Amoniaco

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11 de octubre de 2011 |
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Contenido

Contenido 1
Diagrama simplificado 2
Tabla 1. Análisis de grados de libertad 3
Estrategia de cálculo y procedimiento de solución 4
Variables que deben ser estimadas para inicial los cálculos 4
Secuencia de cálculo 5
Tabla 19. Flujo molar total, fracciones mol y flujos molares por componente (resultados finales) 16Discusión sobre problemas enfrentados durante el desarrollo del proyecto 17
Tablas con resultados probando elasticidad del circuito 19
a) Tabla 20. La corriente de purga es el 1.5% del efluente del reactor. 19
b) Tabla 21. En el reactor se convierte el 26% de hidrógeno alimentado. 20
c) Tabla 22. El flujo de alimentación de metano al circuito es de 55 kgmol/h. 21
Análisis de resultados 22a) La corriente de purga es el 1.5% del efluente del reactor. 22
b) En el reactor se convierte el 26% de hidrógeno alimentado. 24
c) El flujo de alimentación de metano al circuito es de 55 kgmol/h. 26
Conclusiones generales 28
Anexos 30
Tabla 29. Solución del tanque flash (B13) 31
Tabla 30. Solución del tanque flash (B12) 31
Tabla 31. Solución del tanque flash (B14) 32Primeras diez iteraciones utilizando el método de sustituciones sucesivas 33
Primeras diez iteraciones utilizando el método de aceleración de Wegstein. 44

Diagrama simplificado
C
H
A
B
I
B15
B18
B24
B13
B20
B14
E
G
F
D
L
K
J
M
B12
B25
C
H
A
B
I
B15
B18
B24
B13
B20
B14
E
G
F
D
L
K
J
M
B12
B25

1: Hidrógeno
2: Nitrógeno
3: Amoníaco
4: Metano
5: Argón1: Hidrógeno
2: Nitrógeno
3: Amoníaco
4: Metano
5: Argón

Tabla 1. Análisis de grados de libertad

  | B12 | B13 | B14 | B15 | B18 | B20 | B24 | B25 | Proceso | Global |
Entradas | J | B | M | A, I | H | K, G | C | D, F | A | |
Salidas | K, F | C, D | G, E | B | I, J | L | H | M | L, E | |
Incógnitas | 15 | 15 | 15 | 10 | 15 | 15 | 11 | 15 | 10 | 61 |
Ecuaciones de balance | 6 |6 | 6 | 5 | 1 | 5 | 5 | 5 | 5 | 44 |
Relaciones adicionales | 5 | 5 | 5 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 17 |
Grados de libertad | 4 | 4 | 4 | 5 | 13 | 10 | 5 | 10 | 5 | 0 |

Estrategia de cálculo y procedimiento de solución
Variables que deben ser estimadas para inicial los cálculos

La corriente de corte, como se indica en el diagrama simplificado, se hará en la corriente I. La ventaja de quesea esta la corriente de corte es que se pueden obtener los valores calculados rápidamente y sin hacer muchos cálculos. La corriente I se comporta de la siguiente manera: se recircula con la corriente A para formar la corriente B que entra al tanque flash (B13) donde se separa la fase líquida y vapor para formar la corriente D y C, respectivamente, llega por C al reactor donde sale la corriente Hy regresa al separador de donde surge I. En ese trayecto, la corriente supuesta sólo pasó a través de un tanque flash lo que al momento de aplicar el método de sustituciones sucesivas o el método de aceleración de Wegstein, implica efectuar menos cálculos si se hiciera la corriente de corte en la corriente F, por mencionar alguna.
Según nuestro análisis de grados de libertad, en el mezclador(B15) tenemos cinco grados de libertad, por lo que para poder resolver el balance, tenemos que suponer valores de cinco variables. Las variables que supusimos fueron los flujos por componente de la corriente I, por lo que automáticamente conocemos el valor del flujo total. De esta forma, ya podemos resolver el balance del circuito de síntesis de amoníaco por el mezclador (B15).
Para el balance demateria se separó la corriente I en dos: la corriente I supuesta e I calculada. Cuando Isupuesta=Icalculada (o prácticamente iguales) se tendrán los flujos y composiciones de dicha corriente.
Los flujos estimados de las variables fueron calculados prácticamente aleatoriamente. Se mantuvo en consideración que los flujos de metano y argón tenían que ser de una magnitud similar a los entrantes por...