SIMULACIÓN Y OPTIMIZACIÓN DE 2 CASOS: (I) OPTIMIZATION OF A DISTILLATION TOWER WITH SIDEDRAWS; (II) DE-WATERING OF ISOPROPANOL VIA AZETROPIC DISTILLATION
jcoluncheInforme9 de Noviembre de 2018
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
CURSO: OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS
TEMA: SIMULACIÓN Y OPTIMIZACIÓN DE 2 CASOS: (I) OPTIMIZATION OF A DISTILLATION TOWER WITH SIDEDRAWS; (II) DE-WATERING OF ISOPROPANOL VIA AZETROPIC DISTILLATION
Talara, 19 de agosto de 2018
Contenido
1. Objetivos 3
2. Análisis de los procesos 3
2.1. Optimization of a Distillation tower with Sidedraws (Ejemplo 18.5 - Seider and Seader Pág. 637-639) 3
2.2. De-watering of isopropanol via azetropic distillation 8
3. Resultados ¡Error! Marcador no definido.
4. Conclusiones 15
5. Recomendaciones 15
SIMULACIÓN Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS
- OBJETIVOS
- Analizar, simular y optimizar 2 casos:
CASO A: Optimization of a Distillation tower with Sidedraws;
CASO B: De-watering of isopropanol via azetropic distillation.
- Utilizar las herramientas de simulación y optimización de procesos enseñadas en el curso.
- ANÁLISIS DE LOS PROCESOS
ANALIZAR, SIMULAR Y OPTIMIZAR:
- CASO A: Optimization of a Distillation tower with Sidedraws
- FUENTE:
Ejemplo 18.5 – Libro Product & Process Design Principles 2da Ed- Autor Seider and Seader Pág. 637 – 639.
- DESCRIPCIÓN DEL CASO
La alimentación a una torre contiene parafinas desde n-C5 a n-C9, la torre tiene 25 etapas incluyendo condensador y reboiler, la alimentación es por la etapa 15, contando desde el condensador hacia el fondo. El objetivo es ajustar las condiciones de operación para obtener:
- Un destilado (D) concentrado en N-C5.
- Un producto lateral en la etapa 20 (S1), concentrada en n-C6.
- Una segunda corriente de productos lateral en la etapa 10 (S2), concentrada en n-C7 y n-C8.
- Un producto de fondo (B), concentrada en n-C9.
Las condiciones de operación a ser ajustadas son la relación de reflujo y las velocidades del destilado y de las 2 corrientes laterales. Las restricciones son las siguientes:
- 5<=R<=10;
- 0.1<=D/F<=0.7;
- 0.1<=S1/F<=0.7;
- 0.1<=S2/F<=0.7;
- (D+S1+S2)/F<=0.95
Donde:
- Flujo de alimentación: 940 Lb/h
- Destilado (D).
- Alimentación (F): Plato Nº 11
- Extracción (S1): Plato Nº 6
- Extracción (S2): Plato Nº 16
Para el caso se desea optimizar:
- R_min=f(xdlk, xBHk) ó
Donde
Xdlk: Fracción del destilado del componente clave ligero (n-pentano)
xBHk: Fracción del destilado del componente clave pesado (nonano)
- ANÁLISIS
Criterios para la Simulación
Se ha utilizado en Format – Engineering Units, el Sistema Inglés, con algunas mínimas variantes.
Se está utilizando los modelos termodinámicos:
- Valor-K: SRK (Soave-Redlich-Kwon)
- Entalpía: SRK (Soave-Redlich-Kwon)
[pic 1]
- Simulación: Convergencia
[pic 2]
[pic 3]
- OPTIMIZACIÓN
Variable Dest_Xn-C5_max=f(Reflujo)
[pic 4]
[pic 5]
[pic 6]
[pic 7]
[pic 8]
[pic 9]
- RESULTADOS
Simulation: Problema Part 1-Opt
STREAM PROPERTIES
Stream No. 1 2 3 4
Name Alim (F) Dest (D) S1 S2
- - Overall - -
Molar flow lbmol/h 9.479 2.235 2.000 2.000
Mass flow lb/h 940.000 161.710 160.691 208.912
Temp F 120.000 117.135 150.439 251.240
Pres psia 25.000 21.000 22.952 25.333
Vapor mole fraction 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
Enth MMBtu/h -0.88563 -0.16361 -0.15525 -0.17864
Tc F 519.923 386.820 428.166 531.188
Pc psia 476.765 488.542 465.636 399.732
Std. sp gr. wtr = 1 0.685 0.631 0.651 0.694
Std. sp gr. air = 1 3.424 2.498 2.774 3.607
Degree API 74.921 92.663 85.942 72.301
Average mol wt 99.169 72.343 80.345 104.456
Actual dens lb/ft3 40.965 37.380 37.586 37.363
Actual vol ft3/hr 22.947 4.326 4.275 5.591
Std liq ft3/hr 21.966 4.104 3.955 4.820
Std vap 60F scfh 3597.006 848.264 758.957 758.957
- - Liquid only - -
Molar flow lbmol/h 9.479 2.235 2.000 2.000
Mass flow lb/h 940.000 161.710 160.691 208.912
Average mol wt 99.169 72.343 80.345 104.456
Actual dens lb/ft3 40.965 37.380 37.586 37.363
Actual vol ft3/hr 22.947 4.326 4.275 5.591
Std liq ft3/hr 21.966 4.104 3.955 4.820
Std vap 60F scfh 3597.006 848.264 758.957 758.957
Cp Btu/lbmol-F 54.542 42.209 47.727 67.057
Z factor 0.0111 0.0072 0.0084 0.0106
Visc cP 0.3036 0.1949 0.1975 0.2003
Th cond Btu/hr-ft-F 0.0667 0.0604 0.0591 0.0548
Surf. tens. dyne/cm 16.934 13.112 12.602 10.920
Flow rates in lb/h
N-Pentane 220.000 159.067 60.903 0.030
N-Hexane 110.000 2.643 98.523 8.826
N-Heptane 160.000 0.000 1.264 148.756
N-Octane 50.000 0.000 0.002 13.220
N-Nonane 400.000 0.000 0.000 38.079
Stream No. 5
Name Fondo (B)
- - Overall - -
Molar flow lbmol/h 3.243
Mass flow lb/h 408.687
Temp F 336.789
Pres psia 27.000
Vapor mole fraction 0.0000
Enth MMBtu/h -0.31529
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