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CAPITULO 6

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INGENIERÍA QUÍMICA
SIMULACIÓN Y CONTROL DE PROCESOS
06 de julio del 2020
Elaborado por: Ramiro Amari 
· Resolver los ejercicios del capitulo 6 del texto que se etsa trabajando. 
Análisis y consideraciones 
Se debe simular la Columna 2, para poder separar un 99% de i-butano en la parte superior con 0.01% en los fondos. Se utlizara el método Peng-Robinson , qué es ideal para hidrocarburos con una columna DSTWU, que es él metodo corto. Se trabajaraá con temperatura de 138.7°F y presion de 51 psia.
Tabla de parámetros 
	 
	 
	Entrada 1
	Salida 2 
	Salida 3
	Mole Flows
	lbmol/hr
	1800
	402
	1398
	PROPANE
	lbmol/hr
	100
	100
	1,08E-13
	ISOBU-01
	lbmol/hr
	300
	297
	3
	N-BUT-01
	lbmol/hr
	500
	5
	495
	2-MET-01
	lbmol/hr
	400
	1,21E-12
	400
	N-PEN-01
	lbmol/hr
	500
	0
	500
	Mole Fractions
	 
	 
	 
	 
	PROPANE
	 
	0,05555556
	0,24875622
	7,73E-17
	ISOBU-01
	 
	0,16666667
	0,73880597
	0,002145923
	N-BUT-01
	 
	0,27777778
	0,01243781
	0,354077253
	2-MET-01
	 
	0,22222222
	3,01E-15
	0,286123033
	N-PEN-01
	 
	0,27777778
	0
	0,357653791
Se puede observar que el destilado de iso-butano (parte superior) si tiene una composición del 99% o 0.99. 
Diagrama de flujo 
Resultados 
	Minimum reflux ratio
	10,0983019
	 
	Actual reflux ratio
	11,4040939
	 
	Minimum number of stages
	34,0197895
	 
	Number of actual stages
	68,0395789
	 
	Feed stage
	33,952561
	 
	Number of actual stages above feed
	32,952561
	 
	Reboiler heating required
	23115718,7
	Btu/hr
	Condenser cooling required
	40662472
	Btu/hr
	Distillate temperature
	57,7503192
	F
	Bottom temperature
	133,224957
	F
	Distillate to feed fraction
	0,22333333
	 
Conclusión 
Al utilizar la columna de Radfrac, los resultados nos indican los valores que se debe usar en el método de platos para tener mejor aproximación y precisión.
Análisis y consideraciones 
Se debe corregir los valores en Radfrac, usando los resultados del ejercicio anterior que son: 68 etapas, fracción de reflujo de 11.4, destilación/alimentación de 0.22, alimentación en el plato 34 de acuerdo a los datos del DSTWU, sin embargo, resulto tener un valor del 95% de i-Butano en el destilado. Se debe usar especificaciones de variables “vary” 
Tabla de parámetros 
	
	
	Entrada 1 
	Salida 2 
	Salida 3
	Mole Flows
	lbmol/hr
	1800
	401,999999
	1398
	PROPANE
	lbmol/hr
	100
	100
	3,18E-14
	ISOBU-01
	lbmol/hr
	300
	297,000077
	2,9999232
	N-BUT-01
	lbmol/hr
	500
	4,99992271
	495,000077
	2-MET-01
	lbmol/hr
	400
	4,60E-12
	400
	N-PEN-01
	lbmol/hr
	500
	6,78E-15
	500
	Mole Fractions
	 
	 
	 
	 
	PROPANE
	 
	0,05555556
	0,24875622
	2,27E-17
	ISOBU-01
	 
	0,16666667
	0,73880616
	0,00214587
	N-BUT-01
	 
	0,27777778
	0,01243762
	0,35407731
	2-MET-01
	 
	0,22222222
	1,14E-14
	0,28612303
	N-PEN-01
	 
	0,27777778
	1,69E-17
	0,35765379
	 RESULTADOS Destilado
	Temperature
	57,7503167
	F
	Subcooled temperature
	 
	 
	Heat duty
	-46791691,4
	Btu/hr
	Subcooled duty
	 
	 
	Distillate rate
	401,999998
	lbmol/hr
	Reflux rate
	5201,97494
	lbmol/hr
	Reflux ratio
	12,9402362
	 
	Free water distillate rate
	 
	 
	Free water reflux ratio
	 
	 
	Distillate to feed ratio
	0,22333333
	 
	
	
	
	RESULTADOS Fondos
	Temperature
	133,224958
	F
	Heat duty
	29244938,4
	Btu/hr
	Bottoms rate
	1398
	lbmol/hr
	Boilup rate
	3022,90451
	lbmol/hr
	Boilup ratio
	2,16230652
	 
	Bottoms to feed ratio
	0,77666667
	 
Conclusión 
En el balance de materia, se obtuvo 297/300=0.99. Pudiendo corregir las variables acorde a lo requerido. Los datos que se necesitó aparte de las temperaturas y la presión y el número de etapas fueron relación de reflujo, etapa de alimentación y relación destilado/alimentación para el Radfrac.
Análisis y consideraciones 
Se debe obtener 99% de n-butano en el destilado. El elemento pesado es i-pentano con 0.01 %. Se debe usar la misma temperatura y presión con el método de Peng Robinson. Al prinipio utilizar columna DSTWU.
Tabla de parámetros 
	 
	 
	Entada
	Salida 2
	Salida 3
	Mole Flows
	lbmol/hr
	1800
	899,260214
	900,739786
	PROPANE
	lbmol/hr
	100
	99,9999955
	4,53E-06
	ISOBU-01
	lbmol/hr
	300
	299,779416
	0,22058434
	N-BUT-01
	lbmol/hr
	500
	495
	5
	2-MET-01
	lbmol/hr
	400
	4
	396
	N-PEN-01
	lbmol/hr
	500
	0,48080284
	499,519197
	Mole Fractions
	 
	 
	 
	 
	PROPANE
	 
	0,05555556
	0,11120251
	5,03E-09
	ISOBU-01
	 
	0,16666667
	0,33336226
	0,00024489
	N-BUT-01
	 
	0,27777778
	0,55045246
	0,00555099
	2-MET-01
	 
	0,22222222
	0,0044481
	0,43963862
	N-PEN-01
	 
	0,27777778
	0,00053466
	0,55456549
	Datos DSTWU
	Minimum reflux ratio
	2,16806388
	 
	Actual reflux ratio
	2,58620247
	 
	Minimum number of stages
	11,5164003
	 
	Number of actual stages
	23,0328006
	 
	Feed stage
	12,2992461
	 
	Number of actual stages above feed
	11,2992461
	 
	Reboiler heating required
	10675299
	Btu/hr
	Condenser cooling required
	27788829,8
	Btu/hr
	Distillate temperature
	77,6341476
	F
	Bottom temperature
	164,601253
	F
	Distillate to feed fraction
	0,49958901
	 
Se puede observar un porcentaje de 99% en el destilado. 
Los datos en la columna Radfrac son de 430.169/500= 0,86. Por lo que debe haber un problema de especificación de datos, se debe usar el análisis de diseño especificio, con las siguientes variables.
Resultados 
	 
	 
	Entrada
	Salida 2
	Salida 3
	Mole Flows
	lbmol/hr
	1800
	899,260214
	900,739786
	PROPANE
	lbmol/hr
	100
	99,9999979
	2,06E-06
	ISOBU-01
	lbmol/hr
	300
	299,726025
	0,27397508
	N-BUT-01
	lbmol/hr
	500
	494,96059
	5,03940956
	2-MET-01
	lbmol/hr
	400
	4,00002691
	395,999973
	N-PEN-01
	lbmol/hr
	500
	0,57357419
	499,426426
	Mole Fractions
	 
	 
	 
	 
	PROPANE
	 
	0,05555556
	0,11120252
	2,29E-09
	ISOBU-01
	 
	0,16666667
	0,33330289
	0,00030417
	N-BUT-01
	 
	0,27777778
	0,55040864
	0,00559475
	2-MET-01
	 
	0,22222222
	0,00444813
	0,43963859
	N-PEN-01
	 
	0,27777778
	0,00063783
	0,55446249
	DESTILADO
	Temperature
	77,6384256
	F
	Subcooled temperature
	 
	 
	Heat duty
	-30249434,7
	Btu/hr
	Subcooled duty
	 
	 
	Distillate rate
	899,260214
	lbmol/hr
	Reflux rate
	2554,62969
	lbmol/hr
	Reflux ratio
	2,84081254
	 
	Free water distillate rate
	 
	 
	Free water reflux ratio
	 
	 
	Distillate to feed ratio
	0,49958901
	 
	FONDOS
	Temperature
	164,586901
	F
	Heat duty
	13135453,7
	Btu/hr
	Bottoms rate
	900,739786
	lbmol/hr
	Boilup rate
	1331,09753
	lbmol/hr
	Boilup ratio
	1,47778254
	 
	Bottoms to feed ratio
	0,50041099
	 
Conclusión 
Se evidencia un cambio de la fracción de reflujo y por lo tanto en las fracciones molares y flujos molares que se observan en las tablas.
Análisis y consideraciones 
Se debe aplica las mismas condiciones. Ahora en el destilado se obtendrá iso-pentano de recuperación del 99% y 0.01%. De n-pentano. Primero se usara columna DSTWU.
Tabla de parámetros 
	 
	 
	Entrada
	Salida 2
	Salida 3
	Temperature
	F
	138,7
	99,1600972
	200,059694
	Pressure
	psia
	51
	51
	51
	Mole Flows
	lbmol/hr
	1800
	1001
	799
	PROPANE
	lbmol/hr
	100
	100
	7,98E-09
	ISOBU-01
	lbmol/hr
	300
	0
	300
	N-BUT-01
	lbmol/hr
	500
	500
	3,85E-15
	2-MET-01
	lbmol/hr
	400
	396
	4
	N-PEN-01
	lbmol/hr
	500
	5
	495
	Mole Fractions
	 
	 
	 
	 
	PROPANE
	 
	0,05555556
	0,0999001
	9,99E-12
	ISOBU-01
	 
	0,16666667
	0
	0,37546934
	N-BUT-01
	 
	0,27777778
	0,4995005
	4,81E-18
	2-MET-01
	 
	0,22222222
	0,3956044
	0,00500626
	N-PEN-01
	 
	0,27777778
	0,004995
	0,61952441
	Datos DSTWU
	Minimum reflux ratio
	4,134012
	 
	Actual reflux ratio
	4,72911892
	 
	Minimum number of stages
	46,2912785
	 
	Number of actual stages
	92,582557
	 
	Feed stage
	47,7589945
	 
	Number of actual stages above feed
	46,7589945
	 
	Reboiler heating required
	50434521,6
	Btu/hr
	Condenser cooling required
	52354972,9
	Btu/hr
	Distillate temperature
	99,1600972
	F
	Bottom temperature
	200,059694
	F
	Distillate to feed fraction
	0,55611111
	 
Después de obtener estos valores, se utiliza la columna Radfrac, esta vez no fue necesario utilizar diseño específico y los valores son los siguientes.
Resultados
	 
	 
	Entada