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ASPEN PLUS
Miguel ngel Meneses ChambaDocente UTPL
E-mail: [email protected]
13 y 14 de Octubre de 2008Loja - Ecuador
I Congreso de Estudiantes de Ingeniera QumicaII Jornadas de
Ingeniera Qumica
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ASPEN PLUS
Herramienta poderosa para un Ingeniero qumico:
-Produccin de petrleo y gas
-Refinamiento.
-Procesado qumico
-Estudios ambientales
-Generacin de potencia, entre otros.
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ASPEN PLUS: BASICOCASO 1: Simulacin de proceso de
destilacin-extraccin
de acetona-agua
Descripcin del problema:
Se desea separar una mezcla que contiene 50% de acetona y 50% de
agua en dos corrientes; una enriquecida en acetona y otra en agua.
El proceso de separacin consiste en la extraccin de la acetona del
agua en metil isobutil cetona (MIBK), el cual disuelve la acetona
pero es casi inmiscible con agua. El objetivo global del problema
es separar la corriente de alimentacin en dos corrientes las cuales
tienen una pureza mayor al 90% en acetona y agua
respectivamente.
Alimentacin : 100 lbs/hr Solvente: 100 lbs/hr de MIBK.T = 75F;
P=50 psi
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ASPEN PLUS: BSICOCASO 1: Simulacin de proceso de
destilacin-extraccin
de acetona-agua
a.- Construya el diagrama de flujo.
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ASPEN PLUS: BSICOCASO 1: Simulacin de proceso de extraccin por
destilacin de acetona-agua
b.- Ingrese los datos de entrada.
Data browser (Data/Data Browser F8)
c.- Corra la simulacin
Run (Run/Run F5)
Verifique la barra de estado
d.- Lea los resultados
Data Browser/Results summary
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ASPEN PLUS: CONVERGENCIA Y PRESENTACIN DE RESULTADOS
CASO 1: Simulacin de proceso de destilacin-extraccin de
acetona-agua
a.Verifique los resultadosPrimero reinicie su simulacin para
borrar sus resultados.
NOTA: esta caracterstica es usada cuando se hacen modificaciones
sobre la simulacin
Convergencia de resultados Estado de la simulacin
b. Adicione la tabla de resultadosData Browser/Results
summary/Streams
c. Adicione opciones de corrientei.e. Temperatura, presin
d. Imprima desde Aspend. Vea el sumario de entrada
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ASPEN PLUS: SEPARACIN FLASHCASO 1: Simulacin de proceso de
destilacin-extraccin
de acetona-agua
a. Adicione una unidad de destilacin flash.
Familiarcese con los equipos de separacin
Flash3 usa un equilibrio V-L-L riguroso.
b. Actualice la entrada de usuario.
Requiered input incompleted
Cambie el mtodo a SRK (Soave-Redlich-Kwong)
Especifique las condiciones del separador
c. Corra la simulacin y verifique los resultados.
d. Genere los diagramas Txy y Pxy
(MIBK-ACETONE)Tools/Analysis/Property/Binary
Analice los diagramas y las tablas
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ASPEN PLUS: MTODOS TERMODINMICOSCASO 1: Simulacin de proceso de
destilacin-extraccin
de acetona-agua
a. Mtodos disponibles de propiedades termodinmicas
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ASPEN PLUS: MTODOS TERMODINMICOSCASO 1: Simulacin de proceso de
destilacin-extraccin
de acetona-agua
Mtodo de propiedades de estado
Mtodo de coeficientes de actividad
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ASPEN PLUS: MTODOS TERMODINMICOSCASO 1: Simulacin de proceso de
destilacin-extraccin
de acetona-agua
b. Mtodos recomendados para aplicaciones selectas
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ASPEN PLUS: ANLISIS DE SENSIBILIDAD Y PROPIEDADES DE
TRANSPORTE
CASO 1: Simulacin de proceso de destilacin-extraccin de
acetona-agua
a. Actualizando la simulacinAdicione: 1 mixer y 1 flash3
MIXER1
FEED
MIBK
MIXOUT FLASH1
VAP-PROD
MIBK-AC1
B-PRODMIXER2
MIBK2 11 FLASH2
V-PROD2
MIBK-AC2
WATER
Se cumple el requerimiento de concentracin de agua, 90%
masa?
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ASPEN PLUS: ANLISIS DE SENSIBILIDAD Y PROPIEDADES DE
TRANSPORTE
CASO 1: Simulacin de proceso de destilacin-extraccin de
acetona-agua
b. Anlisis de sensibilidad.Adicione una especificacin de
diseo:
Data Browser/Flowsheeting options/Design spec
Chequee la convergencia de los resultados:
Data Browser/Results Summary/Convergence
Data Browser/Convergence/Cnvergence
c. Propiedades de transporte
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ASPEN PLUS: ANLISIS DE SENSIBILIDAD Y PROPIEDADES DE
TRANSPORTE
CASO 1: Simulacin de proceso de destilacin-extraccin de
acetona-agua
Modelos para determinar difusividad segn la aplicacin:
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ASPEN PLUS: DESTILACINCASO 1: Simulacin de proceso de
destilacin-extraccin
de acetona-agua
a. Opciones de Aspen destilacin
b. Destilacin DSTWU:
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ASPEN PLUS: DESTILACINCASO 1: Simulacin de proceso de
destilacin-extraccin
de acetona-agua
b. Destilacin DSTWU:
Adicione un mixer guardar el caso: DSTWU y RadFracActualice la
informacin de entrada
* No hay cada de presin a travs de la columna
* 15 psi en condensador y reboiler
* Reflux ratio = 1.5
Corra la simulacin. La pureza de acetona es del 90%?
Revise el perfil del reflux ratio
Adicione una especificacin de diseo: alcanzar el 90% de
recuperacin de acetona, ajustando el reflux ratio
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ASPEN PLUS: DESTILACINCASO 1: Simulacin de proceso de
destilacin-extraccin
de acetona-agua
c. Destilacin RadFrac:
Actualice la informacin de entrada
* Condensador total, fase vlida: V-L-FreeWaterCondenser
* Nmero de platos = 10
* Reflux ratio = 1.5
* 15 psi sin cada de presin
Corra la simulacin. La pureza de acetona es del 90%?
Revise el perfil del reflux ratio
Adicione una especificacin de diseo: alcanzar el 90% de
recuperacin de acetona, ajustando el reflux ratio
Verifique los resultados
Cuales son la condiciones finales de operacin?
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Extraccin por destilacin de una mezcla acetona - agua
Extraccin por destilacin de una mezcla acetona - agua
MIXER1FEED
MIBK1
MIXOUT FLASH1
VAP-PROD
MIBK-AC1
B-PROD MIXER2
MIBK2 11 FLASH2
V-PROD2
MIBK-AC2
WATER
MIXER3
MIBK-AC
RADFRAC
ACETONE
FREEWAT
MIBK
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ASPEN PLUS: Propiedades termodinmicas de componentes puros y
mezclas
1. Determine el volumen especfico de n-butano a 500 K y 18 atm
usando el mtodo RK-Soave.
a. Inicie Aspen Plus y seleccione Template.Seleccione Property
Analysis.
b. Ingrese los datos de entrada
c. Realice un anlisis de la propiedad
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ASPEN PLUS: Propiedades termodinmicas de componentes puros y
mezclas
2. Encuentre el volumen especfico de una mezcla: 630 kmol/h de
CO, 1130 kmol/h de agua, 189 kmol/h de CO2, y 63 kmol/h de
hidrgeno, a 1 atm y 500 K.
a. Inicie Aspen Plus y seleccione Template.Seleccione
Flowsheet.
b. Agrege un compresor.c. Ingrese los datos de entrada
Compresor isentrpicoPresin de descarga
El volumen especfico se obtiene al dividir el flujo volumtrico
por el flujo molar, 22,901/0,559 = 40,97 m3/kmol
vo lu men sp ecific o f a mixtureStream ID IN OUT
Temperature K 5 00,0 8 15,3Pressure N/sq m 101 325 ,0 0 506 625
,0 0
Vapor Frac 1 ,0 00 1 ,0 00
Mole Flow kmol/sec 0 ,5 59 0 ,5 59Mass Flow kg /sec 12,90 2
12,90 2
Volume Flo w cum/sec 22,90 1 7 ,4 78En th alp y MMBtu /h r -38
2,720 -36 1,150
Mole Flow kmol/sec CO 0 ,1 75 0 ,1 75
CO2 0 ,0 53 0 ,0 53
W ATER 0 ,3 14 0 ,3 14 HIDROGEN 0 ,0 18 0 ,0 18
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Problema 01
Consider the following mixture that is coming out of a methanol
reactor: CO, 100 kmol/h; H2, 200 kmol/h; methanol, 100 kmol/h. The
gas is at 100 atm and 300C. Compute the specific volume using: (1)
ideal gas law; (2) RedlichKwong equation of state; and (3)
RedlichKwongSoave equation of state. How do the three answers
compare? Is the gas ideal or not? Comment.
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ASPEN PLUS: Equilibrio Vapor - Lquido
Se desea encontrar la fraccin de la corriente que es vapor y la
fraccin molar de cada componente qumico en las corrientes de vapor
y lquido.
eQUILIBRIO VAPOR-LQUIDOStream ID FEED LIQUID VAPORTemperature K
355,4 355,4 355,4Pressure N/sqm 482633,01 482633,01 482633,01Vapor
Frac 0,510 0,000 1,000Mole Flow kmol/sec < 0,001 < 0,001 <
0,001Mass Flow kg/sec 0,009 0,005 0,004Volume Flow cum/sec <
0,001 < 0,001 < 0,001Enthalpy MMBtu/hr -0,066 -0,039
-0,027Mole Frac PROPANE 0,100 0,032 0,165 N-BUT-01 0,400 0,260
0,535 N-PEN-01 0,300 0,326 0,275 N-OCT-01 0,200 0,382 0,025
Se muestran los flujos y los valores K a 180 F y 70 psi
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Y-x for WATER/ETHANOL
Liquid Molefrac ETHANOL
Vap
or M
olef
rac
ETH
AN
OL
0,0 0,25 0,5 0,75 1,0
0,25
0,5
0,75
1,0
14,696 psia
ASPEN PLUS: Equilibrio Vapor Lquido: lquidos no ideales
a. Inicie Aspen Plus y seleccione Template.Seleccione Property
analysis
b. Ingrese los datos de entradaUtilice WILS-2
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Problema 02
The following stream comes out of a distillation tower, It is at
138 psia and 197.58F. If the pressure is reduced (adiabatically) to
51 psia, what will be the vapor fraction and temperature?
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ASPEN PLUS. Absorcin de lecho empacado
Una corriente de aire contiene una concentracin del 2% en
acetona, se desea reducir su concentracin a 0.4% usando agua en una
columna.
Use Wilson-2Columna de 12 platosT alimentacin: 80FP alimentacin:
15 psiaAire: 5208 lb/hAgua: 51.30 ft3/h
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ASPEN PLUS. Caso 3: Separacin de productos de una planta de
gas
Una corriente de una refinera esta a 100 psia y 75F,
conteniendo:
Separe esta corriente en 5 corrientes, relativamente puras de un
componente.
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ASPEN PLUS. Caso 3: Separacin de productos de una planta de
gas
The pressures in the units have been chosen so the overhead
streams can be cooled with cooling water at 808F. Thus, the
designer looked at the vapor pressure of each component before
fixing the pressures. The temperatures of the reboilers are
basically at the bubble point of the bottom stream, and this will
be an output of the computer program.
Use Aspen Plus and model each distillation column using the
DSTWU model. First, specify the split of key components: for the
light component you want 99 percent out of the top and for the
heavy component you want 1 percent out of the top. The other
components will be split according to the Fenske equation. Choose
the thermodynamic property method as Refinery/ChaoSeader. Choose
the pressures of the columns to agree with with the gas plant in
Figure. Each column has 26 stages, and the temperatures shown in
Table 6.6 are the result of thermodynamics predicted with Aspen
Plus.
