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Ejercicio propuesto: Producción de gas de síntesis para sintetizar amoníaco.
La producción del gas de síntesis es una parte muy importante en el proceso de síntesis de amoníaco. La conversión de gasnatural en la alimentación para una planta de amoníaco se modelara utilizando tres reacciones de conversión y una reacción de equilibrio.
Para facilitar la producción de amoníaco, la relación molarde hidrógeno a nitrógeno en el gas de síntesis debe ser cercana a 3:1. Esta relación representa las cantidades estequiometricas de reactivos en el proceso de síntesis de amoniaco.
En un proceso degas de síntesis típico se necesitan 4 reactores: este modelo necesitará 5 reactores debido a que las reacciones de conversión y equilibrio no pueden ser puestas bajo el mismo set de reacciones y nopueden ser asociadas al mismo reactor. La etapa de combustión será separada en un reactor de conversión y en uno de equilibrio.
En este ejercicio, la fuente de hidrógeno será el gas natural que seráreformado en un reactor de conversión (Reformador) cuando se combine con vapor. Se agregará aire a un segundo reactor a una velocidad de flujo controlada de modo que se obtenga una relación deseada H2:N2en el gas de síntesis.
El oxígeno del aire es consumido en una reacción de combustión exotérmica mientras que el nitrógeno inerte pasa a través del sistema. La adicion de vapor tiene el doblepropósito de mantener la temperatura del reactor y asegurar que el exceso de metano de la corriente de gas natural sea consumido.
En los últimos dos reactores toma lugar la reacción de equilibrio dedesplazamiento de gas de agua (water –gas shift).
La simulación del proceso consistirá en dos partes principales:
1) Set up: en este paso se seleccionarán los componentes (CH4, H2O, CO, CO2, H2, N2 y O2),el paquete de fluido, las reacciones y los sets de reacciones.
2) Simulación en estado estacionario: La simulación será construida con las siguientes operaciones:
a) Reformador: un reactor de...