Y7Uu675R4

TRABAJO PRÁCTICO DE
MODELIZACIÓN Y
SIMULACIÓN DE
PROCESOS
Tema: Producción de ácido acrílico vía oxidación parcial catalítica de propileno.
Profesores: Schvezov Carlos
Rosenberger Mario
Alumno: Pinto Carlos Martin
Carrera: Ingeniería Química
Año: 2011

Facultad de Ciencias Exactas Químicas y Naturales
Universidad Nacional de Misiones

1

Problema
Los productos que salen de latorre T-1005 salen como vapor a 47ºC y P=0,07bar.
Llegan hasta el condensador E-1006. Aquí es donde debemos realizar el modelado del
proceso, por medio de los balances de masa y energía. Como es un condensador, los
productos en estado de vapor pasan al estado líquido a temperatura aproximadamente
constante. Por eso las corrientes 18 y 19 tienen también una temperatura de 47ºC. Es
decir, entravapor a 47ºC y sale líquido a 47ºC. De todas maneras, hay pequeños
cambios en las temperaturas y en el flujo de masa de productos. También hay cambios
que se producen en las temperaturas y en el flujo de masa del agua de enfriamiento.
Uno de los objetivos del presente trabajo es ver si el sistema es estable o inestable y si
es estable, analizar las direcciones más rápidas y más lentas, segúnlas condiciones
iniciales. Ver el comportamiento del sistema cuando se produce una alteración de los
valores estacionarios de las variables de estado y las variables de entrada, es otro de los
objetivos. Es decir, ver cuáles son los nuevos valores estacionaros que toma el sistema,
en el caso de la función escalón y cuáles son los valores máximos que toma el sistema
luego de la alteración, paralos casos de funciones pulso o impulso. Todo esto lo
debemos realizar en el espacio de Laplace.

Diagrama del Proceso
T-1005

19

19

Fe

Te
TA

TAe
FAe

V
T

FA
E-1006

F

T

V-1002

18
/

18

P-1005 A/B

2

Balances de masa y energía
A) Balance de masa en el tanque de mezclado V-1002:
El primer balance que debemos realizar es en el tanque de mezcladoV-1002, ya que no
disponemos del flujo de masa de entrada ( ) y del flujo de masa de salida ( ) del
condensador:

T

V-1002
19

18

18
/

P-1005 A/B
Datos:
18 =5,28 tn/h = 5280kg/h
19 =0,37tn/h = 370kg/h
Suponiendo que estamos frente a sistema en estado estacionario:

Entonces tenemos:
=5280kg/h + 370kg/h = 5650kg/h
B) Balance de masa en el condensador:
Fe
TAe
FA

Te

TAV
T

FA
E-1006
T

F

•

Productos: Ácido acético + acido acrílico + agua

3

Suponiendo que la densidad se mantiene constante: ρ=ρe

•

Agua de enfriamiento:

Considerando que la densidad se mantiene constante: ρAe=ρA

C) Balance de Energía en el condensador
Primer Balance: En el recipiente E-1006 con productos
Si consideramos que hay un pequeño cambio en la temperaturade la corriente de salida
con respecto a la temperatura de la corriente entrante, va a estar involucrado un calor
sensible en el proceso de enfriamiento del producto circulante. Debido al cambie de
fase que se produce en las productos que inicialmente se encuentran en estado de vapor,
va a estar también involucrado un calor latente de condensación que se cede desde el
flujo a estado de vaporde productos hacia el agua de enfriamiento, por lo cual es
negativo dicho calor latente. También está involucrado un calor de transferencia debido
a la ley de enfriamiento de Newton, que para este caso también es negativo.
Acumulación = Flujo de entrada - Flujo de salida - Calor por
Calor por
De Energía
de Energía
de Energía
cambio de fase
Transferencia
La acumulación de energía podemosexpresarla como una variación de la entalpia con
respecto al tiempo, la diferencia entre los flujos de entrada y de salida de energía es el
calor sensible, el calor por cambio de fase es el calor latente de condensación y el calor
por transferencia es el debido a la ley de enfriamiento de Newton. El término trabajo no
aparece ya que se considera que no se realiza trabajo en el proceso....