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REACTORES EN ASPEN PLUS

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Enviado por   •  11 de Julio de 2018  •  Informes  •  1.446 Palabras (6 Páginas)  •  5 Visitas

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PRÁCTICA 6

REACTORES EN ASPEN PLUS

Objetivo: Realizar simulaciones para diferentes reactores distinguiendo las características de la reacción y analizar la influencia de las variables de diseño.

Consideraciones Teóricas

        Los reactores son por lo general el corazón de los procesos químicos, por lo cual la selección del reactor a usar en cada reacción es bastante importante. La selección involucra muchos aspectos como lo son:

  • Costos de las materias primas como de los productos.
  • La cinética de la reacción.
  • Si se requiere un flujo continuo o que sea un reactor batch.
  • Las fases que se creen con las materias primas o de los productos.

Aspen Plus proporciona varias bibliotecas para modelar procesos reactivos; la selección del modelo depende de la cantidad de información disponible y del tipo de simulación. Algunos de los modelos de reactores más usados y sus aspectos o consideraciones son los siguientes:

MODELO

DESCRIPCION

PROPÓSITO

UTILIDAD

RSTOIC

Reactor estequiométrico

Modela reactores estequiométricos con extensión o conversión especificada

Reactores donde la cinética es desconocida o poco importante pero la estequiometria y extensión son conocidas

RYIELD

Reactor de producción

Modela reactor con una producción especifica

Reactores donde la estequiometria y la cinética son desconocidas o poco importantes pero la distribución de rendimiento es conocida

REQUIL

Reactor de equilibrio

Realiza equilibrio químico y de fases por cálculos estequiométricos

Reactores con simultáneos equilibrios químicos y de fases

RGIBBS

Reactor de equilibrio con minimización de energía de Gibbs

Realiza equilibrio químico y de fases por minimización de la energía de GIBBS

Reactores con simultáneos equilibrios químicos y de fases. Calculo de equilibrios de fase para soluciones con sólidos y sistemas vapor-liquido-solido

RCSTR

Reactor continuo de

tanque agitado

Modela reactor de tanque agitado

Reactores de tanque agitados con una, dos, o tres fases con reacciones de equilibrio o controladas en alguna fase basado en estequiometria o cinética

RPLUG

Reactor de flujo de pistón

Modela reactor de flujo de pistón

Reactores de flujo pistón con una, dos, o tres fases con reacciones de equilibrio o controladas en alguna fase basado en estequiometria o cinética

RBATCH

Reactor Batch

Modela reactores batch o semicontinuos

Reactores batch o semicontinuos con una, dos, o tres fases con reacciones de equilibrio o controladas en alguna fase basado en estequiometria o cinética

         En esta práctica usaremos los modelos de un reactor tubular (RPlug), un REquil y RCSTR.

PARTE 1 (REACTORES EN EQUILIBRIO)

Planteamiento del Problema

El ter-amil metil éter (TAME) es un aditivo para gasolina que mejora la eficiencia de combustión en los motores, disminuyendo la emisión de contaminantes como componente orgánicos volátiles (VOC). El TAME incrementa el nivel de octanaje de la gasolina generando mayor resistencia a la compresión de la mezcla gasolina/aire sin causar una combustión prematura o detonaciones.

El proceso de producción de TAME utilizando isoamilenos se puede representar por las siguientes tres reacciones:

[pic 1]

El modelo de Wilson permite representar el comportamiento termodinámico de este sistema reaccionante en todo el intervalo de concentraciones de metanol. De las tres ecuaciones presentadas solo dos son linealmente independientes. Las constantes de equilibrio para las primeras dos reacciones es:

[pic 2]

Utilice está información para realizar una simulación en Aspen Plus con los modelos REquil y RCSTR. Consideré una alimentación de 1kmol/h de 2M1B y 0.5 kmol/h de metanol 323K y 0.9MPa. Haga un análisis de sensibilidad de la alimentación de metanol y de la temperatura del reactor para observar los efectos en las composiciones de salida.

Desarrollo

Se inició la práctica con el modelado del reactor REquil, seleccionando previamente el método base de Wilson como lo indica el problema; el reactor quedó de la siguiente manera:[pic 3]

        

Los datos de la alimentación fueron lo próximo en introducir y posteriormente nos pidieron los datos del reactor. Se crearon las dos reacciones de producción de TAME, seleccionando la estequiometria de las reacciones:[pic 4]

Ya con los datos anteriores se procedió a hacer dos análisis de sensibilidad. En el primero se varía el flujo molar del metanol con límites de 0.5 a 1.5 y usando 5 puntos; en el segundo análisis se varía la temperatura en el REquil de 320 a 420K usando 50 puntos. En ambos análisis se definieron las variables XA, XB, XC y XD, es decir, cada componente por separado.

Después proseguimos a hacer la simulación del reactor RCSTR, quedando el reactor de la siguiente manera:[pic 5]

        

Se ingresaron los datos de alimentación, seleccionando que el líquido era la única fase valida. Posteriormente para crear las reacciones se seleccionó el tipo de estas, eligiendo reacciones generales. De igual manera que en REquil se introdujeron las reacciones con la estequiometria de estas, pero además seleccionando que era una reacción de equilibrio. Luego se introdujeron los datos que se proporcionan para determinar las constantes de equilibrio:[pic 6]

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