Manual de Chemcad 5 Total

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GENIO by Collantes A.Acuña Wilmer – Cyrius Technology Inc.2006 By Collantes Wilmer GENio

– Course of CHEMCAD for Students [email protected] 12

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Measurement, Simulation & Control

Getting a Handle of Chemcad

5.1.3

Collantes A. Wilmer Cyrius Technology, Inc.

What is Chemcad ? It’s a powerful process simulator for modeling steady state and unsteady state process systems. ¿Qué es Chemcad? Es un Poderoso simulador de procesos, para modelar estados continuos y estados descontinuos de procesos de sistemas. What can you do with CHEMCAD? ¿Que puedes hacer con CHEMCAD? ♦ Aumentar la Productividad, Realizando los Cálculos de Ingeniería Química. ♦ Maximizar la Rentabilidad Diseñando de Nuevos Procesos y Equipos más Eficaces. costos y capital rápidamente, ♦ Reducir optimizando el congestionamiento de procesos y equipos existentes. a las Agencias Reguladoras, ♦ Obedecer Evaluando el Impacto Medioambiental de Nuevos o Procesos Existentes.

♦

Influir la Información Corporativa Manteniendo una Base de datos Central de Propiedad y Datos de Laboratorio.

Img.001 – Portada Inicial Inicial de Chemcad.

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by Collantes A. Wilmer GENio – Cyrius Technology Inc.2006 – Course of CHEMCAD for Students

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Getting a Handle of Chemcad

5.1.3

Collantes A. Wilmer Cyrius Technology, Inc.

What is Chemcad ? It’s a powerful process simulator for modeling steady state and unsteady state process systems. ¿Qué es Chemcad? Es un Poderoso simulador de procesos, para modelar estados continuos y estados descontinuos de procesos de sistemas. What can you do with CHEMCAD? ¿Que puedes hacer con CHEMCAD? ♦ Aumentar la Productividad, Realizando los Cálculos de Ingeniería Química. ♦ Maximizar la Rentabilidad Diseñando de Nuevos Procesos y Equipos más Eficaces. costos y capital rápidamente, ♦ Reducir optimizando el congestionamiento de procesos y equipos existentes. a las Agencias Reguladoras, ♦ Obedecer Evaluando el Impacto Medioambiental de Nuevos o Procesos Existentes.

♦

Influir la Información Corporativa Manteniendo una Base de datos Central de Propiedad y Datos de Laboratorio.

Img.001 – Portada Inicial Inicial de Chemcad.

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1. CREAR UN NUEVO TRABAJO EN CHEMCAD (JOB) - Cuando ingresamos a Chemcad lo primero que aparecerá es la portada (Img 001). - Creé un nuevo trabajo, clic en la barra de desplazamiento del menú file (New Job), (Img.002) - Aparecerá el siguiente cuadro de dialogo (Img. 003), en la cual los pasos se indican, abajo.

Img. 003 - Cuadro de dialogo Guardar Guardar Job . Img. 002 – Barra del menú File (Archivo)

Especifique la dirección en donde desea gravar su nuevo trabajo (New Job). O también puede crear una carpeta con el nombre “Chemcad Job”, dando clic en el icono de muestra la flecha Nº 2.

Img. 004 – Cuadro Cuadro de dialogo Guardar en:

Especifique el nombre de su nuevo trabajo. En este caso le puede poner “Lab_1”, prosiga a dar clic en el botón Guardar. Aparecerá el área de trabajo de Chemcad (Img. 006)

Img. 005 – C.D. Insertar Insertar nombre y Guardar. by Collantes A. Wilmer GENio – Cyrius Technology Inc.2006 – Course of CHEMCAD for Students

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Mayor información del tipo de equipo.(clic botón derec. en el equipo de la Paleta de E ui os

Paleta de equipos Área de diseño Los dispositivos se insertan al área de trabajo, dando clic (boton izquierdo) en el equipo y luego desaparecerá la paleta de equipos, apareciendo el puntero del mouse (como un rectángulo), para insertar el equipo clic en cualquier punto del área., luego automáticamente aparecerá la paleta de equipos.

Img. 006 – Área de trabajo de Chemcad.

Dispositivos: Equipos, Conductos y Controles 01 Seleccionador de Menú 02 Rotar a los equipos 03 Rectángulo. 04 Elipse. 05 Línea. 06 Multi-Línea 07 Polígono. 08 Text 09 Conector de flujo. 10 Filtro de bolsa. 11 Columna Batch 12 Reactor Batch 13 Calculador. 14 Centrifuga 15 Separador de componentes 16 Compresor 17 Control de Válvula 18 Controlador 19 Triturador - Molino 20 Cristalizador 21 Ciclon 15

22 Divisor 23 Recipiente Dinámico (Ac, Se) 24 Precipitador electromagnético 25 Reactor de Equilibrio 26 Turbina (expansor) 27 Extractor . 28 Alimento. 29 Caldera, Calentador 30 Columna Flash 31 Reactor Bibbs 32 Intercambiador de calor 33 Hidrociclon 34 Reactor cinético 35 Columna Flash (tres fases LLV) 36 Intercambiador Multi-alimentos 37 Bucle (programar - secuencias) 38 Mezclador 39 Generador de fases 40 Control (señal prop, integ, Der) 41 Simulador de Conductos 42 Productos 43 Bomba

44 Controlador (señal-Rampa) 45 Registrador 46 Columna de Destilación 47 Criba 48 Sedimentador 49 Columna Abreviada 50 Lavador de Sólidos 51 Secador de Sólidos 52 Reactor Estequiometrico. 53 Punto de alim. de referencia 54 Tanke. 55 Tiempo de Retraso. 56 Guardador de tiempo 57 Torres de (Dest, Abs.) 58 Torre de destilación mejor 59 Filtro con aspiradora 60 Válvula 61 Limpiador al azar 62 Recipiente (Vessel) 63 Agregar modulo 64 Unidades en excel 65 Reactor de Polimero


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DISEÑO DEL PROCESO Inserte el equipo “SCDS Columm #1”, luego inserte 2 flechas rojas de alimentación y 2 flechas azules de producto, debe quedar como la imagen Img. – 007. Para conectar los dispositivos, en este caso el equipo con las flechas de alimentación y productos, clic en el siguiente icono de la paleta de dispositivos. Stream El puntero del mouse aparecera en forma de una cruz, la cual si le colocamos sobre el equipo, aparecerán los puntos a conectar de In/Out (Img– 008a) Img. – 007. Diseño de un proceso simple de destilación.

a

b

Img. – 008. Simbología de una columna “CSDS Columm“ con In/Out Let.

7. SIMULACIÓN GRAFICA.Luego de terminar el diseño del proceso, se procede a simular el proceso (clic en el siguiente icono). Al dar clic, desaparecerá la paleta de equipos, usted puede proceder a: 1. Especificar los componentes presentes en el proceso, el procedimiento esta descrito en la pagina 13. 2. Especificar las condiciones del alimento (P,T) y la cantidad de flujo. 3. Configurar el Equipo. 4. Escoger las ecuaciones de calculo adecuado. 5. Ejecutar la simulación. 6. Ver y/o Configurar los Reportes y/o gráficos. Img. 009. Grafica del Proceso de Dest. Simple by Collantes A. Wilmer GENio – Cyrius Technology Inc.2006 – Course of CHEMCAD for Students

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ESPECIFICACIÓN DE LOS COMPONENTES El cuadro que se encuentra a la izquierda muestra el menú thermophysical, componet list y clic. Aparecerá el siguiente cuadro de dialogo, en donde se especifican los componentes presentes en el proceso, en el casillero “search for” (buscar) se ingresa el nombre del compuesto en ingles como por ejemplo (benzene, toluene), cuando se ha encontrado el componente se pulsa el botón “add” (agregar), y el componente aparecerá en el cuadro de la izquierda (Selected Components), luego de haber ingresado todo los componentes se procede Aceptar el cuadro de dialogo en el botón “O.K.”. o también dando click en el icono erramientas

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de la barra de


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VER BASE DE DATOS DE LOS COMPONENTES

Elección del componentes (“toluene”)

Base de datos (clic en cualquiera)

AÑADIR UN NUEVO COMPONENTE


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Handbook of Unit Operations using Chemcad5.1.3 Manual de funcionamiento de unidades usando chemcad 5.1.3 Steady State units - Unidades en estado estacionario By Collantes A. Wilmer S. Cyrius Technology, Inc.

This chapter describes the input for all unit operation modules except distillation, reactors, solids handling, and batch/dynamic units. Este capitulo describe las entradas para todas los funcionamiento de los módulos de unidades excepto destilación, reactores, tratamiento de sólidos y unidades batch/dinamicos.

COMP CSET DIVI EXPN EXTR

Compresor de una corriente. Separador de componentes Divisor de corrientes. Modulo de expansión. Extractor liquido/liquido.

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FIRE FLAS HTXR LNGH LLVF MIXE PGEN PIPE PUMP VALV VESL

Calentador de llamas. Modulo flash multi/propósito. Intercambiador de Calor. Intercambiador de Calor LNG Modulo flash liquido-liquido-vapor. mezclador de corrientes. Generador de fases. Línea de conductos tamaño/posición. bomba para liquido. Modulo válvula. Flash múltiples salidas.

Estas unidades: CONT, EXCEL, LOOP, SREC, SREF, se especifican en otro handbook.

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1.

COMPRESOR / EXPANSOR

1.1 DESCRIPCIÓN DE UNIDADES. El modulo compresor/ expansor simula una operación isentropica o politropica. Puede ser especificado la presión de salida, razón de presión (P salida/P in) o el trabajo real requerido/generado por el compresor/expansor si la presión de salida o la razón de presión son especificadas, las condiciones de la corriente de salida y el trabajo real son calculados, si el trabajo real es especificado, la presión de salida tan bien como las condiciones de

las corrientes de salida son calculadas. La eficiencia adiabática del compresor/expansor puede también ser calculada si la presión de salida y el trabajo real son especificadas. El usuario también puede especificar una curva de operación y permitir que el programa calcule el trabajo y la presión de salida. Para una operación isentropica. Las corriente de entrada es trasmitida isentropicamente para determinar el trabajo teórico de la maquina. La eficiencia adiabática, es entonces dado dentro de un informe para calcular el trabajo real. El trabajo real es especificado para determinar las condiciones térmicas de la corriente de salida.

1.2 ESPECIFICACIONES.

1.2.1. Modo de operación: 0- Especifique la presión de salida y la eficiencia del compresor/expansor. El Trabajo real será calculado. 1- Especifique el trabajo real y la eficiencia del compresor/expansor. La presión de salida será calculado. El trabajo actual sería positivo para la compresión y negativa para la expansión. Si la presión de salida también es ingresada, esto

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será usada como una estimación de la presión de salida durante el cálculo. 2- Especifique la Psalisa/Pin, la razón de la presión de salida y la presión de entrada, tan bueno como la eficiencia. 3- Especifique la Psalida y el trabajo real., la eficiencia adiabatica será calculada.. 4- Especifique la Psalida, el trabajo real y la eficiencia. La razón de flujo será calculado.


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Esta opción es diseñada para usar en modo automático, pero también funciona en modo secuencial 5- Especifique la curva de eficiencia (eficiencia vs. Calor y calor vs. flujo). Si este modo es seleccionado. El programa mostrara un segundo menú (después de hacer clic en O.K.) para que la curva de eficiencia pueda ser ingresada. Usando este modo, CHEMCAD calcula el trabajo y la presión de salida. 1.2.2. Tipo de Compresor/Expansor 1- Compresor/Expansor adiabático (por defecto) 2- Compresor/Expansor politropico 1.2.3. P salida o razón de Presión. La presión de salida del Compresor/Expansor o Psalida/Pentrada será ingresada para los modos 0, modo 2 o modo 3. Si ingresa para el modo 1, esto proporcionará una estimación inicial para el cálculo. 1.2.4. Razón de Presión. Cualquiera de estos dos: la razón de presión (Psalida/Pentrada) del Compresor/Expansor o la presión de salida (arriba) será ingresada para los modos 0, modo 2, o modo 3. Si ingresa para el modo 1, esto proporcionara una estimación inicial para el cálculo.

RESULTADOS DE LOS CALCULOS

1.2.10. Ideal Cp/Cv Esto es el valor para Cp/Cv si el comportamiento del compresor es asumido como un gas ideal, semejante que: Cp = Cv – R 1.2.11. Calculo del Cp/Cv La razón de las capacidades calorificas es calculada por el programa y guardada en este campo. Este valor no asume la ley de los gases ideales, es el resultado del calculo independiente de Cp y Cv de la ley de los gases ideales simplificado. 1.2.12. Presión de salida . La presión de salida, calculada para el modo de operación seleccionado. 1.2.13. Potencia teórica . El cálculo de la potencia teórica es guardado aquí. La potencia real es igual a la potencia teórica dividida por la eficiencia.

1.3. MÉTODO. Para un compresor politropico, el trabajo real es calculado por las siguientes ecuaciones:

1.2.5. Eficiencia. La eficiencia del Compresor/Expansor Adiabático (tipo 1) o politrópico (tipo 2). Será usado un valor positivo entre 0 y 1. Por defecto la eficiencia es 0.75 para ambos tipos. 1.2.6. Potencia Real La potencia real requerida para el Compresor/ Expansor o generada por el expansor (negativo). Esto será ingresado para el modo 1 y el modo3 1.2.7. Opción de propiedad. Los modelos de compresores usan cada uno las propiedades físicas en las condiciones de entrada, o un promedio de las propiedades físicas en las condiciones de entrada y salida. 1.2.8. Nº de velocidad de líneas Para múltiples curvas de velocidad – eficiencia. Se especifican el Nº de curvas que se tienen. 1.2.9. RPM real. Revoluciones por minutos GENio


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( k 1 ) k peff −

polyc

=

Donde: polyc = coeficiente politropico k = cp/cv (razón de capacidades caloríficas) peff = eficiencia politropica polyc   T    P _ sal  . . . . 1 F Z R      polyc    P _ in    peff −

Trabajo _ real

=

y F Z R T P_sal P_in

= = = = = =

razón de flujo. Factor de compresibilidad. Constante ideal de los gases. Temperature de la corriente. Presión de salida. Presión de entrada.


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1.4. TOPOLOGÍA

1.5. SUGERENCIA.

Un compresor/expansor puede tener una corriente de entrada. Si la separación de fases es requerida en la salida del compresor/expansor, la unidad puede tener más que un corriente de salida. La convención de la distribución de la fases es el mismo como el modulo FLASH, la primera salida es el vapor, la segunda salida es el liquido orgánico, y la tercera salida (si esta presente) es el liquido acuoso.

El compresor/expansor puede ser usado con un controlador para pasar el trabajo a/desde otros compresores/expansor. Varios módulos de compresor combinados con intercambiadores de calor te permiten simular una compresión múltiples etapas con gran flexibilidad. Ver módulos de intercambiadores de calor para las especificaciones de las condiciones del intercambiador (entre enfriadores).

1.6. COSTEO DEL COMPRESOR

CHEMCAD calcula el costo de compra y instalación de compresores y sus componentes (controladores y/o motores). Antes de calcular el costo de un compresor y sus otros componentes, hay varios parámetros que necesitan ser especificadas en el pantalla del equipo compresor. El programa calcula, costo centrifugo, reciprocante y compresor de tornillo mediante los caballos de fuerza y tipo de compresor. Los caballos de fuerza del compresor son calculados desde la cantidad de 23

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trabajo del compresor que puede desarrollar. Los tipos y costos del motor y/o controlador son también incluidos en la estimación. El Compresor centrifugo sin motor puede ser estimado para un rango de caballos de fuerza de 200 a 30,000 HP. Los compresores reciprocantes sin controladores puede ser analizados para un rango de 100 a 20,000 HP. Los compresores de tornillo con controladores pueden ser estimados para un rango de 100 a 20,000 HP.


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1.6.1 Definición de Parámetros Indicador de Estimación de Costo Check esta caja para cumplir las rutinas de estimación de costo. Necesitarías especificar información adicional es esta pantalla para desarrollar el costo de estimación. Tipo de Compresor. 0 = Compresor centrifugo. 1 = Compresor reciprocante. 2 = Compresor de tornillo.

Factor de Instalación: El factor para la escala del precio de compra para el precio de instalación es introducida en este campo. Si un numero no es suministrado, CHEMCAD proporcionara un factor por defecto de 1.3.

CALCULO DE RESULTADOS: Costo Básico del Compresor. Costo del compresor es calculado y guardado en este campo

Tipo de motor. 0 = Abrir corregir-goteo. 1 = Totalmente encerrado, ventilador enfriamiento. 2 = Prueba-explosión.

RPM del Motor: 0 = 3600 rpm. 1 = 1800 rpm. 2 = 1200 rpm.

Costo básico del Motor : Costo del motor del compresor es calculado y guardado en este campo. Costo basico del controlador: Costo del controlador del compresor es calculado y guardado en este campo. Costo total de Compra : Costo total de compra del compresor es calculado y guardado en este campo.

Controlador: 0 = Acoplamiento de controlador de correa. 1 = Acoplamiento de controlador de cadena 2 = Acoplamiento de cont. de variable de velocidad

Costo de Instalación total: Costo de compra es multiplicado por el factor de instalación y guardado en este campo.

Ejemplo 01- compresor

En la extracción supercrítica se utiliza CO2 a altas presiones, este caso a 100 atmósferas, la cual es necesario utilizar un compresor para obtener dicha presión. Diseño del diagrama de equipos, para que aparezca la barra de equipos, este icono de la barra de herramienta

debe estar activado. Pasamos a la simulación grafica, mediante el icono en la barra de herramienta Para especificarlos componentes presentes en este proceso, clic en definir componentes, , luego se mostrara una cuadro de dialogo, donde en el cuadro de seach for (buscar por) se escribe el nombre del componente en ingles, la formula o el item:

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Cuando se encuentra el componente en la bases de datos se da clic en el botón añadir (Add) , si no hay otro componentes que añadir, se acepta el cuadro de dialogo en OK.

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Luego se especifican las unidades en las que se va a trabajar

La cual mostrara un cuadro de dialogo con unidades en sistema internacional SI, en siguiente cuadro han sido modificado las unidades para este ejemplo.

Doble clic en la corriente 1, para especificar las condiciones en que se encuentra dichas corriente

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Modo de operación Tipo de modelo de compresor Presión de out (pressure out) Eficiencia (efficiency)

: : : :

Modo 0 (especificar la salida de la presión y la eficiencia) Modo 1 (compresión adiabática) 100 atm 0.75

Check en “run the costind report alter calculating unit” ejecutar el reporte de costeo despues de calcular la unidad. Tipo de compresor : Screw Compressor Tipo de motor : Totally enclosed, fan cooled. Tipo de controlador : belt drive coupling. RPM del Motor : 3600 Factor de instalación : 1.3 27

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Para especificar que modelo termodinámico queremos utilizar para calcular l a constante de equilibrio, en los en vez de SRK (Soave Redlich Kwong) que aparece como defecto, clic en cuadro de dialogo.

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, aparecera el siguiente


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Podemos utilizar el modelo de peng robinson, que es el mas actual (1976), produce resultados mas exactos. Luego de aceptar este cuadro, aparecerá otro con información All streams should be reinitializaed. Proceed with reimitialization? (todas las corrientes serán reiniciadas, ¿proceder con la reinicialización?), la cual se acepta. El siguiente icono , muestra un cuadro de dialogo, para especificar que ecuación queremos utilizar para determinar las entalpías de las corrientes, so no especificamos CHEMCAD utiliza el modelo termodinámico de SRK. Para ejecutar todos los cálculos y costeo del proceso, clic en el siguiente icono: Resultados: Los reportes se muestran en el worpad, Donde las composiciones y propiedades de las corrientes se muestran dando clic en los iconos respectivamente:

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Para una mayor especificación de los resultados, se procede a ir al menú results, d Grupo de unidades de flujo Composición de corrientes Propiedades de corrientes Unidad de operación Topología Termodinámica Propiedades de la torre Composición de los platos Propiedades de los platos Transferencia de maza en la torre. Curvas de destilación. Resultados semicontinuo. Distribución y tamaño de particula. Convergencia.

En el CD del handbook, encontrara el video del procedimiento de este ejemplo “compresor”

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Ejemplo 02-Compresor

Para la combustión del metano se necesita aire a una presión de 7 atm, si inicialmente se encontraba a 1 atm, y 15 ºC consideres que compresor tiene una eficiencia de 0.82. En este proceso se tratan los componentes siguientes: nitrógeno, oxigeno, argon dióxido de carbono e hidrogeno del aire y metano como combustible. El combustible entra por una corriente particular del aire, la cual se mezclan estas dos corrientes. Aire Nitrógeno Oxigeno Argon Dióxido de carbono Hidrogeno

Modo de operación: 0 Especificar la presión de salida y la eficiencia Modo de compresor: modo 2 ( Politropico ) Pressure out 7 atm Efficiency 0.82

2963.739 797.463 36.083 1.1390 0.0000

Para este problema no considere la corriente de metano, pero si se debe especificar como componente presente 0.000

En el CD del handbook, encontrara el video del procedimiento de este ejemplo “compresor 02”

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2.

EXPANSOR

La descripción de las unidades, especificaciones,método, topología, sugerencia son iguales a las descritas para el compresor, simplemente disminuyen el numero de variables para especificar, en lo que si difiere es en el costero.

Ejemplo 03 - Turbina

En un ciclo de ranking, la turbina tienen una presión de escape de 0.08 atm y una temperatura de entrada de 520 ºC, si la presión de entrada es 120 atm para el vapor recalentado, determinar la potencia generada.

2.1 COSTEO DEL TURBINA/EXPANSOR

CHEMCAD calcula el costo de compra y instalación de la turbina/expansor. Antes de calcular el costo de un expansor, hay varios parámetros que necesitan ser especificados en la pantalla del equipo expansor. Note que hay ciertos parámetros de diseño a un lado de los parámetros de costeo que necesitan ser ingresados en orden para calcular el costo de una turbina/expansor, para ello se necesita calcular los caballos de fuerza.

Modo de operación Tipo de Expansor P out Efficiency

:0 Espec. P_out y eficiencia. :2 Expansor politropico. :0.08 atm :0.82

El programa calcula, costo de turbina como una función de tipo de diseño (presión de descarga o descarga al vació) y caballos de fuerza. La presión de descarga para el rango de turbinas desde 20 a 5,000 HP y el rango de turbinas de descarga al vacío de 200 a 8,000 HP.

En el CD del handbook, encontrara el video del procedimiento de este ejemplo “Turbina 01” GENio


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3.

SEPARADOR DE COMPONENTES

3.1.- DESCRIPCIÓN El separador de componentes sirve como una separador cajanegra que separa un corriente de entrada en 2 corrientes de salidas de diferentes composiciones y condiciones térmicas. Para especificar la fracción de separación o la razón de flujo de separación de componente por componente, casi todo los tipos

de separación pueden ser desarrollados. Varios especificaciones de temperatura de salida son proporcionados para las corrientes de productos incluyendo el punto de burbuja, punto de roció, sub-enfriado y condiciones súper calientes. Este modulo puede ser usado para modelar un separador resumido, como separar un componente puro desde una mezcla o separación del componente sólido de una corriente de proceso antes de ser ejecutado un riguroso calculo de equilibrio V-L

3.2.- SPECIFICATIONS

Para este caso la corriente de entrada tiene agua y metanol

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3.2.1.- Corriente de tope - Modo

Temperatura para los productos de tope.

0-Especificar la temperatura de los productos de tope. Los productos de tope serán flash en la temperatura especificada para determinar esta condición térmica. 1-Especifique la temperatura del producto de tope como el punto de burbuja. El producto de tope será totalmente líquido.

3, Ingrese los grados de subcooling.(sub-enfriado) La temperatura de tope será el punto de burbuja menos la especificación de los grados de subcooling. 4, Ingrese los grados superheat.(sup-calentado) La temperatura será el punto de roció mas la especificación de los grados de superheat. 3.2.2.- Corriente de Fondo - Modo: Modo de temp. para las corrientes de fondo :

2-Especifique la temperatura del producto de tope como el punto de roció. El producto de tope será totalmente vapor. 3 -Especificar los grados de sub-enfriado como la temp. de los productos de tope. El producto de tope será totalmente líquido. 4-Especificar los grados de sup-calentado como la temp. de los productos de tope. El producto de tope será totalmente vapor. Especificaciones de la corriente de tope:

Ingrese la especificación de la temperatura de acuerdo a la corriente de tope modo: 0, Ingrese la temperatura deseada. Si el espacio en blando, la temperatura de la corriente de entrada será usada como la temperatura de los productos de tope. 1, Datos no son requeridos. La temperatura de los productos de tope son determinados por el punto de burbuja a la presión del separador. 2, Datos no son requeridos. La temperatura de los productos de tope son determinados por el punto de roció a la presión del separador. GENio


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0-Especificar la temperatura de los productos de fondo. Los productos de fondo serán flashed a la temperatura especificada para determinar la condición térmica. 1-Especificar la temperatura de los productos de fondo como punto de burbuja. Todos los productos de fondo serán líquidos. 2-Especificar la temperatura de los productos de fondo como punto de rocío. Todos los productos de fondo serán vapor. 3-Especificar los grados de subcooling como la temperatura de los productos de fondo. Estos productos serán líquidos. 4-Especificar los grados de superheat como la temperatura de los productos de fondo. Estos productos serán vapor. Especificación de la corriente de fondo:

Ingrese la especificación de la temperatura de acuerdo al modo de la T de la corriente de fondo Para T fondo modo:


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0-Ingrese la temperatura deseada. Si no se ingresa este valor, la temperatura de la corriente de entrada es utilizada como la temperatura de corriente de fondo.

presión de operación de la unidad o la caída de presión de la unidad, pero no ambos. La presión de salida es la presión de operación menos la caída de presión.

1-Datos no son requeridos. La temperatura de los productos de fondo es determinada por el punto de burbuja a la presión del separador.

3.2.4. Pressure drop (Caida de Presión) :

2. Datos no son requeridos, Los productos de fondo tendrán la temperatura determinada por el punto de rocío a la presión del separador. 3-Ingrese los grados de Subcooled. La temperatura de fondo será el punto de burbuja menos los grados especificados de subcooled .

Especificación opcional. La especificación de la caída de presión de esta unidad. Si esta celda se deja vacía, la caída de presión es asumida para ser cero. El usuario puede especificar cualquier presión de operación o la caída de presión de la unidad, pero no ambos. La presión de salida es la presión de operación menos la caída de presión. 3.2.5.- Component split basis (Componentes de separación básico):

4-Ingrese los grados de superheated. La temperatura de fondo será el punto de roció mas los grados especificados de superheated

3.2.3.- Presure Out (Presión de salida)

0. Split fractions La separación de componentes se basara en la separación de fracciones. 1. Flow rates La separación de componentes se basara en la razón de flujo molar. 2 . Solids split La separación de componentes se basara en si los componentes son “Sales (saled out)” por el conjunto de electrolito. 3.2.6.-Split destination (Destinación de separación)

Especificación opcional. La especificación de la presión de operación de la unidad. Si esta celda se deja vacía, la presión de este corriente de entrada es utilizada. El usuario puede especificar cualquier 35

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0-Los componentes con la especificación de fracciones de separación o razón de flujos molar serán tomados como los productos de tope.


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1-Los componentes con la especificación de fracciones de separación o razón de flujo molar será tomado como los productos de fondo. Nota que el material “permanente” será tomado dentro de otra corriente de salida, para satisfacer el requerimiento del balance de masa 3.2.7.- Split fractions or mole flow rates Fracción de separación o razón de flujo molar

Para el separador de componentes modo 0, ingrese la fracción de separación esperado para cada componente, este valor debe ser entre 0 y 1 Para los componentes de separación modo 1, ingrese la razón de flujo molar esperado para cada componente. Si la razón de flujo especifico es mucho mas grande que la rozón de flujo en la entrada de las corrientes para un componente la razón de flujo en la otra corriente será tomado como cero. En este caso, el balance de masa será ignorado. Nota; si el numero total de componentes en el problema es mas grande que 42, la fracción de separación o el flujo molar será asumido para ser cero para los componentes con el numero de posición mas grande que 42.

3.3.- MÉTODO CSEP es una “caja negra” que permiten al usuario un arbitrario conjunto de propiedades de salida de una unidad de separación imaginaria. El usuario define las condiciones de salida individualmente, no son calculados desde relaciones termodinámicas.

considerada para ser productos de “top” (tope) y la segunda salida son los productos de fondo. “Bottom”

3.5.- SUGERENCIAS Algunos usuarios encuentran el CSEP útil para modelos de estado estacionarios de equipos de separación inusuales. El CSEP permite al usuario flexibilidad en vías de modelos análogos para el sistema actual. Si el usuario conoce la composición de la salida para una separación, el CSEP puede ser usado rápidamente para hacer un modelo. Algunos usuario han usado un CSEP para aproximar el proceso, cuando solamente necesita una composición aproximada del gas de reciclado. Algunos usuarios han creado unos falsos componentes AB y usan la reacción A+B AB para modelar un sustrato combinado. El CSEP es usado para separar AB desde la mezcla. Algunos usuarios han usado el CSEP para modelar una conocido proceso de membranas. El CSEP como una columna-CSEP puede modelar una columna si tu conoces el alimento y las correspondiente separación de la columna. Note que el CSEP no será exacto si tu cambias la composición del alimento sin cambiar la separación de los productos. Note que tu no puedes diseñar una columna en este camino, tu puedes solamente representar una separación conocida. Chemstations no recomienda usar el CSEP para representar una columna, pero reconoce que es posible. Ejemplo 04 – Separador de Componentes (CSEP)

En la obtención de acetona, la corrientes que sale del fondo del absorbedor se mezcla con la corriente de fondo que sale del Flash, la cual se debe eliminar por completo todo el hidrogeno para que entre a la columna de destilación. el CSEP opera a 18ºC (las dos corrientes de salida se encuentran a esta temp.):

3.4.- TOPOLOGÍA Un separador de componentes tendrá una corriente entrada y dos salidas no es importante el orden de las salidas. Generalmente, la primera salida es GENio


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Condiciones y cantidades de la Corrientes de Entrada.

Configuración de la unidad (CSEP)

En el CD del handbook, encontrara el video del procedimiento de este ejemplo “Separador de Componente 04”

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GENio


–


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DIVISOR

4

4.1. DESCRIPCIÓN (DIVI)

especificada. Presione la barra espaciadora para mostrar esta opción.

El divisor divide una corriente de entrada en varios corrientes de salida de alguna composición y propiedades intensivas. La división se basa en la especificación de la

La razón de flujo para la primera corriente de salida., segunda corriente de salida, etc: Note que estas celdas son etiquetadas con con el numero de las corrientes de salida.

razón de flujo Para el modo0, la razón de flujo puede tener un valor entre 0 y 1. Los valores especificados son normalizados.

4.2. ESPECIFICACIONES

Para el modo1, ingrese la razón de flujo de las corriente de salida en unidad molar. La razón de flujo de la ultima corriente de salida puede ser cero, y en resultado final esto contendrá un valor para mantener el balance de masa del divisor. Si la razón de flujo son ingresadas y la suma de las razones de flujo son mas grandes que la corriente de entrada, la razón de flujo de la ultima corriente de salida será zero y el resto será normalizado para mantener el balance de materia. Para el modo 2, El usuario pondrá la razón de flujo en la corriente, no en el DIVISOR mismo.

División basada (Split Based) :

0-Split based en la razón de flujo. 1-Split based en la razón de flujo molar 2-Alimento re-recalculado desde flujos de salida. Usado solamente en AUTOCALC. 3-Split based en razón de flujo masico. 4-Split based en razón de flujo en las unidades definidas abajo. Unidades de Razón de flujo:

Para el modo 3, ingrese la razón de flujo de las corrientes de salida en unidades masicas. Para el modo 4, ingrese las razones de flujos de las corrientes de salida en alguna de las unidades disponibles de flujo. La razón de flujo de la ultima corriente de salida puede ser cero, y en el resultado final esto tendrá un valor para mantener el balance de masa del divisor. Si las razones de flujos son ingresados y la suma de las rezones de flujos es mas grande que la corriente de entrada, la razón de flujo de la ultima corriente de salida sera cero y el resto será normalizado para mantener el balance de material.

4.3.- MÉTODO DIVI is isothermal and isobaric.

4.4.- Topología

Si la division basada (Split Basis) esta bajo el modo 4, Entonces la unidad de la razón de flujo puede ser GENio


–

DIVI puede tener una entrada como máximo y 13 salidas. El orden de las salidas no importa con tal que esto sea consistente con la razón de flujo especificado.


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4.5 SUGERENCIAS

1.Las rezones de flujo son especificados en la corrientes no en el DIVI.

Cuando usan un controlador para ajustar un DIVI, use modo de dividir 1,2 o 4 y deje un flujo de salida sin especificar. El controlador tiene ajustado una válvula de flujo especificada; la razón de flujo no especificada será calculada por el balance de materia de esta unidad. Nota en AUTOCALC calculo avanzado a través del DIVI en modos 0,1,3, y 4. en modo 2, esto recalculara el alimento desde las corrientes de salida. Las siguientes reglas serán observador:

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GENio


–

2.Como en el modo secuencial, los cambios de las composiciones no son permitidos al otro lado del DIVI. 3.La razón de flujo puede ser especificado en alguna unidad permitido en la corriente. 4.Si el modo 2 es usado en modo secuencial, datos falsos deben ser usados en la razón de flujo para prevenir una condición de error. Los datos no son usados


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5.

EXTRACTOR L-L

5.1.- DESCRIPCIÓN

5.2.2.- Top Pressure: (Presión de Tope)

El modulo de extracción liquida/liquida calcula el balance de material y calorífico de unas etapas de contacto de dos mezclas de líquidos inmiscibles. Esta unidad permite máximo 5 alimentos y seis productos. 300 etapas son permitidas y etapas eficientes son asumidas. El modulo EXTR usa la técnica de convergencia de NewtonRaphson simultánea para esta solución.

Esto es la presión en el tope de la columna de extracción. Si tu no ingresas un valor, la presión de alimentación será asumida.

5.2.1.- No. of stages: (Numero de etapas)

Numero de Etapas, Las etapas son enumeradas desde el tope de la columna hacia abajo. El mínimo del numero de etapas es 2. el máximo es 300.

GENio

Es opcional, ingrese la caída de presión a través de la columna como un número positive. La presión en cada etapa será calculado por interpolación lineal entre el tope y el fondo del extractor. 5.2.4- The feed stages: (Etapas de alimentación)

5.2.- ESPECIFICACIONES


5.2.3.- Pressure drop : (Caída de Presión)

–

Las etapas de alimentación podrán ser ingresadas desde el tope al fondo. Los equipos calentador/enfriador son ingresados como corrientes de entalpías (corrientes con entalpías especificada y sin la razón de flujo de componentes), la localización será ingresada como etapas de alimentación.


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5.2.5.- Iterations (Iteraciones)

Ingrese el numero de iteraciones disponibles para la convergencia. (por defecto 40) 5.2.6.- Initialization flag : (Indicar Incio)

componentes permanecerán igual que la base de casos. Esta opción es usada internamente si la columna es parte de un reciclado. Opción 2: Proporcionar estimación del perfil de temperatura.

Esto especifica como el perfil de la columna inicia, para ser establecido. La opción por defecto es 0. esta opción no requiere información. CHEMCAD empieza su propia perfil estimado por el perfil del algoritmo general incorporado. En la mayoría de los casos, la opción 0 no tiene problemas de convergencia.

Opción 3: Proporcionar estimación del perfil de temperatura y/o la razón de flujo del líquido conocido.

Si el EXTR falla al converger por la no linealidad extremadamente del perfil de la columna, tu necesitarías el perfil inicial. Estos son opciones severas para la cantidad de información que tu deseas usar en el perfil estimado. Si una estimación no es ingresada para una etapa, CHEMCAD usara interpolación lineal para determinar la estimación de la estimación del perfil.

Opción 5: Ingrese el perfil de la presión. Si el usuario desea para fijar un perfil de la presión en la otra columna que el perfil lineal normalmente creado por el programa, este será hecho seleccionando la opción 5.

Opción 4: Proporcionar estimación del perfil de la temperatura, la razón de flujo del líquido conocido y la razón de flujo del líquido pesado.

Nota: las unidades de ingeniería será consistente con unidades cuando tu selecciones en la sección de selección de la unidad Los perfiles estimados son proporcionados vía una entrada de datos en la pantalla que aparece en ele término del menú del EXTR. Esta “Estimación de perfil” solamente aparecerá en la pantalla si la elección de la inicialización ha sido en 2,3,4 o 5.

Opción 0: Empezar el algoritmo de cálculo sin perfil. Si la columna ha sido corrida, este modo no empezara de algún perfil que de resultados previos. Opción 1: Recargar el perfil entero de la columna desde los resultados simultáneos previos y es algo mas efectivo para casos de estudios. Tu tienes que hacer seguro que ya tener una base de casos desde la corrida previa para que después tu selecciones la opción 1. El numero de etapas y numero de 41

GENio


–

Por favor note que ingresando la presión en la opción 5, fijara la presión en cada etapa. El perfil de presión no es una estimación como todos los otros perfiles. El perfil de presión es una especificación y esto no cambiara durante la simulación. 5.2.7.- Selección DK/DY:


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DK/DY es la pendiente del valor K con respecto a la composición del liquido conocido. En las condiciones por defecto, este valor no es usado en la búsqueda para la convergencia de una solución. Si DK/DY no es usado, la unidad EXTR Tamara mas iteraciones para converger, pero cada iteración requerirá significativamente perdida de tiempo de computadora. Si esta celda es verificado, entonces DK/DY será usado en la búsqueda para la solución final. En esta sección, cada iteración toma un largo tiempo, pero CHEMCAD induce la solución mas directamente, en pocas iteraciones. Ambos algoritmos de búsqueda producen algunas respuestas cunando convergen. Que método es más eficiente depende del problema especifico que se esta considerando. Si el modelo es dificultoso para converger, el uso de DK/DY puede dar una rápida convergencia.

individualmente será colocada por interpolación lineal entre la eficiencia especificada entre el tope y el fondo de la columna. Esto es importante para notar que esto es la eficiencia Murphree, no eficiencia global. 5.2.10.- Bottom Stage efficiency: (Eficiencia de la etapa de fondo)

Ingrese la eficiencia de la etapa en el fondo de la unidad. 5.2.11.- Tray Efficiency Profile (Perfil de la eficiencia de platos)

Luego de acabar de especificar este equipo al salir del cuadro de especificaciones saldrá otro cuadro de dialogo, donde se especifica el perfil de eficiencia de cada etapa para el modo1 :

5.2.8.- Tolerance: (Tolerancia)

Ingrese la tolerancia de convergencia para la simulación, Este es el error relativo, por defecto = 0.001. 5.2.9.- Top Stage efficiency: (Eficiencia de la etapa de tope)

Para el modo 2, eficiencia de componente/platos.

Ingrese la eficiencia de la etapa en la etapa 1, el tope de la unidad. Este ingreso será entre 0 y 1 (por defecto = 1). La eficiencia de la etapa GENio


–


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Etapa del productos laterales: La localización de la etapa de producto lateral será ingresada desde el tope al fondo, CHEMCAD mostrara una celda para cada corriente de producto lateral conectado en la unidad en su diagrama de flujo. La celda está etiquetada con el numero de corriente del diagrama de flujo (corriente 5,6).

El valor especificado será la proporción del (vapor removido) o (vapor restante). Vapor Mole Flow (Flujo molar de vapor) El valor especificado será la masa molar de vapor separado de esta etapa. Note que si este valor es más grande que el vapor en la etapa, el modelo no convergerá. Vapor Mass Flow (Flujo masico de vapor)

El valor especificado será la masa de vapor separado de esta etapa. Note que si este valor es más grande que el vapor en la etapa, el modelo no convergerá. Side Product Specification: (Especificaciones del producto lateral) Side Product Mode: (Modo de Producto lateral)

Ingrese el valor para el modo seleccionado. Para el flujo molar/masico, las unidades de la razón de flujo serán mostrado. Side Product Estimated Draw: (Línea d el producto lateral estimado)

Si el modo de producto lateral es fraccionado, una Buena estimación para la linera aumentara la velocidad de convergencia del modelo.

5.3.- TOPOLOGIA.Seleccione el modo de la corriente de productos laterales. Los modos son listados y explicados: Liquid Mass Flow (Flujo masico liquido) El valor de especificación será la masa del líquido separado de esta etapa. Note que su este valor es mas grande que el liquido en la etapa, el modelo no convergerá. Liquid Mole Flow (Flujo molar liquido) El valor de especificación será la masa molar del líquido separado de esta etapa. Note que su este valor es mas grande que el liquido en la etapa, el modelo no convergerá. Liquid Ratio (Proporción de liquido) El valor espesificado sera la proporción del (liquido removido) o (liquido restante). Vapor Ratio (Porporción de vapor)

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GENio


–

Las etapas del EXTR son enumeradas desde el tope al fondo. Donde el “tope” de la unidad es el fin que produce productos ligeros (bajo punto de ebullición) y el “fondo” de la columna produce productos pesados (alto punto de ebullición). La corrientes de alimentación serán ingresadas en el orden del tope hacia abajo. Las corrientes de productos son ingresadas como sigue: productos de tope, productos de fondo, productos laterales en orden de ligeros a pesados. En la simulación del extractor Liquido/Liquido, allí habra dos fases liquidas en cada etapa, pero no fase vapor. Por consiguiente, como esto concierne al modulo del EXTR, el termino “destilado” se refiere a los productos de tope, y el termino “extracto” se refiere a los productos de fondo. Cada etapa tendrá una fase ligera, que va ha subir en la columna, y una fases pesada, que va a bajar. La fase ligera tiene un bajo punto de ebullición que la fase pesada, estas fases son asumidas para estar en equilibrio


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con otros a menos que la eficiencia de la etapa es especificada, el programa calculara un aproximación del equilibrio.

5.4.- SUGERENCIAS

Selección Termodinámica – Desde el modulo del EXTR se calcula el equilibrio Liquido/Liquido, el usuario seleccionará un opción del valor de K capaz de predecir el equilibrio Liquido/Liquido. Side Draws – Use el Side Draw para hacer converger los modelos mas dificultosos, como un side Draw. Añade otro grupo de restricciones para el modelo. Buenos resultados pueden ser obtenidos por la convergencia de la columna con un pequeño razón de Side Draw..

anilina en el flujo de entrada es 5% del flujo total, (flujo de entrada = 100 kg/hr), se utiliza 10 kg/hr de tolueno, determinar las cantidades de anilina extraída en el refinado y en el extracto. (las condiciones de los fluidos y del extractor es a 25ºC y 1 atm.) Corrientes de entrada

Ejemplo 05 – 01 Extractor LL

Anilina es removida del Agua por extracción con solvente utilizando tolueno, la unidad es una torre de 10 etapas en contracorriente, la cantidad de

Configuración del equipo

GENio


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Resultado de la corrida

Para mostrar la composición de los componentes en cada etapa. Elegimos esta opción, luego aparecerá el siguiente cuadro de dialogo que pedirá el ID del quipo. Luego de eso aparecerá otro cuado de dialogo que pedirá que especifique las etapas desde la primera hasta la ultima.

En el CD del handbook, encontrara el video del procedimiento de este ejemplo “Extractor LL”

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GENio


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Ejemplo-05-02-Extractor LL con recirculación

Anilina es removida del Agua por extracción con solvente utilizando tolueno, la unidad es una torre de 10 etapas en contracorriente, la cantidad de anilina en el flujo de entrada es 5% del flujo total, (flujo de entrada = 100 kg/hr), se utiliza 10 kg/hr de tolueno, la corriente de recirculación que ingresa a la columna en la contiene 0.003kg de anilina/kg de tolueno del flujo de tolueno que entra (13kg/hr), determinar las cantidades de anilina extraída en el refinado y en el extracto. (Las condiciones de los fluidos y del extractor es a 25ºC y 1 atm.).

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En el CD del handbook, encontrara el video del procedimiento de este ejemplo “Extractor LL con recicle”

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CALENTADOR DE LLAMAS (Fired Heater)

6

6.1. DESCRIPCIÓN El calentador de llamas (Fired Heater) calcula el combustible usado requerido para calentar una corriente de proceso para una temperatura especificada. El valor de calentamiento de combustible gas puede ser proporcionado por el usuario o es Usado un valor por defecto de

900 Btu/Scf. Si el cálculo del calor requerido para el calor de la corriente a la temperatura esperada excede el valor del calor requerido del calentador especificado, la temperatura de salida de la corriente será reducida en consecuencia. Si la fase de separación es requerida en las especificaciones de salida, más que una especificación de la corriente de salida puede ser especificada.

6.2. ESPECIFICACIONES.

6.2.1. Tout (Temperatura de salida) Un calculo Flash será desarrollado para la corriente de salida a la temperatura Tout para obtener el calor requerido. Si especificamos el calor requerido de este modo será comparada con el valor del calor requerida del calentador de llamas (Fired Heater). Si la estimación del calor requerido es mucho mas GENio


–

grande que el calor calculado, el calor calculado será usado y la corriente de salida tendrá la temperatura Tout.. Si la estimación del calor requerido es mucho menor que el calor calculado (El calentador de llamas no tiene bastante capacidad para subir el calor de la Tout a la corriente de entrada) la corriente de salida será flashada a la entalpía (entalpía de entrada + la estimación del


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calor requerido) y la temperatura de salida será menor que la Tout. Nota: si la estimación del calor requerido no es introducido, 0, todo la verificación descrita abajo será ignorada y la temperatura de la corriente de salida será Tout.

Una unidad de llama tiene solamente una entrada, pero puede tener uno o dos salidas. Si dos salidas están presentes, el primero es para el vapor y el segundo es para el líquido.

6.2.2. Drop Presure (Caida de Presión). Caída de presión del calentador de llamas. Use numero positivos.

6.2.3. Rated Heat Duty(estimar el calor requerido)

6.4. ESTIMACIÓN DEL COSTO (Cost Estimation)

Ingrese la estimación del calor requerido del calentador de llamas. Ver la explicación dada arriba de la temperatura de salida Tout. La estimación del calor requerido es la más requerido la unidad podrá proporcionar, porque es que la Tout no puede ser rechazada si la estimación del calor requerido es también pequeño.

6.2.4. Heating value of fuel gas (Estimación del calentamiento del gas combustible). La estimación del calentamiento del gas combustible es especificado en unidades de Btu/Scf indiferente de la opción en la unidad. El valor por defecto es 900 Btu/Scf.

6.2.5. Thermal efficiency (Eficiencia térmica) La eficiencia térmica tendrá un valor entre 0 y 1. el valor por defecto es 0.75.

6.2.6. Cálculo de Valores. 6.2.6.1.El calor absorbido. (heat absorbed)

El calor requerido de la unidad. Si la estimación del calor requerido fue ingresado, este es igual al valor mas pequeño de la estimación del calor requerido o calor requerido para alcanzar la Tout. 6.2.6.2. Combustible usado (Fuel usage)

Calcula desde el valor de del combustible calentado, eficiencia térmica, y calor requerido de la unidad.

6.3 TOPOLOGIA.

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Chemcad calculara los los costo de compra y instalación del calentador de llamas. Antes de calcular los costos de un calentador de llamas, hay parámetros severos que necesitan ser especificados en el cuadro de configuración del equipo de calentador de llamas. Antes que el usuario pueda ejecutar un análisis de costo preliminar, hay parámetros severos que deben ser ingresados para calcular el calor de absorbido por el calentador de llama y el combustible usado. Una vez que los cálculos son hechos, el costeo de los datos pueden ser ingresados y esta ejecución determinara el costeo de la unidad. El programa calcula estos costos de inhalación del calentador de llamas como una función de tipo de diseño, el calor absorbido, presión de diseño, y el

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material resplandeciente de los tubos de construcción. El tipo box (caja) del calentador de llamas puede ser el costo estimado desde un requerimiento de 20 a 200 MBtu/hr y una presión máxima de 3,000 psi. El tipo cilíndrica (cylindrical) puede ser ejecutado para los requerimiento de 2 a 30 MBtu/hr y una presión máxima de 1,500psi.

2=

Reformer without catalyst (Conversion sin catálisis) 6.4.5. Cylindrical Design Type :

6.4.1. Definición de parámetros.

Temperature Out (Par. No. 6.2.1) Pressure Drop (Par. No. 6.2.2) Rated Heat Duty (Par. No. 6.2.3) Fuel Heating Value (Par. No. 6.2.4) Thermal Efficiency (Par. No. 6.2.5) Los valores CHEMCAD.

siguientes

son

calculados

0= 1= por

Cylindrical (Cilindrica) Dowtherm

6.4.6. Tube Material:

Heat Absorbed (Par. No. 6.2.6) Fuel Usage (Par. No. 6.2.6): 6.4.2 Selección de Estimación de Costo: (Cost Estimation Flag)

0= 1=

Off On

0= 1= 2=

Carbon steel (acero al carbon) CrMo steel (cromo & acero) Stainless (inoxidable)

6.4.7. Design Pressure:

6.4.3. Type:

0= 1=

Box type Cylindrical type

Presión de diseño del calentador de llamas. 6.4.8. Install Factor (factor de intalación):

6.4.4. Box Design Type:

El factor para escalar el costo de compra para la para el precio de instalación es ingresado en esta celda (por defecto es 1.3). 6.4.9. Purchase Cost (Costo de compra):

El costo total del calentador de llamas es calculado es esta celda. 6.4.10. Installed Cost (Costo de Instalación):

0= 1=

Process heater ( Proceso de calent.) Pyrolysis (Pirolisis) GENio


El costo de compra es multiplicado por el factor de instalación. – Cyrius Technology Inc.2006 – Course of CHEMCAD for Students 50

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Ejemplo 06-Calentador de llamas

Se desea calentar glicerol desde 350 hasta 500ºC mediante el calentador de llama que utiliza gas natural con un poder calorífico de 1020 Btu/scf determine el costo del equipo, el calor absorbido y la cantidad de combustible utilizado Scf/hr pies cúbicos por hora, considere una caída de presión de 0.05.si la alimentación inicial es de 100kg/hr de glicerol a 350ºC y 1atm.

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GENio


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Especificación de la unidad de operación

Resultados de las especificaciones y cálculos del equipo 1

el CD del handbook, encontrara el video del procedimiento de este ejemplo “Calentador de llamas - 06” GENio


–


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7.

SEPARADOR FLASH

7.1 DESCRICCIÓN LA unidad Flah es un modelo general flash que permite varias operaciones flash. Los cálculos flash incluyen condiciones isotérmicas, adiabáticas, isentrópico, fracción de vapor bajo ka temperatura y presión diferente que puede ser

desarrollado seleccionando el modo apropiado. En casos donde el agua y los hidrocarburos de 2 fases liquidas, es permitido también que el agua decante desde el tanque flash. Si usamos modo adiabático, el calor requerido será ingresado.

7.2 ESPECIFICACIONES

7.2.1. Mode (Modo): Hay varios modos para especificar el FLASH.

0. T,P flash Isothermal flash at input stream conditions. Flash(T,P) flash isotérmico en las condiciones de la corriente de entrada.

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GENio


–

1 - V,P flash El Flash en fracción de vapor (parámetro 1) y la presión (parámetro 2) fijada. La temperatura pude ser obtenido poniendo V=0 (parámetro 1) y la P (parámetro 2). La temperatura del punto de roció puede ser obtenida poniendo V = 1 (Parámetro 1 ) y P (parámetro 2). 2 - T,P flash El Flash en la temperatura (Parametro 1) y la presión (parámetro 2) fijada. La corriente de entrada T y la P será usada si el parámetro no es ingresada.


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3 - H,T flash El Flash en la entalpía de ingreso y la temperatura fijada (parámetro 1). La temperatura de ingreso será usada si el parámetro 1 no es ingresada. El usuario ingresara el calor requerido en el parámetro 5, usando modo 6. 4 - V,T flash El flash en la fracción de vapor (parámetro 1) y la temperatura (parámetro 2) fijada, este modo puede ser usado para calcular la presión de vapor de una corriente a la T, y la fracción de vapor especificada. La Presión del punto de burbuja puede ser calculada especificando V = 0 (parámetro 1) y T (parámetro 2). La Temperatura de la corriente de será usada si la temperatura no es ingresada. 5 - H,P flash El flash adiabático en la entalpía de la corriente de entrada y la presión P fijada (parámetro 1), la presión de la corriente de entrada será usada si el parámetro 1 es cero. El usuario ingresara el calor requerido en el parámetro 5. 6 - S,P flash El Flash en la entropía de la corriente de entrada y la presión fijada (parámetro 1). La presión de la corriente de entrada será usada si la presión no es ingresada. 7 - S,T flash El flash en la entropía de la corriente de entrada y la temperatura fijada (parámetro 1). La temperatura de la corriente de entrada será usada si la temperatura no es ingresada. 8 - H2O DP at T Calculo de la temperatura del punto de roció del agua en la temperatura fijada (parámetro 1). La temperatura de la corriente de ingreso será usada si una temperatura no es ingresada. 9 - H2O DP at P Calculo de la presión del punto de roció del agua en la presión fijada (parámetro 1). La presión de la corriente de ingreso será usada si la presión no es ingresada. 10 - T,P for drying (Para secado) Esta opción es para el secado de sólidos. Usando esta opción, el usuario especifica la temperatura y presión. El programa asume que todos los sólidos salen por los fondos y los otros salen por el tope GENio


–

como vapor. Esto entonces desarrolla un balance de calor y materia en esta base.

7.2.2. Specification 1: Cada modo de operación permite especificaciones térmicas para la salida. Esta celda es etiquetada con el valor de la unidad siendo especificada por el modo seleccionado. Abajo hay una lista de variables vs. Modo. Dejando esta celda en blanco resultara en el uso de la entrada de valores para las propiedades. mode 0, no usado mode 1, Ingrese la fracción de vapor. mode 2, Ingrese la temperatura. mode 3, Ingrese la temperatura mode 4, Ingrese la fracción de vapor. mode 5, Ingrese la presión. mode 6, Ingrese la presión. mode 7, Ingrese la temperatura mode 8, Ingrese la temperatura mode 9, Ingrese la presión. mode 10, Ingrese la temperatura

7.2.3. Specification 2 : Cada modo de operación permite especificaciones térmicas para la salida. Esta celda es etiquetada con el valor de la unidad siendo especificada por el modo seleccionado. Abajo hay una lista de variables vs. Modo. No todos los modos permiten una segunda especificación. Dejando esta celda en blanco resultara en el uso de la entrada de valores para las propiedades mode 0,no usado mode 1, Ingrese la presión. mode 2, Ingrese la presión. mode 3, no necesario mode 4, Ingrese la temperatura. mode 5, no usado mode 6, no usado mode 7, no usado mode 8, no usado mode 9, no usado mode 10, Ingrese la presión.

7.2.4. Heat duty (Calor requerido):

Esto es el calor requerido para obtener las condiciones de salida especificada, empezando desde las condiciones de entrada.


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7.3. TOPOLOGIA. El FLASH tiene múltiples corriente de entrada (máximo 13). La operación de un FLASH puede tener una hasta para tres corrientes de salida. Si una corriente de salida es especificada, la corriente de salida siempre tendrá alguna composición y velocidad de flujo como la corriente de entrada para las condiciones térmicas (temperatura, presión, entalla de la fracción de vapor, etc) pueden ser diferentes dependiendo del modo seleccionado de la operación de un Flash. Si 2 corrientes de salida son especificadas el primero siempre será vapor y el segundo siempre será liquido. La operación de un flash resultara totalmente vapor, la segunda corriente de salida (liquido) será una corriente vacía con cero de velocidad de flujo y tendrá algo de la temperatura y presión de la primera corriente de salida (vapor). Si la operación de un flash produce totalmente liquido, la primera salida (vapor) será vació y la segunda corriente (liquido) tendrá la velocidad de flujo y la composiciones como en la corriente de entrada. Si la opción de agua inmiscible es seleccionada como modelo termodinámico, el agua libre será incluido en la segunda corriente de salida a menos que tres corrientes de salida están especificadas como se describe abajo. Si las tres corrientes de salida son especificada, y la opción del agua inmiscible es seleccionada, la tercera corriente de salida contendrá el agua libre como un resultado de la operación Flash. En este caso, la primera corriente de salida será vapor y la segunda salida será liquido que contiene el hidrocarburo y algo de agua disuelta en el hidrocarburo como predecido por un modelo de solubilidad del agua. La tercera será totalmente líquido conteniendo agua libre. Si las tres corrientes de salida son especificadas y la opción LLV (tres fases rigurosas para toda la unidad flash) esta activada, la primera salida contendrá el vapor, la segunda salida contendrá la fase liquida ligera, y la tercera salida contendrá la fase liquida pesada. Las estimaciones en las temperatura de salida en la presión no son usualmente requerido en los demás casos, sin embargo, si las condiciones de operación del Flash esta cerca de las región critica de la corriente. Las estimaciones en la temperatura y la presión puede ser necesitada para mejorar la convergencia. La estimación puede ser ingresada 55

GENio


–

como la temperatura o la presión de la primera corriente de salida del Flash. Cheque he las siguiente tabla para las estimaciones en los diferentes modos de un Flash. Mode FLASH

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

ra

estimación de la 1 corriente de salida

Inlet T,P V,P Flash T,P Flash H,T Flash V,T Flash H,P Flash S,P Flash S,T Flash H2O DP, T Flash H2O DP, P Flash T1 P Calculation

Not needed Temperature Not needed Pressure Pressure Temperature Temperature Pressure Temperature Pressure Not needed

Note: Las estimaciones de la velocidad de flujo y la fracción de vapor no son necesarias en todos los casos.

7.4. ESTIMACIÓN DEL COSTO DEL FLASH Chemcad calcula los costo de compra y instalación de un tanque flash. Antes de calcular los costos de una unidad Flash, hay parámetros severos que necesitan ser especificados en el cuadro de configuración del equipo flash. Note que los costo de estimación es solamente disponible para la unidad Flash y no la unidad LLVF flash. El programa calcula el costo de una tambor batería flash como una función del diámetro, longitud, espesor del tanque, diámetro del casco, tipo de tambor, peso del tanque, volumen del tanque y los materiales de construcción.


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7.4.1 Definición de Parámetros

Indicador de estimación de costo: 0= Off 1= On Type (Tipo): 0= Horizontal vessel (tanque Horizontal) 1= Vertical vessel (tanque vertical) 2= Storage tanks (tanque de almacenamiento) Diameter (Diametro): La medida del diámetro del tanque en pies Length (longitud): La medida de la longitud del tanque en pies Vessel Thickness (Diámetro de tanque): La medida del diámetro del tanque en pulgadas. Straight Flange (pestaña recta): La medida de la longitud de la pestaña recta en pulgadas

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Vessel Material (material del tanque): 0= Carbon steel (acero al carbon) 1= Stainless steel 304 (acero inoxidable) 2= Stainless steel 316 (acero inoxidable) 3= Carpenter 20CB-3 (carpintero) 4= Nickel 200 (niquel) 5= Monel 400 6= Inconel 600 7= Incoloy 825 8= Titanium Metal Density (Densidad del metal): Por defecto si el valor no es ingresado, es 501 lb/ft3 (SS 304). Install Factor (factor de instalación): El factor para la escala del precio de compra para el precio de instalación es ingresada en esta calda, si el numero no es proporcionado, CHEMCAD proveerá un factor de instalación por defecto = 1.7.

Storage Tank Material (Material tk de almacenamt) 0= Carbon steel 1= Stainless steel 316 Head Type (Tipo de cabeza): 2= Stainless steel 304 3= Stainless steel 347 0= Ellipsoidal (eliptico) 4= Nickel 1= Hemispherical (hemisférico) 5= Monel 2= Bumped (golpeado) 6= Inconel 3= Flat (plano) 7= Zirconium GENio by Collantes A. Wilmer – Cyrius Technology Inc.2006 – Course of CHEMCAD for Students 56

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8= 9=

10 = 11 = 12 = 13 = 14 =

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Titanium Brick and rubber or brick and polyesterlined steel (ladrillo y caucho o ladrillo y poliester con acero forrado). Rubber or lead-lined steel (Caucho o acero con plomo-forrado ) Polyester, fiberglass-reinforced. (polyester, fibra de vidrio-reforzado) Aluminum (aluminio) Copper (cobre) Concrete (concreto)

Total Weight (Peso total):

El peso del tanque puede ser ingresada o calculada usando los parámetros de especificación anteriores. Total Volume (Volumen total): El volumen del tanque puede ser ingresada o calculada usando los parámetros de especificación anteriores.

Purchase Cost (Costo de compra): El costo del tanque Flash es calculada y guardada en esta celda. Installed Cost (Costo de intalación): El costo de compra es multiplicado por el factor de inhalación y guardado en esta celda.

Ejemplo 07 – Flash

Una mezcla de alimentación de gases a 200ºF y 60 psia con la composición que se muestra en la tabla siguiente se somete a vaporización instantánea para separar la mayor parte de los componentes ligeros de los pesados. La primera cámara de evaporación instantánea trabaja a 150ºF y 50 psia, y la segunda a 80ºF y 50 psia. Determine las velocidad de flujo molares por componente de las corrientes de vapor y liquido. Antes del ingreso al primer evaporador flash la corriente de gases de entrada para por una válvula de reducción de presión de 60 a 50 psia. Donde la corriente de entrada es:

Solución.

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Para Poder ver las curvas de equilibrio de dos especies:

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Para el etano – npentano

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El CD del handbook, encontrara el video del procedimiento de este ejemplo “Flash - 07”

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Handbook of Unit Operations using Chemcad5.1.3 Manual de funcionamiento de unidades usando chemcad 5.1.3 Steady State units - Unidades en estado estacionario II GENIO

By Collantes A. Wilmer S. Cyrius Technology, Inc.

This chapter describes the input for all unit operation modules except distillation, reactors, solids handling, and batch/dynamic units. Este capitulo describe las entradas para todas los funcionamiento de los módulos de unidades excepto destilación, reactores, tratamiento de sólidos y unidades batch/dinamicos.

COMP CSET DIVI EXPN EXTR

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Compresor de una corriente. Separador de componentes Divisor de corrientes. Modulo de expansión. Extractor liquido/liquido.

GENio


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FIRE

Calentador de llamas.

  !" # ' )"'! ))' ),) ## #'

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Cyrius Technology Inc.2006

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Course of CHEMCAD for Students

Chemistry Engineer

8.

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INTERCAMBIADOR DE CALOR / HEAT EXCHANGER (HTXR)

8.1. DESCRIPCIÓN El modulo de intercambiador de calor puede ser usado para similar un intercambiador que con una o dos corrientes de entrada. Para una corriente de entrada, el intercambiador sirve como un calentador o enfriador. Si el intercambiador tiene 2 corrientes de entrada, los modos de operación mas complicadas son disponibles como se describe mas abajo. 1. caso de diseño – la corriente de salida, las concisiones térmicas de una de las corrientes de salida, el calor requerido o diferente temperatura puede ser especificada. El modulo de intercambiador calculara la condiciones térmicas de las otras corrientes no especificadas para mantener el balance de materia y energía de la operación. El coeficiente de calor total

GENio


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transferido, U, o el área puede ser calculado si uno de ellos es especificado. 2. caso evaluación- La U * A del intercambiador son especificados. Las condisiones de las corriente de salida será calculada. 3 Utilidad - Condiciones térmicas de ambos corrientes de salidas es especificada. La velocidad de flujo de la segunda corriente será recalculada para mantener el balance de calor del intercambiador, este modo puede ser usado para calcular el requerimiento de la utilidad para el calor o enfriamiento bajo una corriente de proceso. Los análisis de curves de Calentamiento y Enfriamiento son disponibles para intercambiadores con 2 entradas. El análisis de la isoterma del punto pinch será chequeado si esta opción es requerida. Note que el modelo HTXR usa la relación Q=U*A*LMTD. Esta relación producirá el mínimo requerimiento de calor necesario y asumirá la transferencia de calor ideal.


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Chemistry Engineer

8.2. ESPECIFICACIÓN DE PARÁMETROS – HTXR (1 ENTRADA)

Intercambiador de calor (una entrada) es modelado acorde a la relación Q=U*A*LMTD

8.2.1. Pressure drop (Caida de presión): Caída de presión de la corriente de entrada. Valor positivo o cero (default=0). 8.2.2. Backcalc mode (modo re-calculo): Esta celda es usado solamente con AUTOCALC para especificar como el re-calculo es procedido. Las opciones son: 0 -No back calculation. (No Re-calculo) 1 -Scale the first input stream (flowrate) to meet the heat duty of the second input stream. (escala la primera corriente de entrada (velocodad de flujo) para encontrar el calor requerido de la segunda corriente de entrada)

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GENio


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Cyrius Performance

2 -Scale the second input stream (flowrate) to meet the heat duty of the second input stream. (Escala la segunda corriente de entrada (velocidad de flujo) para encontrar el calor requerido de la primera corriente de entrada)

3 -Back-calculate the temperature of the first input. (Re-calcula la temperatura de la primera entrada)

4 -Back-calculate the temperature of the second input. (Re-calculo de la temperatura del la segunda entrada).

8.2.3. Temperature of outlet stream (Temperatura de la corriente de salida):

Especifique la temperatura e la corriente de salida. Note que el diagrama de flujo de la corriente numero ID de la corriente de salida es mostrada.


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Vapor fraction of outlet stream (Fracción de vapor de la corriente de salida):

8.2.7. Delta T {Stream out} –{stream in} (diferencial de la temperatura):

La fracción de vapor de la primera corriente de salida. Los valores serán entre 0 y 1. un valor de 0 provoca el calculo del punto de burbuja para la primera corriente de salida. Esta opción será usada para simular el único componente y la vaporización o condensación parcial/total. Para el caso velocidad (rating case), si la primera corriente de entrada involucra un único componente y vaporización o condensación teniendo lugar, un valor mas grande que cero será ingresado que activa un algoritmo diferente para el caso de velocidad de la convergencia.

Ingrese la diferencial de la temperatura deseada entre la salida u la temperatura de ingreso. Valor positivo es la cantidad por que aumenta la temperatura. Un valor negativo es la cantidad por que la temperatura será reducida. Note que la corrientes IDs del diagrama de flujo son usados para las corrientes de salida y entrada.

CALCULO DE RESULTADOS. 8.2.8. Calculated heat duty (Calculo del calor requerido):

8.2.4. Subcooling of outlet stream (Sub-enfriamiento de la corriente de salida):

Los grados de sub-enfriamiento de la corriente de salida en dragos por debajo del punto de burbuja. Numero positivo. Note que el diagrama de flujo de la corriente numero ID de la corriente de salida es mostrada.

8.2.5. Superheat of outlet stream (sobre-calentamiento de la corriente de salida):

Los grados de sobre-calentamiento de la corriente de salida en el numero de grados por arriba del punto de roció. Numero positivo. Note que el diagrama de flujo de la corriente numero ID de la corriente de salida es mostrada.

8.2.6. Heat duty (Calor requerido) : El calor requerido del intercambiador de calor. Para un única entrada en el intercambiador, el color requerido es negativo y el calor de calentamiento es positivo.

El calculo del calor requerido del intercambiador. Para una entrada de intercambio, un valor positivo será reportado si esto es un calefacción y un valor negativo será calculado si esto es un enfriamiento.

8.2.9. Calculo del LMTD Calcula el factor de corrección (F). el factor de corrección FT es usado para ajustar LMTD para modelos donde hay múltiples cascos o tubos estrechos y es dependiente del numero de cascos, tubos estrechos y la temperatura de entrada y salida de los dos fruidos.

8.2.10. Calculated utility flowrate (calculo de la utilidad velocidad de flujo ):

Nota: La señal del calor requerido es importante en caso de un accesorio de control este valor y pasa a algún otro equipo de proceso para calentar/enfriar algún otra corriente.

8.3. ESPECIFICACIÓN DE PARÁMETROS – HTXR (1 ENTRADA) - UTILITY RATING Especificaciones de utilidad y valoración para unaentrada en un intercambiador de calor.

8.3.1. Util heat value (Utilidad del valor del calor) :

CHEMCAD calculara el uso de una utilidad de fluido si el valor de la celda “Útil Heat” no es cero. GENio


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El uso es determinado por el requerimiento del calor necesario (calculado o especificado) de la unidad. La valoración de un intercambiador dentro de CHEMCAD significa el calor de la velocidad de intercambio es determinada por la relación:


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Q = U * A * LMTD Donde Q =Calor necesario U =Coeficiente de Transf.. de calor general. A =Area de transferencia de calor. LMTD =Diferencial de la temp. media logarítmica. Si el usuario desea un intercambiador para ser calculado en el modo de valoración, U y A siempre será ingreado. El programa calcula el LMTD pero

en orden para hacer así. Conocerá la temperatura de la corriente de ingreso y salida. Para un intercambiador de dos entradas, esta información es obtenida desde la corriente del diagrama de flujo, sin embargo, para un intercambiador de una entrada solamente un grupo de temperatura puede ser obtenida desde el diagrama de flujo. La temperatura de entrada y salida para la segunda corriente será ingresada por el usuario vía el menú HTXR.

Usando la valoración y los modos de utilidad simultáneamente: el usuario puede también especificar y utilizar el modo simultaneo. Por ejemplo, el usuario pude especificar U, A, T2 entrada y T2salida para la valoración del calculo, y el valor del calentamiento del fluido de servicio. CHEMCAD les calculara el LMTD, Q, la temperatura de salida y la velocidad de flujo del fluido se servicio.

8.3.3. T2 out : Esto es la temperatura de la corriente de salida para el fluido de servicio.

9.3.2. T2 in : Esto es la temperatura de la corriente de entrada para el fluido de servicio.

8.3.6. Shells in series:

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8.3.4. Overall U : Esto es el coeficiente de transferencia de calor global para la unidad. 8.3.5. Area/shell : Ingrese el área por casco. Ingrese el número de cascos en series. Este valor afecta el factor de corrección LMTD [Default = 1]


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8.3.7. No. of SS passes : Ingrese el número de cascos estrechos. Este valor afecta el factor de corrección LMTD [Default = 1]

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8.3.8. No. of TS passes : Ingrese el número de tubos estrechos. Este valor afecta el factor de corrección LMTD [Default = 1]

8.4. ESPECIFICACIÓN DE PARÁMETROS HTXR (2 ENTRADAS) – Misc Settings

Calculated Results Calculated utility usage:

8.4.1. Calculated heat duty (calculo del calor requerido) :

El calculo del calor requerido del intercambiador. Para una entrada, un valor positivo será reportado si esto es una calentador y un valor negativo será calculado si esto es un enfriador. Si el intercambiador tiene dos corrientes de entradas, solamente el calor requerido positivo es reportado. Calculo de LMTD:

este es la diferencial de la temperatura media logarítmica para la unidad.

Calculated U : For simulation mode, this is the value calculated from Q = U*A*LMTD. Note that you must specify A. Calculated area : For simulation mode, this is the value calculated from Q = U*A*LMTD. Note that you must specify U. Pinch Flag: Indicates whether this heat exchanger has a pinch error. A pinch error occurs when the heat required from one stream puts the hot outlet at a higher temperature than the cold inlet, or puts the cold outlet at a lower temperature than the cold inlet.

Calculated correction factor (F)):

For multiple tube / shell passes, or shells in series, a correction factor is used to adjust the LMTD. GENio


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Weighted LMTD: The weighted LMTD uses a correction for multiple shell / tube passes.


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Area (Zone Analysis): Stream 1 Pressure Out: The pressure out of the first inlet stream is displayed. This pressure is based on the pressure drop specified, unless you have CCTHERM and are using the geometry mode for this heat exchanger. Stream 2 Pressure Out: The pressure out of the second inlet stream is displayed. This pressure is

based on the pressure drop specified, unless you have CCTHERM and are using the geometry mode for this heat exchanger. Note: The sign of the heat duty is important in case a controller accesses this value and passes it to some other process equipment to heat/cool some other stream. See controller scale factor for details.

8.5. ESPECIFICACIÓN DE PARÁMETROS HTXR (2 ENTRADAS)

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Ejemplo 08-01 – Intercambiador Intercambiador de de calor

Se dese enfriar una corriente de proceso que contiene 200 kg/hr de glycerol a 150ºC y 2.5 atm, mediante un intercambiador de calor que utiliza una corriente auxiliar de enfriamiento a 10ºC y 2atm, determine la cantidad de agua fria que se requiere para lograr enfriar la corriente de proceso de 150 a 60ºC, sabiendo que la corriente auxiliar sale del intercambiador a 50ºC, también determine el calor requerido por el intercambiador de calor.

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En el CD del handbook, encontrara el video del procedimiento de este ejemplo “Inter. Calor 08-01”

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Ejemplo 08-02 – Intercambiador Intercambiador de de calor Compresor. Compresor.

Un gas consiste en 95% molar de hidrogeno y 5% molar de metano a 100ºF y 30 psia se debe comprimir a 569 psi a razón de 440 lb mol/hr. Se ha propuesto un sistema compresor de dos etapas con enfriamiento intermedio del gas a 100ºF mediante un intercambiador. Vea el siguiente grafico. La caída de presión en el intercambiador de calor, entre la corriente de entrada (SI) y la corriente de salida (S2), es de 2.0 psia. Utilice un programa simulador de procesos para analizar todos los parámetros de las corrientes sujetos a las siguientes restricciones: la corriente de salida de la primera etapa esta a 100 psia; ambos compresores son de tipo desplazamiento positivo y tienen una eficiencia mecánica de 0.8 una eficiencia politropica.

Alimentación 100ºF 30 psia 95 mol% H2 5 mol % CH4

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100 Psia


100ºF

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salida a 569 Psia


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En el CD del handbook, encontrara el video del procedimiento de este ejemplo “Inter. Calor 08-02”

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FLASH DE TRES FASES (LLVF)

9.1 DESCRIPCIÓN

9.2.1 Flash mode (Modo flash):

El modulo flash simula un riguroso calculo Vapor/liquido/liquido. Esto requiere tres corrientes de salida cuando este modulo esta seleccionado sin tener en cuenta si las tres fases (VLL) serán formadas o no. La primera corriente de salida es para la fase vapor. la segunda salida liquido de fase menos densa, mientras la tercera salida contiene la fases liquido de mayor densidad que usualmente es la fase de agua si el agua esta presente como uno de los componentes. Este modulo no debe ser confundido con el modulo FLASH de tres corrientes de salida.

1 -Isothermal calculation (Calculo isotérmico)

Especificar la temperatura y la presión 2 -Vapor fraction calculation. (Calculo de la fracción de vapor)

Especificar la presión de vapor y la presión. 3 -Isobaric calculation. (Calculo isobático)

Espesificar la presión y el calor requerido. 4 -Vapor fraction calculation. (Calculo de la fracción de vapor)

La operación de tres fases puede ser especificada incluyendo isoterma, fracción vapor y flashes adiabáticos. Si un calculo VLL flash adiabático es esperado pero el resto del diagrama de flujo esta usando flashes VL, Es recomendado su uso a isoterma flash VLL delante del actual LLVF para obtener las propiedades de entalpía de las corrientes ingresando el LLVF.

Especifique la fracción de vapor y la temperatura. Specification 1 (especificación 1):

Para el modo 1, ingrese la temperatura. Si es cero, la temperatura de entrada de la corriente es usada.

UNIQUAC, NRTL, y MARGULES son recomendados como método para predecir los valores K del equilibrio liquido/liquido. Las ecuaciones de estado no predicaran 2 fases liquidas.

9.2 ESPECIFICACIÓN

Para el modo 2, ingrese la fracción de vapor. Un valor entre 0 y 1 pueden ser usados. Para el modo 3, ingrese presión.. Si es cero, la presión de entrada de la corriente es usada. Para el modo 4, ingrese la fracción de vapor. Un valor entre 0 y 1 pueden ser usados. 75

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Si el LLVF esta operando a condisones donde hay solamente una única fase liquida, este situación es usada para forzar la fase liquida de salida en las dos corrientes de colas de salida. Esto es mayormente útil en diagramas de flujos donde una fase es descartada, si esta presente. 0 Program Default (programa por defecto) CHEMCAD escogerá donde enviara la corriente liquida, en la mayoría de las situaciones la tercera salida será el liquido de salida. 1 El liquido en la tercera salida, forzar la única fase liquida para ir a la tercera salida. 2 El liquido en la primera salida, forzar la única fase liquida para ir a la segunda salida. En todos modos, la tercera salida es reservada para la fase vapor.

Specification 2 (especificación 2):

Para el modo 1, ingrese la presión. Si esta en blanco, la presión de entrada es usada.

9.2. METODOLOGÍA

Para el modo 2, ingrese la presión. Si esta en blanco, la presión de entrada es usada.

La unidad LLVF es idéntica en el método de la unidad FLASH. La unidad FLASH determina solamente el calculo de la tercera fase si el valor K opcional establecido para las tres fases es fijado para tres fases. El LLVF calculara las tres fases, indiferente del valor K opcional. Si el valor K opcional es fijado para 3 fases, las 2 unidades (LLVF y FLASH) darán resultados idénticos.

Para el modo 4, ingrese la temperatura. Si esta en blanco, la temperatura de entrada es usada.

9.2.1 Heat duty (calor necesario) necesario) Para el modo 3, ingrese el calor necesario, Si esta en blanco, el flash es adiabático (Q = 0)

9.2.2 Calculated Heat duty (calculo del calor necesario)

Para los modos 1,2 y 4 el calor necesario para especificar el cambio de de estado es mostrado.

9.2.3 Single Phase Phase Option (opción única única fase)

9.3. TOPOLOGÍA La unidad LLVF LLVF tiene una alimentación y tres salidas. La primera salida es el vapor, la segunda salida es el líquido mas ligero y la tercera corriente contiene el liquido mas pesado (Si hay).

9.4. SUGERENCIAS El diagrama de flujo donde solamente la unidad Flash sera afectada por la presencia de la presencia de las dos fases liquidas, El uso del LLVF puede aumentar la velocidad de calculo. Si el valor K opcional es fijado para vapor/liquido, el calculo flash para la corriente y la operación de la unidad don menos complejas. CHEMCAD forzara el uso de las correlaciones para vapor/liquido/liquido en la unidad LLVF.

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Para el diagrama de flujo donde algunas unidades serán afectadas por a presencia de 2 fases liquidas, esto es recomendado que la unidad FLASH estará usado y que el vapor K opcional para el diagrama de flujo estará fijado para el liquido/liquido/vapor. Cyrius Technology Inc.2006 – Course of CHEMCAD for Students 76

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Ejemplo 09 – FLASH FLASH LLVF

Una corriente de alimentación que contiene 50 kg de agua, 35kg de tolueno y 45kg de 1-penteno a una temperatura de 50 ºC y 2 atm, ingresan a un FLASH LLVF, la cual trabaja a una temperatura de 68ºC y 1 atm determine la concentración de componentes en la fase vapor, fase liquida liguera y la fase liquida pesada. Utilice el método de UNIQUAC para determinar los valores K (constantes de equilibrio).

Solución

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En el CD del handbook, encontrara el video del procedimiento de este ejemplo “FLASH LLVF 09” GENio


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BOMBA DE LIQUIDO (PUMP)

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10.1. DESCRIPCIÓN El modulo de la bomba de líquidos es usado para ingresar la presión de una corriente liquida. Cualquier presión de salida o entrada será especificada. En ambos casos, el trabajo necesario es requerido.

10.2. ESPECIFICACIONES

10.2.1 Output pressure (Presión de salida.) Ingrese la presión de salida desea de la bomba o la presión de ingreso (abajo) 10.2.2 Pressure increase (Presión de ingreso) Si la presión de salida no es especificad, ingrese la presión de ingreso de la corriente 10.2.3Pump efficiency (eficiencia de la bomba) Ingrese la eficiencia mecánica de la bomba, el valor mostrado será entre a y 1. la eficiencia por defecto es 1. 10.2.4. Calculated Power (Calculo del Poder): Calcule la potencia necesaria de la bomba. Basado en la presión de ingreso, bomba, eficiencia, y propiedades de transporte de fluidos. 79

GENio


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10.2.5. Calculated Pout (P de salida calculado) Calcula la presión de salida. El valor mostrado es cualquiera de las especificaciones de las presiones de salida, o ( presión de entrada + presión de ingreso especificada )

10.2.6. Calculated Head (Calculo del cabezal) Calcula el cabezal de la bomba. 10.2.7. Calculated Vol. Flow Rate (Calculo de la velocidad de flujo volumétrico):

Calcula la velocidad de flujo volumétrico del liquido en la entrada. Para el mezclado de la fase de entrada, este es el velocidad volumétrica del liquido (neto) + predicción de la velocidad volumétrica del liquido de vapor (en la temperatura del punto de burbuja).


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10.3. TOPOLOGIA

where

La unidad bomba tiene una entrada y una salida.

F V P

10.4. METODOS. El trabajo es calculado por la siguiente ecuación. Trabajo (Work ) = F*V*P/E

E

Velocidad de flujo de la corriente de entrada Volumen molar de la corriente Ingreso de la presión (diferencial de la presión) Eficiencia mecánica de la bomba.

Ejemplo 10- Bomba Flash Divisor Mesclador.

Una mezcla de alimentación de gases a 85ºC y 100 pasi con la composición que se muestra en la tabla siguiente se somete a vaporización instantánea para separar la mayor parte de los componentes ligeros de los pesados. La cámara de evaporación trabaja a 5ºc y 25 psi. A fin de mejorar el proceso de separación, se ha sugerido introducir una recirculación del 25% de los residuos ¿y del 50%? Con la ayuda de un simulador de procesos por computadora determine las tasas de flujo molares de las corrientes para cada uno de los tres casos.

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En el CD del handbook, encontrara el video del procedimiento de este ejemplo “Bomba,Flash,Divisor,Mez”10” GENio


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Ejemplo 10-02-Conducto

Un conducto de acero estándar de 11/2 pulg, calibre 80 (D= 0.0381) con un longitud de 20 transporta agua a 25ºC de un reservorio a un tanque a 15 m del suelo, el conducto tiene 2 codos(albow) de 90º y una válvula Gate, determinar la potencia de la bomba requerida en hp.si la presión requerida en el punto final del conducto es 8 atm.

Solución

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En el CD del handbook, encontrara el video del procedimiento de este ejemplo “Conducto”10-02”

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Ejemplo 10-03-SCDS(columna de destilación), LLVF, Bomba y Conducto.

Se desea obtener alcohol absoluto a 100%, para ello se utiliza un tercer componente en la destilación que rompe el azentropodo, en este caso es el n-pentano, la corriente de alimentación 1 a 154 ºF y 50psi ingresan a la columna de destilación en la etapa 2 la corriente 2 a 110 y 50pasi ingresa al destilador en la etapa 3, el reflujo en la etapa 1. la columna tiene 19 etapas una presión de tope de 47.5 psia, también contiene un reboiler en la cual se especifica que por los fondos no sale casi nada de n-pentano (1e-5). En la pagina de convergencia se especifica la temperatura de tope y fondo las cuales son 150 y 250 respectivamente. En el conducto van a conducirse los gases provenientes de los topes de la columna, la cual tiene 8 pulgadas de diámetro y trabaja de manera isotérmica. El FLASH LLVF se utiliza para separar la fase liquida ligera de la fase pesada, la cual se especifica la fracción de vapor que sale del equipo (1e-6) y a una presión de 44.181 psia, las corriente líquida menos densa se recircula mediante una bomba que eleva su presión a 70 psia. Para el calculo de este problema utilice a ecuación de peng robinson y pruebe el valor inicial de n_pentano en la entrara hasta que converja el programa, luego se reduce esta cantidad a 0.3lbmol/hr.

Solución GENio


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En el CD del handbook, encontrara el video del procedimiento de este ejemplo “Alcohol absoluto ”10-03”

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Handbook of Distillation Unit In 5.1.3 Steady State using Chemcad Manual de unidades de destilación en estado estacionario usando funcionamiento de unidades usando chemcad 5.1.3

By Collantes A. Wilmer S.GENIO Cyrius Technology, Inc.

This chapter describes the input for all distillation unit operation modules. Este capitulo describe las entradas para todas los funcionamiento de los módulos de unidades de destilación. SHORTCUT DISTILLATION (SHOR) RIGOROUS INSIDE-OUT DISTILLATION (TOWR) A Description of the SCDS Column TOWER PLUS MODULE (TPLS)

by Collantes A. Wilmer GENio

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Destilación Destilación de entrada-salida rigurosa Columna SCDS Modulo Torre Plus


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Los dispositivos que están subrayados con una sola línea, significa que son utilizados para el control del proceso como: censores (controladores), registradores y funciones para programar el proceso a modo automático con respecto a un tiempo. Los dispositivos que se encuentran subrayados con doble línea significan que contienen mayor información similar al equipo, por ejemplo, si colocamos el puntero del mouse sobre este icono “SCDS columm” en la paleta de equipos, aparecerá una nota que indica el nombre del equipo seguido de un aviso “para mayor información, clic con el botón derecho

del Mouse”. Se mostrara una barra conteniendo más equipos:

SCDS columm #1,#2,#3,#4,#5,#6,#7 Estos equipos son diferentes cada uno, se caracterizan por: algunos accesorios adicionales que llevan, la función que cumplen el equipo, como una destilación reactiva, el número de aliment., que puede ser máximo 5, el número de corrientes de productos intermedios y controles que puedan tener. SCDS Columm #1: Columna de Destilación con 2 alimentaciones, 2 corrientes laterales de productos, un condensador y un ebullidor. Indispensable: - Numero de platos. - El Nº de plato que entra la 1° y 2° alimentación. - Modo de condensado. - Selección de modo de reboiler. SCDS Columm #2: Columna de Destilación con 5 alimentaciones, 4 corrientes laterales de productos, un condensador y un ebullidor. Indispensable: - Numero de platos. - El Nº de plato que entra las alimentaciones. - Modo de condensado. - Selección de modo de reboiler. SCDS Columm #3: Columna de Absorción con 2 alimentaciones, 2 corrientes de productos. Indispensable: - Numero de platos. - El Nº de plato que entra la 1° y 2° alimentación. - Modo de condensado (No condensado) - Selección de modo de reboiler (No Reboider)

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SCDS Columm #3: Columna de destilación con 3 alimentaciones, 1 corrientes lateral de productos, un ebullidor y una corriente de cabeza. Indispensable: - Numero de platos. - El Nº de plato que entra la 1° y 2° alimentación. - Modo de condensado (No condensado) - Selección de modo de reboiler. SCDS Columm #4: Columna de destilación reactiva con 3 alimentaciones, 2 corrientes lateral de productos, un ebullidor, condensador una corriente de cabeza y cola. Indispensable: - Numero de platos. - El Nº de plato que entra la 1° y 2° alimentación. - Modo de condensado (No condensado) - Selección de modo de reboiler. - Especificaciones paras Dest. Reactiva SCDS Columm #5: Columna de Absorción reactiva con 2 alimentaciones, 2 corrientes de productos, Indispensable: - Numero de platos. - El Nº de plato que entra la 1° y 2° alimentación. - Especificaciones paras Dest. Reactiva

SCDS Columm Dinamica: Columna de destilación Dinamica con 3 alimentaciones, 3 corrientes lateral de productos, un ebullidor, condensador, vessel, valcula de reflujo una corriente de cabeza y cola. Indispensable: - Numero de platos. - El Nº de plato que entra la 1° y 2° alimentación. - Modo de condensado (No condensado) - Selección de modo de reboiler.


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DESTILACIÓN

E

sta sección describe las técnicas disponibles para resolver individual mente los problemas de destilación de multicomponentes o dentro del diagrama de flujo interconectado. CHEMCAD ofrece un método corto y dos tipos básicos de métodos rigurosos, “Al revés” y “Rectificación simultáneas”. El método “Al revés” entra en dos formularios, TOWR y TORRE PLUS. TOWR representa las configuraciones de la columna normales mientras que la TORRE PLUS permite que las columnas complejas contengan heat exchangers (intercambiadores de calor), pumparounds (bombas intermedias que sacan parte del flujo, lo enfrían y lo regresan al plato superior siguiente) y Stripping laterales (corrientes intermedias que sacan el gas absorbido del liquido). El método de las Rectificación simultáneo, SCDS, son requeridos típicamente para los súperfraccionamiento y columnas químicas que requieren la robustez sustancial. Naturalmente, SCDS proporciona la plataforma para simular una destilación reactiva.

Destilación Reactiva

Además de los anteriores, hay consideraciones suaves que perjudican la opción de los modelos. Por ejemplo, En las condiciones termodinámicas non-ideales normalmente perjudican la opción de SCDS, considerando que TOWR es normalmente más seguro y apropiado.

2- Pautas Generales Para La Destilación 2.1-Los grados de libertad CHEMCAD requieren rigurosos modelos de destilación, tú tienes que especifica el número de platos, perfil de presión, y todos los flujos de la entrada. Estas características técnicas son suficiente para definir todos el rendimiento completamente de un absorbente simple o un stripper sin las cargas de calor externas y ninguna línea lateral. En otros términos, el algoritmo contiene tantas ecuaciones independientes que son desconocidos, tal que no hay ningún GRADO DE LIBERTAD restante. Cada grado de libertad le permite al usuario especificar una variable independiente como la proporción del reflujo, carga de calor o flujo del componente o fracción.

1. Escogiendo un Modelo Para la destilación rigurosa

Los tres modelos rigurosos pueden desempeñarse como absorbedores "Standard", stripper y fraccionamiento c/s reboilers, condensadores, alimentos múltiples y múltiples líneas. Por consiguiente, la opción de los modelos se hace más fácilmente por la excepción, considerando solamente estas áreas no son dirigidas por un modelo particular. La siguiente tabla muestra excepciones que requieren el uso de un modelo particular: Condiciones Requeridas

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Cada reboiler, condensador o intercaciadores lateral agregan un grado de libertad a la columna. Cada línea lateral agrega un grado de libertad. Cada pumparound agrega dos grados de libertad porque la línea de salida y retorno al plato son diferentes y los pumparound de intercambiadores de calor modifica la condición térmicas del flujo de retorno. Un Stripper lateral agrega dos grados de libertad pero CHEMCAD exige al usuario que defina la fuente de calor del Stripper, mientras que deja un grado de libertad para el usuario.

Modelo Reque:

Eficiencia de platos < 100% Side strippers and pumparounds Condiciones especificas de platos –

SCDS

SCDS TOWER P. TOWR, TOWER P.

2.2-Escogiendo las especificaciones Como una regla general, las características técnicas preferidas, son aquéllos con el posible


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Chemistry Engineer rango más amplio. Con tal aspecto, el usuario esta menos posible a violar los límites aceptables. Por ejemplo, las proporciones del reflujo pueden variar teóricamente de cero (ningún reflujo) a la infinidad (reflujo total). Por otro lado, la temperatura de un componente puro esta en función de la posición. Ambas experiencias e intuición indican esa facilidad de convergencia que es proporcional al rango de la especificación escogido. Desgraciadamente, la especificación aceptable del rango no siempre es obvio y puede variar con la configuración de la columna y presión.

Cyrius Performance Reiniciando desde el perfil de convergencia "startup", la columna normalmente puede converger a componentes puros u otras aspectos similares. 2.4-Estimaciones Las estimaciones convenientes proporcionan a menudo un perfil de arranque bueno que el propio algoritmo. Sin embargo, desde el algoritmo preferencialmente siempre usa un valor estimado de entrada para inicializar su perfil. Lo siguiente puede ser útil: Las temperaturas pueden ser estimadas por sintetizando lo que esperamos sobre la cabeza, productos de fondo y puntos de la burbuja calculado. El flujo superior puede estimarse del flujo de los producto. Puede estimarse el flujo del reflujo de la proporción del reflujo esperada y el flujo de productos.

Cuando las metas de la simulación exigen el uso de una especificación de rango mínimo, es posible definir el rango aceptable por la proporción del reflujo variando y notando el cambio en la especificación deseada. Si la especificación deseada no puede lograrse dentro de los limites de una proporción del reflujo muy baja y muy alta, puede ser necesaria la re configuración de la columna, puede cambiar la presión o puede buscar los errores en los modelos termodinámicos.

2.5-El factor húmedo En la configuración de la TOWR (sitios de inout), el factor húmedo puede usarse para minimizar el efecto de variaciones fuertes en los cálculos del factor de K. El valor tiene como valor predefinido 1 y puede variarse entre 0 y 1.0 dividir o promediar los valores de K entre las iteraciones globales dentro del algoritmo. Los factores húmedos bajos (0.20.5) minimiza la oscilación del valor K pero no puede constituir a poco realista o especificaciones fuera de los limites. Un similar efecto húmedo puede lograrse en una SCDS reduciendo la eficacia de la fase arbitrariamente. Esto tiene el efecto de minimizar el valor K, mientras que permite el equilibrio material y la concentración se perfila para converger. Este acercamiento no debe usarse con las especificaciones de la concentración puesto que una columna ineficaz es menos probable para ser capaz de hacer tales aspectos. Con el perfil de la concentración estabilizado, la columna puede relajarse normalmente por la eficacia requerida en uno o más pasos

2.3-Inicialización de columnas difíciles Las columnas difíciles normalmente pueden ser inicializadas escogiendo variables del ancho-rango que más probablemente son converger arbitrariamente, mientras que se proporciona un camino factible a la solución requerida. Empezando de una solución convergida (juego inicial flag=1), es más probablemente que la columna convergerá a las especificaciones requeridas. Por ejemplo, una columna normal con reboiler y condensador normalmente puede converger poniendo la proporción del reflujo, R/D, y flujo de los fondos. R/D es una especificación preferida, Porque la mayoría de los valores es aceptable, y un valor fijo estabiliza el intercambio de vapor-líquido en la columna, que, a su vez, estabiliza el perfil de temperatura y valores de K. Semejantemente, se estima el flujo de los fondos fácilmente, el flujo del alimento y los requisitos de purezas, esto estabiliza el equilibrio material total. by Collantes A. Wilmer GENio

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Cyrius Performance

DATOS GENERALES La configuración contiene los parámetros en el orden siguiente de entrada:

3- DESTILACIÓN REACTIVA Descripción La destilación reactivo es simulado usando SCDS como una plataforma para la adición de especificaciones de la reacción químicas. Las reacciones pueden definirse como cinético y/o equilibrio y puede ocurrir en el líquido y/o fase de vapor, simultáneamente. Las expresiones para el equilibrio y proporciones de reacción descritos son iguales para el reactor del equilibrio y el reactor cinético.

El número de reacciones líquidas: Se permite un total combinado de 20 líquido y/o reacciones de vapor. El número de reacciones de vapor: Se permite un total combinado de 20 líquido y/o reacciones de vapor La unidad de flujo molar: Se necesitan definir las unidades de flujo molar, las condiciones de concentraciones de la reacción. Seleccione del menú siguiente (s.d.m.s): 0 Lbmoles 1 Kmoles (Kilogramo-mol) 2 Gmmoles Activation energy: Seleccione la energía de activación s.d.m.s.: 0 Btu 1 kBtu (mil) 2 MMBtu (millon) 3 Joules 4 kJoules 5 MJoules 6 Cal 7 kCal 8 Mcal Unidad de volumen (s.d.m.s) 0 Cubic feet 1 Cubic meters 2 Liters 3 Cubic centimeters

Definición de Parámetros de la Dest. Reactiva El cuadro de dialogo de la destilación reactivo son activadas poniendo un checkmark en el El control se presenta sobre la pagina general del cuadro de dialogo del SCDS.

Unidad de Tiempo (s.d.m.s) 0 Hours 1 Minutes 2 Seconds Indicador de la concentración: Para las reacciones de fase de vapor el usuario puede definir las condiciones de la concentración como moles/volume o la presión parcial 0 Moles/volume 1 Partial pressure Unidades de Presión 0 psia 1 atm

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2 3 4 5 6 7 8

Cyrius Performance

psig mmHg bar kPascal MPascal Pascal kg/cm2

Unidad de Temperatura Sólo, para las reacciones de equilibrio uno debe definir las unidades de temperatura en la ecuación que expresa la dependencia del equilibrio K en la temperatura. Esta unidad de temperatura no se usa en la expresión cinética desde que la unidad de temperatura se infiere de la unidad de energía de activación. 0 Degrees Rankine 1 Degrees Kelvin 2 Degrees Fahrenheit 3 Degrees Celsius

DATOS DE EQUILIBRIO

TIPOS DE REACCIÓN Se configura el tipo de cada reacción cinético o equilibrio.

La fase de la reacción. Especifique reacción de la fase líquida o reacción de fase de vapor. Los parámetros (A) a través de (D) Representa los coeficientes para la ecuación de equilibrio de reacción siguiente:

Reacción (N) = numero de reacción desde 1 - 20. Kinetic Equilibrium

ln( keq ) = A +

VOLUMEN DE REACCIÓN

B 2 + C .ln(T ) + DT + ET T

La definición de Keq depende en la fase de la reacción. Use la flecha hacia abajo para desplegar los menús.

Volumen de Reacción Etapa (N), liquido volumen (N), Etapa (N), vapor volumen (N),

DATOS DE EQUILIBRIO CINÉTICO Configuración de los parámetros de reacción y estequiometricos requeridos para cada reacción. Repetirá hasta que todas las reacciones se describan.

Datos Cinéticos La fase de la reacción. Reacción de fase líquida Reacción de fase de vapor Frequency factor In número (constante). Activation energy. In numero (energía de activ.) Reservado para casos especiales. 3 parámetro. El coeficiente estequiometrico, el factor exponencial, factor de adsorción, energía de adsorción, exponente de adsorción. by Collantes A. Wilmer GENio

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Cyrius Performance

REACCIONES INVÁLIDA Le permite al usuario desactivar una o dos reacciones, típicamente del líquido y vapor, en las fases seleccionadas,:

Puesto que las separaciones de la tres-fase son por su naturaleza non-ideales, generalmente se recomienda que el usuario seleccione el módulo de SCDS para realizar la simulación de la destilación desde que este módulo mantiene las características de la convergencia superiores no sistemas no ideal. Esto no se requiere, sin embargo, si fuese mas conveniente, el usuario podría seleccionar TOWR o TPLS.

4. DESTILACIÓN 3 FASES CHEMCAD es capaz de simular las columnas de destilación de tres-fases, es decir, columnas que tienen dos líquidos y una fase de vapor. Puede aplicarse a todos los tipos de destilaciones sin tener en cuenta qué materiales comprenda las dos fases líquidas. Para usar esta facilidad, el usuario debe hacer dos cosas:

Al realizar una simulación de destilación de tres fase, debe notarse que: a. La fases de los dos-líquido son desplegados cuando los perfiles de la torre están impresos o vistos.

1. Esa el método termodinámico apropiado, es decir, los métodos selectos y BIP que reconocerá la existencia de dos fase líquidas encima del rango considerado.

b. No es necesario decir al programa dónde las fases líquidas múltiples se formarán. Algunos programas requieren esto. CHEMCAD no necesita esa especificaci{on. CHEMCAD le dirá donde las dos fases líquidas se formarán.

2. El valor K selecto del eq. LLV que convierte el proceso flash en la simulación flash de tres fases rigurosa o especificando la destilación de tres-fase en el menú de SCDS. .

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4.1PAUTAS

Cerca de los puntos de ebullición

Columna de presión alta

Si la columna involucra una separación del punto de ebullición cercana, la diferencia de temperatura entre la cima y fondo de la columna es normalmente pequeña. En este caso, la estimación de temperatura inicial es importante. Si el perfil de arranque generado por el programa muestra la distribución de flujo incorrecta en los platos, como todo el flujo va a la cima de la columna y el fondo se seca, usted puede tener que re-estimar la T cabeza o fondo de T. Usa una estimación más bajo de temperatura si la columna se seca al fondo y una estimación de temperatura más alta si la columna se seca en la cabeza.

La columna debe operarse debajo de la presión crítica del flujo interior. Si la columna se opera bajo una misma condición de presión alta, el algoritmo de la inicialización no puede dar una distribución composicional apropiada en cualquiera de los platos de la columna. Esto a veces causa que la columna no pueda converger. Si esto pasa, usted puede simular la columna bajo una presión más baja, consiga un valor a una presión baja que converja. Entonces cambie la presión al valor deseado y ponga la opción 1 del perfil (inicial flag) inicial. Reestrene la columna y en la mayoría de los casos, la columna convergerá.

Problemas de Convergencia

2. Verifique si las características técnicas si son razonables como: a. Calor del condensador, reboiler o los intercambiadores laterales que pueden empujar totalmente todos los materiales del alimento al tope o al fondo.

Si usted tiene problema para que converge la columna, verifique los pasos siguientes: 1. Sintaxis de errores de entrada. Más errores de la sintaxis se informan por el programa antes de que usted ejecute SCDS. by Collantes A. Wilmer GENio

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b. La temperatura especificada no puede estar archivada en la composición especificada y presión. d.Flujo característica técnicas pueden chocar con los flujos del producto.

linearizará al perfil entre las fases en que usted lo estableció. Por Consiguiente, estime el perfil en las fases dónde la mayoría de característica nonlinear existe.

3. Si todos los pasos correctivos se han tomado y la columna todavía no converge, intente usar el perfil inicial opciones 2, 3 o 4. El programa

EJEMPLOS DESTILACIÓN SCDS 1. Destilación simple con condensador total La unidad no. 1 No. de etapas 1ra etapa de aliment. Tipo del condensador Modo del condensador Especif. del condensador El modo de Reboiler Especificación de Reboiler P de Tope Caída de P del Condensador Caída de P de la columna Destilado estimado Razón de reflujo estimada T estimada de tope T estimada de fondo

Una proporción del reflujo de 2.5 se especifica para el condensador total y la proporción de producto de fondo se especifica como 255.8 lbmol/hr. Se dan las Estimaciones para la T de tope, T de fondo, proporción de destilado y reflujo.

SCDS 1 -3 -4 = 25 = 15 =0 =1 = 2.5 =4 = 255.8 lbmol/hr. = 130. el psia = 3. el psia = 5. el psia = 180. el lbmol/hr. = 450. el lbmol/hr. = 100 F = 250 F

La columna tiene 25 etapas con un flujo de alimento en la etapa 15. El flujo 3 es el líquido destile de tope y flujo 4 es el producto del fondo. Para este caso Diseñe el proceso similar a la (Img.-009), luego pase a la simulación grafica en donde tendrá que inserte los mismos componentes del ejemplo de la pagina 13 (tolueno y benceno), especificar las condiciones de la alimentación. Para ello clic doble sobre el rectángulo con el numero 1 o doble clic en el conducto 1 del grafico (Img.-009), luego aparecerá un cuadro de dialogo (imagen a la derecha) donde se especifica la temperatura, presión, flujo de cada componente y el nombre del conducto en “Stream Name”, ningún dato adicional es necesario. La configuración del Equipo se muestra mediante las3 imágenes siguientes. Esto cuadro de dialogo aparecerá al dar doble clic sobre el equipo.

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Especificación de las Ecuaciones: Clic sobre este icono Aparecerá el cuadro de dialogo de la izquierda. En donde especificamos para el valor K el método de “Peng Robinson” Aceptamos (O.K) aparecerá un cuadro de dialogo que nos dirá que el proceso de reiniciara con la ecuación especificada , aceptamos esta advertencia.

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Luego damos clic en este ic. El cuadro de dialogo de la izquierda nos pide que especifiquemos que método utilizara el simular para hallar la entalpía, especificamos “Peng - Robinson” Luego damos clic en el siguiente icono: Para ejecutar la simulación

Luego Damos clic en cualquiera de estos dos iconos son para ver los reportes, el primer icono muestra un reporte resumido mientras que el otro más completo

Ejemplo 02 – absorción (Model EVL)


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Chemistry Engineer General Condenser Type Nº of stages Feed stages 1st feed for stage 2st feed for stage Simulation Model Specifications Condenser mode Reboiler mode Convergente General estimaciones Dest. Rate Temperatura estimate T top T botton Convergencia Inicial flag

Cyrius Performance

= =

0 (Total o none) 15

= = =

1 15 Regular EVL model

= =

0 0

=

360 lbmol/hr

= =

54.5 C 65.5 C

=

1 (reload column profile)

2. Absorbedor con Reboiled y un flujo Lateral de producto La unidad no. 1 No. de fases No. of stages 1st feed stage 2nd feed stage Condenser mode Reboiler mode Reboiler specification Reboiler component i spec. Side stream 1 stage no. Side stream 1 spec. P top

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= = = = = = = = = = = –

SCDS 1 2 -3 -4 -5 18 18 1 8 0 5 388. lbmol/hr. 3 4 -450. lbmol/hr. 250. psia Cyrius Technology Inc.2006

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–


Chemistry Engineer Condenser pressure drop Column pressure drop Estimated distillate rate Estimated T top Estimated T bottom

Cyrius Performance

= = = = =

0 5. psia 500. lbmol/hr. -90. F 30. F1 fase del alimento

El modo del condensador 0 muestras que no hay ningún condensador en la cabeza de la columna. Una proporción de flujo de 388 lbmol/hr. para el tercer componente se especifica el fondo. Es especifica en que etapa salen los flujos. No hay ningún reflujo, para que una estimación de proporción de reflujo no es necesaria.

4. Condensador Con Productos L.V. La unidad no. 2

SCDS 1 -2 -3 -4

No. de fase 1 fase del alimento El tipo del condensador El modo del condensador La especificación del condensador El modo de Reboiler La especificación de Reboiler El arroyo lateral 1 fase no. El arroyo lateral 1 especificación. La cima del P La gota de presión de condensador La gota de presión de columna Estimado destile el flujo La proporción del reflujo estimada T estimados cubren T estimados basan


–

= 34. = 15. = 1. = 4. = 320. el lbmol/hr. =2 = 1.2 MBtu/hr = 1. = -210. el lbmol/hr. = 50. el psia = 3. el psia = 4. el psia = 320. el lbmol/hr. = 650. el lbmol/hr. = 120. F = 300. F


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Columna SCDS

11.1.Descripción

Este modelo puede simular sistemas de destilación de dos fases o tres fases rigurosamente. Si el cálculo es la tres-fases, el usuario tiene la opción para decantar una de las fases líquidas en el condensador, mientras el reflujo en el otro.

S

CDS es un módulo de equilibrio V-L de muchas etapas rigurosas que simula cualquier cálculo de la columna, incluso las columnas de destilación, absorbedores, absorbedores con reboiled y Stripper. Los productos laterales con calentadores/refrigeradores del lado también pueden ser simulados rigurosamente por el SCDS. La eficacia de los platos también puede introducirse. SCDS se ocupa de columnas con fases ilimitadas, cinco arroyos de alimento, y cuatro productos del lado. No hay ningún límite al número de SCDS en un flowsheet.

SCDS es principalmente diseñado para simular el valor K non-ideal para sistemas químicos. Esto usa un método de convergencia y calcula los derivado de cada ecuación rigurosamente (Newton-Raphson), incluso el termino DK/DX (derivado del valor K con respecto a la composición) que es significante en la simulación del sistema química. El tiempo de ejecución de SCDS es sobre todo normalmente más largo que el otro método TOWR cuando el número de componentes involucrado es mayor que 10. La guía general para la destilación se especifican en las paginas 7 y 8,

SCDS ofrece una variedad de especificaciones, como la proporción de flujo molar total (such as total mole flow rate), calor (heat duty), proporción del reflujo (eflux ratio), proporción de ebullición (boil-up ratio), temperatura, fracción molar (mole fraction), fracción de recuperación (ecovery fraction), proporción de flujo de componente (component flow rate), y proporción de flujo de dos componentes en los productos (flow ratio of two components in products).

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11.2. Descripción de los Parámetros Generales-Unidades de Op. 2.1.- Tipo del condensador 0 condensador total 1 condensador parcial 2 condensador total - con decantación


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Chemistry Engineer 3 Condensador parcial - con decantación

Cyrius Performance decant) (upper layer Alpha (capa superior A), lower layer Beta (capa inferior B)). ( Img-SCDS-04)

Img- SCDS-01

Img-SCDS-02 Para la opción 1 o 2 (1 salida lateral = reflujo) (2 salida lateral =decantado)

Para opción 0 , el condensador total 2-fases, el destilado será líquido. Para opción 1 , el condensador parcial 2-fases, el destile será sólo el vapor del condensador. Todo el líquido es el reflujo en la condición predefinida. Si el usuario tiene un condensador parcial y desea separar el líquido realimentado del condensador, esto debe ser retirado como un producto de la cima (con el vapor), Ud. deben especificar un arroyo del producto lateral que viene de la etapa 1 (el condensador) ( Img-SCDS-02). Este arroyo debe identificarse en el flowsheet y su presencia crea otro grado de libertad en el problema que debe equilibrarse por una especificación del producto lateral (debajo).

Img-SCDS-03 Chemcad detecta la corriente de producto que le tomara como corriente decantado.

Para opción 2 , el condensador total con decantación tres-fase, dos fases líquido desde el condensador. El usuario puede especificar qué porción de condensado es el reflujo, qué porción es decantado, y qué porción se retira como producto. El destilado, sin embargo, siempre es formado hacia arriba de alguna porción de la fase líquida ligera. Normalmente, por supuesto, una de las fases, es completamente decantada, pero esto no es requerido por CHEMCAD. ( Img-SCDS-03)

Esta opción requiere que el usuario prepare un arroyo lateral de la columna ( Img-SCDS-02). Esto debe hacerse en los gráficos del flowsheet o Topología. Este flujo lateral es para el líquido decantado. Su presencia no crea un grado extra de libertad y, por consiguiente, no requiere una especificación del producto lateral. Cuando usamos 3-fases con decantación, opciones 2 (sobre) o 3 (debajo) usted no debe definir la fase de decantación o la especificación. El SCDS asume que el primer lado de productos definido por gráficos será la decantación del condensado.

Img-SCDS-04 Para opción 3 , el condensador parcial con decantación tres-fase, vapor, y dos fases líquidas desde el condensador. El vapor es el destilado. Las dos fases líquidas son decantadas o sirven como reflujo. El usuario puede especificar cuánto de cada fase líquida se decanta y cuanto de cada fase liquida sirve como reflujo

La porción de cada fase líquida que va al decantador se especifica en página 1 del menú de SCDS “Para condensador con decantación” (For Consdenser with by Collantes A. Wilmer GENio

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Chemistry Engineer usando (For Consdenser with decant) “Para condensador con decantación” ( Img-SCDS-04)

Cyrius Performance

11.2.5. Column pressure drop Caída de presión de la columna:

Esta opción requiere que el usuario prepare un arroyo lateral de la columna ( Img-SCDS-02). Este arroyo lateral es para los líquidos decantados. Su presencia no crea un grado extra de libertad y, por consiguiente, no requiere que una especificación del producto lateral se haga.

Ingrese la caída de presión a través de la columna y reboiler como un número positivo. La presión en cada plato se calculará por el linealización de la presión de entrada en la cima de la columna (excluyendo el condensador) y fondo de la columna (incluso el reboiler si existe).

11.2.6. Reflux Pump Pressure Presión de Bomba de reflujo:

Determina la presión de destilado y reflujo.

11.2.7. Bottoms Pump Pressure : Presión de bombeo de los fondos.

Determina la presión del flujo de los fondos.

11.2.8. No. of Stages/ Segments: No. de etapas / Segmentos:

Img-SCDS-05

11.2.2. Condenser degree subcooled: Grado de sub-enfriado del condensador:

Img-SCDS-06

El sub-enfriamiento puede especificarse para un condensador total. El número insertado es el número de grados debajo del punto de la burbuja del líquido destilado. No es la temperatura del condensador. Por ejemplo, especificar un condensador total que opera a una temperatura 20 °F debajo del punto de burbuja del líquido destilado, ponga el tipo del condensador 0 y los grados del condensador de subcooling (subenfriamiento) a 20.

Para el modelo EVL regular , éste es el número de fases incluyendo el condensador y reboiler. Se numeran las fases de la cima de la columna. Si un condensador está presente, se trata como etapa 1. Si un reboiler está presente, se trata como la etapa N. teóricamente, no hay ningún límite al número deetapas. El número real de etapas permitido depende de la memoria de la computadora y el número de componentes en el sistema. El número mínimo de etapas es 2.

11.2.3. Top Presure

Para el modelo “Tray Mass Transfer ” , transferencia de masa en platos, éste es el número teórico (no ideal) de los platos en la columna. platos1 y N todavía son el condensador y reboiler, si están presente.

Presión en el tope.

La presión a condensador o cima de la columna. Si no entró, la primera presión de arroyo de alimento se usará.

Para el modelo “Packed Column Mass Transfer ” Transferencia de masa para columnas empacadas, éste es el número de segmentos usado como los segmentos de cálculo en los métodos numéricos del modelo de transferencia de masa. En el EVL regular, CHEMCAD

11.2.4. Condenser pressure drop: Caída de presión del condensador:

Ingrese la caída de presión de condensador como un número positivo.

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Chemistry Engineer realiza un cálculo de EVL alrededor de cada etapa. Para la columna condensada, CHEMCAD realiza el EVL y cálculos de transferencia de masa alrededor de cada segmento. Usando muy pocos segmentos origina usar demasiados tamaños del paso en la integración numérica; el resultado será un ajuste agitado a una curva lisa. Usando muchos segmentos proporcionarán la respuesta correcta, pero tomará para calcular más tiempo. Como una regla general, usa 25-100 segmentos.

Cyrius Performance las transferencia de masa para columnas empacadas y platos se muestran en (Img-10 y img-11).

11.2.11. Upper Layer (Alpha) Capa superior (Alfa)

La capa superior es la división de fracción de decantación para la fase líquida ligera en el condensador. Sólo se usa cuando el tipo del condensador es 2 o 3, es decir, cuando dos fases líquidas existen en el condensador. El valor predeterminado es 0. Cuando la capa superior = 0, toda la fase ligera es elreflujo, y ninguno se envía al decantador. Cuando la capa superior = 1, toda la fase ligera se envía al decantador y ninguno es el reflujo. Se permite cualquier número entre 0 y 1. Aun cuando un destilado o el producto lateral de líquido ligero se han tomado fuera del condensador, la fracción se aplica a la cantidad total de producto de líquido ligero condensada por el condensador.

11.2.9. Feed stage locations Situar la etapa de Alimentación.

En las etapas del alimento deben ingresarse desde la cima hacia el fondo. El número de sitios de las etapas de alimentación debe ser igual que el número de flujos del alimento a la columna. Se ingresan en los sitios como calentadores/condensadores. ( Img-SCDS-07 ) El ejemplo: SCDS 9 5 3 -7 -6 1ra etapa del alimento: 3 2da etapa del alimento: 10 3ra etapa del alimento: 24

Este parámetro es llamado (Alpha) “Alfa” en las versiones anteriores de CHEMCAD.

En el ejemplo anterior, la columna tiene tres arroyos de alimento. Corriente 9 entra en etapa 3, corriente 5 entra en etapa 10 y corriente 3 entra en etapa 24. Se permite un flujo de alimento que entra en un condensador o en un reboiler. Si usted requiere que los flujos de alimentos múltiples entren en la misma etapa, debe usar el mezclador antes de ingresar a la columna.

Img-SCDS-07

Img-SCDS-09

11.2.12. Lower Layer (Beta) Capa Inferior Beta

La capa inferior en la división de fracción en la decantación para la fase del líquido pesado en el condensador. Sólo se usa cuando el tipo del condensador es 2 o 3, es decir, cuando las fases de doslíquido existen en el condensador. El valor predeterminado es 0. Cuando la Capa inferior = 0, toda la fase pesada es el reflujo y ninguno se decanta. Cuando la Más bajo Capa = 1, toda la fase pesada se envía al decantador y ninguno al reflujo. beta puede ser cualquier número entre 0 y 1.Beta se aplica a la cantidad total de líquidos pesados condensado por el condensador.

Img-SCDS-08

11.2.10. Simulation Model Modelo de simulación:

Escoja EVL regular para usar el SCDS normal para una columna de N etapas. Este modelo asume el equilibrio de mezcla en cada etapa. Las opciones de transferencia de masa usan difusibilidades de Maxwell-Stefan y la correlación empírica para calcular la matriz de coeficientes globales de transferencia de masa. ( ImgSCDS-08), los cuadros de diálogos de configuración de by Collantes A. Wilmer GENio

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Chemistry Engineer Este parámetro es llamado Beta en las versiones anteriores de CHEMCAD.

11.2.16. Three-phase flag

Cyrius Performance

Señalador de tres-fase

11.2.13. Reactive distillation? ¿destilación reactivo?

El modo predefinido (0) es para la destilación de dos fases.El usuario puede convertir para tres-fases la destilación seleccionando con un aspa en este opción para permitir equilibrio LLV en esta unidad (local) o usando el valor K (global) del E_LLV en el menú del valor K.

Un aspa aquí, indica que la destilación es reactiva. Si este campo se verifica, el cuadro de dialogo de entrada de datos para la destilación reactiva aparecerán automático cuando el usuario pulse el botón [Ok]. Vea destilación reactiva mostrada en las paginas anteriores anteriormente.

11.2.17. Three-phase stage from

11.2.14. Stage efficiency at top

Tres fases desde la etapa

Eficacia de la etapa en el tope

Cuando una simulación de tres-fases se ha especificado, el valor predeterminado, los cálculos de las tres-fases son en todas las etapas. Si estas fases existen, se mostrarán; si no, no se muestran y se perderá tiempo de cómputo. Este método de buscar tres fases en todas las fases es el acercamiento más seguro. También es el más lento. Para acelerar el cálculo, el usuario puede decir al programa solamente buscar en ciertas etapas para dos fases líquidas. En esta celda, la etapa de arranque se identifica.

Ingrese en la celda la eficacia en el tope de la columna. El valor predefinido es 1. Una manera alternada de especificar las eficacias de la etapa se proporciona a través de la PERFIL DE EFICIENCIA DE LA ETAPAS opción localizada en página 3 de 5 del cuadro de dialogo mostrado en el inicio de este capitulo columna SCDS.

11.2.15. Stage efficiency at bottom Eficacia de la etapa en el fonfo

Ingrese en la celda la eficacia en el fondo de la columna. El valor predefinido es 1.

11.2.18. Three-phase stage to Ésta es la etapa final para la especificación anterior.

3. Descripción del condensador, reboiler y la especificación de los platos.

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Cyrius Performance destilado de la lista de componentes que se muestra al costado.

11.3.1 Select Condenser mode Seleccione el modo de especificación de condensador del menú siguiente: Mode no. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Specification

no condensador proporción del reflujo poder calorífico de condensador, en negativo, temperaturas del condensador proporción de flujo molar en la destila total proporción de flujo molar de un componente en el destilado fracción molar de un componente en el destilado fracción de separación en la corriente de alimentación para el destilado. fraccionaria de la cantidad de alimentos en el destile proporción de flujo molar entre dos componentes en el destilado. proporción de flujo de masa en el destilado proporción de flujo de masa de los componentes en el destilado fracción de masa de los componentes en el destilado. proporción de flujo del volumen de líquido saturado en el destilado. proporción del flujo molar del reflujo. proporción del flujo masico del reflujo.

Ejemplo: Modo del Condensador = 5 especificación del condensador = 25.7 lbmol/hr Especificación del componente = 2 Especifique la proporción de flujo del segundo componente en el destile para ser 25.7 lbmol/hr. Para el modo 9, comp. i y comp. j

Esto se requiere para el condensador modo 9 qué requiere especificación de dos componentes. Entre en la posición del componente para el componente i y j. Ejemplo: Modo del Condensador = 9 Especificación del condensador = 0.03 Proporción del condensador posición 1 = 4 Proporción del condensador posición 2 = 3

La proporción de flujo molar del comp 4/mole proporción de flujo de comp 3 = 0.03 en el destilado.

11.3.2.- Condenser specification Especificación del condensador

11.3.3.- Modo de Reboiler

Ingrese en la especificación del condensador según el modo del condensador seleccionado anteriormente. El poder calorífico del condensador debe ser un número real negativo. Si el modo es 0, este valor no se necesita.

El modo no. La especificación 0 no reboiler 1 proporción de Ebullición V/B 2 Poder Calorífico del Reboiler, positivo, 3 temperatura del Reboiler 4 proporción de flujo molar total en el fondo 5 proporción del flujo molar de un componente en el fondo 6 fracción molar de un componente en el fondo 7 fracción de separación de un componente en la corriente de alimentación en el fondo. 8 fracción de cantidad de alimentos en el fondo 9 proporción de flujo molar entre dos componentes en el fondo 10 proporción de flujo masico en el fondo 11 proporción de flujo masico de componentes en el fondo 12 fracción masica de los componentes en el fondo.

ejemplo A: modo del Condensador = 1 La especificación del condensador = 2.3

El ejemplo B: Modo del Condensador = 2 Especificación del condensador = -2.3 MMBtu

Para los modos 5, 6, 7, 11, 12, Especificación de componentes i en el condensado.

El modo 0 indica ningún reboiler (como un absorbente). Cualquier otro modo mayor que el cero indica que el reboiler existe y se proporcionan la característica técnica.

Se requiere para el condensador los modos 5, 6, o 7. Ingrese el componente que desee especificar en el by Collantes A. Wilmer GENio

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Chemistry Engineer

Cyrius Performance componente si la especificación de un componente en el fondo es necesaria.

11.3.4.- Especificación de Reboiler Ingrese en la especificación del reboiler según el modo del reboiler seleccionado anteriormente. El poder calorífico del Reboiler debe ser un número real positivo. Si el modo es 0, este valor no se necesita.

ejemplo: el modo de Reboiler = 5 especificación de Reboiler = 25.7 lbmol/hr. Especif. Del componente i en el reboiler. = 3

ejemplo A: modo de Reboiler = 4 especificación de Reboiler = 213.5 lbmol/hr.

Especifique la proporción de flujo del tercer componente en el fondo debe ser 25.7 lbmol/hr.

modo de Reboiler = 9 comp i y comp j

Especifique la proporción del flujo molar en el fondo como 213.5 lbmol/hr.

Esto se requiere para el reboiler modo 9. Entre en la posición del componente para los componentes i y j.

ejemplo B: modo de Reboiler = 2 especificación de Reboiler = 42.3 MMBtu

El ejemplo: especificación de Reboiler = 0.01 proporción de Reboiler posición 1 = 4 proporción de Reboiler posición 2 = 5

Especifique el poder calorífico del reboiler como 42.3 MMBtu.

Especifique proporción de flujo molar de comp = 4/mole proporción de flujo de comp 5 = 0.01 en el fondo.

Especificación de los componentes i del reboiler.. Esto se requiere para los modos 5, 6, 7, 11, o 12. ingrese en la posición del componente en la lista del

11.3.5. Side Products mode nº: Modo de números de productos laterales. (este cuadro saldrá cuando su equipo se parecerá a la ( Img-SCDS-02 )

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Chemistry Engineer En las sitios de las etapas de producto laterales deben ingresarse desde las corrientes de etapas localizadas desde el tope hasta las colas. El número de sitios de las etapas de producto laterales debe ser igual que el número de flujos de productos laterales definidos en el diagrama de flujo de la columna.

Cyrius Performance 5 del menú de la entrada. Todavía es necesario hacer la especificación original a su condensador, reboiler, o al flujo lateral de la manera normal. La especificación del plato varía el valor de la especificación original entonces para encontrar la especificación del plato. Para usar esta opción usted debe completar las celdas siguientes:

El ejemplo: TOWR 2 3 -4 -7 -9 -12 1 etapa del alimento no. 5 2 etapa del alimento no. 15 1 etapa de producto de lado no. 3 2 etapas de producto de lado no. 10 La columna tiene dos arroyos del alimento que entran respectivamente en las etapas 5 y 15. la Corriente 4 es el destilado desde el tope de la columna y la corriente 7 es el producto de fondo. La corriente 9 es el primer producto lateral desde la etapa 3 y la corriente 12 es el segundo producto desde la etapa 10.

11.3.10. Adjust the specification

Especificación de ajuste El programa variará el valor de la especificación del condensador, la especificación del reboiler, o cualquiera de las especificaciones de los productos laterales.

11.3.6. Side Products mode: modo de los Productos lateral:

11.3.11. until the…measured object: Es el setpoint de tipo inconstante. Puede estar en una etapa o en el destilado.

El modo no. La especificación 1 proporción del flujo masico del liquido 2 proporción del flujo molar del liquido 3 proporción de líquido trazado {proporción de líquido trazado} / {líquido Neto que deja el plato} 4 Proporción de vapor trazado = {proporción de vapor trazado} / {vapor Neto que deja el plato} 5 proporción del flujo masico del vapor 6 proporción del flujo molar del vapor

11.3.12. Tray number: Número de platos Si la variable moderada está en un plato, ingrese el número de la etapa aquí.

11.3.13. Variable. Este campo identifica qué variable del plato especificada será puesto el valor especificado. Abriendo la ventana proporciona una lista completa de las opciones. Resalte la variable deseada.

11.3.7.- Side stream La especificación del flujo lateral. (La equivalencia. Nos. 17, 19, 21, 23):

11.3.14. Phase:: Identifique si la variable especificada anteriormente en la fase de vapor que deja la etapa o la fase líquida que deja la etapa.

11.3.8.- Side stream draw rate estimates

11.3.15. Comp Position:

Proporción flujo molar estimado. El ingreso de datos es optativa.

Si la especificación de la Etapa especificada es una variable de composición, será necesario identificar qué componente está envuelto. Esto se hace ingresando la posición de los componentes en la lista de componente en este campo.

11.3.9. Optional Tray Specifications Especificaciones optativas de las Etapas A veces es necesario hacer una especificación a un plato particularmente en vez de un condensador, reboiler,o. En CHEMCAD usted puede hacer esto usando las especificaciones optativas de los platos en la página 3 de by Collantes A. Wilmer GENio

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11.3.16.El Valor especificado: Dé el valor numérico de la variable especificada en flowsheet global que diseñó las unidades.


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Img-10 - Transferencia de masa en columnas empacadas

Img-11 - Transferencia de masa en Platos 115 by Collantes A. Wilmer GENio – Cyrius Technology Inc.2006 .

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Cyrius Performance

Ejemplo 02 (Absorbedor)

Configuración de Equipo

General Condenser type = Nº de stages = 1º feed tray for stream = 2º feed tray for stream = Simulation model = Specifications Condenser mode = Select Reboiler mode = Convergence General Estimates Dist. Rate = T top = T bottom = Initial flag = Damping factor = Tray efficiencye profile =

0 total or none 15 1 15 Packed column mass transfer none none 3600 lbmol/hr 54.5 ºC 65.6 ºC 1 reload column profile 1 2 comp/tray efficiencye.

Component Tray efficiency Stages Nº 1 15 Packed Column Diameter section 1 Parking height Liquid flow model Calculation method Packing type Packing name Packing material Packing size

= = = = = = = =


Com 1 0.2 0.2

Com. 4 1 1

0.25 m 2m mixed flow 1 Structured Packing (Bravo, Rocha and fair) Dumped Raschig Ring Ceramic Use

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4. CONVERGENCIA

Cuadro de dialogo de convergencia de un SCDS Column

11.4.1. Estimación de la proporción de destilado

Ingrese la estimen del reboiler o la temperatura de la ultima etapa. Es recomendable ingresar este valor. Deje el espacio en blanco si el valor es desconocido.

La estimación de la proporción de destilado de flujo molar. Son recomendados ingresar. No ingrese un número arbitrario o cualquiera. Si usted no tiene ninguna idea sobre la proporción de destilado, deje este espacio de especificación en blanco. El SCDS usará su propia estimación.

11.4.5. Estimación de la T2: Ingrese la estimación de la temperatura de la etapa 2. Esto se recomienda para problemas que tienen una diferencia de temperatura grande entre T de tope y T2 como las columnas con un condensador subcooled. El ingreso de este valor es opcional.

11.4.2. Estimación de la proporción de reflujo. La estimación de la proporción de reflujo del flujo molar. Ésta no es la especificación de la proporción de reflujo y no debe ingresarse si no se conoce aproximadamente. Se recomienda ingresar este dato si es conocido, sobre todo para un reflujo muy grande.

11.4.6. Estimación de la T(N-1): Ingrese la estimación de la temperatura de la etapa N-1. Esto se recomienda para problemas que tienen una diferencia de temperatura grande entre la T de colas y T (N-1). El ingreso de este valor es Opcional.

11.4.3. Estimación de la T de Tope. Ingrese la estimación del condensador o la temperatura de la etapa de tope. Es recomendado ingresar este valor. Deje el espacio en blanco si el valor es desconocido.

11.4.7. Máaximo Numero de Iteraciones. Ingrese el número máximo de iteraciones para ña convergencia. El valor por defecto es 20 iteraciones.

11.4.4. Estimación de la T de Colas. 119


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Cyrius Performance casos. Esta opción se usa internamente si la columna es la parte de un reciclado de regreso.

11.4.8. Indicador Inicial El propósito del algoritmo de cálculo de la destilación es permitir al usuario proporcionar las estimaciones iniciales para el cálculo de la destilación. La opción predefinida es 0. Esta opción requiere la cantidad mínima de información de la entrada (proporción de flujo de destilado, proporción del reflujo, etc.) y iniciar su propia estimación del perfil por el algoritmo de generación del perfil incorporado. En la mayoría de los casos, la opción 0 no tiene ningún problema de convergencia

Si el SCDS no converge debido al vapor sumamente non-lineal o al perfil de temperatura del líquido en la columna, usted puede querer estimar el perfil inicial como sigue: 2 Temp Profile Only: Estime el perfil de temperatura solamente. 3 Temp and Vapor Profile: Estime la temperatura, y la proporción del flujo de vapor. 4Temp, Vapor, Liquid Profile: Estime la temperatura, vapor y el perfil del líquido. Nota: La temperatura, el vapor y las proporciones del flujo molar del líquido deben tener las mismas unidades como usted seleccionó en la sección de selección de unidad.

11.4.8.1 Recargar el Perfil de la Columna :

5 Temp, Vapor, Liquid, Pressure: Estime la temperatura, flujo de vapor, flujo líquido y presión. Nota: El P's proporcionado son valores arreglados, es decir, Los demás arreglan el perfil de presión. Los T's, V's, y L's sólo son las estimaciones iniciales.

La recarga del perfil de la columna entera de los resultados simulados anteriores, es muy eficaz para los estudios del caso. Asegúrese que usted tenga una base de casos desde las ejecuciones anteriores antes de que usted seleccione opción 1. El número de fases y el número de componentes debe permanecer igual que la base de


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Chemistry Engineer Si el usuario desea normalmente arreglar un perfil de presión en la columna de otra manera que el perfil lineal creado por el programa, esto puede hacerse seleccionando opción 5.

Cyrius Performance Usted puede especificar la tolerancia si usted desea. Típicamente.Sin embargo si usted está utilizando concentraciones en ppm, usted puede tener que apretar la convergencia. Un valor demasiado pequeño puede causar algún error de Round-off.

Para opciones 2, 3, 4 y 5, es necesario completar el Menú de Estimaciones que aparecerá siguiendo el menú de SCDS inmediatamente cuando el usuario pulse el botón [Ok]. El menú de estimaciones sólo aparece si el indicador de inicialización es igual a la opción 2,3, 4, o 5.

11.4.10. Factor Humedecido: Ingrese un valor entre 0 - 1 si el SCDS no converge usando los métodos ordinarios. Esto activa una disminución de la eficacia de arranque que puede estabilizar las columnas difíciles.

No es necesario dar las estimaciones para cada fase en el menú. Dé sólo las fases deseadas y el programa realizará la interpolación lineal para determinar las estimaciones iniciales para el resto. Deben proporcionarse el tope y la etapa del fondo.

11.4.11.Reboiler Thermosyphon, corriente de la fracción de vapor :

El SCDS calcula la tolerancia de la convergencia por las ecuaciones siguientes:

Factor = ( v2 + L1 + Feed/3 ) / 2 Toleranc.=1.0E-9*((2*nc +1)*nstage)*[Factor*4]^2

11.4.12.Perfil de la Eficienciade de Plato: Esta opción le permitirá especificar las eficiencias de las múltiples platos o por el componente y platos. Si un perfil incompleto se proporciona, el programa interpola para conseguir los valores perdidos. Si esta opción se selecciona, la especificación se ingresa en las pantallas que aparecen al terminar el SCDS,

Donde:

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= flujo de Vapor en fase 2. = flujo Líquido en fase 1. = Alimentación total de moles. = No. de componentes. = No. de etapas.


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de

Si su reboiler es un reboiler de thermosyphon, usted puede especificar la fracción de vapor de la toma de corriente del reboiler. Si usted hace que, CHEMCAD calculé la proporción de flujo y la curva calorífica del reboiler. Este cálculo no afectara el cálculo de la destilación, sólo el reporte de la información del reboiler.

11.4.9. Tolerancia de la Convergencia:

V2 L1 Feed nc nstage

toma


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Cyrius Performance

11.4.13.Calculo Poder Calorífico del condensador:

Visualizando la proporción del reflujo calculada por CHEMCAD, basado en las especificaciones del usuario. Note que si usted no tiene un condensador que éste en el numero non-cero, como usted tiene líquido que deja la etapa de tope. Para una columna con el condensador, ésta es la proporción de Reflujo molar.

CHEMCAD calcula el poder calorífico del condensador, basado en las especificaciones del usuario.

11.4.13. Calculo del Poder Calorífico del Reboiler: CHEMCAD calcula el poder calorífico del reboiler, basado en las especificaciones del usuario.

11.5 TOPOLOGÍA Las etapas de la columna se enumeran de la cima de la columna hacia abajo. En los flujos de la alimento como de costumbre, se ingresan como los números del flujos positivos mientras en los flujos de salida se ingresan como números de flujo negativo. Los flujos de alimento deben ingresarse desde el tope hacia el fondo.

11.4.14. Calculo del Reflujo del flujo Molar: Visualizando los líquidos que salen del ‘plato teórico ' en la etapa 1. Nota: si usted no tiene un condensador que éste en el numero non-cero, como usted tiene líquido que deja la etapa de tope. Para una columna con el condensador, ésta es la proporción de Reflujo molar..

Un heater/cooler (calentador/enfriador) lateral es simulado especificando un flujo de alimento en la etapa deseada con proporción de cero de flujo pero teniendo la proporción de entalpía deseada. La entalpía positiva indica un calentador; la entalpía negativa indica un enfriador.

11.4.15. Calculo del Reflujo del flujo Masico. Visualizando el líquido que sale del ‘plato teórico ' en etapa 1. Nota, si usted no tiene un condensador que éste en el numero non-cero, como usted tiene líquido que deja la etapa de tope. Para una columna con el condensador, ésta es la proporción de masa de Reflujo.

El primer flujo de salida será siempre el destilado y el segundo flujo de salida será siempre el producto de fondo de la columna. Si el tipo del condensador es 2 o 3, el flujo decantado siempre es el tercer flujo de la toma de corriente. Se tratan todos los arroyos de salida

11.4.16. Calculo de la Proporción de Reflujo. by Collantes A. Wilmer GENio

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Chemistry Engineer adicionales como los productos laterales y deben ingresarse del tope hacia el fondo. Si la columna tiene un condensador parcial y tiene vapor y líquido ambos productos del condensador, el vapor del condensador se definirá como destilado y el producto líquido se definirá como el primer producto lateral. Si la columna tiene un condensador total, no habrá vapor del condensador y el producto líquido del condensador se define como un destilado.

Cyrius Performance corrientes 7 y 9 son dos productos más laterales localizados en alguna parte abajo la columna.

Ejemplo: SCDS 1 4 -2 -5 -3 -7 -9 Suponga la columna tiene un condensador parcial (condensador tipo 1) y un producto líquido del condensador. La topología declarada anteriormente proporciona la información siguiente:

11.6. MÉTODOS

La columna tiene dos flujos de alimento, 1 y 4. flujo 1 entra en la columna en un sitio más alto. El flujo 2 es el producto de vapor (destilado) del condensador y el flujo 5 es el producto líquido del fondo de la columna. El flujo 3 es el producto líquido del condensador (se trata como el primer flujo del producto lateral) y las

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Los SCDS usan el método de la corrección simultáneo para la simulación el fraccionamiento riguroso. Aunque el algoritmo es apropiado, usted puede encontrar una discusión del método general en Kister, H.Z.; Distillation Design, McGraw-Hill (1992).


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Cyrius Performance

TOWER (Torre)

12.1. RIGUROSA DESTILACIÓN NSIDE-OUT

Destilación con condensador y reboiler.

La TOWR es un módulo de equilibrio vapor-líquido de muchas etapas rigurosas que simula solo el cálculo de la columna incluso las columnas de destilación, absorbedores, absorbedores con reboiled y strippers. Los productos laterales heaters/coolers de lado también pueden ser planeados rigurosamente por TOWR. La TOWR se ocupa de columnas con un máximo de cinco flujos de alimento, y cuatro productos laterales. La TOWR ofrece una variedad de especificaciones que lo hacen muy flexible al uso. Usted puede especificar el condensador, reboiler, o condiciones del plato. Las especificaciones, como la proporción de flujo total molar, el poder calorífico, proporción del reflujo, proporción de boil-up (ebullición), la temperatura, fracción molar, fracción de recuperación, la proporción de flujo de componente, la proporción de V/L, la proporción de flujo de masa, la proporción de flujo volumétrico, fracción de masa, la proporción de flujo de dos componentes, gravedad y peso molecular de productos, se permite en la TOWR.

Destilación con condensador y reboiler(mayor In y Out)

La convergencia de TOWR es normalmente más rápida que el otro módulo de cálculo de Plato-a-Plato del SCDS. Por consiguiente, se recomienda fuertemente que TOWR se use para simular una columna a menos que una de las situaciones siguientes ocurre: Absorbedor.

1. la eficacia del plano no es 1. 2. modelando de un sistema amino (MEA/DEA) y la convergencia es lenta. 3. TOWR no converge. Si la torre involucra Stripers laterales y pumparounds o más de cinco alimentos o cuatro productos del lado se requiere, el modulo que debe usarse es TOWER PLUS. En la barra de Equipos el icono que representa la torre es

Destilación con reboiler.

Mayor especificación (Clic sobre el botón derecho)

Numero de Torres : by Collantes A. Wilmer GENio

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Chemistry Engineer Destilación Reactiva.

Cyrius Performance Absorción Reactiva.

12.2. PARÁMETROS - PAGINA GENERAL

Las CONFIGURACIÓN GENERALES de los parámetros siguientes, en el orden de ingreso:

12.2.1. Tipo de condensador:

3 condensador parcial con decantación de agua en el cond.

0 total o ningún condensador 1 condensador parcial 2 condensador total con decantación de agua en el cond.

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Chemistry Engineer

Cyrius Performance Ingrese la caída de presión del condensador como un número positivo.

12.2.5. Caída de presión de la columna: Ingrese la caída de presión a través de la columna y el reboiler como un número positivo. La presión en cada plato se pondrá por la interpolación lineal del plato desde el tope (no condensador) hasta el fondo de la columna (incluso reboiler).

Especifique el tipo del condensador como 0 si no hay ningún condensador. Para un condensador total, el destilado será líquido. Para un condensador parcial, el destilado será el vapor del condensador aun cuando hay un producto líquido en el condensador que se definirá como un producto lateral líquido.

12.2.6. Número de Etapas: El número de etapas incluso el condensador y reboiler. Se numeran a las etapas desde el tope de la torre hasta abajo. Si un condensador está presente, se trata como etapa 1. Si un reboiler está presente, se trata como la etapa N. El número mínimo de etapas es 2; no hay ningún máximo.

El agua inmiscible, opción K-valor debe usarse si el tipo se seleccionan 2 o 3. El usuario recordará K-valores locales que pueden asignarse al ops de la unidad individual, si se necesitara.

12.2.2. Temperatura de Subcooled:

12.2.7. Localización de los Sitios de Alimentación:

Subcooling puede especificarse para un condensador total. Si un valor no-cero en que X entra como una temperatura del subcooled, el condensador se arreglará a la temperatura X y el destilado será todo el líquido sin tener en cuenta si o no la temperatura especificada X realmente genera un Destilado líquido. En este caso, no especifique el modo del condensador como 3 (El modo 3 sólo es para un caso del no-subcooling).

En las etapas del alimento deben ingresarse de la cima hacia el fondo. El número de sitios de las etapas de alimentación debe estar igual que el número de flujos del alimento en la torre. Se ingresan los heaters/coolers laterales como arroyos que tienen entalpía pero ningún flujo, y en los sitios deben ingresarse como las etapas del alimento. Un flujo de alimento que ingresa en un condensador o un reboiler se permite.

12.2.3. Presión de la cima:

Ejemplo: TOWR 9 5 -7 -6 1 etapa de alimento: 3 2 etapa de alimento: 10

La presión del condensador o a el tope de la torre. Si ningún valor se ingresa, la presión del primer flujo del alimento se usará.

En este ejemplo, la torre tiene dos flujos de alimentación. Corriente 9 ingresa en la etapa 3 y la corriente 5 ingresa en la etapa 10.

12.2.4. Caida de presión del condensador:

12.3. Descripción del condensador, reboiler Estas especificaciones son similares a las especificaciones de la pagina 25 a la pagina 28, solamente se diferencia en que no se pueden especificar las eficiencia o propiedades de los platos en esta torre,


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Cyrius Performance

Ejemplos 1.- TOWR – Absorción


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Manual de Chemcad 5 Total

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