Optimización de una Columna de destilación
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Simulación y Optimización de una columna de destilación EMJA 1 [email protected] Optimización de una Columna de destilación. Se tiene una corriente de 44% C 4 H 8 O y 56% tolueno, que ingresa a una columna de destilación con 10°C, 140kPa a un flujo másico de 3700 kg/h. La columna de destilación cuenta con 10 platos, trabaja a una presión de 103.0 kPa en el tope y 107 kPa en el fondo, se considera a THF como 0.95 de pureza y tolueno 0.95 de pureza. , la relación del reflujo es 2, y la destilación se estima a 1500 kg/h. Optimizar el costo de la Operación. Ganancia = (THFprodt + Tprod) – Costo de alimentación – (Costo de refrigeración + Costo de calor) Datos: Costo de Refrigeración (S/. kWh) = 0.4710 Costo de Calor (S/. kWh) = 0.737 Costo de Alimentación (S/.kg) = 0.05 Precio corregido para la pureza THF = 0.333*(Pureza del THF) 3 Precio corregido para la pureza Tolueno = 0.163*(Pureza del Tolueno) 3 Solución. Se ingresa los valores establecidos para la corriente, usando el modelo termodinámico de Wilson para THF.
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Simulación y Optimización de una columna de destilación EMJA
Optimización de una Columna de destilación.
Se tiene una corriente de 44% C4H8O y 56% tolueno, que ingresa a una columna de destilación con
10°C, 140kPa a un flujo másico de 3700 kg/h.
La columna de destilación cuenta con 10 platos, trabaja a una presión de 103.0 kPa en el tope y
107 kPa en el fondo, se considera a THF como 0.95 de pureza y tolueno 0.95 de pureza. , la
relación del reflujo es 2, y la destilación se estima a 1500 kg/h.
Optimizar el costo de la Operación.
Ganancia = (THFprodt + Tprod) – Costo de alimentación – (Costo de refrigeración + Costo de calor)
Datos:
Costo de Refrigeración (S/. kWh) = 0.4710
Costo de Calor (S/. kWh) = 0.737
Costo de Alimentación (S/.kg) = 0.05
Precio corregido para la pureza THF = 0.333*(Pureza del THF)3
Precio corregido para la pureza Tolueno = 0.163*(Pureza del Tolueno)3
Solución.
Se ingresa los valores establecidos para la corriente, usando el modelo termodinámico de Wilson
para THF.
Simulación y Optimización de una columna de destilación EMJA
Se crea una corriente de Alimentación con las condiciones establecidas y las composiciones de los
componentes.
Simulación y Optimización de una columna de destilación EMJA
Luego se hace clic en la columna de destilación que contiene condensador y el Reboiler.
Condiciones
Numero de Platos : 10
Ingreso de la alimentación : 5
Presión del condensador : 103.0 kPa
Presión del Reboiler : 107.0 kPa
Simulación y Optimización de una columna de destilación EMJA
En la pestaña de Monitor – Design
Se ingresa las condiciones del destilado.
Velocidad de destilado : 1500 kg/h
Relación de reflujo : 2
Se observa en la pestaña que los grados de libertad es 0 pero aun no converge, ya que faltan algunos ajustes
Se elimina los check de Reflujo Ratio y Distillate Rate y se observa en la pestaña de grados de
libertad 3
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Se ingresa las condiciones:
Pureza de THF : 0.95
Pureza de Tolueno : 0.95
Se da clic en los check de THF y Tolueno y se observa que DOF es 0 y converge la operación,
Simulación y Optimización de una columna de destilación EMJA
Pantalla de procesos de destilación en el simulador Hysys
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Optimización.
A continuación se utilizara la operación de optimización, para ajustar la operación de destilación
usando los parámetros del proceso.
Se crea un icono dentro de la pantalla de simulación, de da clic en la pestaña variables y se añade
las variables a optimizar, dentro del ingreso de las especificaciones del las composiciones, se debe
realizar un ajuste e ingresar el límite superior e inferior de 0.99 para ambos productos, ajustando
que la destilación se lleve al máximo,
Simulación y Optimización de una columna de destilación EMJA
En esta venta se muestra que se ha ingresado las condiciones especificas para la optimización. La
operación es ejecutada dentro de la columna de destilación T-100
Simulación y Optimización de una columna de destilación EMJA
En esta ventana se a extraído los datos de operación de la columna de destilación, los que están
de color negro son los datos calculados con el programa y la de color azul es la corriente que se
ingreso.
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En la misma ventana en la parte derecha se realiza la operación de optimización usando los
parámetros establecidos:
Costo de Refrigeración (S/. kWh) = 0.4710
Costo de Calor (S/. kWh) = 0.737
Costo de Alimentación ( S/.kg) = 0.05
Precio corregido para la pureza THF = 0.333*(Pureza del THF)3
Precio corregido para la pureza Tolueno = 0.163*(Pureza del Tolueno)3
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En la ventana de optimización, se selecciona la celda donde se realiza la operación y se da clic si la
operación es maximización o minimización, se da clic en la pestaña de monitor y se da clic en Star
y se empieza la iteración para ajustar los resultados con las condiciones ingresadas.
Condiciones de Optimización
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Comparacion de los 2 casos:
Caso Base Caso Optimizado
THF flujo másico (kg/h) 1651 1680 THF fracción másico 0.9370 0.9539 Tolueno Flujo másico (kg/h) 2049 2020 Tolueno Fracción másico 0.9604 0.9866 Condensador Duty (kJ/h) 9.922e+5 1.097e+5 Reboiler Duty (kJ/h) 1.597e+6 1.71e+6 Profit (S/h) 106.3 121.8
Atte.:
Edgar Martin Jamanca Antonio
Bach. Ing. Quimica
UNJFSC
