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www.cacheme.org
Curso de iniciación a la simulación
de procesos químicos con COCO
Simulator y ChemSep
Simulación de reactores químicos con COCO (CORN+COUSCUS)
Esquema Quinta sesión
• COCO Simulator
• Simulación de reactores químicos con COCO
(CORN+COUSCUS)
• Reactor de conversión fija
• Reactor de Flujo Pistón (RFP) con COCO
• Producción de etilenglicol
• Reactor contínuo de tanque agitado (RCTA) con
COCO
cacheme.orgIntroducción a COCO:
• Simulador CAPE-OPEN de procesos químicos freeware
(100% gratuito y diseñado para “conectarse” con otros
software)
Descarga: http://www.cocosimulator.org/
http://www.chemsep.com/downloads/docs/AIChEM2011_Luyben_Processes_with_COCO+ChemSep.pdf
cacheme.orgIntroducción a COCO:
Fuente original: Jasper van Baten - AmsterCHEM (2011)http://www.chemsep.com/downloads/docs/AIChEM2011_Luyben_Processes_with_COCO+ChemSep.pdf
cacheme.orgIntroducción a COCO:
Fuente original: Jasper van Baten - AmsterCHEM (2011)http://www.chemsep.com/downloads/docs/AIChEM2011_Luyben_Processes_with_COCO+ChemSep.pdf
cacheme.orgIntroducción a COCO:
Fuente original: Jasper van Baten - AmsterCHEM (2011)http://www.chemsep.com/downloads/docs/AIChEM2011_Luyben_Processes_with_COCO+ChemSep.pdf
cacheme.orgIntroducción a COCO:
Fuente original: Jasper van Baten - AmsterCHEM (2011)http://www.chemsep.com/downloads/docs/AIChEM2011_Luyben_Processes_with_COCO+ChemSep.pdf
cacheme.org
Fuente original: Jasper van Baten - AmsterCHEM (2011)http://www.chemsep.com/downloads/docs/AIChEM2011_Luyben_Processes_with_COCO+ChemSep.pdf
cacheme.orgSimulación de reactores químicos con COCO
(CORN+COUSCUS)
• Primero consejo: Read the docs! (http://www.cocosimulator.org/index_help.php)
• Diferentes niveles de aproximación disponibles ordenados por simplicidad:
Si no dispongo de datos:
• Reactor fijando la conversión
Si dispongo de datos termodinámicos:
• Reactor de equilibrio
• Reactor Gibbs
Si dispongo de la cinética de reacción:
• RCTA: Reactor contínuo de
tanque agitado (CSTR, inglés)
• RFP: Reactor de flujo pistón
(PFR, en inglés)
cacheme.orgEsquema general de producción
Óxido de etileno
Agua
Reciclado
monoetilenglicol
Dietilenglicol
Trietilenglicol
Pesados
a
b
c
d
e
b
a) Reactor; b) evaporadores (normalmente 2-4 columnas); c, d, e) columnas de destilación de productos.
cacheme.orgReactor de conversión establecida
• Ejercicio: Simular con COFE (COCO) un reactor para producir etilenglicol
considerando que no conocemos ningún dato cinético ni termodinámico pero
como primera aproximación podemos considerar las conversión para cada
reacción.
Reacciones:
cacheme.orgSimulación de un RFP con COFE (COCO)
• Balance de materia:
• Caída de presión:
• Para un reactor de lecho fijo o empaquetado (Ec. de Ergun)
• Balance de energía:
http://www.cocosimulator.org/index_help.php?page=COUS/pfr.htm
Re<2300
Turbulent flow
Good news: Estas ecuaciones ya están implementadas y pueden ser resueltas con COCO directamente. Además, se puede acoplar MATLAB/Scilab para casos más complejos.
Bad news: Sólo permite simular el comportamiento más simple (ideal).
cacheme.orgRFP: Estudio paramétrico
Cinética
Expresiones de cada reacción a introducir en COFE:
R1 = exp(13.62-8220/T)/60/1000*C(Water)*C("Ethylene oxide")R2 = exp(15.57-8700/T)/60/1000*C("Monoethylene glycol")*C("Ethylene oxide")R3 = exp(16.06-8900/T)/60/1000*C("Diethylene glycol")*C("Ethylene oxide")
Ejercicio: Realiza un estudio paramétrico variando la longitud del reactor
cacheme.orgProducción de etilenglicol
http://www.chemsep.com/downloads/data/EG_IECR48p10840.fsdhttp://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ie901037w
cacheme.orgEjemplo de un RCTA:
Producción de butil-acetato
r1 = (7000000*exp(-71760/(R*T))*C("Methyl acetate")*C("1-butanol")-9.467e6*exp(-72670/(R*T))*C(Methanol)*C("N-butyl acetate")) [mol/(s·m3)]
http://www.chemsep.com/downloads/data/Butyl_Acetate_iecr50p1247.fsd
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ie100103r
[kmol/(s·m3)]
Fuente: Ind. Eng. Chem. Res., Vol. 50, No. 3, 2011
cacheme.orgDiseño del reactor
𝐷𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑎𝑐𝑢𝑜𝑠𝑎:𝑃𝑟𝑜𝑝𝑖𝑙𝑒𝑛𝑔𝑙𝑖𝑐𝑜𝑙𝑀𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙Ó𝑥𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑝𝑖𝑙𝑒𝑛𝑜
Ó𝑥𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑝𝑖𝑙𝑒𝑛𝑜𝐴𝑔𝑢𝑎 (𝑎𝑐𝑖𝑑𝑢𝑙𝑎𝑑𝑎)𝑀𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙
Metanol (M)
A B C
𝐹𝐴0𝑄𝑉
𝑇0𝐶𝐴0
𝐹𝐴𝑄𝑉
𝑇𝐶𝐴
FA0 Flujo molar de entrada de óxido de propileno (kmol/h) 338.20
FB0 Flujo molar de entrada de agua y ácido sulfúrico (kmol/h) 6259.58
FM0 Flujo molar de entrada de metanol (kmol/h) 558.83
Qv Caudal volumétrico de entrada (m3/h) 158.57
Temperatura de operación: 37.8ºCConversión mínima: 0.37
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Muchas gracias por su atención