8. PROCESOS CON RECICLO

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1 8. PROCESOS CON RECICLO 1. OBJETIVOS 1.1. Especificar una corriente a partir de las especificaciones de otra corriente 1.2. Utilizar el botón Reciclo para estimar las propiedades de una corriente de recirculación dentro de un proceso químico 2. INTRODUCCION Los simuladores de proceso pueden clasificarse en modulares y orientados a ecuaciones. En el segundo modo de simulación, las ecuaciones de las unidades, corrientes y modelos termodinámicos se ensamblan y se resuelven simultáneamente. En el modo modular, los modelos termodinámicos y las ecuaciones de las unidades se almacenan como subprogramas o procedimientos que son llamados o requeridos en el orden de la conectividad de las corrientes para converger secuencialmente de acuerdo a la topología del diagrama de flujo. Este cálculo secuencial requiere de un procedimiento iterativo cuando existe una corriente de reciclo, dentro del proceso, que se asume como una material corriente abajo que debe ser de las mismas especificaciones que un material corriente arriba, conformándose lo que se denomina un lazo de reciclo o de recirculación. En HYSYS, un simulador modular secuencial, este procedimiento iterativo se realiza mediante la introducción de un bloque lógico denominado Reciclo, que se alimenta de la corriente abajo o Corriente de Recirculación Calculada y descarga la corriente arriba o Corriente de Recirculación Asumida. Los siguientes pasos se llevan a cabo durante el proceso de convergencia de un lazo de recirculación: 1. HYSYS utiliza las condiciones de la corriente asumida y resuelve el diagrama de flujo hacia delante hasta la corriente calculada 2. HYSYS, entonces, compara los valores de la corriente calculada con los de la corriente asumida 3. Basado en la diferencia entre los valores, HYSYS modifica los valores en la corriente calculada y traslada los valores modificados a la corriente asumida 4. El proceso de cálculo se repite hasta que los valores en la corriente calculada se diferencien de los de la corriente asumida dentro de las tolerancias especificadas Para instalar la operación Reciclo en un proceso químico, seleccione el botón Recycle en la paleta de objetos, o haga clic sobre la opción Add Operation del menú Flowsheet y seleccione la opción Recycle

2 3. PROCESO ESTUDIADO En el siguiente ejemplo, una corriente bifásica, F1, es mezclada con una corriente de recirculación, RC, y alimentada al separador V-100. El vapor del V-100 es alimentado al expansor E-100 y vaporizado nuevamente en el separador V-101. La mitad del líquido que sale de este separador es alimentado a la bomba P-100 y recirculada y mezclada con el alimento fresco. 4. SIMULACION EN ESTADO ESTACIONARIO 1. Abra un nuevo caso, seleccione el siguiente paquete fluido A. Ecuación: Peng Robinson B. Componentes: Nitrógeno, bióxido de carbono, metano, etano, propano, i-butano, n-butano, i-pentano, n-pentano, n-hexano, n-heptano y n- octano C. Unidades: Field 2. Instale una corriente de materia con nombre F y las siguientes especificaciones Página Conditions Temperature 60 F Pressure 600 psi Molar Flow 1 MMSCFH Página Compositions Nitrogen Mole Frac n-butane Mole Frac CO 2 Mole Frac i-pentane Mole Frac Methane Mole Frac n-pentane Mole Frac Ethane Mole Frac n-hexane Mole Frac Propane Mole Frac n-heptane Mole Frac i-butane Mole Frac n-octane Mole Frac Instale un separador de fases con el nombre de V-100 y las siguientes especificaciones Inlets Vapour Outlet Liquid Outlet F1 V L 52

3 Pressure Drop 0 psi 4. Instale un expansor con el nombre de E-100 y las siguientes especificaciones Inlet Outlet Energy Corriente V1 V V1 Qe Página Conditions 300 psi 5. Instale un separador con el nombre de V-101 y las siguientes especificaciones Inlets Vapour Outlet Liquid Outlet Pressure Drop V1 V2 L psi 6. Instale una Tee con el nombre de TE-100 y las siguientes especificaciones Inlet Outlets L2 P, L3 Flow Ratio Instale una bomba con el nombre de P-100 y las siguientes especificaciones Inlet Outlet Energy P Rc Qp 53

4 Efficiency 75% Corriente Rc Páagina Conditions 600 psi 8. Instale una corriente de nombre Ra asumiendo las mismas especificaciones de la corriente calculada o Rc. Para ello despliegue la ventana de propiedades de la corriente Ra y presione el botón que se encuentra en la parte inferior con el título de Define from other Stream y seleccione la corriente Rc en el cuadro titulado Available Streams que se encuentra en la ventana titulada Spec Stream As. Presione el botón OK. Conecte la corriente como una entrada al separador V-100. En la Figura 1 se pueden ver las condiciones para la corriente calculada Rc y cuyos valores se toman para asumirlas como las especificaciones de la corriente Ra, antes de introducir el botón de Reciclo. Figura 1. Especificaciones asumidas para la corriente Ra 9. Instale un botón de reciclo seleccionando el icono de nombre Recycle que se encuentra en la paleta de objetos 10. Despliegue su ventana de propiedades y en la pestaña Connections introduzca en el cuadro Inlet la corriente calculada o Rc y en el cuadro Outlet la corriente asumida o Ra. El botón reciclo se encargará de hacer los cálculos iterativos hasta igualar las especificaciones entre las dos corrientes y alcanzar la 54

5 convergencia de todo el proceso. La Figura 2 muestra el diagrama de flujo final del proceso Figura 2. Diagrama de flujo final del proceso 11. Despliegue la ventana de propiedades del botón de Reciclo y haga clic sobre la pestaña Worksheet y observe en la Figuras 2 y 3 que las condiciones y composiciones finales de la corriente calculada Rc y la corriente asumida Ra son iguales. Compare estos datos con los observados en la Figura 1 Figura 2. Condiciones finales de las corrientes asumida y calculada 55

6 Figura 3. Composiciones finales de las corrientes asumida y calculada 56