SIMULACIÓN Y OPTIMIZACIÓN DE 2 CASOS: (I) OPTIMIZATION OF A DISTILLATION TOWER WITH SIDEDRAWS; (II) DE-WATERING OF ISOPROPANOL VIA AZETROPIC DISTILLATION

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

1. OBJETIVOS

1. Analizar, simular y optimizar 2 casos:

CASO A:        Optimization of a Distillation tower with Sidedraws;

CASO B:        De-watering of isopropanol via azetropic distillation.

1. Utilizar las herramientas de simulación y optimización de procesos enseñadas en el curso.

1. ANÁLISIS DE LOS PROCESOS

ANALIZAR, SIMULAR Y OPTIMIZAR:

1. CASO A:  Optimization of a Distillation tower with Sidedraws

1. FUENTE:

Ejemplo 18.5 – Libro Product & Process Design Principles 2da Ed- Autor Seider and Seader Pág. 637 – 639.

1. 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)

1. 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]

1. Simulación: Convergencia

[pic 2]

[pic 3]

1. OPTIMIZACIÓN

Variable        Dest_Xn-C5_max=f(Reflujo)

[pic 4]

[pic 5]

[pic 6]

[pic 7]

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[pic 9]

1. 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

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