Simulación de un proceso en ChemCAD

SIMULACIÓN DE UN PROCESO EN CHEMCAD

PROCESO HABER Para la simulación de éste proceso en el simulador chemcad, se usará el módulo de reactor de Gibbs. Éste establece la composición en el equilibrio de la mezcla dados la composición de alimentación al reactor y las condiciones de operación del mismo (presión y temperatura). Todas las especies químicas especificadas en la lista de componentes participaran en la reacción a menos que se especifiquen como inertes. El equilibrio se determina minimizando la energía libre de Gibbs mínima de la mezcla; los datos termodinámicos los establece chemcad. Considere una alimentación de hidrógeno/nitrógeno con las siguientes propiedades: Temperatura Presión Composición Flujo molar

500K 100 atm 20% mol N 2, 80% mol H 2 1000 kgmol/hr

Simularemos un reactor que produzca amoniaco mediante el proceso Haber:     

Las especificaciones del reactor son las siguientes: Reactor Adiabático Presion 100 atm Caída de presión 1 atm

PROCEDIMIENTO DEL DISEÑO DEL REACTOR 1.

Iniciar la aplicación ChemCad.

2.

En la paleta de operaciones unitarias, hacer click en la pestaña reactores, luego hacer click en el reactor Gibbs. Una vez que haya sido seleccionado, colocarlo en el área d trabajo donde quieras colocarlo.

3.

Ahora, de nuevo de la paleta principal, selecciona la flecha de alimentación y la flecha de producto, y colócalas cercanas al reactor.

4.

Ahora usa el botón corrientes  de la paleta principal para conectar la flecha de alimentación a la parte superior del reactor, y la flecha de productos a la inferior.

5.

En la barra de menús seleccionar Termofísica-> Lista de Componentes, y agregar nitrógeno (46), hidrógeno (1) y amoniaco (63). Hacer click en ok hasta salir de todos los menús.

6.

Ir al menú Formato->Unidades de Ingeniería para seleccionar Unidades del Sistema Internacional. la composición de los flujos debe de ser en fracción molar, además, cambiar las unidades de presión a atmósferas.

7.

Hacer doble click en la flecha de alimentación para especificar las propiedades de la alimentación citadas al principio del documento.

8.

Ahora, hacer doble click en el Reactor Gibbs. Especificar el modelo térmico como adiabático. Seleccionar la fase de la reacción a vapor o varias fases, establecer la presión de operación del reactor a la establecida en la tabla proporcionada y presionar ok.

9.

De la barra de menús, seleccionar correr->correr todo

A continuación se muestra el reporte obtenido después de la corrida. CHEMCAD

6.3.1

Page

1

Simulation name:

Simulación Haber

Date:

10/03/2014

Stream No.

1

2

Stream Name

Alimentación

Producto

Temp K

500

734.3682

Pres atm

100

100

Enth MJ/h

5998.1

5998.3

Vapor mole frac.

1

1

Total kmol/h

1000

869.9011

Total kg/h

7215.44

7215.479

Total std L m3/h

29.9711

25.6764

Total std V m3/h

22413.65

19497.65

Hydrogen

1612.64

1219.2599

Nitrogen

5602.8

3780.505

NH3

0

2215.7141

Time:

00:28:52

FLOW SUMMARIES:

Flowrates in kg/h

Se observa claramente que la producción de amoniaco fue alta tal y como se esperaba debido a la alta temperatura y presión de la corriente de alimentación al reactor. Se puede comprobar que al bajar éstos valores y realizar una segunda corrida, la producción de amoniaco se ve disminuida tal y como lo predice la práctica.