manual de plusvalia

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INTRODUCCIÓN ExEn los años 1970s los investigadores Laboratorio de Energía del Instituto Tecnológico De Massachusetts (MIT) desarrollaron un prototipo para la simulación de proceso. Le llamaron Sistema Avanzado para Ingeniería de Procesos - Advanced System for Process Engineering (ASPEN). Este software ha sido comercializado en 1980 por la fundación de una compañía denominada AspenTech. AspenTech es ahora una compañía comercial pública que utiliza 1800 personas en todo el mundo y ofrece una solución integral completa para industrias de procesos químicos. Este paquete de software sofisticado puede ser usado en casi todos los aspectos de ingeniería de proceso desde la etapa del diseño hasta el análisis de costos y rentabilidad. Tiene una biblioteca modelo incorporada para columnas de destilación, separadores, cambiadores de calor, reactores, etc. Los modelos de comportamiento o propiedades pueden extenderse dentro de su biblioteca de modelos. Estos modelos del usuario son creados con subrutinas Fortran u hojas de trabajo Excel y se suman a su biblioteca modelo. Usando Visual Basic Visual para añadir formas de entrada para el modelo del usuario lo hacen indistinguible de las incorporadas. Tiene un banco de datos de propiedades incorporado para los parámetros termodinámicos y físicos. Durante el cálculo del diagrama de fabricación cualquier parámetro faltante puede ser estimado automáticamente por diversos métodos de contribución de grupos. Objetivo Introducir los conceptos generales de simulación del Diagrama de Flujo ("Flowsheet") y estudiar las características del Aspen Plus. Qué es la simulación del Diagrama de Flujo? El uso de un programa de computadora para modelar cuantitativamente las ecuaciones características de un proceso químico

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Page 1: MANUAL DE PLUSVALIA

INTRODUCCIÓN

ExEn los años 1970s los investigadores Laboratorio de Energía del Instituto Tecnológico De Massachusetts (MIT) desarrollaron un prototipo para la simulación de proceso. Le llamaron Sistema Avanzado para Ingeniería de Procesos - Advanced System for Process Engineering (ASPEN).Este software ha sido comercializado en 1980 por la fundación de una compañía denominada AspenTech. AspenTech es ahora una compañía comercial pública que utiliza 1800 personas en todo el mundo y ofrece una solución integral completa para industrias de procesos químicos.Este paquete de software sofisticado puede ser usado en casi todos los aspectos de ingeniería de proceso desde la etapa del diseño hasta el análisis de costos y rentabilidad. Tiene una biblioteca modelo incorporada para columnas de destilación, separadores, cambiadores de calor, reactores, etc. Los modelos de comportamiento o propiedades pueden extenderse dentro de su biblioteca de modelos. Estos modelos del usuario son creados con subrutinas Fortran u hojas de trabajo Excel y se suman a su biblioteca modelo. Usando Visual Basic Visual para añadir formas de entrada para el modelo del usuario lo hacen indistinguible de las incorporadas. Tiene un banco de datos de propiedades incorporado para los parámetros termodinámicos y físicos. Durante el cálculo del diagrama de fabricación cualquier parámetro faltante puede ser estimado automáticamente por diversos métodos de contribución de grupos.

ObjetivoIntroducir los conceptos generales de simulación del Diagrama de Flujo ("Flowsheet") y estudiar las características del Aspen Plus.

Qué es la simulación del Diagrama de Flujo?El uso de un programa de computadora para modelar cuantitativamente las ecuaciones características de un proceso químico

Usa las relaciones físicas fundamentales:         Balances de masa y energía         Relaciones de equilibrio         Correlaciones de velocidad (Reacción y transferencia de masa y calor)

Predice         Flujos, composiciones y propiedades de las corrientes         Condiciones de operación         tamaño de equipo

Page 2: MANUAL DE PLUSVALIA

Ventajas de la SimulaciónReduce el tiempo de diseño de una planta

         Permite al diseñista examinar rápidamente varias configuraciones de planta.Ayuda a mejorar procesos actuales

         Responde a las interrogantes en el proceso         Determina condiciones óptimas del proceso dentro de las restricciones dadas         Asiste en localizar las partes que restringen un proceso

Problema General de SimulaciónCuál es la composición de la corriente PRODUCT?

         Para resolver este problema necesitamoso   Balances de Materialeso   Balances de Energía         Secuencial Modularo   Aspen Plus es un programa de simulación Secuencial Modularo   Cada block de unidad de operación es resuelta en una cierta secuencia.

         Ecuaciones Orientadaso   Aspen Custom Modeler ( Formalmente SPEEDUP) es una ecuación orientada al

programa de simulación.o   Todas las ecuaciones son resueltas simultáneamente         Combinacióno   Aspen Dynamics (formalmente DynaPLUS) usa la aproximación secuencial

modular de Aspen Plus para inicializar la simulación al estado estacionario y el Aspen Custom Modeler (formalmente SPEEDUP) ecuación orientada aproxima a resolver la simulación dinámica.

Buena Practica para el Diagrama de Flujo         Crear flowsheets grandes con unos pocos bloques a la vez. Esto facilita

localización de fallas si ocurren errores.         Asegurarse que las entradas del flowsheet son razonables.         Compruebe que los resultados son coherentes y realistas.

Características Importantes de Aspen Plus         Simulaciones Rigurosas de Electrolitos         Manipulación de Sólidos         Manipulación de Petróleo

Page 3: MANUAL DE PLUSVALIA

         Regresión de Datos         Ajuste de Datos         Optimización         Rutinas del Usuario

EntrenamientoEn este manual sólo trataremos lo superficial de esta herramienta.Un estudio más profundo de este simulador se hace en los cursos programados por:Diseño de Plantas Químicas S.A.C.

I. LA INTERFAZ DEL USUARIO

1.1 La ventana Principal de ASPEN PLUS

Las partes de la ventana principal de Aspen son:

Use los botones sobre la barra de menú para efectuar acciones fácil y rápidamente.

Parte de la ventana Descripción

Barra de Título Barra horizontal en el tope de la ventana que muestra el ID de la corrida. El nombre por defecto esSimulation 1 hasta que usted de un nombre a la corrida

Barra de Menú Barra horizontal debajo de la barra de título.

Page 4: MANUAL DE PLUSVALIA

Da los nombres de los Menús disponibles

Barra de Herramientas Barra horizontal debajo de la barra de Menú. Contiene botones que cuando son clickeados, efectuan comandos

Botón Next Invoca al sistema experto de ASPEN PLUS. Guía a través de los pasos para completar su simulación

Area de estado Despliega estado de información a cerca del menú actual

Botón de Modo Select Pasa a modo Insert para insertar objetos y regresa a modo Select

Ventana de Flowsheet del proceso

Ventana donde usted construye el flowsheet

Librería de Modelos Área en

La barra de herramientas por defecto es mostrada a continuación:

1.2 La ventana de Flowsheet del proceso

Es donde Usted crea y visualiza el Flowsheet del proceso PFD

1.3 La Librería de Modelos

Page 5: MANUAL DE PLUSVALIA

Se usa para seleccionar modelos de unidades de operación cuyos iconos se deben colocar en el PFD. Aparece en el fondo de la ventana principal.

Esta librería de modelos consta costa de una paleta principal y en cada Unidad de Operación una sub-Paleta.

Junto a esta librería se encuentra la librería de corriente, que consta de corrientes de material, Trabajo y Calor

1.4 El Buscador de datos

El Data Browser es una hoja que permite una vista jerárquica del árbol de la simulación disponible, entrada, resultados, y objetos que se han definido.Para abrir el Data Browser:

Dé un clic sobre el botón Data Browser   en la barra de herramientas Data Browser.

Del menú Data, el clic Data Browser.

El Data Browser también aparece cuándo usted abre cualquier forma.

Page 6: MANUAL DE PLUSVALIA

Use el Data Browser para:

Desplegar formas y hojas y manipular objetos

Ve múltiples formas y hojas sin retornar al menú Data, por ejemplo cuando se cheque Parámetros de Propiedades ingresados.

Editar hojas que definen la entrada para simulación del flowsheet

Verificar el estado y contenido de una corrida

Ver cuales resultados están disponibles.

Las partes de la ventana Data Browser son:

1.5 Símbolos más usados

Los símbolos comúnmente usados en Aspen Plus son:

Entrada incompleta para el formulario

No se han dado entradas para el formulario. Opcional

Entrada para el formulario Completa

Resultados para el formulario existen

Resultados para el formulario existen pero con errores de cálculo

Resultados para el formulario existen pero con advertencias de cálculo

1.6 Datos Principales

Page 7: MANUAL DE PLUSVALIA

Además de dibujar el flowsheet, usted necesita proveer datos para cinco carpetas principales:

1. Setup: Esta carpeta se usa para especificar información en la simulación, unidades, etc.

2. Components: Describe los diversos especies químicos involucrados en el proceso.

3. Properties: Le Permite escoger el (los) modelo(s) termodinámico(s) para estimar propiedades.

4. Stream: Esta carpeta está donde usted introduce datos de corriente.

5. Blocks: Carpeta para proporcionar datos acerca del equipo de proceso.

1.7 Tipos de Corridas

Run Type

Flowsheet Simulación estándar de Aspen Plus para el Flowsheet incluyendo estudios de sensibilidad y optimización.Las corridas del Flowsheet pueden contener estimación de propiedades, pueden analizar datos, y / o cálculos de análisis de las propiedades.

Assay DataAnalysis: Analisis de datos

Una corrida auto sostenible de análisis de datos y generación seudo componentes. se usa para analizar datos de prueba cuando no se quiere realizar una simulación del flowsheet en la misma corrida.

DataRegression

Una Regresión de datos autosostenible. Se usa para ajustar parámetros del modelo de propiedades físicas requerido por ASPEN PLUS para los componentes puros medidos, VLE, LLE, y otros datos de mezcla. Data Regression puede contener calculos de estimación de las propiedades y cálculos de análisis de las propiedades. ASPEN PLUS no puede efectuar regresión de datos en una corrida de Flowsheet.

PROPERTIESPLUS

PROPERTIES PLUS esquema de corrida Usa PROPERTIES PLUS para preparar un paquete de propiedades para usarlo con Aspen Custom Modeler (formalmente SPEEDUP) o Aspen Pinch (formalmente ADVENT), con la tercera parte de programas comerciales de ingeniería, o o con sus programas

Page 8: MANUAL DE PLUSVALIA

de la compañia. Usted debe licenciar el uso de de PROPERTIES PLUS.

PropertyAnalysis

Un Analisis de Propiedades autosostenible usa Property Analysis para generar Tablas de propiedades, PT-envolventes, curvas residuales, y otros reportes de propiedades cuando usted no desea efectuar una simulación del flowsheet al mismo tiempo.Property Analysis puede contener estimación de propiedades y análisis y cálculos de datos.

PropertyEstimation

Property Constant Estimation corrida autosostenible,usa Property Estimation para estimar parámetros de propiedades cuando usted no desea efectuar una simulación del flowsheet al mismo tiempo.

1.8. Dando forma y Generando Reportes

Aspen le permite imprimir reportes de diferentes maneras y aspectos para su flowsheet, corrientes, convergencias, unidades, etc. El editor de texto predeterminado usado en ASPEN es Bloc de Notas.

Este manual le mostrará como cambiar su editor de texto para el Word Microsoft y cómo generar informes con Word. También le mostrará como colocar los datos de corriente en su flowsheet. 

1.8.1  Cambiando Editores de texto

Para cambiar su editor de texto inicie abriendo ASPEN Plus user Interface. Luego, seleccione blank simulation en el menú de inicio. Una vez en la ventana de simulación de ASPEN Plus clic en el menú Tools en la barra de herramientas, y luego seleccione a Options. Esto subirá la ventana de opciones. En la ventana de opciones seleccione la etiqueta startup. Bajo la caja text file settingsusted verá que el editor de texto tiene Notepad en la caja de blanco al lado de él. Haga clic en la caja blanca y borre Notepad. Luego escriba en C:\Program Files\Microsoft Office\Office\Winword.exe. Esto cambiará el editor de texto a Microsoft Word en lugar deNotepad, en las etiqueta Textfiles. La otra opción es usar el botón browse y encontrar al el mismo Word. Luego dé un clic en OK al pie de la ventana Options.

1.8.2  Propiedades del reporte

Page 9: MANUAL DE PLUSVALIA

Posted in:II. PROPIEDADES FÍSICAS DE  COMPUESTOS

2.1  Componentes que están en la base de datos de Aspen Plus

Calcular y desplegar las propiedaes físicas del Etanol, Agua y Acetona

Para iniciar Aspen hacer clic en: Start -> Programs -> AspenTech AES 11.1 -> Aspen Engineering Suite -> Aspen Plus 11.1-> Aspen Plus User Interfase

OK

Seleccionamos la opción PROPERTIES PLUS

Page 11: MANUAL DE PLUSVALIA

Clic en NEXT  e ingresamos los componentes (Pueden ser 1 o más componentes)

Clic en NEXT  y en primera instancia aparecen los parámetros binarios

Clic en NEXT  y aparecen las siguientes opciones

Page 12: MANUAL DE PLUSVALIA

Clic en OK  y el programa nos indica que se han ingresado todos los datos para nuestro propósito

Clic en Aceptar  y el programa comienza a generar el reporte. Luego nos da el mensaje de que se ha completado la generación de las tablas

Vamos al Data Browser: Results  -> Pure components y vemos la tabla con las propiedades físicas de los componentes

Page 13: MANUAL DE PLUSVALIA

Esta tabla de propiedades lo podemos pasar directamente a una hoja de cálculo para generar el reporte

Parameter Data set Component Component Component

ETANOL AGUA ACETONA

API 1 46,7 10 48,5

CHARGE 1 0 0 0

CHI 1 0 0 0

DGFORM KCAL/MOL 1 -40,090284 -54,597783 -36,137384

DGFVK KCAL/MOL 1 0 0 0

DGSFRM KCAL/MOL 1 0 -56,549155 0

DHAQFM KCAL/MOL 1 -68,859272 0 0

DHFORM KCAL/MOL 1 -56,116843 -57,756282 -51,51906

DHFVK KCAL/MOL 1 0 0 0

DHSFRM KCAL/MOL 1 0 -69,96274 0

DHVLB KCAL/MOL 1 9,2994411 9,74472151 7,05947263

DLWC 1 1 1 1

Page 14: MANUAL DE PLUSVALIA

DVBLNC 1 1 1 1

HCOM KCAL/MOL 1 -294,97468 0 -396,24534

MUP DEBYE 1 1,69083192 1,84972372 2,88101204

MW 1 46,06904 18,01528 58,08004

OMEGA 1 0,643558 0,344861 0,306527

PC BAR 1 61,37 220,55 47,01

RHOM KG/CUM 1 0 0 0

RKTZRA 1 0,2522 0,243172 0,2452

S025E CAL/MOL-K 1 120,878547 0 122,249618

SG 1 0,7939 1 0,786

TB C 1 78,29 100 56,29

TC C 1 240,85 373,98 235,05

TREFHS C 1 25 25 25

VB CUM/KMOL 1 0,0626953 0,0188308 0,0774659

VC CUM/KMOL 1 0,168 0,0559478 0,209

VCRKT CUM/KMOL 1 0,168 0,0559478 0,209

VLSTD CUM/KMOL 1 0,0581727 0,01805 0,0739962

ZC 1 0,241 0,229 0,233

Guardamos el trabajo con el nombre: Propiedades

Page 15: MANUAL DE PLUSVALIA

Posted in:

2.2   Creando un nuevo componente

2.2.1  Datos de Propiedades Físicas para el TIAZOL

El Tiazol (C3H3NS) no está en la base de datos de Aspen Plus. La siguiente información es obtenida de diferentes fuentes:

Peso Molecular: 85Punto de ebullición normal: 116.8 °CCorrelación para presión de vapor:               ln pi = 16.445 - 3281.0/(T+216.255)para pi  en  mmHg, T en  °C para 69 °C < T < 118°C

Vamos a calcular los siguientes parámetros

Parámetro Descripción

TC

PC

CPIG

DHFORM

Temperatura crítica

 Presión crítica

 Coeficientes para capacidad calorífica del gas

 Calor de formación

Page 16: MANUAL DE PLUSVALIA

DGFORM

DHVLWT

VC

ZC

 Energía libre de Gibbs de formación

 Coeficientes de calor de vaporización de Watson

 Volumen crítico

1.    Desde el escritorio, seleccionar Inicio --> Programas.2.    Seleccionar  AspenTech | Aspen Engineering Suite | Aspen Plus | Aspen Plus

User Interface.       Aparece la ventana de diálogo de Inicio de Aspen Plus .3.   Seleccione Template  y clic en OK.

Aparece la nueva ventana de diálogo.4.   De la nueva ventana seleccione el tipo de aplicación General with English Units.5.   En el campo Run Type, clic y seleccione Property Estimation.6.   Clic OK.

     Aparece el Data Browser. no hay  flowsheet de procesos para una estimación de propiedades. Primero ingrese el título para la simulación. Luego defina un componente nuevo con el nombre Tiazol y solicite a Aspen Plus estimar todas las propiedades faltantes. Luego ingrese la estructura molecular del Tiazol y las propiedades conocidas. Y por último efectúe la estimación.

Page 17: MANUAL DE PLUSVALIA

2.2.2   Ingresando un Titulo

1.    Expanda el folder Setup en el árbol de menú de Data Browser y clic  Specifications.Aparece la hoja Setup | Specifications | Global .  Sleccione el The run typeProperty Estimation.

2.    En el campo Title, colocar Estimación de Propiedades del Tiazol.

    A continuación defina el componente nombrado TIAZOL

2.2.3   Ingreso de información de componentes

1.   Expanda el fólder Components en el menú del   y clic Specifications.Aparece la hoja Components | Specifications | Selection.

2.   En la primera línea de la columna Component ID, ingrese TIAZOL.

Page 18: MANUAL DE PLUSVALIA

 2.2.4  Especificar propiedades a estimar

1.    Expandir el fólder Properties y en el fólder Estimation hacer clic en InputAparece la hoja  Properties Estimation Input Setup

2.    Aceptar la opción predeterminada Estimate all missing parameters.

Las demás hojas en este formulario le permiten seleccionar metodos específicos de estimación para cada propiedad si usted no desea usar los metodos predeterminados. Para este ejemplo, los predeterminados son adecuados.

Ahora, ingrese la estructura molecular del TIAZOL. Clic en   .

Page 19: MANUAL DE PLUSVALIA

2.2   Creando un nuevo componente

2.2.1  Datos de Propiedades Físicas para el TIAZOL

El Tiazol (C3H3NS) no está en la base de datos de Aspen Plus. La siguiente información es obtenida de diferentes fuentes:

Peso Molecular: 85Punto de ebullición normal: 116.8 °CCorrelación para presión de vapor:               ln pi = 16.445 - 3281.0/(T+216.255)para pi  en  mmHg, T en  °C para 69 °C < T < 118°C

Vamos a calcular los siguientes parámetros

Parámetro Descripción

TC

PC

CPIG

DHFORM

DGFORM

DHVLWT

VC

ZC

Temperatura crítica

 Presión crítica

 Coeficientes para capacidad calorífica del gas

 Calor de formación

 Energía libre de Gibbs de formación

 Coeficientes de calor de vaporización de Watson

 Volumen crítico

1.    Desde el escritorio, seleccionar Inicio --> Programas.2.    Seleccionar  AspenTech | Aspen Engineering Suite | Aspen Plus | Aspen Plus

User Interface.       Aparece la ventana de diálogo de Inicio de Aspen Plus .3.   Seleccione Template  y clic en OK.

Aparece la nueva ventana de diálogo.

Page 20: MANUAL DE PLUSVALIA

4.   De la nueva ventana seleccione el tipo de aplicación General with English Units.5.   En el campo Run Type, clic y seleccione Property Estimation.6.   Clic OK.

     Aparece el Data Browser. no hay  flowsheet de procesos para una estimación de propiedades. Primero ingrese el título para la simulación. Luego defina un componente nuevo con el nombre Tiazol y solicite a Aspen Plus estimar todas las propiedades faltantes. Luego ingrese la estructura molecular del Tiazol y las propiedades conocidas. Y por último efectúe la estimación.

2.2.2   Ingresando un Titulo

1.    Expanda el folder Setup en el árbol de menú de Data Browser y clic  Specifications.Aparece la hoja Setup | Specifications | Global .  Sleccione el The run typeProperty Estimation.

2.    En el campo Title, colocar Estimación de Propiedades del Tiazol.

Page 21: MANUAL DE PLUSVALIA

    A continuación defina el componente nombrado TIAZOL

2.2.3   Ingreso de información de componentes

1.   Expanda el fólder Components en el menú del   y clic Specifications.Aparece la hoja Components | Specifications | Selection.

2.   En la primera línea de la columna Component ID, ingrese TIAZOL.

 2.2.4  Especificar propiedades a estimar

1.    Expandir el fólder Properties y en el fólder Estimation hacer clic en InputAparece la hoja  Properties Estimation Input Setup

2.    Aceptar la opción predeterminada Estimate all missing parameters.

Page 22: MANUAL DE PLUSVALIA

Las demás hojas en este formulario le permiten seleccionar metodos específicos de estimación para cada propiedad si usted no desea usar los metodos predeterminados. Para este ejemplo, los predeterminados son adecuados.

Ahora, ingrese la estructura molecular del TIAZOL. Clic en   .

Clic en OK

2.2.5  Ingresando estructura molecular

1.  Expandir el folder Properties | Molecular Structure y hacer clic en TIAZOL.Aparece la hoja Properties | Molecular Structure | THIAZOLE | General:

Page 23: MANUAL DE PLUSVALIA

Nota: Usted puede definir la estructura molecular ya sea usando el Método General el cual se basa en átomos individuales o átomos uniones, o mediante el Método  de Grupos Funcionales en donde usted indica los grupos funcionales específicos para un método particular de estimación. Este ejemplo explica como usar el método General.

     En la hoja General, especificar la estructura molecular del Tiazol mediante el listado de cada uno de los átomos excepto el átomo de hidrógeno y cada enlace. Aspen Plus manipula al hidrógeno.

2.  Mostrar la estructura del Tiazol y numerar todos los átomos que no sean hidrógeno:

     Cada átomo debe ser listado dos veces, una como un átomo que conecta (Atom 1) y una como un átomo que es conectado (Atom 2).

3. Ingrese la siguiente información para  Atom 1:

Número

1

2

3

4

5

Tipo

C

C

S

C

N

   Esta tabla asocia cada número con el tipo de átomo

Page 24: MANUAL DE PLUSVALIA

4.  Ingrese la siguiente información para Atom 2

Número Tipo (generado automáticamente)2

3

4

5

1

C

S

C

N

C

     Esta tabla indica cual átomo está conectado a cada uno de los átomos de la primera tabla

5.  En la columna Bond type, seleccionar Double bond para los enlaces entre átomos 1 y 2 y entre 4 y 5, y seleccionar Single bond para los demás enlaces.

     La hoja Properties Molecular Structure THIAZOLE General está ahora completa.

    Enseguida ingresar los datos conocidos para el TIAZOL

2.2.6.  Ingreso de datos de Propiedades

     La información de la estructura molecular es suficiente para que Aspen Plus estime las propiedades. Sin embargo, ingresando todos los datos disponibles mejorará la exactitud en la estimación de las propiedades.

Ingresando Propiedades Físicas

1.       Expanda el folder Properties | Parameters en el menú del Data Browser y clic en Pure Component.

Page 25: MANUAL DE PLUSVALIA

1.   Aparece el  la hoja  Properties | Parameters | Pure Component.2.   Clic en New.3.   En la caja de diálogo New Pure Component Parameters, seleccionar Scalar.4.   Ingresar el nuevo nombre  TBMW (para el punto de ebullición y peso molecular) y

clic en OK.

     Aparece la hoja  Properties | Parameters | Pure Component | TBMW | Input.

5.   En el campo Component, clic  y seleccionar TIAZOL.6.   Clic en el campo Parameters, y seleccionar TB (punto de ebullición normal).7.   Clic en el campo Units, y seleccionar C para expresar el punto de ebullición en

grados Celsius.8.   En la cuarta columna (debajo del campo  Component) ingresar 116.8.9.   Clic en la segunda celda debajo de la columna Parameters, y

seleccionar MW (peso molecular).10.   En la cuarta columna, ingrese 85.11.    Usted ha ingresado las propiedades de componente puro para el Tiazol.

Ingresando Información de Ecuación de Antoine

Page 26: MANUAL DE PLUSVALIA

     A continuación especificamos los coeficientes para la correlación de Antoine para la presión de vapor.

1.    Clic en  Properties | Parameters | Pure Component del menú  Data Browser.

     Nuevamente aparece la hoja para ingresar los datos. Usted puede ver que que ya se han fijado los datos para TBMW como escalar.

2.    Clic en New.3.    En la caja de diálogo New Pure Component Parameters, seleccionar T-

Dependentcorrelation. Y aparece un menú para los tipos de correlación.4.    Debajo de  Liquid Vapor Pressure, seleccionar PLXANT-1 para la correlación de

Antoine para presión de vapor.

5.    Clic en  OK.

     Aparece la hoja  Properties | Parameters | Pure Component | PLXANT-1 | Input.

6.  Clic en el campo Components, y seleccionar TIAZOL.

     La correlación de Antoine para presión de vapor ( también dada anteriormente) es:

     ln pi = 16.445 - 3281.0/(T+216.255)

para pi  en  mmHg, T en  °C para 69 °C < T < 118°C

Usted puede obtener ayuda acerca de los coeficientes específicos haciendo clic

Page 27: MANUAL DE PLUSVALIA

en  y luego en PLXANT en el tope de esta hoja. Y aparece el link a Extended Antoine/Wagner.

7.  Clic en el campo Temperature units, seleccione  C.

8.  Clic en el campo Property units, seleccione  mmHg.

Ingrese los Coeficientes de la Ecuación de Antoine para el Tiazol en los campos numerados 1 hasta 9.

 

Campo Coeficiente1

2

3

4

5

6

7

8

9

16.445

-3281

216.255

0

0

0

0

69

118

Page 28: MANUAL DE PLUSVALIA

Con esto se ha completado la hoja Properties Parameters Pure Component PLXANT-1 Input.

     Se han ingresado todos los datos disponibles de propiedades para el Tiazol y estamos aptos para correr el sistema de estimación de constantes de propiedades (property constant estimation system (PCES)).

2.2.7  Efectuando la corrida (Running a Property Constant Estimation (PCES))

1.    Seleccionar  View | Control Panel o presionar  F7 o presionar el botón de Panel Control en la barra de herramientas de Aspen Plus.

2.    Seleccionar Run | Run o presionar F5 o presionar el botón para efectuar la estimación.

      A medida que se ejecuta la corrida, se despliega mensajes de estado en el Control Panel.

     En la barra de estado en el fondo de la ventana principal, aparece el mensaje Results Available with Warnings. En este ejemplo, ignore estas advertencias (warnings) ya que usted no usa grupos funcionales su la especificación de la estructura.

2.2.8   Examinando las Constantes de Propiedades

Page 29: MANUAL DE PLUSVALIA

     Examine los resultados de su simulación PCES.

1.  En el Data Browser, clic en Results Summary | Run Status.

     Aparece una hoja de resumen indicando los cálculos efectuados con advertencias.

2.  En el Data Browser clic, Properties | Estimation |Results.

     Aparece la hoja Pure Components, con las propiedades de componente puro estimadas para el Tiazol. Son tabulados el nombre de la propiedad, abreviación, valor estimado, unidades, y método usado para la estimación.

3.  Clic en la etiqueta T-Dependent.

     Aparece la hoja T-Dependent con los coeficientes estimados para polinomios que modelen la dependencia de la temperatura de las propiedades listadas. l nombre de la propiedad, abreviación, valor estimado, unidades, y método usado para la estimación.

     En una Hoja Excel se tiene:

PropertyName ParameterEstimated value Units Method

IDEAL GAS HEAT CAPACITY CPIG -18820K,J/KMOL-K JOBACK

383,17-0,324720,000111200

Page 30: MANUAL DE PLUSVALIA

280110036029,20,148179652,16490922

HEAT OF VAPORIZATION DHVLWT 38893138,7 K,J/KMOL DEFINITI342,150,320515620,20012116342,15

MOLAR VOLUME RKTZRA 0,26920341 GUNN-YAM

VAPOR VISCOSITY MUVDIP 4,17E-08K,N-SEC/SQM REICHENB

0,943022150002801100

LIQUID VISCOSITY MULAND 73,120896K,N-SEC/SQM LETSOU-S

-4171,8425-11,801306389,95626,146298

LIQ THERM CONDUCTIVITY KLDIP -0,8992989K,WATT/M-K SATO-RIE

0,00923106-3,01E-054,24E-08-2,25E-11389,95626,146298

LIQUID SURFACE TENSION SIGDIP 0,09015221 K,N/M BROCK-BI1,222222222,50E-10-2,76E-101,11E-10389,95619,821588

2.2.9  Creando y Usando un  archivo de soporte (Property Backup File)

Page 31: MANUAL DE PLUSVALIA

    Guardar esta estimación de propiedades como  un  archivo de soporte (backup  (.bkp)) que usted pueda importarlo  a una simulación de flowsheet que use el Tiazol.

1.     Seleccionar  File | Save As.2.     En la ventana de diálogo Save As, seleccionar Aspen Plus Backup Files en el

campo  Save as type.3.     En el campo File Name, ingrese tiazol.4.     Clic en  Save.

     Aparece una caja de diálogo de Aspen Plus advirtiendo que usted no esta habilitado para iniciar nuevos cálculos a partir de los resultados previos y sugiere guardar el archivo como unAspen Plus document file (.apw).

5.  Clic No ya que usted solamente el backup file.

    A continuación probar el uso de su backup para importar tiazol  a su ejemplo flash.apw.

Usando un archivo de soporte (backup file)

     Correr la simulación Flash con methanol, water, y tiazol enla Corriemte 1.

     Efectuar  siguientes pasos:

1.     Abrir Flash.apw desde su escritorio de trabajo y clic Yes para cerrar la estimación de tiazol.

2.     Clic  File | Import  y seleccionar tiazol.bkp y clic Open.

     Nota: Usted no puede importar un archivo documento de Aspen Plus  (.apw) a otra simulación.

3.     Aparece una caja de dialogo Information. Clic OK.

     El flowsheet desaparece ya que el archivo de soporte tiazol es una estimación de propiedades. Sin embargo, los datos del flowsheet Flash.apw  están disponibles.

4.     Presionar F8 para abrir el  Data Browser.5.     En el menú del Data Browser expandir el folder Setup y clic Specifications.

     Aparece la hoja  Setup | Specifications | Global.

6.     En el área Global Settings, Cambiar el tipo de corrida a Flowsheet.

     Ahora están disponibles el flowsheet y corrientes y bloque ingreso de datos para Flash.apw.

Page 32: MANUAL DE PLUSVALIA

7.     En el menú del Data Browser, clic Properties | Estimation | Input y luego seleccionar Do not estimate any parameters ya que los parámetros del tiazol ya han sido estimados.

8.     En el menú del Data Browser, clic Streams | 1 | Input y luego en el área Composition de la hoja Specifications, escribir 50 para el flujo molar del componente tiazol el cual es ahora listado junto con el Metanol y el Agua.

9.     Presionar F5 para correr la simulación con tiazol  en la Corriente 1.

Salir de Aspen Plus

1.  Selecciona File | Exit.

     Aparece una caja de diálogo Aspen Plus.

2.  Clic  No para conservar la simulación original (sin el tiazol).Posted in:

Clic en OK

Page 33: MANUAL DE PLUSVALIA

X. REACTORES QUÍMICOS

10.1   Modelos de Reactores en AspenAspen tiene los siguientes modelos de reactores:

MODELO DESCRIPCIÓN PROPÓSITO UTILIDAD

RSTOIC reactor estequiométrico

modela reactores estequiometricos con extensión o conversión especificada

reactores donde la cinética es desconocida o poco importante pero la estequiometria y extensión son conocidas

RYIELD reactor de producción

modela reactor con una producciónespecifica

reactores donde la estequiometría y la cinética son desconocidas o poco importantes pero la distribución derendimiento es conocida

REQUIL reactor de equilibrio

realiza equilibrio químico y de fases porcálculos estequiometricos

reactores con simultáneos equilibrios químicos y de fases

RGIBBS reactor de equilibriocon minimización de energía de GIBBS

realiza equilibrio químico y de fases porminimización de la energía de GIBBS

reactores con simultáneos equilibrios químicos y de fases.Calculo de equilibrios de fase para soluciones con sólidos y sistemas vapor-liquido-solido

RCSTR Reactor continuo de tanque agitado

modela reactor de tanque agitado

reactores de tanque agitados con una, dos, o tres fases con reacciones de equilibrio o controladas en alguna fase basado en estequiometría o cinética

RPLUG Reactor de flujo depistón

modela reactor de flujo de pistón

reactores de flujo pistón con una, dos, o tres fases con reacciones de equilibrio o

Page 34: MANUAL DE PLUSVALIA

controladas en alguna fase basado en estequiometría o cinética

RBATCH Reactor Batch modela reactores batch o semicontinuos

reactores batch o semicontinuos con una, dos, o tres fases con reacciones de equilibrio o controladas en alguna fase basado en estequiometría o cinética

No es necesario especificar calores de reacción, porque Aspen Plus usa la entalpía elemental del estado de referencia de calor de formación del componente.

Page 36: MANUAL DE PLUSVALIA

CINÉTICA DE RECCIONES DE LANGMUIR-HINSHELWOOD-HOUGEN-WATSON (LHHW)

Donde:r

k

T

To

n

Ea

:

:

:

:

:

:

Velocidad de reacción

Factor pre-exponencial

Temperatura en Kelvin

Temperatura de referencia en Kelvin

Exponente de la temperatura

Energía de Activación

Page 37: MANUAL DE PLUSVALIA

R

C

m

K1,K2,Ki

:

:

:

:

Constante universal de los gases

Concentración del componente

Exponente de la expresión de absorción

Constantes de equilibrio

ln Ki = Ai  + Bi/T + Ci*ln(T) + Di*T

donde:          Ki              : Constante de equilibrio          T               : Temperatura en Kelvin          Ai,Bi,Ci,Di   : Coeficientes especificados por el ususrio

10.2    Reactor Estequiométrico  RSTOIC

CO + 2H2 => CH3OH ; reactor adiabatico; conversion de CO = 100%                 la mezcla reactante consta de 1 mol de CO, 2 moles de H2 y 5 moles de Dodecano C12 H26

1)  PFD

2)  Data Browser.  Setup  y colocar información inicial

3) Definir componentes

4)  Modelo termodinámico

Page 39: MANUAL DE PLUSVALIA

Debe aparecer así el formulario

7)  Clic en la pestaña HEAT OF REACTION para que aparezca el valor del calor de reacción     en los resultados:

8)  Clic Next y ejecute la simulación (temperatura de flama adiabatica):

Resultados

En una hoja de cálculo

Page 40: MANUAL DE PLUSVALIA

ALIMENTO PRODUCTO

Temperature F             

Pressure    psi           

Vapor Frac                

Mole Flow   lbmol/hr      

Mass Flow   lb/hr         

Volume Flow cuft/hr       

Enthalpy    MMBtu/hr      

Mole Flow   lbmol/hr      

  CARBO-01                

  HYDRO-01                

  METHA-01                

  N-DOD-01

77

14,7

0,375

8

883,734

1198,731

-0,805

1

2

0

5

163,7

14,7

0,125

6

883,734

359,683

-0,805

0

0

1

5

REGRESAR CONTINUAR

9.1.2  Diseño Riguroso

Una vez que el flujo y la carga de calor son definidas claramente, es hora de iniciar los cálculos detallados. Así es que regrese a la página Setup de las páginas de entrada del cambiador de calor.

La página Setup es mostrada a continuación. Ante todo, cambie el tipo de cálculo de shortcut al método detallado. Inmediatamente, Aspen le preguntará a usted que identifique por donde va el fluido caliente ?. Para este ejemplo, use como se muestra en la figura. Además, Aspen ahora calculará un factor de corrección de

Page 41: MANUAL DE PLUSVALIA

LMTD para el intercambiador. La corrección predeterminada es la corrección basada en la geometría y eso estará bien.

Ahora dé un clic sobre la etiqueta Pressure drop en lo alto de la página y aparecerá una página nueva de entrada. Aquí, usted necesita especificar cómo calculará Aspen la caída de presión del cambiador de calor.Haremos que Aspen calcule la caída de presión de la geometría del cambiador de calor. Esta opción se muesta en la izquierda y es la opción preferida. Nota*: Tanto el lado frío como el caliente tienen que ser especificados para los cálculos de caída de presión.

Ahora hacer clic en la etiqueta U methods .

Usted necesita especificar cómo calculará Aspen el U-Value para el intercambiador. Hay varias opciones clarificadas debajo. Para este ejemplo, el U-Value se calculará de “ Film coefficients.” Esta opción precisará más entrada y esa página será mostrada después.

Page 42: MANUAL DE PLUSVALIA

Constant U-value—Aspen usa un valor constante en los cálculos; el valor es dado por el usuario

Phase specific values—Aspen usará los valores por defecto dados para situaciones específicas de transferencia de calor (por ejemplo. ebullición de líquidos, liquido en el casco a liquido en los tubos, condensación, etc.; estos valores por defecto pueden tambien ser cambiados por el usuario para aplicar a situaciones nuevas)

Power law expression—Aspen usará un factor de escalamiento (scaling) con un coeficiente total de transferencia conocido y un flujo conocido de una situación similar de transferencia de calor; el usuario debe suministrarar ambos valores

Exchanger geometry—Aspen calcula un U-value promedio a partir de la geometría del intercambiador usando algoritmos de transferencia

Film coefficients—el U-value es calculado a partir de coeficientes individuales de transferencia (ho, hi);  Nota*-más entradas son necesarias y otra página para esta  opción

User Subroutine—da páginas de entrada para que el usuario suministre un algoritmo  FORTRAN para los cálculos de U

Ahora  hacer clic en la etiqueta Film coefficients. Aparece la página para ingresar datos. Aquí es donde  debe especificar como Aspen calculará los coeficientes individuales de transferencia de calor. (Nota*: Esta página solamente necesita ser llenada si los U-value son calculados a partir de “Film coefficients”.) Esta página es muy similar a la página de entrada de  los métodos para U y afortunadamente las opciones de cálculo son las mismas. El ejemplo usará la opción “Calculate from geometry”.Notar, sin embargo, que ambos lados (caliente y frío) del intercambiador necesitan ser especificados. Es también una buena idea para adicionar algunos factores de incrustación (fouling) para cada corriente en el espacio proporcionado. El ejemplo no usa ningún factor de incrustación, pero si algún valor para el sistema es encontrado en la literatura, ingréselo aquí.

Page 43: MANUAL DE PLUSVALIA

Después que los cálculos del coeficiente de transferencia de calor son especificados, el siguiente paso es establecer la geometría del cambiador de calor. Desde que Aspen no hace cada cálculo, serán necesarias las computaciones de la mano . Usted, el usuario, debe suministrar el número de pasos en los tubos, el diámetro del casco, el número de tubos, el largo de los tubos, los diámetros interior y exterior de los tubos, el Pt (pitch), el material de los tubos, el número de pantallas (baffles) y espaciamiento de pantallas. Una parte del material previo es arbitraria y realmente no necesita ser calculada. Sin embargo, el área de transferencia de calor necesita ser estimada, al menos para la primera simulación, en razón a encontrar el número de tubos.

El área puede calcularse usando la simple  ecuación  A = Q/ U DTLM. la carga de calor ( Q ) fue encontrada por Aspen y la diferencia media de temperaturas puede ser fácilmente calculada (ir aInntercambiadores ca Calor ). Para calcular el área, usted necesita encontrar un valor para el coeficiente total de transferencia de calor ( Ir a Valores estimados del coeficiente total U).  Un valor típico para nuestro ejemplo es alrededor de  150 W/m2 K. Esto da un área de aproximadamente 20 m2. El siguiente paso es encontrar el número de tubos y el diámetro del casco. Establecer las dimensiones de un tubo especificando el tamaño y longitud del tubo.Usualmente usted deberá comenzar con tubería de 1 pulgada (1-inch) si el fluido es un liquido y   tubería de 1.5 pulgadas (1.5 inch) si el fluido es un vapor. Como el Freon-12 en este ejemplo está en estado liquido, se usara tubos de 1-inch. La longitud no es importante, pero debe estar dentro de valores prácticos (un rango típico es de 8-20 ft, 2-8 m). Una vez que se han establecido las dimensiones de la tubería, el número de tubos puede ser encontrado fácilmente dividendo el área total por el área de un tubo. El diámetro del casco será calculado en base al número de tubos. Una correlación dada enIntercambiadores de calor  es:

             D(haz de tubos) = O.D.*(Nt / k)^(1 / n)

 O.D. es el diámetro exterior de un tubo,  Nt  es el número de tubos, y k y n son constantes dependientes del número de pasos en los tubos. Como este ejemplo usa dos pasos en el lado de los tubos : k = 0.249  y  n = 2.207. Estos cálculos solamente dan el tamaño del haz de tubos y no el diámetro del casco. El diámetro del casco es ahora encontrado adicionando al haz de tubos la luz entre el haz de tubos y el casco. El espacio de luz depende del tipo de intercambiador de calor, pero tipicamente los rangos van de 10 mm a 90 mm. Ver la siguiente bibliografía:

Coulson and Richardson. Chemical Engineering Fluid Flow, Heat Transfer and MassTransfer. Volume 1, 5th ed., Butterworth and Heinemann, 1996.

Page 44: MANUAL DE PLUSVALIA

Incropera and Dewitt. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 4th ed., John Wileyand Sons, 1996.

Ahora iniciar la configuración dando un clic sobre la subcarpeta Geometry en el lado izquierdo de la pantalla. La pantalla de arriba es la página de entrada para las dimensiones del casco. Ingrese la información adecuada.

TEMA shell type —selecciona el tipo de cascol, un-paso, dos-pasos, flujo-dividido, etc.Ejemplos de cada tipo de casco pueden verse en las páginas  11-34 de Perry’s 7th edición.

# of tube passes—selecciona el número de pasos en los tubos, generalmente son usasos dos pasos

Exchanger orientation—selecciona orientación vertical u horizontal de los tubos. (Nota* si se elige orientación vertical, el usuario también debe especificar la dirección de flujo del fluido)

# of sealing strip pairs —no necesario para cálculos

Inside shell diameter—ingresa el diámetro del casco con las unidades adecuadas

Shell to bundle clearance—ingresa el espacio entre el interior del casco y el haz de tubos, referirse a la literatura para el espaciado adecuado

The tube- muestra la pantalla de entrada. Los valores son ingresados en los espacios dados como se muestra a continuación.

Page 45: MANUAL DE PLUSVALIA

Select tube type—ya sea bare (tubos lisos) o finned (tubos con superficie extendida); generalmente, se usan tubos lisos (bare)

Total number—especifica el número total de tubos

Length—especifica la longitud total de los tubos, incluídos todos los pasos

Pattern—especifica el arreglo de los tubos, ya sea triangular o cuadrado, generalmente se usa arreglo triangular

Pitch—ingrasa la distancia entre centros de tubos; generalmente, el Pt es 1.25 veces el diámetro exterior de un tubo

Material—selecciona el material de los tubos; Aspen tiene  diferentes materiales para seleccionar o puede ser dado por el usuario

Conductivity—ingresa la conductividad térmica del material seleccionado. Nota* si este espacio no se cambia, Aspen usará por defecto una conductividad de su base de datos

Tube size—especifica el diámetro exterior de un tubo. Notar que puede usarse el diámetro nominal de tubería; el usuario solamente necesita suministrar el tamaño y número de cédula. (Nota*: Aspen tiene un pequeño banco de datos de tamaños nominales de tubería, para otros tamaños ver: Perry, P.H. and Green, D. Perry’s Chemical Engineering Handbook. 7th ed., McGraw-Hill Co., 1987. pg. 10-72 hasta 10-74)

Después de entrar en información en la página de entrada del tubo, el siguiente paso sera especificar las características del las pantallas (baffles).

A continuación se muestra la hoja de entrada para los deflectores. Si es posible, los resultados de cálculos a mano deberían ser introducidos en los espacios dados. En caso de que no, hay “ reglas generales ” simples para diseño en Aspen. Cada espacio está clarificado debajo.

Page 46: MANUAL DE PLUSVALIA

Baffle type —selecciona  segmental baffle o rod baffle; segmental baffles son típicas

No. of baffles, all passes—número de pantallas en el intercambiador, si no se conoce el número  exacto de diseño, un buen valor de inicio es el doble de la longitud del intercambiador en metros, por ejemplo si la longitud de los tubos es cinco metros ingrese diez pantallas. Mas pantallas pueden adicionarse para incrementar los coeficientes de transferencia de calor, pero causarán que aumente la caída de presión, por lo que debe verificarse que esta caída esté dentro de los límites aceptables.

Baffle cut—especifica la fracción de  área de sección transversal del casco para el flujo del fluido; por ejemplo, como se muestra anteriormente es un valor de 0.25 el cual hace que una pantalla cubra el 75% del área de sección transversal del casco mientras que el 25% se deja para el flujo del fluido. El baffle cut debe estar entre 0 y 0.5.

Tubesheet to 1st baffle spacing—ingresa la longitud entre la placa de tubos y la primera pantalla

Baffle to Baffle spacing—especifica el espaciado entre pantallas

Last Baffle to tubesheet spacing—ingresa la distancia entre la última pantalla y la placa de tubos

(De un lado– en general el espaciamiento de pantallas— en el esquema previo de tres espacios de pantallas, dos de los tres espacios necesitan estar llenos para la simulación. Si el espaciamiento del deflector no se conoce en el inicio de la simulación, entonces la mejor forma es escoger espaciamiento entre la placa de tubos y el primer / último deflector. Luego Aspen automáticamente calculará el espaciando interior de las pantallas)

Shell-Baffle clearance—especifica la distancia entre el casco y el exterior de la pantalla; esta información no es necesaria para la simulación y puede dejarse en blanco

Page 47: MANUAL DE PLUSVALIA

Tube-Baffle clearance—especifica la distancia entre el tubo y  el hueco del tubo en la pantalla; esta información no es necesaria para la simulación y puede dejarse en blanco.Cuando aparece un check mark azul cerca a la etiqueta “baffle”, la hoja de datos de entrada está completa.

La siguiente página es los datos de entrada para acoplamientos (“nozzles”). Cada espacio es explicado a continuación.Aquí nuevamente, si es posible, use los resultados de los cálculos a mano.

Shell inlet nozzle diameter—diámetro de la conexión de entrada al casco. Si no se tienen valores disponibles en la literatura, un buen valor de inicio es un cuarto el valor del diámetro del casco para líquidos y un medio el diámetro del casco para vapores

Shell outlet nozzle diameter—diámetro de la conexión de salida del casco debe ser igual a la conexión de entrada cuando no hay cambio de fase

Tube inlet nozzle diameter—diámetro de la conexión de entrada al tubo. Si no se tienen valores disponibles en la literatura, un buen valor de inicio es un quinto el valor del diámetro del casco para líquidos y un cuarto el diámetro del casco para vapores

Tube outlet nozzle diameter—diámetro de la conexión de salida del tubo debe ser igual a la conexión de entrada cuando no hay cambio de fase

Ahora se ha completado la especificación del intercambiador. Hacer clic en Next para efectuar la simulación

RESULTADOS

La página de resumen de los cálculos para el intercambiador de calor es mostrada a continuación. Usted debe  verificar siempre esta página. Asegúrese que las temperaturas de entrada y salida son las deseadas, así como las fracciones de vapor. En este ejemplo, no hay cambio de fase así, las fracciones de vapor en la entrada y salida deben ser iguales.

Page 48: MANUAL DE PLUSVALIA

Ahora verifiquemos la página Exchanger Details (mostrada debajo). Asegurarse de ver el área requerida del intercambiador y el área real del intercambiador.

Como usted puede ver, el área real está muy por debajo el área requerida. Usted también puede ver el  coeficiente de transferencia de calor calculado. Aspen ha calculado un valor de 105.45 W/m2 K, el cual está por debajo del valor estimado de  150 W/m2 K. Los resultados muestran que se necesita más área para la transferencia de calor y los coeficientes de transferencia de calor necesitan ser incrementados. Sin embargo, antes de cambiar la geometría del intercambiador, usted necesita verificar el resto de páginas de resultados, iniciando con la caída de presión.

La página de resultados Pressure Drop/Velocities es mostrada a continuación. Siempre se debe verificar esta página para ver si la caída de presión está dentro de los limites. Además, verificar las velocidades para ambos lados (casco y tubos). Ver la bibliografía para encontrar las velocidades de flujo recomendadas para intercambiadores de calor. Para este ejemplo, estos resultados están bien. De hecho, la velocidad del lado del casco puede ser aumentada para aumentar la transferencia de calor.

Page 49: MANUAL DE PLUSVALIA

Ahora necesitamos regresar y cambiar la configuración del intercambiador para aumentar el área de transferencia de calor. Use que el área requerido que Aspen ha calculado para encontrar un valor nuevo para el número de tubos necesario. (Nota *, es posible que será necesario iteraciones para encontrar el área del diseño. Para converger en el área de área de diseño rápidamente es una buena idea usar 10 % sobre el área requerido.) Otra buena idea sería cambiar la configuración de las pantallas para aumentar los coeficientes de transferencia de calor. Una vez hecho esto, efectuar la simulación otra vez y verificar nuevamente todas las páginas de resultados. Haga los cambios necesarios para el intercambiador hasta que el área real sea igual o mayor que el área requerido, las caídas de presión están dentro de límites, y sobre todo, se deben alcanzar las temperaturas de salida dadas. 

 Hacemos los siguientes cambios

Ver la Tabla 3.a para dimensiones de haz de tubos en intercambiadores estándarAumentamos el número y longitud de los tubos

Cambiamos el número y distancia entre pantallas extremas y la paca de tubos

Page 50: MANUAL DE PLUSVALIA

Efectuamos la simulación y verificamos los resultados

Aquí está la página  “Thermal Results” para el diseño final. El área actual es 13%más que el área requerida. (Esta esta en el rango de 10-20%, considerada para propósitos de diseño)

Pantallas

Como se puede ver, Aspen ha calculado el espaciado entre pantallas. (BS = 0.4842 metros). Resultados detallados también son mostrados para el casco, tubos y acoplamientos ("nozzles").

Ahora comprobar si la geometría es adecuada, la simulación debería ser efectuada con los cálculos basados en la geometría. Retornar a la página de entrada Setup para el cambiador de calor.

Ir a “Exchanger Specification” y colocar Calculatión - Type: SIMULATION y reefectué la simulación. Ahora los cálculos se basarán en el área y configuración del intercambiador. Compruebe los resultados, si no son lo mismo, consecuentemente la geometría necesita variarse. Los resultados no serán exactamente iguales ya que el área está 13 % sobre diseñada. Esto causará más transferencia de energía entre los dos fluidos; Así es que las temperaturas de la conexión de salida serán ligeramente diferentes a las temperaturas del diseño. El ejemplo resulta pues los cálculos de geometría son exteriorizados debajo. Como usted puede ver, las temperaturas de la conexión de salida cambiadas ligeramente, y la corriente de líquido de refrigeración comienza a vaporizarse. Sin embargo, los objetivos de la declaración problemática esta logrados.

Page 51: MANUAL DE PLUSVALIA

Una vez comprobada la geometría del intercambiador, regresar a la página Setup y vuelva a cambiar al Exchanger Specification para “ Cold stream oulet temperature” Si Usted desea cambiar al Exchanger Specification a otra opción, establecer ese valor, y reefectuar la simulación. Por ejemplo, usted puede escoger “Hot stream outlet temperature” y puede colocar eso para la temperatura de salida del Etilenglicol, la cual es 310 K. Reefectúe la simulación y compruebe los resultados. Otra vez los resultados deberían ser muy similares. Ésta es una buena manera para comprobar su diseño. Recuerde, después de cada simulación, siempre verificar las páginas Summary, Exchanger Details, y Pres. Drop/Velocities; para asegurarse que el intercambiador esté dentro de los límites de diseño. Una vez que el diseño está concluido, imprima las páginas de entrada así como también los resultados para el cambiador de calor para el informe del diseño.La siguiente sesión abarcará las operaciones de ebullición y condensación. Estos dos procesos son de suma importancia en diseño de Ingeniería Química y hay algas consideraciones para hacerlos en Aspen.

Referencias

1. Aspen Plus Simulator 10.0-1. User Interface (1998).

2. Branan, Carl. Rules of Thumb for Chemical Engineers. 2nd ed., Gulf Publishing Company, 1998.

3. Coulson and Richardson. Chemical Engineering Fluid Flow, Heat Transfer and Mass Transfer. Volume 1, 5th ed., Butterworth and Heinemann, 1996.

4. Geankoplis, Christie J. Transport Processes and Unit Operations, 3rd ed., PrenticeHall, 1993.

5. Incropera and Dewitt. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 4th ed., John Wiley and Sons, 1996.

6. Perry, P.H. and Green, D. Perry’s Chemical Engineering Handbook. 7th ed., McGraw-Hill Co., 1987.

Page 52: MANUAL DE PLUSVALIA

7. Reid, Prausnitz, and Poling. The Properties of Gases and Liquids. 4th ed., McGraw- Hill Book Co., 1987.

10.2 Reactor de Flujo en Pistón (PFR)Problema Ejemplo - Pirolisis de BencenoSe trata de una reacción de pirolisis de benceno en un reactor de flujo en tapón. Dipfenil (C12H10) es un importante intermedio industrial. Un esquema de producción implica la deshidrogenación pirolítica de benceno (C6H6)[1]. Durante el proceso, también se forma el trifenilo (C18H14) por una reacción secundaria.

Page 53: MANUAL DE PLUSVALIA

Las reacciones son las siguientes:

Sustituyendo los IDs simbólicos A = C6H6, B = C12H10, C = C18H14 and D = H2

Murhpy, Lamb y Watson presentaron algunos datos de laboratorio estimando estas reacciones originalmente conllevadas a cabo por Kassell [2] . En estos experimentos, el benceno líquido fue vaporizado, calentado hasta la temperatura de reacción y alimentado a un reactor de flujo en tapón (PFR). La corriente del producto es condensada y analizada para componentes diversos. Los resultados son tabulados en la Tabla 1.

Tabla 1 Datos de Laboratorio para P = 1 atm.

Temperatura(°F)

Flujo(lbmol/hr)

yA yB yC yD

1400

1265

1265

1265

1265

1265

1265

1265

1265

1265

0.0682

0.0210

0.0105

0.0070

0.0053

0.0035

0.0030

0.0026

0.0007

0.0003

0.8410

0.8280

0.7040

0.6220

0.5650

0.4990

0.4280

0.4700

0.4430

0.4430

0.0695

0.0737

0.1130

0.13222

0.1400

0.1458

0.1477

0.1477

0.1476

0.1476

0.00680

0.00812

0.02297

0.03815

0.05190

0.06910

0.07400

0.07810

0.08700

0.08700

0.0830

0.0900

0.1590

0.2085

0.2440

0.2847

0.2960

0.3040

0.3220

0.3220

Page 54: MANUAL DE PLUSVALIA

Datos adicionales

A = C6H6 B = C12H10 C = C18H14 D = H2

Dimensiones del Reactor Tubular:

L = 37.5 in, D = 0.5 in

Leyes de Velocidad

Constantes específicas de velocidad de reacción:

Constantes de equilibrio

Valores de los Parámetros:

E1 = 30190 cal/mol A1 = 7.4652E6 lbmole/h/ft3/atm2E2 = 30190 cal/mol A2 = 8.6630E6 lbmole/h/ft3/atm2

A’ = -19.76 A’’ = -28.74B’ = -1692 B’’ = 742C’ = 3.13 C’’ = 4.32

Page 55: MANUAL DE PLUSVALIA

D’ = -1.63E-3 D’’ = -3.15E-3E’ = 1.96E-7 E’’ = 5.08E-7

P = 14.69595 psi R = 1.987 cal/mol/K

Ejercicio Siguiendo las instrucciones durante la sesión del laboratorio y el uso las hojas de cálculo para duplicar los datos presentados en la Tabla 1 para T = 1400 ° F y P = 1 atm. usando Aspen Plus. ¿Cuál la diferencia por ciento entre las fracciones molares experimentales y simuladas?

[1] H.S. Fogler, Elements of Chemical Reaction Engineering, 3rd ed., p.77-79, Prentice Hall, New Jersey, 1999.

[2] G.B. Murphy, G.G. Lamb, and K.M. Watson, Trans. Am. Inst. Chem. Engrs., (34) 429, 1938.

Para simular el sistema en ASPEN usaremos el modelo RPLUG1) Creamos el PFD

2) Ingresamos al Data Browser Y colocamos información inicial. Sistema de unidades SI

Page 59: MANUAL DE PLUSVALIA

10) Clic en New. Aceptamos el ID predeterminado para el sistema de reacciones R-1 y seleccionamos Select Type POWERLAW

11) OK. Definimos las reacciones. En ASAPEN, representaremos las dos reacciones reversibles como cuatro reacciones, cada una con su expresión cinética. Seleccionamos New para proceder a especificar las reacciones.

Primera reacción

Segunda reacción:

Page 62: MANUAL DE PLUSVALIA

13) Next. Adicionamos el Set de reacciones al PFD

14) Next. Mensaje de que la información está completa y proceder a la simulación.Antes de proceder a la simulación es recomendable guardar el trabajo: PFR-1

15) Panel de Control que indica como se ha llevado a cabo la simulación y las carpetas con los reportes.

Page 66: MANUAL DE PLUSVALIA

Posted in:

VIII.   EQUIPOS DE TRANSFERENCIA DE MASA

8.1   Divisor de CorrienteEjemplo

Se desea dividir 226000 lb/h de Amoniaco (-9 F y 225 psig) en dos corrientes una co 40 % y otra con 60 % de la alimetación.

8.1.1  Efectuando la Simulación1)   PDF

2)  Data Browser. Ingresar la información inicial para la Simulación

Page 68: MANUAL DE PLUSVALIA

6)  OK.  Composición y condiciones de la alimentación.

7)  Next.  Especificar fracción que debe salir en cada corriente.

8)  Next. Información acerca de los datos ingresados

Page 70: MANUAL DE PLUSVALIA

11)  Haciendo clic en el botón >>   se pueden ver todos los cálculos referentes a la simulación. Por ejemplo las corrientes:

Esta misma tabla cambiando de unidades en la parte superiorPosted in:

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ASPEN is a process simulation software package widely used in industry today. Given a process design and an appropriate selection of thermodynamic models, ASPEN uses mathematical models to predict the performance of the process. This

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information can then be used in an iterative fashion to optimize the design. This accurate modeling of thermodynamic properties is particularly important in the separation of non-ideal mixtures, and ASPEN has a large data bases of regressed parameters. ASPEN can handle very complex processes, including multiple-column separation systems, chemical reactors, distillation of chemically reactive compounds, and even electrolyte solutions like mineral acids and sodium hydroxide solutions.

ASPEN does not design the process. It takes a design that the user supplies and simulates the performance of the process specified in that design. Therefore, a solid understanding of the underlying chemical engineering principles is required to supply reasonable values of input parameters and to evaluate the suitability of the results obtained. For instance, a user should have some idea of the column behavior before attempting to use ASPEN. This information could come from an approximate method, such as the McCabe-Thiele approach, general modeling of the T-x-y behavior, or residue curve maps.

ASPEN cannot tell you how many stages to use for a given separation. You must set the number of stages and see what type of separation results. Some preliminary or 'back of the envelope' calculations are generally recommended.

MSU has a variety of Aspen packages for different simulations. Briefly, here are the programs and capabilities:

Aspen Adsim - Fixed bed adsorption for pressure swing adsorption, etc.Aspen Chromatography - Fixed bed adsorption, simulated moving bed chromatography. Runs independent of Aspen Plus.Aspen Custom Modeler - A utility to permit the creation of user unit operations.Aspen Distil - Aspen's 'Conceptual Engineering Product' for planning for processing schemes. Runs independent of Aspen Plus.Aspen Dynamics - Unsteady-state simulator.Aspen Plus - Steady-state process simulator.Aspen Properties - Modeling of properties and phase equilibria. Incorporated into most other components, though it can be run as a stand-alone subset. All of the phase equilibria and mixture property methods discussed on this site are accessible in either Aspen Plus or Aspen Properties.Aspen Polymers - Modeling of polymerization reactors and polymer thermodynamics. This package is available within Aspen Plus or Aspen Properties rather than via an external menu.BatchSep - Batch distillations. Runs independently of Aspen Plus.

Normally undergraduate student projects will involve Aspen Plus or Aspen Properties . To start either of these packages, be sure to look for the corresponding User Interface on the start menu.

1.1 Getting more help

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This document is intended to be an overview. ASPEN has extensive online help. Do not try to contact ASPEN directly. They do not respond to student requests. Work through your instructor and TA for getting answers to your questions. If your questions are not answered with online help, see the pdf documents available from the ASPEN documentation folder available on the START menu. Most common tasks are covered.

To find descriptions/equations for the thermodynamic models and parameter variables, are in online Properties Help, Chapter 3.

2. Getting Started with Aspen Plus or Aspen Properties

Normally undergraduate student projects will involveAspen Plus or Aspen Properties . To start either of these packages, be sure to look for the corresponding User Interface on the start menu. When you are prompted to connect to the engine (license) configure the window as shown, and click OK.

 Figure 2.1 - Connection dialog

3. Specification of Flowsheet in Aspen Plus

If you are working with Aspen Properties, you may skip to section 4 of this document.

To demonstrate how to build a process simulation using ASPEN, we will develop a distillation column for separation of ethanol and water.

The first step in developing a simulation is to develop the process flow diagram (PFD), which consists of the unit operations (blocks) and streams that feed and connect the blocks. The blocks are listed by category at the bottom of the main window (columns, reactors, etc.) in a toolbar known as the 'Model Library', a portion is shown in Figure 3.1. There are a wide variety of block available. Documentation for the algorithm for each block is provided in the ASPEN documentation.

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The first step is to choose the column type for the ethanol-water separation. Click on columns to view the different column simulations available. The two types of common interest are 'DSTWU', which is the multicomponent shortcut distillation method, and 'RadFrac', which is the rigorous simulation of a single column.

Figure 3.1 - Column and Stream menu  

For the ethanol + water system, the short-cut will not be appropriate since the system has an azeotrope. Choose 'RadFrac'. Click on the small arrow on the right side of 'RadFrac' to select the column icon that you want to use on the PFD. The menu will disappear; move the crosshairs to the desired location on the main flowsheet window and click the mouse button.

Next you have to add streams to the block. Click on the small arrow to the right of the STREAMS button at the lower left corner of your screen (as shown in Figure 3.1), and choose the stream icon you want from the menu (material, energy or work). For this example, set up the feed stream: choose the Material stream by clicking on it. The column will now show arrows where the stream can be connected; red arrows indicate required streams as shown in Figure 3.2

 Figure 3.2 - Required and optional stream connection points

   

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To set up the feed stream to the column, move the crosshair on top of the red feed position and left click once. Now, move the mouse to the left and click again. You should now have a defined feed stream (Stream 1). For the outlet streams click the column outlet first to connect the bottoms (Stream 2) and liquid distillate (Stream 3).

If you make a mistake and want to delete a stream or block, click on the arrow (select) button at the upper left of the Model Library toolbar, then click on the stream or block you want to delete and hit the DELETE key.

 Figure 3.3 - Column after connection of material streams

Now that you have defined the unit operations to be simulated and set up the streams into and out of the process, you must enter the rest of the information required to complete the simulation. Within Aspen Plus, the easiest way to find the next step is to use one of the following equivalent commands: (1) click the Next icon (blue N ->); (2) find 'Next' in the Tools menu; or (3) use keyboard shortcut F4. Any option will open the Data Browser.

4. Configuring Units and Settings

In the Data Browser, you are required to enter information at locations where there are red semicircles. When you have finished a section, a blue checkmark will appear. However, providing some 'Setup' settings is often desirable.

You can change default units by opening the ‘Setup’ Folder as shown below.

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You can browse the unit sets to see the choices. The base 'unit-set' names shown above are reserved names and you cannot modify them. However, if you right-click on a unit set, you can ‘rename’ it and then modify it. Once you have viewed the units you can specify the choice by using the drop down boxes.

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If you are running Aspen Plus, you may wish to have stream results summarized with mole fractions or some other basis that is not set by default. Use the 'Report Options' as shown below.

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5. Specifying Components

Here you have to enter all the components you are using in the simulation. The opening screen is shown below.

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5.1 Entering compound information

The easiest way to enter component information is to click on the 'Find' button and enter the name of the component. Start by typing 'ethanol', and then select ETHANOL from the list of components that appears. Click the 'Add' button to add it to the components list. Repeat to add water to the components list. The ‘Component ID’ is an arbitrary name of your choice that will be used to label the component in your calculations. The ‘Type’ is a specification of how ASPEN will calculate thermodynamic properties. For fluid processing of organic chemicals, it is usually appropriate to use ‘Conventional’. If you make a mistake adding a component, right click on the row to specify deletion.

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6. Specification of Thermodynamic Methods

Aspen furnishes a "Property Method Selection Assistant" to assist in selection of a reasonable thermodynamic model,Tools>Property Method Selection Assistant. Also, Appendix D of the "Introductory Chemical Engineering Thermodynamics by Elliott and Lira furnishes a flowchart to assist with model selection.

You need to be aware of the manner in which Aspen implements parameter values because Aspen offers temperature-dependent functions in place of parameters, and sometimes uses different signs on parameters than the same models in the literature.

To find information on the property models, access the online help file, and on the page "Accessing other Help", use the link for "Aspen Properties Help". Then browse to "Aspen Properties Reference". Then, to find the model description and parameters implementation click in the help window, click on "Physical Property Methods and Models". Look in Chapter 3 for descriptions of the EOS and activity models. If you have trouble finding "Physical Property Methods and Models" via the online help links, load the correct help file C:\Program Files\AspenTech\APrSystem V7.1\GUI\Xeq\aprsystem.chm. You may also find a pdf file by browsing from the Start menu to C:\Program Files\AspenTech\Documentation\Aspen Engineering V7_1\Aspen Properties\AspenPhysPropModelsV7_1-Ref.pdf.

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The screen to select the property method is shown below.

The ‘Process Type’ will narrow down the choices for thermodynamic methods. Often for undergraduate design, ‘Chemical’ will provide a wide range of methods. However to access the van Laar model, you must select 'all'. The ‘Base method’ will specify the default calculation method for all blocks though you can control which method is used in individual blocks by editing the setup for the individual blocks. You will generally not use ‘Henry Components’ or ‘Free water’. For the example here, select UNIQUAC, a well-accepted model for non-ideal multicomponent liquid mixtures at low pressure.

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By clicking the ‘N->’ button, you will be shown the binary parameters as shown in the screenshot below. When you close the window or click 'Next', you have provided approval of the values, and you will receive no further prompting for parameter values. If parameters are blank, zeros will be used. This does not imply that the ideal mixture assumption will be used because many models predict non-ideal behavior with parameter values of zero.

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Understanding Aspen Binary Parameters

The form of the thermodynamic model parameters usually differs from the form in the published literature because ASPEN often replaces parameters with functions of temperature. To find the form of equation used in Aspen, open the Help file, and from the 'index' tab, search for the index for the model name (e.g. UNIQUAC), click on the resulting model name in the index pane, select the entry with the 'model' name (e.g. 'UNIQUAC activity coefficient Model'). You should then see equations very similar to the published literature. To understand where you are within the help file system, switch back to the Contents tab of the help folder and you will see

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links to the other activity coefficient methods. You will be in Chapter 3 of the Physical Properties Methods and Models Manual.

For UNIQUAC the typical published form of the parameters is

tau.ij = exp(-a.ij/T)

In ASPEN, this is implemented as

tau.ij = exp(a.ij + b.ij/T + c.ij*lnT + d.ij * T + e.ij/T^2)

So the published parameters are related to the aspen parameters:

b.ij (aspen) = -a.ij (published)

WHEN THE ASPEN UNITS ARE SET TO K (See the dialog box above, note the temperature units are specified in the top row of the table).

To verify the pure component values (e.g. UNIQUAC R and Q), in the data browser, click the 'Components' folder. Then in the right pane on the 'selection' tab, click the 'Review' button at the bottom right. The listing will include constants pulled from the Aspen databases, including GMUQR and GMUQQ and GMUQQ1. For our purposes GMUQQ and GMUQQ1 are the same. These should match the values from the textbook.

7. Specifying Stream and Block Information

This section applies to Aspen Plus; if you are working with Aspen Properties, skip to the Section 8.

Click on 'Next'. Stream specifications will appear. You must choose the stream composition, flow rate, and state for feed streams. The state is specified by pressure, temperature, and vapor fraction. For this example, for the feed stream (1) choose a pressure of 1 atm and a temperature of 25 oC. Now enter the component molar flow rates as 20 kmol/hr for EtOH and 980 kmol/hr for water. (If you enter feed composition as mole fractions, you also have to specify the total flow rate.)

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Click on Next. The block (RadFrac) setup will appear. For this rigorous simulation, you must specify the column configuration. Enter the number of stages as 33 and specify total condenser. In the 'Operating Specifications' section, set the distillate flow rate to 23 kmol/hr, and set the boilup rate at 1500 kmol/hr as shown below.

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Hit 'Next' and the 'Stream' page appears. Locate the feed stream (1) on stage 17. Hit 'Next' to get to the 'Pressure' page. Specify the 'Stage 1/Condenser' pressure as 1 atm. By leaving the other sections of the pressure page alone, pressure drop through the column will be ignored in this calculation.

7.1 Running the simulation

All required information should now be complete. Click 'Next'. You should now get a message that all required information has been entered. If you don't, complete the required form or look at the menu on the left for any red semicircles. To run the simulation, click OK on the message, or you can run the simulation on Run in the 'Run' pulldown menu.

7.2 Viewing Results

To view results, click on the blue folder in the toolbar. Choose 'Stream' to view stream properties, or 'Block' to view column properties. In 'Streams', you can look at the streams you wish and place a streams table on your PFD by clicking the 'Stream Table' button. (Note: pasted stream tables are NOT updated if you modify the simulation and rerun). To view the RadFrac Block properties, click on Blocks (B1) in the left pane of the data browser.

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In a complex simulation, it is sometime more convenient to work with the PFD to find results. Right-click on a block or stream for a short-cut menu to results.

You can bring up compiled reports by going to the 'View' menu and clicking on the desired information. The information in the reports is controlled somewhat by the report options introduced in Section 4.

7.3 Reviewing Column Behavior

You can study the behavior of the column by looking at the column profiles as shown below from the 'Results' data browser. An example table is shown below.

You can plot the column profiles using "Plot>Plot Wizard...". For compositions, choose the composition tool, specify liquid mole fractions. The analysis below shows that there may be more stripping stages than necessary for the given column 33 stages, flowrates, reflux and boilup. Naturally, compositions at the top of the column are limited by the azeotrope.

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7.4 Printing your work

See the note about the ASPEN print bug workaround at the top of this web page.

You can print the process flowchart and include the stream table if you have pasted it onto the PDF. Go to the 'Setup' page, and click on 'Use Specified Font Size' in order to get a readable printout. Then select 'Print'. To print 'Input Summary', 'History', or results ('Report'), go to the 'View' menu and select your choice. Save the information as a Notepad (.txt text) file, which you can then import into Word or Excel and print much more efficiently. The default reports have more information than you typically need. Avoid printing reports without reviewing them or pasting them in a Word document or you will use up print quota quickly!

7.5 Saving your Work

As you work with Aspen plus and Aspen Properties, saving files in the 'backup' format will assure that they can be opened in the next version of Aspen. Currently it is not possible to open 'standard' files when upgrading Aspen. The backup format ends with an 'bkp' as the last part of the file extension.

7.6 Running the simulation again, and reinitializing

You will want to modify your process parameters to run the case again. After modifying, you can click the 'Next' button, or the 'Run' button. The 'Run' button is blue '>' triangle in the main toolbar.

Aspen will 'reuse' the last state to start the next simulation. When a case crashes, this is usually not desirable. To reinitialize, use the '|<' button in the main toolbar.

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Be sure to explore the phase behavior of the systems in your design. It can be frustrating to try to get Aspen to give a physically impossible result, but many students have struggled with this, and blame Aspen. Not all separations are possible because of azeotropes, pinch points, and/or distillation boundaries.

8. Additional Features to Explore Thermodynamic Behavior 8.1 Obtaining a complete set of thermodynamic parameters.

The default folder views do not give you a full view of the parameters used by APSEN. To get a full view, use ‘Tools -> Retrieve Parameter Results…’.

8.2 Stream Reports with Additional Property Information

To see mole fractions of each phase in a mixed stream of multiple phases, you can add mole fractions as property sets for the specific phases. If you build you simulation from a specialty chemical template, the property sets XTRUE (liquid mole fraction) and VMOLFRAC (vapor mole fraction) are available. If these property sets are not available because your simulation did not use the template, you can create custom property sets that include the vapor and liquid mole fractions. (Properties->Prop-Sets->New... and then choose the mole fractions as the 'Physical Properties' and the appropriate phases on the 'Qualifiers' tab).

To add these property sets to a stream report, Setup -> Report Options -> Stream Report Tab -> Click the 'Property Sets' button and select the desired property sets to add to the stream report.

Note that it also possible to add activity coefficients, fugacity coefficients in this manner. To view special properties, create a custom view of the stream report.

8.3 Calculating Pure Properties, Binary Phase Behavior or Ternary Residue Curves

Once all data has been loaded, you may use ‘Tools -> Analysis -> Pure…’ or ‘Tools -> Analysis -> Binary…’ or ‘Tools -> Analysis -> Residue…’ to evaluate properties.

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For example, after setting up a acetic acid + water system to use the Hayden-O’Connell method for vapor fugacities and the UNIQUAC method for liquid properties, a T-x-y diagram can be quickly generated using ‘Tools -> Analysis -> Binary…’. Be sure to edit the ‘Valid phases’ box if you expect there may be ‘VLL’ equilibria. (Do not use ‘Free Water’ unless you can safely assume that an aqueous liquid phase is pure water. This assumption can sometimes be used in petroleum processing of hydrocarbons, but is not valid for most functional organics).

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The diagram is displayed:

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When you close the diagram you will find the table with some intermediate calculations. If you would like to get the values into Excel, drag the mouse over the columns, and copy. Then paste into Excel.

Here is another example for methanol + benzene.

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8.4 Calculating Mixture Properties

It is also possible to plot fugacity coefficients, activity coefficients, or other properties as a function of composition or temperature, etc. Mixture properties typically require that you specify a property set and then 'run' the case.

First, specify the components as shown in Section 5. To get properties as a function of composition at a fixed T and P, you will have to set up a property set and then request execution of the set.

8.4.1 Establishing the property set

Open the folder for 'Properties>Prop-Sets'.

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Click 'New...'

Give the 'Property Set' a name that will help you remember the calculated properties. In this example the property set is called 'PHIMIX'. On the 'Properties' tab, select the APSEN name for the property that you want to tabulate. You will probably need to consult the documentation to find the ASPEN name for the property. In this case, I will select 'PHIMX', the ASPEN name for the component fugacity coefficient in a mixture. Enter the units if appropriate for your property.

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On the 'Qualifiers' tab, set the other details for the calculation. In the case of fugacity coefficients, I chose to calculate them for the vapor phase.

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To instruct ASPEN how to use the property set, you next specify the analysis to be performed.

8.4.2 Specifying the Analysis to run for the property set.

Select the folder for 'Properties>Analysis'. The screen will look much like the 'Property Set' page in Section 8.4.1 'Establishing the Property Set'. Click 'New' and name the analysis set. I will call mine 'PhiCalc'. Also for most properties you will want to select 'Generic' unless it is clearly an envelope or residue curve. T-x-y, P-x-y and residue curves are accessible more easily as shown in Section 8.3 'Calculating Pure Properties, Binary Phase Behavior or Ternary Residue Curves'.

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On the 'Systems' tab, if you intend to specify the temperature and pressure, specify 'Point(s) without a flash'. It will be necessary to set the flow rates even though there isn't any real process stream. If not necessary for the calculation, ASPEN will ignore them.

On the 'Tabulate' tab, specify the Property Sets for the analysis, and move them to the right list box:

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For summary of the output, click the button on the page for 'Table specifications' and give the table a name and specify the precision desired, as shown below.

On the variable tab of the 'Property Analysis' set, you will specify the fixed state variables and the adjusted variables as shown below. Note that the upper section of the form is for the Fixed state variables, in this case set to be 120C and 1 atm.

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The lower table has been edited to vary the mole fraction of acetic acid. Before leaving the form, the values or range for the adjusted variables must be specified. To provide this information, first put the cursor in the variable field (e.g. the variable 'Mole fraction' is selected below), and then click the form button named 'Range/List' to specify the range/list forthat variable.

Specify the the Range or List of Values to be varied as shown below. Here the range will be from 0 to 1 at intervals of 0.05.

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8.4.3 Generating the calculated values

At this point, ASPEN has enough information to calculate the desired information. Click the 'Run' button on the toolbar. The 'Run' button is the blue triangle in the top tool bar (it is 'grayed out' on all screen shots on this web page). You can tell that results are available when the 'Analysis' folder changes to blue as shown below. Note that the blue 'PHICALC' folder has 'Results' available. The columns of calculations as shown below can be copied to the Windows clipboard by dragging the mouse over the column titles, using the Edit menu (or Ctrl-C). The clipboard contents can be pasted into Excel.

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8.5 Sharing parameter values between simulation files

When a significant number of user parameters have been entered, it is convenient to transfer them to another file in a more efficient method than a copy/paste method. This section discusses a method to export parameters and import them into a new simulation.

As an overview, Aspen Properties files hold all the pure component and binary parameter information, but none of the process schematic information. They also include information about the property 'methods' including customization of how the vapor phase fugacity is calculated, etc., and all reaction chemistry, etc. Plus they hold user parameters that have been used to specify property information and binary interaction parameters.

So it is possible to export an Aspen Properties file from one aspen simulation using File>Export, and then import it into the other simulation. When you export, choose the Aspen Properties backup format, *.aprbkp for greatest compatibility. I also strongly suggest that you open the exported file using the Aspen Properties interface and enter a good description of the properties file in the description window (Setup>Description). This description is viewable when using the

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File>Open dialog box which is helpful. Resave the properties file after documenting the file.

When you import to a new simulation using File>Import, you must select from a list the properties that you wish to import, and there are two options: merge or replace. I have not studied these closely, but it in my trials, I had to use 'replace' to overwrite the binary parameters. Also, I did not have the patience to figure out which row in the property list imports the binary interaction parameters. I just used shift-click to select all rows and used the 'replace' button.

*If you notice any errors or outdated information on this page, please contact Professor Lira who maintains this content.