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8/9/2019 Trabajo Hysys

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PASOS DEL PROCESO DE ABSORCION EN EL PROGRAMA HYSYS.

1. Se ingresa al programa Hysys.

2. Se agregan los componentes de la corriente gaseosa y la corriente liquida.


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3. En este paso se escoge el modelo termodinmico. En nuestro trabajo

utilizamos el modelo UNIQUAC.

La ecuacin UNIQUAC es un intento por hallar un modelo que combine las

ventajas de la ecuacin NRTL con la simplicidad de la de Wilson, y al

mismo tiempo proveer una base terica ms slida a los clculos para

sistemas multicomponentes.

MODELO TERMODINMICO


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Este modelo es utilizado en la descripcin de los equilibrios de fase y

apunta a representar molculas que difieren apreciablemente en tamao y

forma, a la vez que toma en cuenta los efectos de las diferencias de

polaridad. Adems retiene el concepto de concentraciones locales

empleado en los modelos de Wilson y NRTL, pero cambia fraccin local devolumen por fraccin local de rea como variable primaria de

concentracin.

4. Se inicia al proceso de simulacin. Entonces ingresamos en el botn de

simulacin para poder construir la torre.

5. Se colocan las corrientes liquidas de entrada y salida e igualmente de las

corrientes gaseosas


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6. Se ingresa los datos conocidos para la corriente 1.


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7. Se ingresa los datos conocidos para la corriente 2.


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8. Se nombra la corriente 3.


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9.Se nombra la corriente 4.

10. Luego de tener definas las corrientes de entradas tanto liquida como gaseosa;

se escoge la torre absorber columna.


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11. Se define en la columna de absorcin el nmero de platos y las corrientes.

12. Se define la eficiencia de la torre.


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SOLUCION

1. Para la torre de platos, determinar cmo afecta la variacin del nmero de

platos la composicin de SO2 a la salida del sistema de absorcin.

PROCEDIMIENTO EN ASPEN HYSYS


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Con 15 platos

Compuestos L.Entrada G.Entrada G.Salida L.Salida

Ethane 0 5,00E-02 5,06E-02 6,17E-06

SO2 0 0,3 0,25891016 6,79E-02

H2O 1 0 3,62E-02 0,92649951

Air 0 0,6 0,60717228 2,61E-04

Propane 0 5,00E-02 4,71E-02 5,33E-03

Disminuyendo los platos se obtiene lo siguiente

Con 8 platos


Ethane 0 5,00E-02 5,06E-02 5,78E-06

SO2 0 0,3 0,26143363 6,38E-02

H2O 1 0 3,41E-02 0,9308406

Air 0 0,6 0,60662964 2,63E-04

Propane 0 5,00E-02 4,72E-02 5,08E-03

Aumentando los platos se obtiene lo siguiente.

Con 23 platos


Ethane 0 5,00E-02 5,06E-02 6,25E-06

SO2 0 0,3 0,25833267 6,89E-02

H2O 1 0 3,66E-02 0,9254694

Air 0 0,6 0,60738815 2,61E-04

Propane 0 5,00E-02 4,71E-02 5,38E-03


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A continuacin se mostrar una serie de datos los cuales constan de 8 datos; en

la cual representa los nmeros de platos inferiores y mayores con respecto a los

15 platos establecidos en el problema. Tambin se muestran las composiciones

del 2en las salidas del gas y del lquido.

Tabla 1. Composicin de SO2 a las salidas y nmero de platos.

Grafica 1. Representacin de la composicin del SO2 en la corriente Gas de Salida contra

el nmero de platos en la torre de absorcin.

Como se puede observar en la grfica 1; a medida que se aumenta los nmeros

de platos en la torre la composicin del SO2 en la corriente de Gas de salida va

0,258

0,2585

0,259

0,2595

0,26

0,2605

0,261

0,2615

0,262

0 5 10 15 20 25

ComposicionSO2enG.Salida

Numero platos

Composicion SO2 en G.salida vs Numero platos

numeroplatos G.Salida L. Salida

8 0,26143363 6,38E-02

9 0,26067725 6,50E-02

10 4,72E-02 6,65E-02

12 0,25973301 6,65E-02

17 0,25890913 6,79E-02

18 0,2587779 6,81E-02

19 0,25866427 6,83E-02

23 0,25833267 6,89E-02


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6,30E-02

6,40E-02

6,50E-02

6,60E-02

6,70E-02

6,80E-02

6,90E-02

7,00E-02

0 5 10 15 20 25

ComposicionSO2enL.Salida

Numero Platos

Composicion SO2 en L. Salida vs Numero platos

disminuyendo y a medida si se disminuye los nmeros de platos en la torre la

composicin del SO2 en la corriente de Gas de salida va aumentando.

Grafica 2. Representacin de la composicin del SO2 en la corriente Lquido de Salida

contra el nmero de platos en la torre de absorcin.

Como se puede observar en las grficas 2; a medida que se aumenta los nmeros

de platos en la torre la composicin del SO2 en la corriente de lquido de salida va

aumentando y a medida que se va disminuyendo el nmero de platos en la torre la

composicin del S02 en la corriente del lquido de salida va disminuyendo.

En conclusin a medida que se aumenta los nmeros de platos en la torre habr

mayor absorcin, en el cual permitir que la concentracin del SO2 en la corriente

de Gas de salida sea menor. Por lo tanto a menor concentracin de SO2 no podr

contaminar al producto y no ser afectada la calidad de este.


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2. Graficar cmo afecta la variacin de temperatura del agua en la entrada delsistema la composicin del SO2 de salida, desde 40C hasta la T de operacin

del reactor. Adems deber mostrar el mejor ajuste matemtico para los datos

graficados. Qu puede concluir?

PROCEDIMIENTO ASPEN HYSYS.


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2526

2728

2930

3132

3334

3536

3738

3940

y = x + 24R = 1

20

25

30

35

40

45

TEMPERATURA(C)

FRACCIN MOLAR SO2

Temperatura vs composicin molar de SO2 en la salidagaseosa

Grafica 3. Representacin grafica de la temperatura contra la composicin de SO 2en la

salida de la corriente liquida.

Grafica 4. Representacin grafica de la temperatura contra la composicin de SO2 en la

salida de la corriente gaseosa.

2526

2728

2930

3132

3334

3536

3738

3940y = x + 24R = 1

20

25

30

35

40

45

TEMPERATURA(C)

FRACCIN MOLAR SO2

Temperatura vs composicin molar de SO2 en la salidaliquida


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Ajuste matemtico ptimo:

El comportamiento de la grfica es lineal dado que el R2para este caso es igual a

1.

A medida que la temperatura aumenta, la composicin de SO2 aumenta en la

corriente de salida liquida y en la salida gaseosa disminuye, se podra decir quehace que el proceso de absorcin sea eficiente, pues la concentracin en el

lquido es mayor que en la del gas.

3. Graficar cmo es la variacin del flujo msico de SO2 a la salida de cada plato.

Por medio del programa Hysys realizamos la simulacin y as obtenemos los datos

de la concentracin de SO2en cada uno de los platos de la torre.


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Tabulando los datos obtenidos en el programa en Excel obtenemos las siguientes

tablas.

Tabla 2. Flujos lquidos y vapor en cada plato.

Nmero De Platos Flujo Neto Liquido Flujo Neto Vapor

1 10253,44212 3026,92214

2 10391,92954 3280,364263 10441,79977 3418,85168

4 10459,70737 3468,72190

5 10466,18641 3486,62951

6 10468,55225 3493,10855

7 10469,42389 3495,47439

8 10469,75034 3496,34603

9 10469,88425 3496,67247

10 10469,97801 3496,80639

11 10470,17314 3496,9001512 10470,87093 3497,09528

13 10474,02161 3497,79307

14 10474,14601 3497,58951

15 10473,07786 3500,94375


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Tabla 3. Composicin de SO2 en cada plato.

Tabla 4. Flujos de SO2en forma lquida y vapor en cada plato.

Nmero De Platos Comp SO2 Liq Comp SO2 Vap

1 0,00587 0,09388

2 0,00873 0,12303

3 0,01035 0,13675

4 0,01096 0,14440

5 0,01118 0,14724

6 0,01127 0,14829

7 0,01130 0,14869

8 0,01131 0,14884

9 0,01132 0,14890

10 0,01132 0,14893

11 0,01133 0,1489612 0,01136 0,14902

13 0,01147 0,14925

14 0,01187 0,15003

15 0,01356 0,15283

Nmero De Platos

Flujo Neto Liq SO2 Flujo Neto Vap SO2

1 60,195 284,15594812 90,731 403,5668135

3 108,120 467,51771

4 114,610 500,8903804

5 117,031 513,3573826

6 117,939 518,0070394

7 118,281 519,7490779

8 118,415 520,4066322

9 118,472 520,6615248

10 118,519 520,775879311 118,624 520,8842584

12 118,966 521,1511272

13 120,157 522,0421177

14 124,357 524,7328616

15 142,034 535,0387305


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Se realiz una comparacin grafica de la tabla 2 y la 4. Se obtuvo lo siguiente.

Grafico 5. Flujos lquidos y vapor en cada plato

Grafico 6. Flujos de SO2en forma lquida y vapor en cada plato.

Se observa en el grafico 5 como son los flujos netos de lquido y vapor en cada

plato de la columna, desde el 5 plato hasta el 15 se presenta una lnea recta

horizontal indicndonos como el flujo se mantiene constante y en los platos

superiores (de 1 a 4) nos indica cmo cambia esta relacin bajando un poco los

flujos.

0,00000

2000,00000

4000,00000

6000,00000

8000,00000

10000,00000

12000,00000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

FlujoMsico

Flujo Msico Vs Nmero de Platos

Flujo NetoLiquido

Flujo neto delvapor

0,000

100,000

200,000

300,000

400,000

500,000

600,000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

FlujoMsico

Flujo Msico Vs Nmero de Platos

Flujo Neto Liq SO2

Flujo Neto VapSO2


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En el grafico 6 se presenta un comportamiento de descenso al inicio (de 13 al 15)

debido al calor que se le induce a la torre, tiene un comportamiento lineal en cada

fase pero en el flujo de vapor presenta una curva ms temprana (del 1 al 6 plato)

evidencindose el cambio de la sustancia en disminucin, en la fase liquida

tambin se presenta esta caracterstica pero se evidencia ms tarda, desde el

plato 4.

4. Graficar cmo afecta la variacin del flujo del lquido (agua) en laconcentracin de SO2 a la salida de la corriente gaseosa, y determinar cul

sera el mejor ajuste matemtico para describir este comportamiento.

Obteniendo los datos correspondientes al flujo msico del lquido, al igual que la

concentracin de SO2de la corriente de salida gaseosa, de la simulacin, como

siguen:



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Tabla 5. Datos de flujo msico liquido de entrada y composicin del SO2.

L.Entrada-Flujo masico Phase Comp Mole Frac (Overall-SO2)

8000 0,105463

8200 0,104314

8400 0,103201

8600 0,102033

8800 0,1008849000 0,0997304

9200 0,0985724

9400 0,0974089

9600 0,0962403

9800 0,0950666

10000 0,0938877

10200 0,0927038

10400 0,091514

10600 0,0903207

10800 0,089121911000 0,0879177

11200 0,0867093

11400 0,0854954

11600 0,0842768

11800 0,0830524

12000 0,0818249


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Procedemos a realizar la respectiva grafica para observar el comportamiento que

tiene esta al variar el flujo de lquido en el proceso de absorcin correspondiente,

respecto a la concentracin de gas a la salida de este.

Se obtiene el grfico 7, que al hacerle el respectivo ajuste de datos de regresin

se observa que se ajusta ms a un comportamiento lineal decreciente, por ende

se dice que a medida que aumenta el flujo de lquido disminuye respectivamente

la concentracin de SO2a la salida. Por lo que se estara bajando la

contaminacin.

Grafica 7. Representacin de flujo de lquido contra la composicin del SO2 a la salida

corriente gaseosa.

5. Para determinar el valor de flujo de lquido a emplear para reducir la fraccinmolar del SO2hasta 0,05 en la salida de la corriente gaseosa, se establece el

flujo msico del sistema, y el tamao del paso: 5-1001.


y = -6E-06x + 0,1529R = 0,9999

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0 5000 10000 15000

flujo de liquido VS Yso2

Series1

Lineal (Series1)


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En la tabla de resultados se puede observar que el valor de flujo de lquido a

emplear para reducir la fraccin molar del SO2hasta 0,05 en la salida de la

corriente gaseosa es: 16930

.


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Grafica 8 Representacin de la composicin del SO2 contra el flujo msico en la entrada

L.

En la grfica 8 se puede apreciar la variacin de flujo de entrada respecto a la

fraccin molar a la salida de la corriente del gas (SO2). Se observa que el flujo a

emplear para reducir la fraccin molar del SO2hasta 0,05 en la salida de la

corriente gaseosa es: 16930

. Despus de este valor, la cintica de la absorcin

presenta un decrecimiento hasta alcanzar el valor de equilibrio.

6. Establecer cul sera la altura y el dimetro de la torre si cambia de platos alecho empacado. (Debe seleccionar mnimo 2 tipos de empaques diferentes).

Resultados:

Table 6. Super intalox saddles (plastic random) N 1 :

Column Geometry

Section Diameter [m] 0,762

X-Sectional Area [m2] 0,456036731

Section Height [m] 6,912700719


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Table 7. Raching rings 1/32 in wall (Csteel) 1 inch:

Column Geometry

Section Diameter [m] 0,9144

X-Sectional Area [m2] 0,656692893

Section Height [m] 1,491512941

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7. Conclusiones del informe y anlisis para presentar a su empresa.

En el estudio del sistema de absorcin del SO2, con dichas condiciones deoperacin se logro encontrar lo siguiente:

Al variar el nmero de platos en la columna se alcanza una variacin en lacomposicin del SO2 en la corriente de Gas de salida, es decir que es unavariable importante a la hora de alcanzar todos los requerimientos solicitados en laempresa.

As tambin es notorio que otra de las variables que afectan el sistema es lavariacin del lquido en este caso el agua, ya que si este se aumenta se veafectada la concentracin del SO2a la salida en la corriente gaseosa.Si se realiza un cambio de platos a empaques para la absorcin se puede ver losrequerimientos de la torre cambian respecto a la altura y el dimetro dependiendodel empaque que se utilice.

Es as que para el objetivo que se tiene, el cual es disminuir la contaminacin quegenera el SO2 se concluye que estas condiciones de operacin son adecuadas,ya que se observo que la concentracin SO2en la salida de la corriente gaseosadisminuyo notablemente con dichas condiciones, se debe tener un mayor nmerode platos, se debe realizar un aumento del liquido con el mismo objetivo, aumentarla temperatura del agua a la entrada del proceso.

Si se pone en marcha esta absorcin teniendo en cuenta esta propuesta selograra disminuir la contaminacin generada y se lograra cumplir con losrequerimientos exigidos.


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