Taller de programación de rutinasModelamiento y simulación de procesos químicos Cod-2015729

Presentado por: Andrea Tatiana Acero, Sebastian Sanabria

Se comienza en Aspen Plus donde se ajustan las corrientes de alimento tal como describe el enunciado; en seguida se ajusta una columna Radfrac ajustando los parámetros propuestos.

Para emplear la cinética propuesta, se elabora una rutina en fortran. Como la ecuación viene en términos de la actividad, se aprovecha la rutina programada anteriormente para el cálculo de las mismas, en donde se hacia el llamado de dos secuencias para propiedades termodinámicas, CALL PPMON_FUGLY y CALL PPMON_LTHRM, necesarias para el cálculo de la actividad. A continuación se muestra la lógica del cálculo para la actividad:

a i=x i ɣ i

φ i=f ix i P

;φ i=f iP

φiφi

=f ixi f i

=ɣ i

En esta rutina se adaptaron las ecuaciones de las constantes y la ecuación de velocidad. Se definieron las tres variables nuevas y se programaron, teniendo en cuenta que el valor de Krate debía estar en unidades de kmol/(kg*s). Además, se multiplico la velocidad de reacción por el holdulp para obtener unidades consistente para Aspen (kmol/s).

Se utiliza Aspen Plus Simulation Engine primeramente para compilar la rutina. Así, se especifica el directorio, y se ejecuta el comando ASPCOMP USRKNT.F sin problemas, con lo que se puede asumir que la rutina no posee errores de sintaxis. Posteriormente se crea la librería.dll, primero creando un objeto de la rutina con ayuda el block de notas, y se enlaza a Aspen mediante el comando ASPLINK [DLOPT OBJETO.OPT] USRKNT. Finalmente se abre Aspen y se configura la librería (previamente creada en el block de notas), se reinicia y se ejecuta.

Al comenzar la simulación, aparece un mensaje de error de cálculo en fortran repetidas veces, y finalmente no se obtiene resultado. Como medida, se cambia el tipo de convergencia a azeotrópica, bajo la hipótesis de que se forma alguno en algún punto. Así, la simulación ofrece un primer resultado, por lo que no fue necesario confirmar la hipótesis.

Al pasar el primer obstáculo, se puede apreciar que en la siguiente simulación se ejecutan la cantidad máxima de iteraciones sin converger, y además anuncia que se tiene una respuesta con errores. La primera medida para solucionar esto es aumentar al máximo la cantidad de iteraciones, cuyo resultado fue básicamente el mismo, también se trato de cambiar el método de convergencia, sin resultados positivos nuevamente. Como segunda medida, se pensó en usar otro modelo, que describiera mejor el proceso, primeramente con otros modelos Unifac, donde sin embargo la simulación dejo de funcionar, hecho que también ocurrió con otros posibles modelos considerados.

Como tercera medida, se plantea la posibilidad de que debido a la diferencia de temperatura entre los alimentos, existiría algún problema de cambio de fase en las etapas de reacción, por lo que se cambia la temperatura de ambos alimentos a una de -10 °C, sin efectos positivos sobre la simulación.

Finalmente, se decidió comparar los resultados obtenidos con los que ofrecía el enunciado:

Perfil de temperatura

Al comparar, muestra un comportamiento parecido al descrito en el enunciado, sin embargo en las etapas cercanas al rehervidor, en lugar de calentarse súbitamente, hay una repentina caída de temperatura sin sentido físico aparente.

Perfil de composición en fase liquida

En este caso, el comportamiento de las composiciones no es comparable en ningún sentido con el presentado en el enunciado. Sin embargo al revisar las composiciones suministradas a las corrientes de alimentos, están en los valores correctos, además de que la rutina aparentemente está bien programada, por lo que no se encuentra explicación a este comportamiento.

Perfil de velocidad de reacción

El comportamiento de la producción de ETBE es inverso al que se espera, debido a que, como la reacción ocurre entre las etapas 4 y 12, debería aumentar exponencialmente hacia la etapa 4., y no al contrario como ocurre. Otro aspecto que no tiene sentido es la repentina caída en las últimas etapas. Este comportamiento aparentemente aleatorio dificulto el rastreo de los posibles errores cometidos.