Simulación de Procesos
RXNHEAT AVAILH
M115
BFWOUT
PURGE V-FLOW
VAP T HP-SEP
RXOUT LTENDS
COLUMN L-FLOW
LIQ
COLFD
PRODUCT
Columnas de Destilación
Simulación de operaciones de destilación, absorción y extracción líquido – líquido. Módulos para cálculos cortos y detallados. Destilación azeotrópica y extractiva, destilación despojadores, destilación de crudos entre otros.
reactiva,
absorbedores,
El programa Aspen Plus dispone de los siguientes módulos de Cálculos para diferentes Columnas de Destilación.
DSTWU
RadFrac
MultiFrac
Distl
RateFrac
PetroFrac
SCFrac
Extract
BatchFrac
Este enfoque utiliza el método corto Winn-Underwood-Gilliland para el diseño contextual. Esta diseñado para una sola alimentación y 2 corrientes de salida. Recuerde, para obtener información adicional acerca de este método, seleccione el icono de DSTWU y presione F1. Winn:
Estimación del número mínimo de etapas
Underwood: estimación del reflujo mínimo Gilliland:
número de etapas reales
Para realizar esta opción se debe especificar la Recuperación de los Claves Ligeros y Pesados. DSTWU calcula la Relación de Reflujo Mínimo y el Número Mínimo de Platos teóricos de la recuperación especifica. También calcula la Relación de Reflujo Real para un número específico de etapas, o el número real de etapas para una relación de reflujo especifica, según sea el caso. Adicionalmente, determina la ubicación óptima de la alimentación y el calor del rehervidor y del condensador. El modelo supone desbordamiento molar permanente y volatilidad relativa constante.
Método corto de Winn-Underwood-Gilliland que se utiliza para columnas simples (Design). Se especifica la recuperación deseada de componentes Livianos y Pesados. Resultados: número de etapas teóricas, relación mínima de reflujo etapa de alimento y carga calorífica.
Este enfoque es también para una alimentación y 2 productos de la destilación pero utiliza el método de Edmister para calcular la composición del producto. Debe utilizar el icono de la columna en "Distl", conecte los flujos de alimentación y productos. Encontrará esta opción al seleccionar el flujo con el botón izquierdo del ratón. Para utilizar este método, se deberá especificar: ▪
Número de etapas
▪
Ubicación de la alimentación
▪
Reflujo
▪
Perfil de presión
▪
Relación entre el destilado y la alimentación
Los resultados son la temperatura de la etapa de alimentación, temperatura de la etapa del fondo, la temperatura de la etapa superior, y la composición de la alimentación, así como la composición del producto. También asume desbordamiento molar permanente y volatilidad relativa constante. Básicamente, este método puede ser utilizado
cuando todo en la columna se
especifica y es necesario comprobar los resultados del producto.
Simulación de columnas multietapa con una corriente de alimento y dos productos (Rating). Cálculo de la composición de salida de los productos a través de una aproximación de Edmister. Supone flujos equimolares y volatilidades relativas constantes.
Método corto para la simulación de columnas complejas: un alimento, cualquier cantidad de productos y vapor de despojamiento (opcional) Unidades de procesamiento de crudo Torres de vacío
RADFRAC es un método riguroso de destilación que utiliza Aspen. No se hacen suposiciones. Se
puede utilizar para absorción, extracción, destilación extractiva, la
destilación azeotrópica, y la destilación normal. Es capaz de manejar cualquier número de flujos de salida de productos
Método riguroso que calcula cualquier operación de separación líquido-vapor. Destilación ordinaria Absorción y despojamiento Destilación extractiva y azeotrópica Destilación reactiva (equilibrio, conversión, electrolíticas, entre otros) Se utiliza para Especificaciones de Diseño Diseño y evaluación de platos y empaques Especificación de eficiencias Murphree Análisis Térmico e Hidráulico Algoritmos de convergencia: inside – out, Newton, Sum,-rates
Modelo riguroso para simular múltiples unidades de separación interconectadas. Aplicación en columnas de separación de aire, combinaciones de absorbedores y despojadores, entre otros. Asume etapa de equilibrio pero es posible especificar eficiencias de Murphree.
Modelo riguroso para simular las operaciones de separación de la industria de refinación de crudos. Torres Preflash / Torres a vacío Modelamiento de hornos: etapa de energía, flash simple, flash con by pass.
Modelo riguroso de no-equilibrio (sin equilibrio) El grado de separación se determina a través de los mecanismos de transferencia de masa y calor No utiliza factores empíricos (Eff, HETP, entre otros) Se utiliza para evaluar y diseñar columnas de platos y empacadas.
Modelo riguroso para la simulación de extractores líquido – líquido. Manipula múltiples alimentaciones, calentadores / enfriadores y corrientes laterales. Calcula los coeficientes de distribución. Este modulo solo se utiliza para hacer cálculos de evaluación de extractores.
Modelo para destilación por lotes / carga
que resuelva balances de materia y
energía en estado dinámico.
Calcula los perfiles en función del tiempo.
Supone etapas de equilibrio, retención de líquido constante y retención de vapor cero.
Separación Multietapas – Método Riguroso
RADFRAC es un método riguroso de destilación que utiliza Aspen. Se utiliza para calcular cualquier operación de separación líquido – vapor puede utilizar para absorción, extracción, destilación extractiva, la destilación azeotrópica, y la destilación normal. Es capaz de manejar cualquier número de flujos de salida de productos Destilación Ordinaria Absorción y despojamiento Destilación extractiva y azeotrópica Destilación reactiva (equilibrio, conversión, electrolíticas)
Se presenta el modelo de Fraccionamiento RadFrac, el mínimo de entradas requerido, el uso de las especificaciones de diseño y la eficiencia de las etapas.
Especificar en DATA SETUP / BLOCK / INPUT Numero de etapas Configuración (construcción) del condensador y el rehervidor Dos (02) especificaciones de operación de la columna (presión y temperatura, por ejemplo) Fases Convergencia
DATA SETUP / BLOCK / INPUT: En esta ventana se colocan las especificaciones de la Columna.
Especificar: Localización del Plato de entrada de la corriente de alimentación Debajo de la Etapa: Vapor de alimentación va hacia la etapa arriba de plato de alimentación y el líquido va hacia el plato de alimentación.
En la etapa: Vapor y Líquido de la alimentación va a especificar el plato de alimentación
Especificar (view): Desempeño de la presión a lo largo de la columna Presión de Fondo y Tope Caída de Presión en una sección
Condensador Rehervidor
NOTAS: Para especificar un Absorbedor sin condensador o sin rehervidor, se debe especificar en la hoja de configuración del RadFrac (RadFrac Setup) como condenser o reboiler NONE. Se puede especificar tanto la vaporización como la eficiencia de Murphree, las etapas o componentes básicos en la sección de Eficiencia de RadFracc (Efficiencies) Se puede modelar una segunda fase de líquido seleccionando vapor-liquido-líquido en la Validación de las Fases (valid phases)
1. Ejemplo: Se tiene 100 kmol/h de una mezcla equimolar de etano / etileno a 25 °C y 1 atm. Esta corriente tiene que ser separada en una columna de destilación capaz de recuperar al menos 99.6% del etileno y el 99% del clave pesado (Clave pesado: Etano), se especifica la composición del clave pesado en el destilado de 0.01; la columna tiene un total de 40 etapas. Calcular la relación de reflujo mínimo, la relación de reflujo real, las etapas mínimas y la ubicación de la alimentación de esta columna. Utilice modelo: RK Soave. Toda la columna opera a 300 psi (el rehervidor y el condensador están a 300 psi) Seleccione la ficha Columnas en el Modelo de la Biblioteca de equipos y coloque una columna DSTWU en la ventana del diagrama de flujo del proceso. Conecte un flujo de alimentación y dos corrientes de productos. En este punto su diagrama de flujo debe ser similar al de la figura 1.
Figura 1. Diagrama de Flujo de la Columna
Entre las especificaciones de la columna: componentes, flujo de entrada, número de etapas, recuperación de los componentes clave y las presiones de la columna. Para esta simulación se va introducir el número de etapas, 40; la recuperación de componentes clave, 0.996; y las presiones de la columna. Se va a suponer que la columna no tiene caída de presión a través de ella. Por lo tanto, se va a fijar la presión del condensador y del Rehervidor a 300 psi. Presione el botón ‘N→’, ejecute la simulación y genere sus resultados, etapas mínimas y reales, la relación de reflujo mínimo y real, y la ubicación de la alimentación.
Figura 2. Ventana Entrada de las especificaciones de la Columna DSTWU
En la ficha Configuración, seleccione un condensador total, y para las fases validas seleccione vapor-líquido. Especifique una relación de reflujo 20% por encima del reflujo mínimo (en base molar).
Para que se pueda entrar la recuperación de los productos deseados, se tiene que especificar la opción destilado/alimentación, se debe seleccionar el componente que se está especificando en la recuperación. Para ello, pulse el botón ‘feed basis’. Mover etileno de la lista de componentes disponibles a la lista de componentes seleccionados y después haga clic en el botón Cerrar. Ahora, introduzca una recuperación de 0.996. En el perfil, relación de reflujo vs. número de etapas para la columna
el número
de etapas teóricas es de 40,
necesarias para una relación de reflujo de 9.44. En este punto, la entrada de la ficha de configuración debe estar completa.
Figura 3. Ventana de Especificación de Entrada del Modelo Por último, se quiere ver cómo cambia la relación de reflujo en función de las etapas reales. Se debe tener en cuenta que la RR y el número de etapas están inversamente relacionadas. Se debe controlar la RR para un rango de 40 a 100 etapas. Seleccione el bloque de la columna dando doble click, elija Opciones de cálculos como se muestra en la figura 4, seleccione "Generar tabla de la relación de reflujo vs. número de etapas teóricas." Introduzca 40 como el número inicial de las etapas y 100 como el número final de las etapas. Seleccione "Tamaño del incremento del número de etapas" y escriba 2. Presione el botón ‘N→’ en la barra de herramientas para volver a ejecutar la simulación.
Figura 4. Ventana de Generación de tabla de Reflujo vs. Número de Etapas Teóricas NOTA: los valores deben estar por encima del número mínimo de platos.
Figura 5. Selección del componente a recuperar Presione el botón ‘NEXT’, Se abrirá la pestaña Streams, se tiene que introducir la ubicación de la corriente de alimentación. Además, sus flujos de salida deben decir líquido. Esto completa la ficha de entrada de flujos. Presione el botón ‘NEXT’, se abrirá la ficha de entrada de la presión, asumir que no hay caída de presión.
Figura 6. Especificación de la Etapa de entrada de la Alimentación
Completada la pantalla del "Setup " , se puede pulsar el botón “NEXT". Si todos los "inputs" (entradas) requeridos de la simulación han sido completados entonces se estará en disposición de hacer un "Run" (corrida). Para ello basta con pulsar F5, el botón "Play" o "Start" de la barra de herramientas o ir al menú principal de la parte superior de la pantalla y seleccionar el submenú "Run".
NOTA: la presión de la alimentación debe ser mayor o igual a la presión de la columna, de lo contrario dará un mensaje de advertencia (warning) Para ver el Gráfico de etapas teóricas vs. reflujo, en la pantalla del navegador el bloque / resultados seleccione Perfil de Relación de Reflujo; designar las variables independientes y dependientes, a través de la opción Plot.
Figura 7.
Gráfico Etapas Teóricas vs. Reflujo
Los resultados de la simulación son mostrados en la figura 8.
Figura 8.
Resultados de la simulación
Si se desea controlar la composición del etano en el fondo en función de la relación de reflujo (RR) se puede realizar un Análisis de Sensibilidad donde se varía la RR de 7 a 60.
Ir al menú de datos, seleccione la pestaña de Análisis / Sensibilidad y a continuación haga clic en Nuevo para crear un análisis de sensibilidad. En la pestaña definir crear una nueva variable, haga clic en Nuevo y denomine la variable como Etano.
Figura 9. Ventana de especificación de la variable para Análisis de Sensibilidad Presione el botón NEXT o ir a ficha variar. Aquí se especifica en Aspen para variar la RR.
Seleccione en variable número Nuevo, Aspen asignara automáticamente un
número variable.
Figura 10.
Especificaciones del Límite de Reflujo a variar
Seleccione como límite inferior 7 y límite superior 60 e incrementos de 2. Para las etiquetas de su reporte escoja línea 1: RR presione el botón NEXT, se presentará la siguiente pantalla. Entre Columna 1 y variable
Figura 11. Ventana Entrada de Datos par el reporte de Análisis de Sensibilidad Para el gráfico, en la pantalla del navegador seleccione el bloque / resultados. Seleccione Perfil de Relación de Reflujo. Designar las variables independientes y dependientes a través de la opción PLOT.
Figura 12. Gráfico de Análisis de Sensibilidad: Reflujo vs. Composición
2.1. EJEMPLO DISTL Este enfoque es también para una alimentación y 2 productos de la destilación pero utiliza el método de Edmister para calcular la composición del producto. Debe utilizar el icono de la columna en "Distl" en lugar de DSTWU. Si está modificando el ejemplo anterior, usted debe borrar el bloque DSTWU y reemplazarlo con un bloque de Distl, y vuelva a conectar los flujos. Encontrará esta opción al seleccionar el flujo con el botón derecho del ratón. Para utilizar este método, se deberá especificar: Número de etapas Ubicación de la alimentación Reflujo Perfil de presión Relación entre el destilado y la alimentación Los resultados son la temperatura de la etapa de alimentación, temperatura de la etapa del fondo, la temperatura de la etapa superior, y la composición de la alimentación,
así
como
la
composición
del
producto.
También
asume
desbordamiento molar permanente y volatilidad relativa constante. Básicamente, este método puede ser utilizado cuando todo en la columna se especifica y es necesario comprobar los resultados del producto. Remplace el bloque DSTW por un bloque DISTL la misma alimentación del ejemplo anterior. Entre las especificaciones de la columna como muestra la figura 13.
Figura 13. Ventana de especificaciones de la columna
Suponga que usted desea controlar la composición del etano en el fondo en función de la relación de reflujo (RR). En otras palabras, se quiere aumentar o disminuir la RR y ver el efecto que tiene sobre la composición molar de la corriente del fondo. Para ello se debe realizar un Análisis de Sensibilidad donde se varía la RR entre 7 y 60. Ir al menú de datos, seleccione la pestaña de Análisis > Sensibilidad > y, a continuación, haga clic en "Nuevo" para crear un análisis de sensibilidad. Identifíquelo con el nombre de su preferencia. En la pestaña definir crear una nueva variable, haga clic en "Nuevo" y llame a su variable XETANO. La ventana de definición es la mostrada en la figura 14. Llene el área de referencia de la siguiente manera:
Figura 14.
Ventana de especificación de la variable para Análisis de Sensibilidad
Presione ‘N→’ dos veces o ir a la ficha variar. Aquí se le especifica a Aspen para variar la RR. Seleccione en variable numero ‘Nuevo’, Aspen asignará automáticamente un número variable. Llene el formulario acorde a la figura 15.
Figura 15. Especificaciones de límite del reflujo a variar Seleccione los límites: inferior 7, limite superior 60
e
incremento de 2. Para las
etiquetas de su reporte escoja línea 1: RR. Presione el botón ‘N→’, Se presentara la pantalla mostrada en la figura 16. Entre columna 1 y variable XETANO
Figura 16. Ventana de entrada de datos para reporte de análisis de sensibilidad
Para ver el gráfico (figura 17), en la pantalla del navegador seleccione el Bloque > Resultados. Seleccione perfil de Relación de Reflujo. Designar las variables independientes y dependientes, a través de la opción "Plot" en la parte superior del menú.
Figura 17. Grafico de análisis de sensibilidad Reflujo vs. Composición. 2.2.
RADFRAC
RADFRAC es un método riguroso de destilación que utiliza Aspen. No se hacen suposiciones. Se puede utilizar para absorción, extracción, destilación extractiva, la destilación azeotrópica, y la destilación normal. Es capaz de manejar cualquier número de flujos de salida de productos. Ejemplo RADFRAC Remplace el bloque DSTW por un bloque RADFRAC La misma alimentación del ejemplo anterior. Entre las especificaciones de la columna como muestra la figura 18. Como Ud. puede ver requiere más especificaciones de entrada que los modelos anteriores. En la ficha Configuración, seleccione un Condensador total, y para las fases validas seleccione vapor / líquido.
Especifique una relación de reflujo obtenida por el modelo DSTWU (en base molar). Para que se pueda entrar la recuperación de los productos deseados, se tiene que especificar la opción Destilado/ Alimentación. Sin embargo, esta opción es diferente a la de la columna de DSTWU y se debe seleccionar el componente que se está especificando en la recuperación. Para ello, pulse el botón ‘feed basis’. Mover etileno de la lista de componentes disponibles a la lista de componentes seleccionados como muestra la figura 19 y después haga clic en el botón Cerrar. Ahora, introduzca una recuperación de 0,996. En este punto se han entrado todos los datos que se requerían en los métodos anteriores, pero en este caso Aspen todavía requiere más datos. En el perfil, relación de reflujo vs. número de etapas para la columna DSTWU Aspen había calculado que 40 era el número de etapas teóricas necesarias para una relación de reflujo de 9.44. Por esta razón, el número de etapas será 40 en esta simulación. En este punto, la entrada de la ficha de configuración debe estar completa y la ventana debe ser similar a la que se observa en la figura 18.
Figura 18.
Ventana de especificaciones de entrada del modelo RADFAC
Figura 19.
Selección del componente a recuperar
Presione el botón ‘N→’, Se abrirá la pestaña Streams, como muestra la figura 20, se tiene que introducir la ubicación de la corriente de alimentación. Además, sus flujos de salida deben decir líquido. Esto completa la ficha de entrada de flujos. Presione el botón ‘N→’, se abrirá la ficha de la de entrada de la presión, utilizar la misma presión que la de la simulación DSTWU, asumir que no hay caída de presión.
Figura 20.
Especificación de la etapa de entrada de la alimentación
Una vez que han sido completados todos estos datos ya se ha finalizado este caso sencillo de modelo RadFrac. Es posible especificar con mayor profundidad el modelo, pero éste no es el objetivo de esta guía. Completada la pantalla del "Setup" de RadFrac, se puede pulsar el botón "Next". Si todos los "inputs" requeridos de la simulación han sido Completados (no sólo los de este modelo sino los de cualquier modelo que se encuentre en el flowsheet y los de las corrientes de alimentación) entonces se estará en disposición de hacer un "Run". Para ello basta con pulsar F5, el botón "Play" o "Start" de la barra de herramientas o ir al menú principal de la parte superior de la pantalla y seleccionar el submenú "Run". NOTA: la presión de la alimentación debe ser mayor o igual a la presión de la columna, de lo contrario dará un mensaje de advertencia.
3. Ejercicio Datos Componentes: Metano, Etano, Butano Presión de la columna 450 psig # de Platos: 50 Temperatura de Alimentación: 30 °C Recuperación de Metano, 98% y demás 7.5% 1.
Elaboración del Diagrama de Flujo
Seleccionamos una Columna tipo DSTWU, ya que este tipo de columnas nos permite utilizar el método corto de Winn.Underwood-Gilliland, el cual permite calcular: Winn: estimación del número mínimo de etapas Underwood: estimaciones de reflujo mínimo Gilliland: número real de las etapas Cabe resaltar que si se utiliza esta opción se debe especificar la Recuperación de los Claves Ligeros y Pesados. Para seleccionar el equipo entramos en Columnas (columns) y luego tomamos DSTWU
Para poder seleccionar la columna DSTWU hacemos click sobre el icono, luego movemos el mouse sobre la hoja del gráfico y nuevamente hacemos clic y Esc para soltar el equipo.
Luego lo que hacemos es construir la corriente de Alimentación y las corrientes de salida, para realizar esto hacemos clic en Material Streams y en la columna se mostrara los puntos de conexión de las corrientes.
Luego conectamos todas las corrientes rojas
Después de haber creado todas las corrientes lo que hacemos es Introducir los datos de Operación. Hacemos doble clic sobre la corriente de Alimentación e introducimos los datos de Operación (T= 33 °C y P= 14.7 psia, Flujo 250 kmol/h) Asumimos la siguiente composición molar: C1 = 0.7 C2 = 0.2 n-C4 = 0.1
Después de Introducir los datos de la corriente de Alimentación, cerramos la subventana y luego procedemos a introducir los datos de la columna de destilación en BLOCK o haciendo doble clic sobre la columna
Después de introducir todos los datos, cerramos la sub-ventana y procedemos a Simular, haciendo clic en NEXT Nos aparece el siguiente mensaje y le damos Aceptar para que el simulador comience a realizar los cálculos.
Cuando el simulador concluya de simular aparecerá la siguiente ventana con el mensaje Simulación Completada.
Para poder ver los resultados, hacemos clic en Chek Results ……. / F8 -> Results Summary
o Data Broser
Los resultados de las corrientes asociadas:
Las condiciones de la Columna se observan haciendo clic sobre el equipo y tomando la opción BLOCK –> DESTILAC -> RESULTS
La relación de Reflujo mínimo es de 0.68690182 y el número de Etapas mínimas es de 2.301
Ejemplo: A continuación seguiremos los pasos de una simulación con la construcción de un modelo para el proceso de recuperación de Metilciclohexano de una mezcla Metilciclohexano – Tolueno, usando como solvente Fenol. 1.
Creación del Diagrama de Flujo de Proceso.
A continuación se muestra el diagrama de flujo del proceso, existen dos corrientes de alimentación: una que contiene metilciclohexano y tolueno, y otra que contiene el solvente Fenol, una operación unitaria / BLOCK (Columna de Destilación) y dos corrientes de salida: Destilado y Producto de Fondo. 1
Phenol 1200 lbmol/h
7
220°F
No. of Equilibrium Stages 22
20 psia MCH
Total Condenser 200 lbmol/h
14
Reflux ratio 8
Tolueno 200 lbmol/h
Distillate rate 200 lbmol/h
220°F
Condenser pressure 16 psia
20 psia
Reboiler pressure 20.2 psia
22
Para construir la Columna: Seleccione de la librería “Columns” y dentro de esta aparecerán los diferentes modelos de columnas. Seleccione el modelo RadFrac
Fig. 39.
Librería de Modelos
NOTA: Para conocer su aplicación coloque el cursor sobre el icono “Radfrac” y en la parte inferior de la ventana principal, en el “Prompt Area” aparecerá esta información. Una forma de obtener la información más amplia es colocando la tecla de Ayuda sobre el icono o seleccionándolo y presionando F1.
De acuerdo a la información disponible, este modelo es apropiado para este tipo de columnas.
Fig. 40.
Opción de Ayuda e Información
Existen diferentes íconos con los cuales puede representarse este modelo, para seleccionar el icono deseado dentro de “Radfrac”, pulse “Radfrac”, aparecerá en pantalla:
Fig. 41.
Opciones de Columnas en Radfrac
para desplegar
Dentro de esta pantalla haga clic sobre el icono correspondiente. Para el ejemplo seleccionaremos FRACT1. Con el icono seleccionado coloque el mouse sobre el área de trabajo y haga clic sobre la pantalla para colocar el equipo (Columna) y de esta manera comenzar a construir el diagrama de flujo del proceso.
Fig. 42.
Construcción del Diagrama de Flujo de Procesos
El simulador asigna automáticamente un nombre al Block, para cambiarlo pulse el botón derecho del mouse y seleccione “Rename Block” y coloque el nombre deseado. El próximo paso es colocar y conectar las corrientes a la columna.
NOTA: para desactivar la selección del equipo pulse Esc, escape, o pulsando el botón
Para colocar las Corrientes: Haga clic sobre el icono de Stream de la librería,
pueden manejarse
corrientes de materia, calor o trabajo. Una vez seleccionado el tipo de corriente, mueva el mouse sobre el diagrama de flujo, de esta forma se activaran sobre el equipo todos los puntos donde deben conectarse las corrientes.
Fig. 43.
Puntos de Conexión de las Corrientes en los Equipos
NOTA: Las flechas en Rojo, indican corrientes obligatorias y las Azules corrientes opcionales.
Para Conectar las Corrientes de Alimentación: Coloque el cursor sobre la flecha de color rojo de alimentación a la columna, haga click sobre ella y mantenga presionado el mouse, luego muévalo hacia cualquier lugar del área de trabajo y haga clic nuevamente, de esta manera aparecerá la primera corriente. Para Conectar la segunda corriente repita el procedimiento anterior. Cuando la corriente esta conectada la flecha tiene Fondo Negro. Para conectar la corriente del producto destilado: Coloque el mouse sobre la flecha en rojo que indica el producto destilado, haciendo click sobre ella y manteniendo pulsado, muévalo hasta el lugar donde quiera ubicar la corriente y luego haga Click nuevamente. Pulse el botón
cuando finalice con la conexión de las corrientes, para desactivar
la aplicación o escape, ESC.
Fig. 44.
Conectar las Corrientes de salida
Ahora el Diagrama de Flujo esta completo. NOTA: Al colocar la primera corriente el color rojo de la flecha desaparecerá, pero sobre el mismo punto pueden conectarse varias corrientes. Si la columna tiene un condensador total, la corriente de destilado no será necesaria y cambiará de color rojo a azul. El simulador asigna automáticamente un número de corriente, para cambiarlo seleccione la corriente, pulse botón derecho del mouse y seleccione “Rename Stream”, luego coloque el número o nombre deseado. Asigne a la corriente 1 el nombre de ID1 y a las dos ID2, a la corriente de destilado ID3 y el fondo ID4. 2.
Adición de Datos al Modelo de Simulación del Proceso
Una vez que se tiene el Diagrama de Flujo construido, debe comenzar a suministrar la información requerida: Haga clic sobre el menú “Data” para desplegar la ventana, donde aparecerán los datos mínimos necesarios para realizar la simulación:
Fig. 45.
Menú Data
En el Menú Data aparecen las Opciones para colocar los datos mínimos necesarios para realizar una simulación: 2.1.
Setup
2.2.
Component
2.3
Properties
2.4.
Streams
2.5.
Block
2.1.
Setup
En el Setup se especifican aspectos generales de la simulación. La información es opcional, por ejemplo Titulo, unidades por defecto, Opciones del archivo de salida de las corrientes y opciones del reporte. Titulo Unidades por defecto In-Units: unidades de entrada en el diagrama de flujo Out-Units: unidades utilizadas en el archivo de salida o resultados Opciones del archivo de salida de las corrientes y Opciones del Reporte. Especificaciones del Titulo, propiedades de las corrientes y Sistema de Unidades, para el Proceso de Recuperación de Metilciclohexano. Seleccione en el Menú Data la Opción SETUP y en el titulo coloque “Proceso de Recuperación de Metilciclohexano” y presione Enter.
Fig. 46.
Menú Data / Setup / Specifications
La información restante aparecerá por defecto. Seleccione “Report Options” dentro de Setup para revisar las opciones especificadas del reporte para el tipo de archivo Template. Cuando se requiere una propiedad adicional, puede especificarse a través de “Property Sets”, haga click en
y posteriormente seleccione TXPORT la cual
contiene Propiedades de Transporte y Densidad.
Fig.47 .
Fig. 47.
Menú Reactions
Menú Data / Setup
Para especificar las Unidades de salida SETUP > UNIT SETS > NEW Se especifican las unidades y las variables que se requieran en el reporte de resultados.
NOTA: Aspen Plus en cualquier simulación calcula la temperatura, presión, fracción de vapor, peso molecular, flujo total, entalpía, entropía y densidad de cada una de las corrientes involucradas en el proceso.
2.2.
Especificación de los Componentes:
Los componentes para este ejemplo son Tolueno, Fenol y Metilciclohexano, para definirlos siga el procedimiento: Seleccione “Components” del menú “Data” o
Components del Data Browser,
para especificar todos los componentes presentes en la simulación, aparecerá en la pantalla:
Fig. 48.
Menú Data / Components
Los componentes pueden seleccionarse por una de las siguientes formas: Por su nombre (ingles): TOLUENE Por su Formula: C7H8 o un elemento C, a través de FIND aparecen todas las opciones Por su Peso Molecular / Punto de Ebullición El código ID del compuesto se utilizará para identificar el componente en la simulación (como aparecerá en el Reporte) Coloque en Component ID el nombre (ingles) del componente: Toluene Phenol MCH, para el metilciclohexano.
Para este componente no aparecerá la formula, ni el nombre automáticamente, ya que no es el nombre que tiene el simulador para este componente, Coloque METHYLCYC y presione ENTER, aparecerá:
Fig. 49.
Igualmente
aparecerá
esta
Ventana Find de Componentes
ventana
haciendo
clic
sobre
FIND
del
menú
“Components”.
En la pantalla aparecerán todos los componentes que contengan en su nombre las letras especificadas o con un elemento dentro del compuesto, C. Seleccione de la lista el componente requerido y luego presione ADD, de esta manera el componente se adiciona a la lista de componentes. Cierre la ventana y retornará a la lista de componentes.
NOTA: si necesita buscar un componente del cual se conoce solo el peso molecular o componente que se encuentren en un rango de puntos de ebullición, o por número CAS, puede hacerlo pulsando la pestaña ADVANCED dentro de la ventana FIND.
2.3.
Selección del Modelo Termodinámico (Properties)
Seleccione Properties del menú Data o desde el Data Browser para especificar el Método Termodinámico con el cual se calcularan las propiedades tales como constantes de equilibrio, entalpías y densidades. Una opción de estimación es una colección de modelos utilizados para describir el comportamiento de los componentes puros y de las mezclas. * Seleccionar un Buen Método de Estimación de Propiedades es el factor Clave de la simulación. Haga click sobre Properties > Specifications Para esta simulación use el modelo de Coeficiente de Actividad UNIFAC, este modelo es apropiado para estimar la No Idealidad de la fase líquida. Haga click sobre el botón
de Base Method / Property Method para desplegar los
diferentes tipos de procesos:
Fig. 50.
Menú Data / Properties
NOTA: En Aspen Plus los métodos de estimación de propiedades Property Methods, están agrupados de acuerdo al tipo de proceso; es decir se recomiendan los métodos mas apropiados para manejar los componentes presentes y las condiciones existentes en un determinado proceso.
Para obtener información los métodos puede colocar el cursor sobre cada uno y leer el mensaje que aparece en la parte inferior de la ventana. Si desea información más detallada del modelo UNIFAC haga clic sobre la tecla Ayuda y colóquela sobre el modelo haciendo nuevamente click. Al seleccionar el modelo se completa la información requerida en esta ventana, sin embargo en esta existe información por defecto, sobre calculo de propiedades, que puede modificarse si el usuario lo requiere.
Fig. 51.
Opción de Ayuda e Información
2.4. Especificación de los Datos para las Corrientes: Seleccione Streams del menú Data o en el Data Browser, para fijar las condiciones y composición de todas las corrientes de entrada. Para fijar la composición de una corriente es necesario: Flujo total y fracciones de cada componente o flujos individuales de cada componente. Fije las especificaciones de la corriente 1, ID1 (MCH y Tolueno): Temperatura: Presión:
220 °F 20 psi
Flujo de tolueno: 200 lbmol/h Flujo de MCH:
200 lbmol/h
Los datos de esta corriente estarán completos cuando aparezca en la esquina superior izquierda el signo de verificación √, en color Azul. Haga doble click sobre la corriente 2 en el Data Browser y luego haga click en Specifications o haga click sobre el botón NEXT para ir directamente a la ventana de especificación de esta corriente. Introduzca los datos de la corriente 2 ID 2, Fenol Temperatura Presión Flujo de Fenol
220 °F 20 psi 1200 lbmol/h
Fig. 52.
Menú Data / Streams
NOTA: se requiere información solo para las corrientes de entrada, el simulador calculara las corrientes de salida.
2.5. Especificación de los Datos para las Operaciones Unitarias / Equipo / Block En Aspen Plus las operaciones unitarias / equipos son nombrados como BLOCK. En esta parte debe suministrársele a la simulación los datos de cada uno de los equipos presentes. En el ejemplo: Columna de recuperación Destil. Haga click sobre el botón NEXT para ir directamente a la ventana siguiente Block 1 (Radfrac) y dentro de este Setup.
Fig. 53.
Menú Data / Blocks
En el Setup de la columna deben especificarse todas las pestanas que aparecen en color Rojo: Configuración, Streams, Pressure, Condenser, Reboiler haciendo click en cada una puede conocer la información requerida. Haga click sobre el botón NEXT para observar los datos requeridos en Configuración, cierre la ventana de Completion Status. Introduzca las especificaciones para la columna: Número de etapas:
22
Condensador:
total
Flujo de destilado (Destéllate Rate)
200 lbmol/h
Relación de Reflujo
8
NOTA: también se puede acceder a esta ventana mediante Block desde el menú Data o Data Browser.
Las fases que tiene por defecto son vapor-líquido, estas son apropiadas para esta simulación, ya que esta presente una fase vapor y una líquida, en esta casilla se puede seleccionar el tipo de Equilibrio. Verifique que cuando la información en Configuration esta completa, el botón cambia de color rojo a Azul.
Haga click sobre Streams; introduzca la etapa de alimentación de cada una de las corrientes en los lugares correspondientes: La corriente 1 (MCH-Tolueno) entra en la etapa 14 La corriente 2 (Fenol) entra sobre la etapa 7 Haga click sobre Pressure, en la casilla View se selecciona mediante el despliegue Pressure Profile. Debe especificarse, un perfil de temperatura etapa por etapa, o en las etapas en las cuales se conozca la presión o fijar una temperatura en la etapa de tope (condensador) y una caída de presión en la columna.
Fig. 54.
Menú Data / Blocks
En la casilla Stage, coloque el número de la etapa (1) para indicar la presión en la etapa 1 (condensador) Coloque 16 psi como presión en esta etapa. NOTA: la etapa 1 corresponde a la etapa de tope (condensador) y la última etapa, N corresponde al Rehervidor.
En la casilla Stage, coloque el número de la última etapa (22) para indicar la presión en el Rehervidor. Coloque 20.2 psi como presión en esta etapa, luego de esto la casilla de presión esta completa. La información requerida en la simulación esta completa, verifique esto en el indicador de status en la esquina inferior derecha de la pantalla, aquí aparecerá Flowsheet Complete. 3.
Corrida de la Simulación
La simulación se ejecuta únicamente cuando todos los datos mínimos están suministrados. Haga click sobre el botón NEXT y aparecerá:
Fig. 55.
Corrida de la Simulación
Presione OK y comenzará la corrida de la simulación a través del Panel de Control, esta es la ventana donde aparecen todos los pasos de la ejecución de una simulación. Luego de la corrida aparecerá en la barra de Status Results Available en color Azul, si la simulación converge, sino en color Rojo Results with Error cuando la simulación presenta errores y Results with Warning en color amarillo si existe una Advertencia.
Fig. 56.
Panel de Control
Otras formas de correr la simulación son las siguientes: a.
Seleccione RUN desde el Menú Run, aparecerá el Control Panel y se ejecutará la simulación.
b.
Seleccione desde la barra de herramientas, para esta opción no aparecerá en control en pantalla
c.
Abrir el Control Panel, desde el menú ver a través de la barra de herramientas y seleccione la opción Run, aparecerá el control panel y se ejecutará la simulación.
4.
Resultados de la Simulación
4.1. Resultados de Bloques (Operaciones Unitarias / Equipos) Para ver los resultados de un bloque puede seguir uno de los siguientes pasos: a.
Seleccione el Bloque B1 y presione el botón derecho del mouse y haga click en RESULTS
b.
Desde el Data Browser seleccione el equipo y luego Result
Aparecerá en pantalla:
Fig. 57.
Summary Results
c. Seleccione en el data Browser Block y luego Destil d. Seleccione Profile y luego TPQF NOTA: El Perfil TPQF, muestra el perfil de temperatura, presión, entalpía y flujo para la columna.
En la casilla View haga click sobre el botón para observar los flujos de cada etapa y en el despliegue para observar los diferentes resultados de la columna.
Fig. 58.
Summary Results / Profiles
Verifique la pureza del MCH en el tope (cerca del 97%) etapa 1, seleccionando Compositions.
Fig. 59.
Summary Results / Profiles / Compositions
4.2. Resultados de las Corrientes: Para ver los resultados de una corriente puede seguir uno de los siguientes pasos: a.
Seleccione la corriente y presione el botón derecho del mouse y luego haga click en Results
b.
Desde el
Data Browser
seleccione Streams, luego la corriente deseada
(corriente 3) y Result. Aparecerá en pantalla:
Fig. 60.
Summary Results / Profiles / Streams
Si desea anexar otra corriente (corriente 4) en la casilla siguiente seleccione el número de corriente, repita este procedimiento para agregar la corriente 1. Si desea anexar todas las corrientes en esta tabla, en la casilla Display seleccione All Streams.
NOTA: para modificar datos se selecciona la corriente o bloque y se reescribe el parámetro que se quiera cambiar luego se sigue el procedimiento descrito para correr la simulación.
5. Elaboración de un Reporte de Simulación: Seleccione en el Menú File, Export, aparecerá la ventana para generar el reporte. En la casilla Save Type seleccione Report File (*.rep)
Fig. 61.
Reporte de la simulación
Coloque MCH en el nombre del archivo. Presione SAVE para guardar el reporte MCH.rep Seleccione en el Menú View Report para abrir el reporte. También puede abrirlo con un editor de texto. Guarde el archivo, seleccione Guardar / Save del menú FILE y seleccione *.apw coloque el nombre y presione enter.
NOTA: Los archivos guardados como *.bkp, solo contienen los resultados finales, mientras que los del tipo *.apw contienen todos los resultados intermedios de la simulación, en cada corrida de un archivo *.apw los valores que aparecen como resultados, se utilizan como valores iniciales. Sin embargo, este tipo de archivo es más pesado y ocupa más espacio.
Opciones Avanzadas / Flowsheet Options Análisis de Sensibilidad Especificación de Diseño Transferencia de Variables
3 de las más empleadas en FLOWSHEET OPTIONS: Variables y Diseño de Especificaciones Transferencia de Análisis de Sensibilidad.
Fig. 62.
Menú Flowsheet Options / Operaciones Avanzadas
Análisis de Sensibilidad Una de las ventajas de usar un simulador de procesos es que el usuario puede realizar estudios de sensibilidad, es decir, observar el comportamiento del proceso mediante cambios en ciertas variables de operación. El resultado de un análisis de sensibilidad será representado por los valores de la variable manipulada y los efectos de esta sobre la variable controlada.
Definiendo el Análisis de Sensibilidad En la simulación del caso base MCH se observo el calor de la columna para la recuperación de MCH para un flujo de solvente fenol de 1200 lbmol/h. En el análisis de sensibilidad, podrás tabular la pureza del producto destilado (fracción molar) del metilciclohexano (MCH), así como el calor del condensador y el calor del rehervidor, para diferentes flujos de fenol. Abra el archivo MCH.apw creado en el ejercicio.
Guarde el archivo con un nuevo nombre, en el menú “File” seleccione “Save as” y colóquele el nombre MCHSENS.apw
Ingresando las Especificaciones para la Sensibilidad Las especificaciones para la sensibilidad, se ingresan a través del Menú Data:
Para el despliegue del menú “Data”, Haga “click” en “Data” en la barra de herramientas de la ventana principal.
Arrastre el mouse a través del menú “Data”, y seleccione “Model Analysis Tools” y luego seleccione “Sensitivity”. Aspen Plus muestra el “Sensitivity Object Manager” desde el cual puedes crear nuevos bloques de sensibilidad, así como editar los datos de entrada, los resultados mostrados, o realizar otras operaciones en los bloques de sensibilidad existentes.
En el “Sensitivity Object Manager”, Haga “click” en “New ID”. La sensibilidad generada “Sensitivity ID”, tomará el nombre “S-1”, automáticamente. Puedes aceptar el nombre por defecto, o reemplazarlo con la identificación que desees.
En la caja de dialogo “The Create New ID”, haga click en “OK” para aceptar el “ID” por defecto.
Aparece la ventana donde se define la sensibilidad S-1: “Sensitivity Input Define”:
Cada análisis de sensibilidad genera una tabla. Puedes definir los resultados que quieres ver, las variables de entrada que quieras modificar, y la forma como se tabularan los resultados. Definiendo las Variables Controladas: En la ventana de “Input Define”, seleccione o proporcione las variables de simulación que quiera adicionar en el análisis de sensibilidad y asigne a cada variable un nombre diferente. En este ejemplo puede definir la pureza del producto destilado MCH, el calor del condensador y el calor del rehervidor. Para seleccionar la pureza del producto destilado MCH como una variable: Haga “click” en el botón “New”. Escriba “XMCH” para definir el nombre de la variable en el recuadro “Variable Name”. Aparecerá la ventana “Variable Definition”. La pureza del producto destilado MCH es la fracción molar (mole fraction) del componente MCH en el producto destilado,
corriente ID3. Esta variable pertenece a la categoría “Streams” y es del tipo “Mole fraction”. NOTA: La variable aquí definida es la variable que se desea observar. En el cuadro “Category”, haga click en la opción “Streams” para seleccionar la categoría de la variable. En el cuadro “Reference”, haga click en la flecha que se encuentra a la derecha del recuadro “Type” y aparecerá una lista de variables a las que puedes tener acceso en la categoría corrientes. Seleccione “Mole-Frac”, dado que la variable es una fracción molar de un componente. En la lista de corrientes “Streams”, seleccione la corriente numero ID3, por ser la corriente en la que se desea observar la fracción molar. Aparecen los recuadros para el tipo de corriente “Substreams” y la lista de componentes “Components”. En este ejemplo, no necesitas modificar la opción por defecto de “MIXED” en el recuadro “Substream”. Haga click en el recuadro de XMCH en la ventana “Variable Name” la cual indicará que la definición de la variable XMCH está completa.
Haga click en el botón “Close” para cerrar la ventana “Variable Definition” y retornar a la ventana “Define”. Ya se tiene especificada la primera variable XMCH:
Para seleccionar el calor del condensador como otra variable a observar, el procedimiento a seguir es el mismo usado para definir la variable anterior: Haga “click” en el botón “New” En la ventana “Create New Variable”, escriba el nombre de la variable (QCOND) en el recuadro “Variable Name”. Haga click en “OK” para continuar. Debido a que el calor del condensador es un resultado para un bloque (operación unitaria: Columna) “RadFrac block DESTILAC”, esta variable pertenece a la categoría “Blocks” y es del tipo “Block-Var”. En el recuadro de categorías haga click en la opción “Blocks”. Haga click en la flecha que se encuentra a la derecha del recuadro “Type” para observar una lista de los tipos de variables a las que se puede tener acceso en la categoría blocks. Seleccione en “Type”, “Block-Var”.
En la lista de “Blocks”, seleccione block DESTILAC. Haga click en el recuadro “Variable” para observar la lista de variables. Muévase a través de la lista utilizando las fechas del teclado, y observe las descripciones en el apuntador. Seleccione COND-DUTY como variable dado que esta representa el resultado que se desea observar. Aspen Plus llena automáticamente la opción “sentence” basándose la elección de la variable. La definición de la variable QCOND está completa. Están creadas dos nuevas variables (XMCH y QCOND) usando el botón “New” en la hoja “Define”. Para ilustrar otra manera de crear variables, puede usarse ahora la lista del recuadro “Variable Name” que se encuentra en la ventana “Variable Definitión” para definir el calor del rehervidor como una nueva variable a observar. Haga click en el recuadro “Variable Name” y seleccione “New”.
En la “New” creada, escribe el nombre de la nueva variable que vas a definir QREB, QREB aparecerá en el recuadro “Variable Name”.
El calor del rehervidor también es una variable “Block” del tipo “Block-Var”. En el recuadro de categorías haga click en la opción “Block”. Seleccione en “Type”, “Block-Var”. Seleccione DESTILAC para block y REB-DUTY como variable. La definición de la variable QREB está completa. Haga click en “Close” para cerrar la ventana “Variable Definition” y para retornar a la ventana “Define”. Están identificadas las tres variables del proceso para en Análisis de Sensibilidad y a cada una se le asigno un nombre diferente. Haga click en el botón “Next”. El sistema experto “NEXT” muestra la hoja de requerimientos “Vary”. Definiendo las Variables Manipuladas En la hoja de entrada “Vary”, se definen las variables de simulación que van a ser manipuladas en el Análisis de Sensibilidad, se identifican los parámetros y se especifican los valores para los cuales serán presentados los resultados. En este ejemplo, se manipulará el flujo molar de fenol en la corriente de alimentación (ID2). Haga “click” en el recuadro “Variable Number”, selecciona para crear una nueva variable manipulada. Aspen plus crea la variable manipulada y muestra “1” en el recuadro “Variable Number”. Haga click en el recuadro “Type” para desplegar una lista de los tipos de variables que pueden ser manipuladas. Seleccione como tipo “Stream-Var”.
Seleccione ID2 en el recuadro “Stream”. Seleccione “MOLE-FLOW” en el recuadro “Variable”. En esta sesión, la evaluación se realiza en un rango
de flujo entre 1200 y 2000
lb.mol/h con incrementos de 100 lb.mol/h. Haga click en la opción rango total “Overall Range”. Escriba en el recuadro “Lower” 1200 para establecer el límite inferior. Escribe en el recuadro “Upper” 2000 para establecer el límite superior. Escribe en el recuadro “Incr” 100 para establecer la cantidad del incremento.
NOTA: los resultados se calcularan para cada incremento de 100 lbmol/h en el flujo. En esta sesión, se especificará “PHENOL FLOWRATE” como el titulo para la variable manipulada. En el cuadro “Report Labels” escriba Phenol en “Line 1” y Flowrate en “Line 2”, para especificar los títulos de cada columna en la tabla de resultados.
Luego de esta información, esta especificada la variable manipulada del proceso. Haga click en el botón “Next”, aparece la ventana “Tabulate”.
Definiendo las Variables Tabuladas En la pestaña “Tabulate”, especifique las variables que serán tabuladas en el Análisis de Sensibilidad, y suministre los títulos para las columnas de la tabla. Puede elegir entre las variables que se definieron en la hoja “Sensitivity Input Define”. Para tabular la composición del destilado MCH: En el recuadro “Colum Number”, escribe 1, indicando que esta es la primera variable tabulada.
Una segunda fila se abre en la tabla para definir una segunda variable tabulada.
En el recuadro “Tabúlate Variable or Expresión”, indique el nombre de la variable: XMCH.
Para la especificación del rótulo de la columna para la variable tabulada composición del destilado MCH: Haga click en el botón “Table Format”, para especificar el formato de la tabla. Escriba MCH, PURITY, IN DIST en el campo para el rotulo de la columna, como se muestra.
Haga click en “Close” para cerrar la ventana “Table Format”. Para tabular la columna del calor del condensador y el calor del rehervidor: En el recuadro para “Column Number” en la segunda fila, escribe 2. Escribe QCOND en el campo “Tabulate variable or expression”. En la siguiente fila de “Column Number”, escribe 3. Escribe QREB en el campo “Tabulate Variable or expression”. Se encuentran definidas las tres variables que se desean tabular en el Análisis de Sensibilidad.
Para especificar los rótulos de las columnas para el calor del condensador y el calor del rehervidor: Haga click en el botón “Table Format”.
Escriba el rótulo CONDENS DUTY en los recuadros para los rótulos de las columnas debajo de la columna 2.
Escriba el rotulo REBOLIER DUTY en los recuadros para los rótulos de las columnas debajo de la columna 3.
Cierra la caja de dialogo “Table format”, pulsando “Close”.
La Condición de Entrada para el bloque de Sensibilidad S-1 (la flecha azul en la carpeta S-1 en la izquierda de la ventana principal “Data Browser”) muestra que todos los datos de entrada requeridos se han ingresado. Corriendo la Simulación • Haga click en el botón “Next”, aparece la ventana “Required Input Complete” • Haga click en OK para continuar la simulación.
Aspen Plus muestra el Panel de Control “Control Panel”, donde aparecen los mensajes durante la ejecución de la simulación.
Cuando la corrida de la simulación se termina, aparece como mensaje “Results Avalible” (Resultados Disponibles) en la barra status en la parte inferior de la ventana principal, cierre la ventana del Panel de Control. En este momento pueden examinarse los resultados de la simulación.
Mostrando los Resultados del Análisis de Sensibilidad. Los resultados del Análisis de Sensibilidad consisten en una tabla de los valores que se solicitaron en la hoja de entrada “Tabulate”, como una función de la variable manipulada definida en la hoja de entrada “Vary”. Para ver los resultados de la sensibilidad: En el “Data Browser”, Haga click en “Results” debajo del recuadro “Sensitivity”, S-1, aparece la hoja “Summary”:
NOTA: Los resultados presentados arriba fueron obtenidos usando el archivo mch.apw del Aspen Plus. Si se usa el archivo de respaldo de Aspen Plus, mch.bkp, los resultados pueden ser ligeramente diferentes (en el 3er digito significativo). Esto ocurre porque el punto de comienzo para los cálculos a partir de los resultados previos. Cuando se usa un archivo .bkp, Aspen Plus reinicia antes de comenzar los cálculos. Graficando los Resultados de Sensibilidad. Además de mostrar los resultados en las tablas, pueden graficarse, para generar una grafica de la pureza del destilado MCH versus el flujo de fenol: Haga click en el rótulo de la columna que se quiera graficar en el eje de las X. En este caso haga click en el rotulo de la columna VARY 1. En el menú “Plot”, seleccione la variable del eje X. Haga click en el rótulo de la columna de MCH PURITY IN DIST. En el menú “Plot”, selecciona la variable del eje Y.
Para crear la gráfica: Seleccione “Display Plot” en el menú “Plot”. La gráfica de la pureza del destilado MCH versus el flujo de fenol aparecerá:
Puedes usar el botón de maximizar que se encuentra en la barra de titulo de la ventana del gráfico para obtener una gráfica que ocupa toda la pantalla. También puede modificarse la forma como se presentan los datos, cambiar titulo, escalas entre otras. Saliendo de Aspen Plus Para salir del Aspen Plus: En el menú “File”, seleccione la opción “Exit”. En la ventana que aparece selecciona “Yes” para guardar la simulación.
Especificación de Diseño Pueden fijarse especificaciones para una cierta variable del proceso y manipular alguna de las variables de entrada del mismo, el resultado corresponde a la condición especificada; por ejemplo: se desea encontrar el calor necesario en una columna de destilación, para obtener una composición de etano en el tope de 45% peso; para esto se fijará el valor de 0.45 % y el simulador buscará el valor del calor que cumple con esta especificación. Definiendo el Diseño Sobre Especificación En el caso base de la simulación de una columna de recuperación de metilciclohexano (MHC), se realizó la simulación para un flujo molar de fenol de 1200 lb.mol/h. Por otra parte, en el Análisis de Sensibilidad desarrollado, se evaluó la pureza del metilciclohexano (MHC) en el producto destilado, el calor en el condensador u rehervidor como una función del flujo molar de fenol. En esta sección se realizara la simulación para determinar la cantidad exacta de alimentación de fenol requerido para mantener una pureza de MCH en el producto destilado de 98%. Abra el archivo MCH.BKP creado.
Guarde el archivo con un nuevo nombre en el menú “File” seleccione “Save as” y colóquele el nombre MCHSPEC.BKP Comenzando el Diseño de Especificación Para crear el diseño de especificaciones (Desing Specs). Seleccione del menú “Data” la opción “Flowsheeting” y luego “Desing Specs” Aparece la pantalla principal del diseño sobre especificación. Haga click en
Aparece una ventana en la que automáticamente se genera la identificación para el diseño sobre especificación DS-1, puede aceptar esta identificación o cambiarla, colocándose sobre la identificación y escribir la identificación deseada: En esta ventana presione
para aceptar la identificación seleccionada,
aparece entonces la ventana que define el diseño sobre especificación:
En esta ventana se seleccionan las variables que se incluirán en el diseño sobre especificación (variable controlar), colocándole una identificación. Para seleccionar como variable la pureza HCM en el producto destilado: Haga click en el botón Aparece una nueva ventana de identificación: En la casilla “Variable name” se debe colocar XMCH y seleccionar para continuar. Aparece la ventana donde se define la variable. La pureza del MCH en el producto destilado es una variable de una corriente, seleccione en “Category” la opción “Streams”.
En la casilla “Type” presione
para desplegar la lista y seleccionar el tipo de la
variable a observar. Seleccione fracción molar “Mole-Frac” En la casilla “Stream” presione
y seleccione ID3 (corriente de liquido
destilado), ya que la pureza del MCH, se requiere en el producto destilado. En el casilla “Component” presione
y seleccione MCH
La flecha azul en el nombre de la variable indica que se encuentra completamente definida.
Presione close para cerrar la ventana. Aparece la ventana principal para el diseño sobre especificaciones DS-1.
El próximo definir las especificaciones del valor deseado, para este ejemplo se requiere del 98% de pureza. En la casilla “SPEC” coloque XMCH*100 (para convertir de fracción molar a porcentaje molar). En la casilla especificada como “Target”, coloque 98, ya que esta es la pureza deseada.
En la casilla “Tolerance”, coloque la tolerancia deseada para este ejemplo es 0.01 El próximo paso, consiste en definir la variable manipulada, para este ejemplo se manipulara el flujo molar de fenol en la corriente de entrada. Haga “Click” en Aparece la ventana donde se especifica la variable que se manipulara. En la casilla “Type” presione
y seleccione “Stream-Var”, ya que el flujo
de fenol es una variable perteneciente a una corriente. En “Stream Name” seleccione ID-2 En la casilla de “Variable” seleccione “Mole-Flow” Seguidamente seleccione los limites superior e inferior para la variable manipulada, del Análisis de Sensibilidad, se determinó que el flujo apropiado de fenol se encontraba entre 1200 y 2000 lb.mol/h. En la casilla “Manipulated Variables limits” coloque: Lower
1200 limite inferior
Upper
2000 limite superior
En la casilla “Report labels” coloque: Line 1
PHENOL
LINE 2
FLOWRATE
Ya se tienen las especificadas la información de la variable manipulada para este proceso, la flecha azul “Vary” indica que está completamente definida.
Haga click en Aparece la ventana “Required Input Complete”.
Corriendo la Simulación En la ventana “Required Input Complete”, haga click en
, aparece el panel
de control donde se ejecuta la corrida de la simulación. Al finalizar la corrida aparece un mensaje en la barra de estado, para observarlo cierre la ventana del panel de control. Examine los resultados de la simulación.
Resultados del Diseño Sobre Especificación
En el menú “Data” seleccione “Results Summary” para examinar la convergencia.
Los resultados se observan en la ventana “Results Summary Convergence Desing Spec”. El flujo de fenol requerido es de 1515.07 lbmol/h.
