Simulación de Procesos Industriales. Simulador PRO/II [nivel AVANZADO - Parte II]
Nivel avanzado
Esto va dirigido a:
- Estudiantes e ingenieros que pudiesen usar PRO/II en su trabajo diario.
- Ingenieros de Procesos que hagan diseño de proceso, proyectos y estudios de optimización de procesos.
- Ingenieros de Planta que realicen evaluaciones de su planta bajo diferentes condiciones de operación.
- Ingenieros de Investigación y Desarrollo y Científicos que utilicen PRO/II para síntesis de procesos.
Se han impartido 3 niveles:
Básico I y II
Intermedio
Avanzado
Esta guía es la parte II del nivel avanzado. Presione aquí para visualizar parte I
Tabla de contenido
- Fired Heater
- Columnas de extracción líquido-líquido
- Reactores
- Equipos para manejo de sólidos
- Despresurización
- Curvas de calentamiento o enfriamiento
- Controlador multivariable
- Unidades calculadoras en PRO/II
- Reciclo
- Hidratos
- Breakpoints
1. Fired Heater
- Los hidrocarburos y monóxido de carbono que entran en el lado combustión se convierten en dióxido de carbono y agua.
- Algunas cantidades de sulfuro de hidrógeno son convertidas a dióxido de azufre y agua.
- Los compuestos nitrogenados son convertidos de N a N2-.
- Se asume que no hay recirculación de los gases de combustión en los quemadores.
Imagen tomada desde SimSci-Esscor® PRO/II™ 9.0
Imagen tomada desde SimSci-Esscor® PRO/II™ 9.0
También es necesario especificar una temperatura y colocar estimaciones iniciales:
2. Columnas de extracción líquido-líquido
Imagen tomada desde SimSci-Esscor® PRO/II™ 9.0
3. Reactores
Imagen tomada desde SimSci-Esscor® PRO/II™ 9.0
Imagen tomada desde SimSci-Esscor® PRO/II™ 9.0
Imagen tomada desde SimSci-Esscor® PRO/II™ 9.0
Los reactores generales (reactores de convención y equilibrio):
- No requieren información sobre cinemática química.
- No realizar cálculos de dimensionamiento.
- El usuario debe definir la estequiometría de la reacción química.
- La operación es adiabática o isotérmica.
- El calor de reacción puede ser calculada a partir de la base de datos del simulador o estipulada por el usuario.
Los reactores de conversión
Donde
T es la temperatura.
C0, C1, C2 son constantes definidas por el usuario.
Los reactores de equilibrio
Imagen tomada desde SimSci-Esscor® PRO/II™ 9.0
Los reactores cinéticos (reactores tubulares y tanque agitado continuo):
- La conversión depende de la cinética y el tiempo de resistencia.
- Se deben suministrar los datos cinéticos y la geometría de la reacción.
- No puede procesar datos de equilibrio vapor-líquido-líquido (no fases inmiscibles)
- Acepta modos múltiples de operación térmica, ya sea fijando el calor o la temperatura.
Los reactores tubulares
Los reactores de equilibrio
Los reactores de Gibbs
Imagen tomada desde SimSci-Esscor® PRO/II™ 9.0
4. Equipos para manejo de sólidos
Imagen tomada desde SimSci-Esscor® PRO/II™ 9.0
La unidad de Flash con sólidos
Imagen tomada desde SimSci-Esscor® PRO/II™ 9.0
El removedor de sólidos
Imagen tomada desde SimSci-Esscor® PRO/II™ 9.0
El separador de sólidos
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El ciclón gas/sólido
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El disolvedor
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5. Despresurización
Muchos modelos de válvulas y configuraciones de recipientes se encuentran disponibles en PRO/II, al igual de modelos de introducción de calor para simular la presurización de recipientes por fuego u otras causas. Si la unidad posee varias alimentaciones, estas corrientes son mezcladas adiabáticamente para conseguir la composición inicial, temperatura y presión del fluido en el recipiente a despresurizar.
Imagen tomada desde SimSci-Esscor® PRO/II™ 9.0
Se deben especificar las condiciones iniciales de alivio y las condiciones finales de la despresurización como estimaciones preliminares. También se debe definir las características de la válvula, así como los datos del recipiente.
Imagen tomada desde SimSci-Esscor® PRO/II™ 9.0
Datos del recipiente
6. Curvas de calentamiento o enfriamiento
En general, una curva de calentamiento/enfriamiento es generada para una corriente de proceso entre dos puntos definidos o estados; el usuario suministra la información que define el punto inicial y final a analizar. El estado físico de la corriente debe ser definido y los dos puntos límites a investigar.
Imagen tomada desde SimSci-Esscor® PRO/II™ 9.0
A continuación se muestran las especificaciones que pueden darse a una curva de calentamiento/enfriamiento:
- Especificar ambas temperaturas y presiones.
- Especificar entalpía y cada temperatura o presión.
Imagen tomada desde SimSci-Esscor® PRO/II™ 9.0
7. Controlador multivariable
El controlador multivariable es similar al controlador solo que logra dos o más requerimientos en PRO/II. Se pueden especificar un número limitado de especificaciones en la simulación. El número de variables debe ser igual al número de especificaciones. La variable control será variada por el controlador y no podrá ser modificada ni fijada por ninguna otra operación unitaria.
Imagen tomada desde SimSci-Esscor® PRO/II™ 9.0
8. Unidades calculadoras en PRO/II
The Calculator es una herramienta versátil que encuentra resultados usando información de la simulación y los transfiere a otros módulos de operaciones unitarias y corrientes.
El calculador de PRO/II puede ser usado en un número de corrientes y operaciones unitarias, particularmente para determinar condiciones de entrada. Los usos son limitados y depende de la imaginación del usuario. Algunas de las aplicaciones de esta utilidad son:
Calcular propiedades especiales de corrientes que no se encuentran disponibles en la lista de propiedades y que pueden ser usadas por un controlador o controlador multivariable. Por ejemplo, una correlación generalizada puede ser usada para calcular el número de cetanos de un combustible diesel para ser usado como una especificación de un controlador en el cual la condición de una operación unitaria es ajustada para lograr un valor deseado en la propiedad de la corriente.
Dimensionamiento de equipos y estimación de los costos, esto pueden efectuarse con el calculador. También puede combinarse con el optimizador.
9. Reciclo
PRO/II resuelve reciclo o lazos de procesos, es decir, corrientes de aguas abajo que retornan a mezclarse con corrientes aguas arriba, mediante cálculos iterativos alrededor de cada lazo hasta que los parámetros especificados sean convergidos. Se clasifican en tres tipos:
Reciclo térmico
Son lazos en los cuales sólo cambia la temperatura y en consecuencia la entalpía, mientras que los flujos y composiciones permanecen invariables.
Reciclo de masa y energía
Donde cambia la composición y la temperatura de la corriente con cada iteración del lazo. Para resolver este tipo de caso el simulador compara el resultado del valor de la corriente con el resultado de la última iteración. Si todos los flujos, temperaturas y presiones son las mismas que la iteración previa, con un nivel de tolerancia especificado, se considera que el lazo converge.
Purga/adición
Hay un tipo especial de lazo de reciclo composicional donde las medidas adicionales deben ser usadas para garantizar el balance de masa. Algunos componentes pueden ser removidos (purge) o añadidos (make up). Puede utilizarse un calculador para estimar los valores que deben añadirse o purgarse.
Imagen tomada desde SimSci-Esscor® PRO/II™ 9.0
10. Hidratos
PRO/II contiene métodos de cálculo para predecir la ocurrencia de hidratos en mezclas de agua e hidrocarburos u otros compuestos pequeños. PRO/II puede identificar las condiciones de presión/temperatura bajo las cuales el hidrato se formará (tipo I o tipo II). PRO/II también puede predecir el efecto que tendría el añadir un inhibidor, tales como metanol, cloruro de sodio, etilenglicol, dietilenglicol o trietilenglicol.
Imagen tomada desde SimSci-Esscor® PRO/II™ 9.0
11. Breakpoints
Esa facilidad permite converger la simulación hasta el punto que el usuario decida. Generalmente se usa en simulaciones muy complejas o largas donde se desea alcanzar una especificación en una operación determinada mediante un ensayo y error. Al presionar el botón Run la simulación convergerá hasta el primer Breakpoint y así sucesivamente hasta llegar al final de la simulación. Para crear los Breakpoints se presona el botón Breakpoint una vez que se haya seleccionado la unidad. La unidad seleccionada se torna de color fucsia.
Imagen tomada desde SimSci-Esscor® PRO/II™ 9.0
Las imágenes usadas en el post fueron creadas por el usuario a través de Microsoft PowerPoint y tomadas directamente desde el simulador PRO/II versión 9.0.
REFERENCIA
SimSci-Esscor® PRO/II™ 9.0 Getting Started Guide
Me encanto, claro no entendi mucho los conceptos, pero la iniciativa si y el formato con que esta estructurado el post.
Yo estoy estudiando Ing. Sin embargo, podrías justificar los párrafos para que las ballenas te voten. El post lo merece.
Oh gracias, tomaré en cuenta tu consejo y ya arreglaré eso. Gracias por su sugerencia. Saludos!
Muy buena Informacion de verdad y es muy util para todo los que estamos en la insdustria, Saludos
De la mano de la tecnología se buscan las soluciones de manera más eficiente.
Excelente trabajo @ennyta, un post muy informativo, completo y bien estructurado, se nota la dedicación en cada línea e imagen. ¡FELICIDADES! Saludos...
Gracias Ángeles. Me place te agrade mi post. Te invito a formar parte de la comunidad y compartir conocimientos. Abrazos.