_____________________________________________________________________________ Simulación de Procesos mediante Aspen Hysys V8.0
SIMULACION DE UNA EXTRACCION LIQUIDA Se realizará la extracción de una corriente de 1 kgmol/s de composición 60 % molar en agua y 40 % molar en acetona, usando 1 kgmol/s de metil isobutil cetona (pura) como agente extractor. Las corrientes están a 25 °C y 1 atm. Calcular la composición del extracto y refinado y sus flujos másicos. Simulación en HYSYS 1. Abrir un caso nuevo: File > New > Case 2. Seleccionar los componentes: Add > Hysys (figura 1).
Figura 1. Selección de los componentes.
Buscar los componentes: wáter, acetone, MIBK; se seleccionan y clic en “Add” (figura 2).
Figura 2. Selección de los componentes.
Q.I. Edwin Jhovany Alzate Rodríguez
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3. Selección del paquete termodinámico de fluidos: Para las propiedades de los componentes se usará el paquete “NRTL”. Dar clic en “Fluid Packages” (figura 3).
Figura 3. Elección del paquete de fluidos.
Seleccionar los paquete de Hysys: Add > Hysys (figura 4).
Figura 4. Selección de los componentes.
Buscar el paquete “NRTL” y a continuación abrir la pestaña “Binary Coeffs” (figura 5).
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Figura 5. Selección del paquete “NRTL”.
Es necesario verificar que todos los coeficientes de los componentes estén calculados, de lo contrario la simulación presentará errores. Como se aprecia en la figura 6, los coeficientes de la MIBK no están calculados, se debe proceder a estimarlos: dando clic en “unknowns only” se calculan los coeficientes desconocidos.
Figura 6. Cálculo de los coeficientes desconocidos.
4. Entrar al ambiente de simulación estática: Seleccionar el modo “Simulation” (figura 7).
Figura 7. Ingreso al campo de simulación.
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5. Crear el esquema de componentes:
Corrientes de alimentación y extractor: de la paleta de componentes seleccionar la corriente de entrada (de masa) y llevarla al campo de simulación (figura 8).
Figura 8. Selección de los componentes.
Seleccionar la corriente ubicada para editar sus propiedades dando doble clic sobre ella. Editar los campos respectivos con los valores (figura 9): Nombre: Temperatura: Flujo molar: Presión:
Alimentación 25 °C 1 kgmol/s 1 atm
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Figura 9. Introducción de los parámetros de la corriente.
Ahora se introducen las composiciones dando clic en “composition” y se especifican las fracciones molares (figura 10). water: 0.6
acetone: 0.4
Figura 10. Especificación de la composición de la corriente.
De igual forma ubicar una corriente para el solvente con los parámetros (figura 11):
Nombre: Temperatura: Flujo molar: Presión:
solvente 25 °C 1 kgmol/s 1 atm
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Figura 11. Parámetros de la corriente “solvente”.
Y de fracción molar 1 en MIBK (figura 12).
Figura 12. Fracción molar del solvente.
Columna de extracción líquida: en la “paleta”, en el menú “columns”, seleccionar “liquid-liquid extractor” y llevarlo al PFD (figura 13).
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Figura 13. Elección de la columna de extracción.
Para editar las propiedades del extractor, se da doble clic sobre él, lo que abre la ventana para definir las conexiones (figura 14). En “name” escribir “extractor”, en el espacio “top Stage Inlet”, desplegar y seleccionar “alimentación”; para “Bottom Stage Inlet” se escoge “solvente”. En los espacios para “Ovhd Light Liquid” y “Bottom Heavy Liquid” ingresar (escribiendo en el espacio) los rótulos “extracto” y “refinado”, respectivamente (cuando se cierre la ventana del extractor se habrán creado esas corrientes). Para el número de etapas de extracción editar a “1”.
Figura 14. Conexiones y parámetros del extractor.
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Se da clic en “Next” para la presión de las corrientes del extractor: 1 atm (figura 15)
Figura 15. Especificación de la presión del extractor.
En la siguiente ventana al dar clic en “Next” se podrían introducir las temperaturas, pero se va a dejar vacío para que el simulador las calcule; finalizar con clic en “Done” (figura 16)
Figura 16. Finalización de la especificación del extractor.
Cerrar la ventana del extractor y guardar la simulación.
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6. Simulación y convergencia: en este punto no se ha iniciado la simulación, de las corrientes de salida sólo se conoce su presión (el color azul claro indica que faltan parámetros) (figura 17)
Figura 17. Corrientes del extractor.
Para alcanzar la convergencia, se abre la ventana de la columna y se da clic en “Run” (figura 18).
Figura 18. Inicio de la simulación (convergencia).
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Cuando HYSYS ha finalizado la convergencia, aparecerá la indicación “Converged” (figura 19).
Figura 19. Simulación completada.
Sobre el PFD ya se pueden ver las propiedades de las corrientes de salida (figura 20).
Figura 20. Propiedades de la corriente del extracto.
Accediendo al “Workbook” se pueden visualizar los datos de las corrientes (clic en “workbook” en la sección de carpetas a la derecha, figura 21).
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Figura 21. Visualización del Workbook “Material Streams”.
Y cambiando a “Compositions” se pueden observar las composiciones de todas las corrientes (figura 22).
Figura 22. Visualización del Workbook “Compositions”.
Volviendo al PDF (seleccionando “Flowsheet Main” en la pestaña), dando clic derecho sobre el campo se puede agregar una “workbook table” (figura 23).
Figura 23. Adición de una “workbook table”.
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En la ventana emergente se selecciona la tabla deseada y “Select” (figura 24).
Figura 24. Selección de las propiedades de la “workbook table”.
Aparece sobre el PFD la tabla de corrientes (figura 25), que puede arrastrar a donde se desee. De igual forma se puede añadir una tabla de composiciones (figura 26).
Figura 25. Visualización de la “Workbook table” de corrientes.
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Figura 26. Visualización de las “Workbook table” de corrientes y composiciones.