ingenieria quimica, problema tipo para encontrar condiciones de una torre de destilacion con diferentes hidrocarburos.Descripción completa
bb
Descripción: Iq
destilacion diferencial transferencia de masa 2Descripción completa
Descripción completa
Descripción: trabajo de ing. quimica de un proceso de simulacion
Obtencion de oxigenoDescripción completa
e
Full description
PRODUCCION
Hysys tiene un optimizador multivariable de estado estacionario estacionario llamado OPTIMIZER. Una vez se lleva a cabo la simulación y converge a una so uc n se pue e ut zar e pt m zer para encontrar as condiciones de operación que minimizan o maximizan una Función Objetivo (Objective Function). Hysys tiene un amplio rango de variables de proceso para realizar un estudio de optimización. El Optimizer tiene su propia hoja de cálculo para definir la Función Objetivo y las expresiones de las restricciones de .
Hysys tiene un optimizador multivariable de estado estacionario estacionario llamado OPTIMIZER. Una vez se lleva a cabo la simulación y converge a una so uc n se pue e ut zar e pt m zer para encontrar as condiciones de operación que minimizan o maximizan una Función Objetivo (Objective Function). Hysys tiene un amplio rango de variables de proceso para realizar un estudio de optimización. El Optimizer tiene su propia hoja de cálculo para definir la Función Objetivo y las expresiones de las restricciones de .
La siguiente terminología es utilizada para describir el O timiz timizer er:: Primary Variables: Estas son variables importadas desde la maxi maximi mizzar) ar) la Fu Func nció ión n Obje Objettivo. ivo. Se debe deben n fija fijarr los los lími límittes máximos y mínimos para todas las variables primarias, que . Objective Function: es Function: esta ta es la función función que quiere quiere minimiz minimizar ar o maximizar maximizar. Para ara desc descri ribi birr est esta func funció ión n ha ran fle flexibi xibililida dad d a que se pueden importar a la hoja de cálculo del Optimizer. Constraint Functions: Restricciones Functions: Restricciones de i ualdad e ine ualdad pueden ser definidas en la hoja de cálculo de Optimizer.
Ejercicio: En este ejemplo se simulará una columna de destilación sim le ara se arar Tetrahidrofurano (THF) de Tolueno. El objetivo de este ejercicio es seleccionar las es ecificaciones del roducto para maximizar las ganancias. Para esto se utilizará la herramienta Optimizer disponible en Hysys para hallar las condiciones de operaciones óptimas.
paquete termodinámico Wilson • Los componentes son Tolueno y
Tetrahidrofurano. • En los coeficientes binarios, calcule
solo los que se desconocen.
alimentación son:
Inserte una columna de destilación con las siguientes especificaciones: Especificaciones de la columna
Valor
No de etapas
10
Plato de alimentación
5
Tipo de condensador
Total
Pesado clave Caída de presión en condensador y rehervidor Presión en condensador
Tolueno 0 kPa 103
Presión en rehervidor
107 kPa
Presión en condensador
103 kPa
e ux ra o Rata de destilado
es ma e 1500 kg/h (estimate)
• La simulación debe tener el siguiente PFD
Realice las siguientes especificaciones extras a la columna de destilación:
• Se
quiere
composición molar e . e tolueno en los fondos y 0.9629 de
Una vez se introducen estas nuevas especificaciones se deben activar ambas en la torre.
Mientras que la rata de reflujo y la rata de destilado se deben especificar como estimaciones y no ser activadas.
Para trabajar de forma óptima se debe modificar la tolerancia del solver de la columna. deben cumplirse : •The Equilibrium Error Tolerance •
En este caso fijaremos ambas en 1e ‐6. Note que esto incrementará el tiempo en resolver la torre.
• Es ecificación de las tolerancias:
Para la columna de este ejemplo la función se quire maximizar. La función de costos en este caso depende de los costos operativos asociados condensador de la columna de destilación y de las ventas de los productos y de los costos de la .
Optimizer presionar principal en la pestaña Simulation se encuentra la opción Optimizer.
• El si uiente es el sistema a o timizar:
En la pestaña Variables del Optimizer se definen as varia es a ajutar Primarias es ecir as que se van a usar en la optimización.
• En este caso las variables primarias son la
pureza de los productos (THF y Tolueno). Presione el botón Add para adicionar esta variable.
• Seleccione la variable primaria pureza de THF
en la siguiente ventana:
• Fije el límite superior en 0.99 y el inferior en
0.9.
• Adicione la segunda variable y fije los mismo
límites que para la anterior
definir las funciones objetivo y límites. Allí las variables primarias deben importarse y
capacidades que la Spreadsheet antes vista.
• Presione el boton S readsheet ara abrir este
visor
• Diríjase a la pestaña Spreadsheet
En esta Spreadsheet se puede importar casi cualquier variable de la simulación y se puede exportar los valores de las celdas a la simulación. En este caso se im ortaran las variables ara calcular la función de costos.
Im orte las si uientes variable: • Qcondensador
re erv or • Flujo másico de la corriente THF • Fracci n m sica e THF en a corriente THF. • Fracción másica de tolueno en la corriente Tolueno. • Flujo másico de la corriente tolueno • Flujo másico de la alimentación • La especificación de pureza de tolueno y THF de la torre. •
• Debe uedar la si uiente lista:
• Adicione las si uientes constantes en la ho a
de cálculo:
Variable
Valor
Costo de enfriamiento
0.471 $/kJ
Costo de calentamiento
0.737 $/kJ .
• Inserte las ecuaciones del precio de los
productos:
ote que e prec o e os pro ucto ecrece s as impurezas aumentan
La función ob etivo es:
• Complete la siguiente tabla: Caso Base (SI) TH flujo másico Pureza de THF Flujo másico de Tolueno Qcond Ganancia
• Regrese al optimizer a la pestaña Functions:
En esta pestaña Function hay dos grupos: Funcion objetivo y funciones límite.
• En la
arte de la función ob etivo de debe especificar la celda en la que se encuentra esta en la hoja de cálculo y se debe especificar si se quiere maximiza o minimizar la función objetivo.
• En este caso la función objetivo es esta en la
celda E2 de la hoja de cálculo y se quiere maximizar las ganancias. • En este caso no hay restricciones.
• La pestaña Parameters es utilizada para
seleccionar el esquema de optimización:
• Hay varios esquemas de optimización:
ESQUEMAS DE OPTIMIZACIÓN • BOX: acepta condiciones de desigualdades pero no
igualdades. Generalmente requiere gran cantidad de iteraciones para converger a una solución. • SQP (sequencial quadratic programming): resuelve
condiciones de frontera ue sean desi ualdades e igualdades. Muchos lo consideran el método más eficiente de minimización.
•
sean desigualdades. Este es una combinación . minimización con el método Box usando una SQP para localizar la solución final. • Fletcher Reeves: no maneja condiciones
minimización general.
• uasi‐Newton: no mane a condiciones límites. Es un método similar al Fletcher Reeves.
• En este caso se usara el es uema Mixed
los valores de tolerancia y numero de iteraciones que aparecen por defecto
• En la pestaña Monitor se muestran los valores
de la función objetivo y de las variables primarias durante los cálculos del Optimizer. Allí presiones Start
• Resultados de las iteraciones:
En esta ventana se selecciona alguno de los siguientes modelos de , , , DataRecon or Selection Optimization.
•
Complete la siguiente tabla Caso Base TH flujo másico Pureza de THF Flujo másico de Tolueno Qcond Qrehervidor Ganancia
Caso óptimo
•
hoja de cálculo tienen unidades por lo tanto consistentes y deben incluir los factores de .
•
flujo volumétrico de líquido de la corriente , la ganancia económica y la pureza de los . •
ara esto e caso e e tener as con c ones antes de la optimización
1. Dirijase a la torre de destilación 2. En la pestaña Design en la página Monitor entre el valor inicial de 0.95 para las especificaciones de . 3. Corra nuevamente la torre con el botón Run.
•
no debe exceder 1.85 m3/h. • Primero debe importarse el flujo de líquido de
valor límite también en una celda. Recuerde escribir los comentarios en la celdas para facilitar el entendimiento de las mismas.
• En la hoja de cálculo del optimizer importe el
flujo volumétrico de la corrinete THF
• y en una celda de la hoja de cálculo del
optimizer escriba la restricción:
• 1.En la pestaña Function del Optimizer
presione el botón Add
• Asi ne las celdas de referencia de la variable
restricción (liquid flow) y la restricción:
• LHS Cell: celda en la cual se encuentra la
variable a restringir. • Cond: es el condicional donde se especifica la
relacin entre LHS Cell y RHS Cell (mayor, menor o igual). • RHS Ce : ce a en a cua se encuentra e va or
o función de la restricción.
• Dirijase a la pestáña Monitor y presione Start:
son positivos si la inecuación es satisfecha mientras que es nega vo s no es n sa s ec as.
