mico adecuado, para cada tipo de proceso o componentes seleccionados donde e8isten m?s de ') correlaciones de propiedades en HYSYS, para su correcto uso. os dos pasos anteriores son pasos previos para entra al entorno de simulación de HYSYS, de no introducir estas dos propiedades, el programa no deFa acceder al entorne de simulación, para armar el 15: >:iagrama 5luFo de 1roceso@. (. )omprobar el sistema de unidades. Este paso es el tres, la cual se puede realizar antes de entrar al entorno o dentro del entorno, no afecta en los resultados, pero si es importante ya +ue dependiendo de los datos +ue tenga convierto las unidades para armar el 15:. E8isten tres tipos de sistemas de medida%
SE#E++,-N E# MET// T El modelo termodin?mico tamiBn llamado pa+uete de propiedades o pa+uete de fluidos, deido a +ue estas ecuaciones son empleadas para la determinación de sus propiedades f#sicas de los componentes. Gon el oFetivo de realizar una selección adecuada y responsale se han pulicado numerosos art#culos y liros, una de las mas reconocidas ha sido desarrollado por un
o por lo menos uno de los componentes@ tiene +ue ser considerado si la sustancia no es una electrolito. Este par?metro es relevante por+ue las mezclas se componen de electrolitos de iones otenidos a partir de sales. Su comportamiento genera la necesidad de incorporar rutinas de c?lculo en e+uilirio iónico, cuando est?n disponiles. Son varias las aplicaciones de este tipo de mezclas como ser lavados, neutralizaciones, producción de ?cidos y presipitaciones de sales. 1ara sustancias no polares, la e8istencia de p seudocomponentes es considerada. Estos son empleados en mezclas no polares compleFas como en el caso del petroleo en el cual algunos componentes no son iditenficados y son representados por propiedades conocidas como el punto de eullición. as propiedades de estos pseudocomponentes son otenidos como un promedio de sus componentes.
5< '.4
En la 5ig. '.) se presenta el ?rol de selección para una mezcla polar no eletrolitica.
5<IJA '.)
En la fig '.' se muestra un ?rol de desiciones adecuado a parametros en presencia de pol#meros en la simulación.
En general, se mencionan cinco tareas principales de la deida representación de la propiedades f#sicas% 4. Seleccionar un mBtodo adecuado de propiedades f#sicas adecuado ). $alidar las propiedades f#sicas '. :escriir correctamente los componentes +ue no est?n presentes en la ase de datos y la par?metros +ue faltan. *. Otener y utilizar datos e8perimentales /. Estimación de cual+uier par?metro +ue falta Estos procesos pueden no ser secuenciales.
,n&rodin " en&orno de Aspen HYSYS Arir Sesin Ara Aspen HYSYS haciendo clic en <
EEMP#/ 1 !eniendo los conceptos de la aplicailidad de la ventana de 1roperties, adFuntar las siguientes condiciones dadas a continuación%
+o%ponen&es% D
;etano
D
Etano
D
Agua
D
itrógeno
D
;EA >;eamine@
P"e&e &er%odin%io D
I
+o%ponen&e !ipo&5&io D
G', Gon un L1 )( P5 >1unto de Eullición ormal@
+A#+#/ E P7/P,EAES TE7M/,NAM,+AS +/N HYSYS EEMP#/ 2 Pn&o de r" 5ind the uleNpoint temperature for a mi8ture of '/ molQ nNhe8ane, '(Q nNheptane, )/Q nNoctane, and 4(Q nNnonane at 4./ atm total pressure.
Proedi%ien&o D
e= case in Hysys,
D
add all components involved in the mi8ture,
D
select Antoine as the fluid pacRage, and
D
then enter the simulation environment.
D
Gonfigurar unidades
D
GlicR on stream in the oFect pallet,
D
then clicR on any place in the 15:,
D
colocar las fracciones molares especificadas en el prolema
D
doule clicR on the stream and enter molar compositions of each component.
D
the calculated temperature >=hich is the oiling point temperature at the given pressure 4./ atm@ is 105.5°C .
+. Temperatura de burbu-a 105.5°C .
EEMP#/ 3 +o de pn&o de roio 5ind the de=Npoint temperature for a mi8ture of '/ molQ nNhe8ane, '(Q nNheptane, )/Q nNoctane, and 4(Q nNnonane at 4./ atm total pressure.
D
Seguir el mismo procedimiento del anterior eFercicio hasta el punto >h@
D
:oule clicR on the stream and enter molar compositions of each component.
D
the calculated temperature >=hich is the de= point temperature at the given pressure 4./ atm@.
J.N U
Presion de '"por de n" %e$" de 9"ses 1ara el eFercicio anterior, calcular la presión de vapor de los componentes puros y de la mezcla a 4'( VG. 1v G9 T D
Golocar en composicion fraccion he8ane T 4
D
En propiedades vaporphase fraction T (
D
!emperatura T 4'( VG
D
Oservar 1
1v G2 1v G3 1v G6 1v mezcla T
E+A+,/NES E ESTA/ Vo%en espe:*io %o"r EE7+,+,/ 4 Estimate the specific molar volume of nNhe8ane at 4 atm and )/VG. D
Emplear la ecuacion pengo roinson
D
Galcular $ T (.4'4)
P7/P,EAES F,S,+AS ensid"d de n" %e$" :id" EE7+,+,/ ; !he density of /( =tQ H)SO* in =ater at )/VG and 4 atm is 4.'6 gcm'. Estimate the density of the li+uid mi8ture using the follo=ing densities of pure H)SO* and =ater, and compare it =ith the e8perimentally otained value. :ensity of H)SO* at )/VG T 4.3'* gcm' :ensity of H)O at )/VG T (.663 gcm' D
Seleccionar como pa+uete !: 1JS$
D
Asumir un fluFo de 4 Rmolh
J.N
T7A
2. <e>Poin& +""&ion 5ind the uleNpoint temperature for a mi8ture of */ molQ nNhe8ane, '(Q nNheptane, 4/Q nNoctane, and 4(Q nNnonane at / atm total pressure.
3. V"por Pressre o* ?"s Mi@&re 5ind the vapor pressure for the inary mi8ture of /( molQ nNhe8ane and /(Q nNheptane at 4)(VG.
4. V"por Pressre o* ?"s Mi@&re 5ind the vapor pressure for the pure components and for the mi8ture of '/ molQ nNhe8ane, '(Q nNheptane, and '/Q nNoctane at 4/(VG.
EE7+,+,/ 6 F,/S EN Tlisa@ pipe at * ms and )/VG. !he den sity of =ater is 4((( Rgm' and the viscosity of =ater is (.((4 Rgm s. !he pipe is Schedu le *(, 4 in. nominal diameter >).99 cm <:@. &ater inlet pressure is ) atm. Galculate pressure drop in the pipe using hand calculations and compare the results =ith those otained using Hysys. J.N Galculo manual /).6' R1a D
Start a ne= case in Hysys and use the S< units, from the !ools menu, 1references, and then $ariales. Ghoose =ater as the component Wo=ing in the pipe, and AS;E S!EA; as 1roperty pacRages and clicR Enter the simulation Environment.
B
Select a material stream y doule clicRing on the lue arro= from the top of the oFect palette and Xll in the stream ame%
B
Specify the volumetric feed rate, M, ased on the velocity of * ms, and the inner pipe diameter of (.()99 m caudal volumetrico 3.(' m'h
B
Enter values for feed pressure, temperature, and volumetric W o= rate.
D
Add the pipe segment y doule clicRing on the pipe segment in the oFect palette. GlicR on the Jating ta and then on Add Segment. !he pipe length is 4( m specify the 1ipe ;aterial as smooth- y choosing this value from the dropNdo=n list .
B
GlicR on $ie= Segment and select Schedule *(. !hen clicR on the nominal diameter entry and select 4 in. diameter. !o choose one of the options, clicR on )/.* mm >4 in.@ and select Specify.
B
:oule clicR on the product stream and enter )/VG for the temperature of the product stream >isothermal operation@.
B
!o display the stream summary tale elo= the 15: in the 15: area, clicR on the &orRooR icon in the toolar.
B
&hile on the :esign page, clicR on the parameters the Hysys calculated pressure drop is /4.96 R1a
B
1ressure :rop of atural as in Horizontal 1ipe
EE7+,+,/ C atural gas contains 3/ molQ methane and 4/ molQ caron dio8ide >density, T ).326 Rgm' and the viscosity, T 4.) Z 4([/ Rgm s@ is pu mped through a horizontal Schedule *( 9Nin.Ndiameter castNiron pipe at a mass Wo= rate of '9' Rgh.
EE7+,+,/ 8 &ater at ) atm and )/VG is Wo=ing in a horizontal 4( m mild steel pipe the pressure drop in the pipe is e+ual to 443 R1a. !he pipe is Schedule *( and has 4 in. nominal diameter >4.(*6 in. or (.()99 m <:@. Galculate the =ater inlet =ater velocity and li+uid volumetric Wo= rate. Select a new case in Hysys. For components, select water; and for fluid package, select ASME steam. Enter the simulation enironment. Select the pipe segment from the o!"ect palette. Specify the feed stream conditions, stream composition, and product stream temperature. #lick on the $ating ta!. %hile on the rating page, click on Append Segment and enter the pipe speci&cation. %hile on the pipe 'esign page, click on (arameters, and enter the pressure drop 'elta ( as ))* k(a. +he pressure drop is greater than )-/ is only a warning and can !e ignored . o iew the elocity; click on the (erformance ta!, then click on 0iew (ro&le. he Hysys calculated elocity is 1.)2 m3s. he olumetric flow rate 4 elocity 5 pipe cross section
E7EJGlength, T 4/(( m@, pipe inlet pressure, 14 T )( atm, e8it pressure, 1) T ) atm, and z4 T ( ft and z) T 4(( m. 1lot drop presion versus pressure drop across the pipe.
Enunciado del 1rolema% 4 Rmolhr de una corriente conteniendo enzene >*( molQ@, toluene >'( molQ@, and ON 8ylene >'( molQ@ ingresa a una unidad de separación a '3/ \ y 4 atm.
4. a unidad opera a '3/ \ y 4 atm. Gual es la composicion de las corrientes li+uido y vapor saliendo de la unidad de separacionU ). a unidad opera a '3/ \ y se desea otener una fraccion de vapor de *(Q. Gual es la presion a la cual opera la unidad de separacion y cual es la composicion de las corrientes li+uido y vapor saliendo del separadorU '. a unidad opera a 4 atm y se desea otener una fraccion de vapor de '(Q. Gual es la temperatura a la cual opera el separador y cual es la composicion de las corrientes li+uido y vapor saliendo del sepradorU
EEMP#/ 4 B
+"n&"s *"ses se oser'"n en " "i%en&"ion
D
:etermine el punto de roc#o de la corriente Alimento- a )(( R1aU
D
:etermine el punto de uruFa de la corriente Alimento- a )(( R1aU.
D
Analice los resultados >fluFos, composiciones, dimensiones del separador@
S,M#A+,/N E NA
1rolema 4% Se desea omear una corriente de agua a )/ PG, y 4 atm con un caudal de /( m'h , >/(((( Rgh@ hasta una nueva presión de ) atm 1rolema )% &ater at 4)(VG and ' ar is fed into a pump that has only 4(Q efficiency. !he flo=rate of the =ater is 4(( Rgmoleh and its outlet pressure from the pump is 3* ar. Ising, determine D
the outlet temperature of the =ater.
D
S,M#A+,/N +/MP7ES/7 Gompressors are used to move gases. !he compressor increases the pressure of the gases. A mi8ture of natural gas >G4, G), G', iNG*, nNG*, iNG/, nNG/, nNG9, G2 @ at 4((oG and 4 ar is fed into a compressor that has only '(Q efficiency. !he flo=rate of the natural gas is 4(( Rgmoleh and its outlet pressure from the compressor is / ar. Ising 1engNJoinson e+uation of state as a fluid pacRage >G2 tiene un punto de eullicion normal de 44( VG@, determine% D
the outlet temperature of the natural gas y potencia del compresor.
D
S,M#A+,/N EPANS/7 !he E8pander operation is used to decrease the pressure of a high pressure inlet gas stream to produce an outlet stream =ith lo= pressure and high velocity. A mi8ture of natural gas >methane, ethane and propane@ at )/VG and )( ar is fed into an e8pander that has only '(Q efficiency. !he flo=rate of the natural gas is 4(( Rgmoleh an d its outlet pressure from the compressor is / ar. Ising 1engNJoinson e+uation of state as a fluid pacRage, determine the outlet temperature of the natural gas.
os elementos de un ciclo de refrigeración simple son un condensador, una v?lvula de 7ouleN!hompson, un evaporador y un compresor, adem?s del medio refrigerante. En el ciclo de refrigeración mostrado en la 5igura 4, la corriente 4- contiene propano l#+uido saturado a una temperatura de 4)( V5 y se e8pande isoentalpicamente en la v?lvula. a
mezcla l#+uidoNvapor en la corriente )- es vaporizada completamente a una temperatura de ( V5, la ca#da de presión en el evaporador es de 4 psi, el vapor saturado ' es comprimido y condensado para regenerar la corriente 4-, en estado de l#+uido saturado, la ca#da de presión en el condensador es de 9./ psi. Analice las corrientes de energ#a.
S,M#A+,/N E NA T/77E EP7/PAN,GA/7A P/7 E# MET// S,MP#E 4. Ara un nuevo caso y defina el siguiente pa+uete fluido a. Ecuación% 1eng Joinson . Gomponentes% G), G', iNG*, nNG*, iNG/, nNG/ y nNG9 c. Inidades% 5ield ). 5racción ;olar@ i. Etano
(.(4*3
ii. 1ropano
(.2'4/
iii. iNLutano
(.(934
iv. nNLutano
(.4*9)
v. iN1entano
(.(42'
vi. nN1entano
(.(4/(
vii. nNHe8ano
(.((24
:elta presion en ta torre T ( ight Rey in Lottoms >fraccion molar propano@ T (.()/ Heavy \ey in distillate >fraccion molar iNutano@ T (.() E8ternal Jeflu8 Jatio T4./ veces la relación de refluFo m#nimo :iseñar una columna de destilación continua para conseguir las especificaciones deseadas usando una Shortcut column en HYSYS y reportar el nCmero total de etapas, nCmero m#nimo de etapas, uicación de la etapa de alimentación, relaciones de refluFo m#nimo y
calculado. Goncentraciones del destilado final y corriente de fondo, y cargas de rehervidor >reoiler@ y condensador.
+/#MNAS E A
El GO) es asorido en caronato de propileno >propylenecaronato@. a corriente del gas de entrada es )( Q mol GO) y 3( Q mol metano el cual fluye a razón de ) m's y la columna funciona en 9(VG y 9(.4 atm. El fluFo de solvente de la entrada es )((( Rmolhr. Ise HYSYS para determinar la concentración de GO) >Qmol@ en la corriente del gas de la salida, la altura de la columna >m@ y el di?metro de la columna >m@.
@ Ghange the So'en& ,n flo=rate from )((( Rmoleh to )/(( Rmolh. Jun the simulation and see ho= the column dimension and e8it concentration of GO) have changed.
EE7+,+,/ P7/PEST/
Asorcion de acetona en una torre con etapas a contracorriente. In gas +ue contiene 4.(Q mol de acetona en aire en una torre de etapas a contracorriente. El fluFo gaseoso total de entrada a la torre es '(.( Rg molh, y la entrada total de fluFo de agua pura +ue se usara para asorer la acetona es 6( Rg mol H)Oh. El proceso operara isotermicamente a '(( \ >3( ]5@ y a 1resion total de 4(4.' R1a. a relacion de e+uilirio para la acetona >A@ en el gasN li+uido es yA T )./'8A.
S,M#A+,/N ET7A++,/N Ina corriente de acetona disuelta en agua, y ?cido acBtico tiene un fluFo de 4(( Rgh se pone en conctacto con una corriente de '/( Rgh de cloroformo, la torre opera a 43./ G y 4(4.' Rpa. Galcular las composiciones de las corrientes de salida.
S,M#A+,/N EN 7EA+T/7ES !he interest in production of hydrogen from hydrocarons has gro=n significantly in the last decade. Efficient production of hydrogen is an enaling technology. !he conversion of fuels to hydrogen can e carried out y the partial o8idation. !he par tial o8idation method relies on the reaction of the fuel for e8ample methane =ith air in order to produce caron o8ides and hydrogen. Gonversion of *(Q of first reaction, and 9( Q of second reaction.
?A7A7 #A S,M#A+,/N
7e"&or de +on'ersin
El ?cido clorh#drico, HGl, reacciona con el o8#geno a temperaturas altas para formar cloro, Gl), y agua, con una conversión del 9(Q. * HGl O) ^ ) Gl) ) H)O a corriente de alimentación es de 99 Rgmolh a una temperatura de )4VG y presión atmosfBrica, la alimentación tiene una composición de 3(Q de HGl y el resto o8igeno. :eterminar los fluFos masicos de las corrientes de salida y sus composiciones. 1AMIE!E :E 5I<:OS% 1JS$
7EA+T/7 E E,#,<7,/ Hence, if the hydrogen is produced from hydrocaron or alcohol reforming, purification is re+uired in order to reduce the GO levels to cell re+uirements. !he most technologically feasile purification train consists of a =ater gas shift reaction >&S@. !he reaction
has een employed for *( years in the industrial process for H) production from li+uid and
gaseous hydrocarons. !he role of the &S reaction is to increase the H) yield and decrease the GO concentration, =hich is a poison for some catalysts used.
a corriente de agua tien las siguientes caracter#sticas%
7EA+T/7 +ST7 ,NT7/++,/N In reactor GS!J es un tan+ue en el cual la masa reaccionante es continuamente agitada de tal manera +ue se considera como una mezcla completa y, por lo tanto, se asume +ue sus propiedades son uniformes en todo el interior del reactor. a ecuación de diseño de un reactor de mezcla completa es%
Siendo $, el volumen del reactor, 5Ao, el fluFo molar del reactivo l#mite, _, el tiempo espacial, GAo, la concentración del reaccionante A en la corriente de entrada, 0A, la conversión de A y r A, la velocidad de reacción de A. a velocidad de una reacción no catal#tica depende de la concentración de reaccionante. Gon respecto al reaccionante A, la ecuación de velocidad de reacción se e8presa de la siguiente manera
Siendo R, la constante espec#fica de velocidad de reacción, n, el orden cinBtico de la reacción y GA, la concentración de reaccionante El orden de una reacción se determina e8perimentalmente y la constante de velocidad de reacción depende de la temperatura de la reacción y se puede calcular con la ecuación de Arrhenius, de la forma
Siendo A, el factor preNe8ponencial, E, la energ#a de activación, !, la temperatura en escala asoluta y J, la constante universal de los gases 1ara simular un reactor GS!J con reacción de tipo cinBtico cuya velocidad depende solamente de la concentración de uno de sus reaccionantes, el nCmero de variales +ue se re+uieren para una especificación completa es de seis. as variales +ue usualmente, se especifican son el fluFo calórico en la corriente de energ#a, la ca#da de presión en el tan+ue y el volumen del reactor, adem?s de la energ#a de activación, el factor preNe8ponencial y el orden de la reacción.
P7/++,/N E A+,/ A+ET,+/
Se desea producir ?cido acBtico mediante hidrólisis de anh#drido acBtico en un reactor tan+ue continuo operando a /(PG >isotBrmico@ y a presión atmosferica. a alimentación consiste en 4((( Rgh de una solución acuosa de anh#drido acetico al '/.3 Q en masa. Galcular el di?metro y la altura del reactor si el volumen es de 4(( . Se conoce adem?s +ue la cinBtica de la reacción es de primer orden respecto a la concentración de anh#drido y +ue los datos cinBticos son los siguientes%
as constantes A y E son /6)3'( y *2299 respectivamente si las unidades de la velocidad cinetica de reacción est?n en gmolltNs. Ademas analizar la composición del producto de salida, y la conversión alcanzada.
+A#+#A7 #AS ,MENS,/NES E# 7EA+T/7 S, SE ESEA A#+ANGA7 NA +/NVE7S,/N E# I; J.
/
a reacción +ue estudiaremos es la de la otención de propilenglicol a partir de ó8ido de propileno y agua, cuya este+uiometr#a es, se asume una reaccion de primer oden%
os reactivos se mezclan en un ;i8er, el producto del ;i8er ingresa a un reactor isotBrmico, el producto del reactor se separa en una columna de destilación. >$er diagrama de 5luFo@.
A#,MENTA+,/N A# M,E7
AT/S E# 7EA+T/7 !emperatura% 2/ V5, Gonstantes de la ecuación de Arrhenius son%
A K 1.Ce13. E K 3.24e4. $olumen del reactor T )3( ft' 1orcentaFe de $olumen del #+uido T 3/Q. 5ase de la reaccion% i+uido cominado Lase Init lmolft' Jate Inits lmolft'Nhr
+/#MNA E EST,#A+,/N a columna de destilacion traaFa por defecto con 4( platos y la alimentacion se lo realiza en la etapa /, la presión del condesador es de 4/ psia y del revoiler es de 42 psia, con un
refluFo de 4, la concentración molar de agua no dee pasar de (.((/ en la corriente de producto de fondo
A continuación se muestra el 15:
S,M#A+,/N 7EA+T/7 PF7
In reactor 15J es ?sicamente un tuo donde se realiza una reacción con camios a8iales en la concentración, la presión y la temperatura. a ecuación de diseño de un reactor tuular es%
Siendo $, el volumen del reactor, 5Ao, el fluFo molar del reactivo l#mite, _, el tiempo espacial, GAo, la concentración del reaccionante A en la corriente de entrada, 0A, la conversión de A y r A, la velocidad de reacción de A os reactores 15J, a menudo, se construyen de muchos tuos de pe+ueños di?metros y de grandes longitudes y se emplean con fluidos a grandes velocidades y pe+ueños tiempos espaciales. Esto minimiza el mezclado a8ial del fluido, limita los perfiles radiales de
temperatura y provee el ?rea de transferencia de calor necesaria. os tuos se arreglan en un anco como en los intercamiadores de calor. Si no se desea intercamio calórico en la zona de reacción, puede utilizarse uno o una serie de lechos empacados de di?metros mas grandes.
/
Se utiliza un reactor tuular +ue se alimenta con acetona pura en estado gaseoso. El Reteno +ue se produce es un compuesto completamente inestale cuya transformación no se incluye en esta simulación. a reacción es de primer orden con respecto a la concentración de acetona, GAcetona, con una cinBtica de la forma
y la constante espec#fica de velocidad de reacción est? dada por una ecuación de la forma de Arrhenius y propuesta por 7effreys as#
Siendo !, la temperatura en \elvin y \, en segundosN4
E"inL
P7SV (1engNJoinson StryFeRN$era@
+o%ponen&esL
Acetona, Reteno y metano
7e"in TipoL
GinBtico
Es&eio%e&r:"L
Acetona \eteno ;etano
<"seL a Lase para la ecuación cinBtica es la Goncentración ;olar el Gomponente Lase es la acetona la fase de la reacción es $apor y las unidades ases son Rgmolm' para la concentración, RgmolsNm' para la velocidad de reacción, y P\ para la temperatura.
P"r%e&ros +in5&iosL a reacción es irreversile. El factor preNe8ponencial es 3 .)84(4* y la energ#a de activación es ).384(/ R7Rgmol os par?metros de la alimentación son% !emperatura, VG 294.3/ 1resión, R1a 49) 5luFo molar, Rgmolh 4'2.6 5racción mol Acetona 4.( El reactor tiene un volumen de 4,)24 m' longitud de ).)3( m compuesto de 4((( tuos.
