Temas Variados

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE COAHUILA |
SIMULACION Y OPTMIZACION |
TALLER 1: ESTRATEGIAS DE SIMULACION |
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FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS |
01/02/2012 |

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EQUIPO:

NANCY FABIOLA LOPEZ CEPEDA
ALEJANDRA HERNANDEZ ZAMORA
ANGEL EDUARDO PEDRAZA JASSO
EQUIPO:

NANCY FABIOLA LOPEZ CEPEDA
ALEJANDRA HERNANDEZ ZAMORA
ANGEL EDUARDO PEDRAZA JASSO

TALLER NO. 1 ESTRATEGIAS DESIMULACIÓN

OBJETIVO DEL TALLER

Comprender las diferencias básicas entre las estrategias modular secuencial y orientada a ecuaciones, para resolver un problema de reciclo en simulación de procesos. Elaborar modelos matemáticos básicos para procesos químicos.

ACTIVIDADES
Isomerización de Butano

El butano normal se isomeriza en forma catalítica a isobutano. Una corriente fresca dealimentación que contiene n-butano puro a temperatura T1(ºC) se mezcla de manera adiábatica con otra de recirculación que contiene n-butano e isobutano y la corriente combinada se alimenta al reactor, donde se transforma parte, pero no todo, del n-butano. El efluente del reactor se bombea a una columna de destilación. El contenido principal del producto del domo es isobutano y una pequeña cantidad den-butano. El producto de fondos, que contiene ambas especies, es la corriente que se recircula al reactor. Las corrientes que salen de la columna de destilación están a distintas temperaturas.
Suponga que se logra una conversión del 35% en el reactor, el producto del domo de la columna de destilación contiene 88.5% mol de isobutano, y la corriente de recirculación contiene 85% mol den-butano. Calcule la conversión total, la producción de recirculación (mol de recirculación / mol de alimentación fresca) y los gramos mol de producto del domo generados cada 100 mol de alimentación fresca.

a) Resuelva el problema empleando la estrategia de simulación modular secuencial. (solo balance de materia)
b) Resuelva el problema empleando la estrategia de simulación orientado aecuaciones. (solo balance de materia)n-butano 0.115
n-butano 0.115

100 mol
n-butanol
100 mol
n-butanol

Reactor
Reactor

n-butano 0.85
n-butano 0.85

DIAGRAMA DE FLUJO

Mezclador
Reactor
Bomba
Columna
F 1
F3A
F3B

F4A
F4B
F2A
F2B
F5A
F5B
Mezclador
Reactor
Bomba
Columna
F 1
F3A
F3B

F4A
F4B
F2A
F2B
F5A
F5B



PROCEDIMIENTO
5
5
Se realiza undiagrama de flujo enumerando las corrientes
5
5
3
3
1
1

2
2
1
1

2
2

Se decide en cual corriente se hará el corte, para este problema el corte se realizo en la corriente número 2.

5
5

2
2
4
4
3
3
1
1

1
1

2
2

ENTRADA= 1,2
RECIRCULACION=2

Modular Secuencial
F3
F3
Balances de Materia en el Nodo
F1+F2=F3F1
F1

F3XA3=F1XA1+F2XA2
F2
F2XA3=F1XA1+F2XA2F3

F3
F3
Balances de Materia en el Reactor
F4
F4
REACTOR
REACTOR
F3=F4
XA4= 0.65(F3XA3)F3

Balances de Materia en la Columna
F4=F5+F2
F5=F4XA4-F2XA2XA5F5
F5

F4
F4
F5=F4XB4XA2-XB2F4XA4XA5-XB2-43
F3=F4XA4XB5-F4XB4XA5XB2XA5*42.6
XA3F3-XA1F1-XA2F2=0
F2
F2
XA3=XA1F1+XA2F2F3

PARTE 2 ORIENTADO A ECUACIONES
Ecuaciones utilizadas en esta parte el fujo de recirculación(f2) lo cambiamos por (f5)
F (n2) = n1 + n5 - n2
n2 (0) = 150
n2 (min) = 100
n2 (max) = 500
n1 = 100
F(x2) = n1 * x1 + n5 * x5 - n2 * x2
X2(0) = 0.5
X1 = 1
X5 = 0.85
F(x3) = x3 - x2 * (1 - xa)
X3(0) = 0.5
Xa = 0.35
f(n4) = n4 * x4 + n5 * x5 - n3 * x3
n4(0) = 100
x4 = 0.115
f(n3) = n2 - n3
n3(0) = 100
f(n5) = n4 + n5 - n3
n5(0) = 100
xT = (n1 * x1 - n4 * x4) / n1 * x1
Rec= n5 / n1
Griso = (1 - x4) * n4
Grnbu = x4 * n4

RESULTADOS
Datos obtenidos usando Excel, con las ecuaciones de Modular Secuencial
Datos
F1=100 |
Xa1=1 |
F2=supuesto |
Xa2=0.85 |
Xb2=0.15 |
F3=F2+F1 |
Xa3=((100*xa1)+(F2*xa2))/F3 |
Xb3=1-Xa3 |
F4=F3 |
Xa4=(0.65*(f3*Xa3))/F3 |
Xb4=(1-Xa4) |
F5=(f4Xb4*Xa2)-(F4Xa4Xb2)/(Xa5(0.15)(42)) |
Xa5=0.115 |
Xb5=(1-Xa5) |...