Simulacion

Páginas: 8 (1895 palabras) Publicado: 11 de diciembre de 2013
1. Introducción:

Objetivo: Calcular las variables de la instalación planteada (fig. 1) de manera que su funcionamiento sea óptimo. Para hacerlo, se utilizará el software Aspen Plus®, que posibilita modelar un proceso permitiendo diseñar, optimizar y supervisar el funcionamiento del proceso. En el ejercicio se partirá de una plantilla ya establecida en Aspen Plus® que seguirá el modeloelectrolito-NRTL a la hora de calcular los resultados.

fig. 1: Instalación planteada

El proceso estará compuesto por un rectificador y un flash. En esta instalación se pretende absorber el CO2 contenido en una corriente de aire (15% CO2; 85% N2) en una corriente de agua con amoníaco. La mezcla de aire entrará por la corriente 4 al flash, dónde se llevará a cabo la absorción del CO2, el productode cola saldrá por la corriente 6 y se introducirá en un mezclador, que inyectará la mezcla de todos los componentes implicados en el proceso en una columna de destilación, dónde se destilará la mezcla para reducir al mínimo la cantidad de CO2. El residuo de la destilación se recirculará hacia el flash, de manera que ésta corriente sea la que absorba el dióxido de carbono introducido por lacorriente 4.
En este proceso se llevan a cabo una serie de reacciones químicas que se deberán tener en cuenta a la hora de modelar el proceso.

1) 2H2O H3O+ + OH-
(Equilibrio)
2) CO2 + 2H2O HCO3- + H3O+
(Equilibrio)
3) HCO3- + H2O CO3 2- + H3O+
(Equilibrio)
4) NH3 + H2O NH4 + + OH-
(Equilibrio)
5) NH3 + HCO3- NH2COO- + H2O(Equilibrio)
6) NH4HCO3S NH4 + + HCO3-
(Sal)
7) NH4HCO3 NH4 + + HCO3-
(Disociación)

2. Procedimiento y resultados:
Se empezará por la columna de destilación. Para ello se debe calcular el caudal que se le alimenta. Dicho caudal se calculará partiendo de una instalación como la de la fig. 2, en la cual se alimenta al flash con los caudales y composiciones mostrados en latabla 1.

Corrientes
(kmol/s)
1
2
3
4
H2O
42
-
-
42
NH3
5
-
-
5
CO2
3
1,5
-
4,5
N2
-
8,5
8,5
-
Total
50
10
8,5
51,5
Tabla 1: Flujos molares de las corrientes de la fig 1.

Los caudales de las corrientes 3 y 4 se han calculado considerando que todo el N2 sale por la corriente3, mientras el resto lo hace por la corriente 4. De manera que, mediante un sencillo balance de materia se calcula el caudal y composición de la corriente de entrada a la columna de destilación (Tabla 2).


flujo (kmol/s)
x
H2O
42
0,8155
NH3
5
0,0971
CO2
4,5
0,0874
N2
0
0,0000
Total
51,5
1
Tabla 2: Caudales molares y composiciones para la corriente de alimentación de lacolumna de alimentación

Se renombrarán de nuevo las corrientes de la instalación partiendo de la columna de destilación (fig. 3). Esta numeración ya coincidirá con la final. Siendo: la corriente 1, la de alimentación; la corriente 2, la de destilado; y la corriente 3, la de residuo de la columna.
A continuación, se deberá realizar un análisis de sensibilidad para determinar los factores que másinfluyen en el funcionamiento de la columna y, a la vez, los valores para dichos factores que hacen que el funcionamiento sea óptimo. El análisis de sensibilidad se hará para determinar el plato de alimentación de la columna, el flujo de destilado, y el reflujo. Para todo ello se fijarán la temperatura a 25ºC, la presión a 1 atm, el número de platos a 5 y se introducirán los valores calculados(tabla 2) en la corriente 1 (stream 1). La corriente se especificará con las fracciones molares (mole-frac) y con el flujo molar total. Tras hacer los respectivos análisis de sensibilidad, se observa que el plato de alimentación tiene una influencia considerable en los resultados y que el plato óptimo de alimentación estaría entre el 2 y el 3: se escogerá el plato 2 para alimentar la columna de...
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