INSTITUTO TECNOLÓGICO DE OAXACA.

DEPARTAMENTO DE ING. QUÍMICA Y BIOQUÍMICA

DISEÑO DE PROCESOS II

SIMULACIÓN EN ASPEN PLUS

REALIZA:

DE LOS SANTOS RIVERA JESÚS JOSÉ DOMINGO

NUM DE CONTROL: 05160759

CATEDRÁTICO:

ING. MARCO ANTONIO MALDONADO NUÑEZ

OAXACA DE JUÁREZ, OAX., JUNIO DEL 2010.

PROBLEMA 1.- Se ha de diseñar un desetanizador para la separación que se indica. Estímese el número de etapas de equilibrio que se requieren suponiendo que es igual a 2.5

veces el numero de etapas para reflujo total.

PROBLEMA 2.- Para la operación de destilación compleja que se muestra más adelante, utilícese la ecuación de Fenske con el fin de determinar el número mínimo de etapas que se

requieren entre:

a).- El destilado y la alimentaciónb).- La alimentación y la corriente lateral

c).- La corriente lateral y las colas.Los valores K pueden obtenerse a partir de la ley de Raoult

B1ALIMENTA

COR-LAT

COLAS

DESTILAD

PROBLEMA 3.- En la planta de gas natural ha de utilizarse un stripper con ebullidor para separa el propano y los gases más ligeros de la alimentación que se indica más abajo. Determínese por el método de grupos, las composiciones de los productos de vapor y

liquido.

B1

B2

W

D

6F

Base de método Peng-Robinson

Pr o b lema 3

Str eam I D 6 D F W

Fr o m B2 B1 B1

To B1 B2

Ph ase MI XED VA POR MI XED LI QUI D

Su b str eam: MI XED

Mo le F lo w lb m o l/h r

METHA -0 1 5 9 .5 0 0 0 0 5 9 .4 9 6 5 8 5 9 .5 0 0 0 0 3 .4 2 1 9 5 E- 3

ETHAN -0 1 7 3 .6 0 0 0 0 7 3 .4 6 5 3 2 7 3 .6 0 0 0 0 .1 3 4 6 8 1 1

PROPA- 0 1 1 5 3 .2 0 0 0 1 5 0 .2 1 8 5 1 5 3 .2 0 0 0 2 .9 8 1 5 0 5

N- BUT- 0 1 1 7 3 .5 0 0 0 1 4 1 .9 3 2 5 1 7 3 .5 0 0 0 3 1 .5 6 7 4 5

N- PEN- 0 1 5 8 .2 0 0 0 0 2 3 .5 9 7 6 3 5 8 .2 0 0 0 0 3 4 .6 0 2 3 7

N- HEX- 0 1 3 3 .6 0 0 0 0 3 .5 8 9 4 3 4 3 3 .6 0 0 0 0 3 0 .0 1 0 5 7

To tal F lo w lb m o l/h r 5 5 1 .6 0 0 0 4 5 2 .3 0 0 0 5 5 1 .6 0 0 0 9 9 .3 0 0 0 0

To tal F lo w lb /h r 2 7 1 0 2 .3 7 2 0 0 4 9 .1 8 2 7 1 0 2 .3 7 7 0 5 3 .1 8 3

To tal F lo w cu ft/h r 8 9 3 .3 4 6 7 1 6 5 6 6 .0 6 8 9 3 .3 2 8 1 4 3 0 .0 9 2 2

Temp eratu r e F 3 8 .9 9 8 2 8 1 3 4 .5 2 1 1 3 9 .0 0 0 0 0 4 0 0 .4 9 6 4

Pr essu re p s i 3 0 0 .0 0 0 0 1 5 0 .0 0 0 0 3 0 0 .0 0 0 0 1 0 5 0 .0 0 0

Vap o r Fr ac .0 1 3 2 5 1 3 1 .0 0 0 0 0 0 .0 1 3 2 4 8 8 0 .0

Liq u id Fr ac .9 8 6 7 4 8 7 0 .0 .9 8 6 7 5 1 2 1 .0 0 0 0 0 0

So lid Fr ac 0 .0 0 .0 0 .0 0 .0

En th alp y Btu /lb mo l - 5 7 4 8 8 .1 6 - 4 5 2 3 1 .5 3 - 5 7 4 8 8 .1 6 - 5 7 7 4 8 .4 9

En th alp y Btu /lb - 1 1 7 0 .0 2 6 - 1 0 2 0 .4 0 2 - 1 1 7 0 .0 2 6 - 8 1 3 .0 2 6 5

En th alp y Btu /h r - 3 .1 7 1 0 E+7 - 2 .0 4 5 8 E+7 - 3 .1 7 1 0 E+7 - 5 .7 3 4 4 E+6

En tr o p y Btu /lb mo l-R - 8 9 .2 7 3 8 8 - 6 5 .1 7 2 7 6 - 8 9 .2 7 3 8 0 - 1 0 4 .6 3 0 7

En tr o p y Btu /lb - R - 1 .8 1 6 9 4 4 - 1 .4 7 0 2 6 6 - 1 .8 1 6 9 4 2 - 1 .4 7 3 0 6 9

Den sity lb m o l/cu f t .6 1 7 4 5 3 5 .0 2 7 3 0 2 8 .6 1 7 4 6 6 3 .2 3 0 8 8 0 7

Den sity lb /cu f t 3 0 .3 3 8 0 2 1 .2 1 0 2 5 7 3 0 .3 3 8 6 5 1 6 .3 9 9 2 3

Av er ag e MW 4 9 .1 3 4 0 9 4 4 .3 2 7 1 8 4 9 .1 3 4 0 9 7 1 .0 2 9 0 3

Liq Vo l 6 0 F cu ft/h r 8 1 8 .8 4 1 8 6 3 7 .9 5 3 7 8 1 8 .8 4 1 8 1 8 0 .8 8 8 1

PROBLEMA 4.- Utilice el método de grupo de Edmister para determinar las composiciones del destilado y de las colas para la operación que se indica más abajo.

B3ENTRADA

LIQUIDO

VAPOR

Base de método Peng-Robinson

problema 4

Stream ID ENTRADA LIQUIDO VAPOR

From B3 B3

To B3

Phase MIXED LIQUID VAPOR

Substream: MIXED

Mole Flow kmol/hr

E THAN-01 30.00000 6.52614E-3 29.99347

PROPA-01 200.0000 10.10352 189.8965

N-BUT-01 370.0000 359.9336 10.06639

N-PE N-01 350.0000 349.9564 . 0436386

N-HEX-01 50.00000 50.00000 4.50935E-6

Total Flow kmol/hr 1000.000 770.0000 230.0000

Total Flow kg/hr 60788. 51 50924. 60 9863.909

Total Flow l/min 7803.790 1820.171 4392.476

Temperature K 380.3722 400.4375 322.0747

Pressure atm 17.01149 17.01149 17.01149

Vapor Frac . 2745491 0.0 1. 000000

Liquid Frac . 7254509 1. 000000 0.0

Solid Frac 0.0 0.0 0.0

Enthalpy cal /mol -32164. 99 -34269. 18 -24641. 08

Enthalpy cal /gm -529.1294 -518.1635 -574.5641

Enthalpy cal /sec -8.9347E +6 -7.3298E +6 -1.5743E +6

Entropy cal /mol-K -96.49407 -105.9461 -66.56857

Entropy cal /gm-K -1. 587374 -1. 601948 -1. 552201

Densi ty mol/cc 2.13571E-3 7.05062E-3 8.72704E-4

Densi ty gm/cc . 1298269 . 4662986 . 0374272

Average MW 60.78851 66.13584 42.88656

Liq Vol 60F l/min 1725.091 1390.126 334.9655

PROBLEMA 5.- En una alimentación liquida en el punto de burbuja ha de destilarse en la forma que se indica más adelante. Utilícese el método de grupos de Edmister para estimar

las composiciones del destilado y las colas. Supóngase unas temperaturas iníciales de cabeza y colas de 150 y 250 ºF, respectivamente.

B1FEED

W

D

Base de método Peng-Robinson

problema 5

Stream ID D FEED W

Temperature K 367.7 367.9 388.0

Pressure atm 8.17 8.17 8.17

Vapor Frac 1.000 1.000 0.000

Mole Flow kmol/hr 99.000 100.000 1.000

Mass Flow kg/hr 6441.535 6513.684 72.150

Volume Flow l/min 5042.463 5096.078 2.342

Enthalpy MMBtu/hr -12.405 -12.535 -0.149

Mole Flow kmol/hr

PROPA-01 5.000 5.000 trace

ISOBU-01 15.000 15.000 trace

N-BUT-01 25.000 25.000 < 0.001

2-MET-01 19.930 20.000 0.070

N-PEN-01 34.070 35.000 0.930

PROBLEMA 6.- Una mezcla de etilbenceno y xileno ha de destilarse en la forma que se indica más abajo. Suponiendo que son aplicables las leyes de Raoult y de Dalton:

a) Utilícese el meotod de Fenske-Underwood-Gilliland para estimar el numero de etapas que se requieren para una relación de reflujo 1,10 veces el reflujo mínimo.

Estímese la localización de la etapa de alimentación mediante la ecuación d Kirkbride.

b) A partir de los resultados del apartado a) para el reflujo, las etapas y el flujo de destilado, utilícese el método de grupo de Edmister para predecir las composiciones

as destilado y de las colas. Compárense los resultados con las especificaciones.