Ing. de Reactores 1 Facultad de
Ingeniería Química
Objetivo: Instruir al alumno en las herramientas para la simulación de reactores homogéneos en base al programa de aspen plus.
Primero:
Primero que nada, hay que especificar los componentes de las reacciones, por lo cual en la opción de “componentes” se selecciona la opción de “especificaciones” y de allí se selecciona la opción buscar (find) el cual abrirá una ventana donde colocaremos el nombre de cada componente presente en las reacciones, una vez encontrado un componente se selecciona “adherir el compuesto seleccionado” para que esté presente para su uso, repetimos estos pasos para los demás componentes.
Después: Se procede en ir a la opción de “métodos” donde se selecciona el método ideal en la pestaña “Base method”.
Luego:
Para fines prácticos se procede a cambiar las unidades al sistema internacional en la opción “Setup”.
Después: Procedemos a ir al apartado de simulación en el cual en la opción de “SETUP” se selecciona la opción de “REPORT OPTIONS”, dentro de esta, en el apartado de corrientes(STREAM) activamos la casilla de “mole” en la opción de “fraction basis”. Esto nos indicara la fracción molar de la corriente de salida del reactor (ósea indicara la fracción molar de los resultados).
Luego: Se procede ir a la pestaña “Main Flowsheet” en donde se selecciona el reactor RBatch de la opción “Reactors” de la columna de abajo, luego se renombra dando clic derecho en el reactor y luego en la opción de “rename”.
Después: Se procede a colocar las corrientes de entrada y salida. Se selecciona el cuadro de “Material” el cual mostrara el cursor como el icono (+). Se selecciona primero un punto cualquiera del cuadro y luego se conecta a la flecha roja que aparece encima del reactor, el cual simboliza la corriente de entrada del mismo. El mismo procedimiento se hace para la corriente de salida del reactor solo que primero se selecciona la flecha roja que está en la parte inferior del reactor y luego se selecciona un punto cualquiera del cuadro. De preferencia se sugiere llamar a las corrientes INLET y OUTLET para poder identificarlas mejor en la simulación.
Luego: Se procede en especificar las reacciones en el apartado de “Reactions”, se selecciona “New” y se asegura que el tipo de reacción siga la ley de potencia “POWERLAW”.
Después: Una vez generado el banco de reacciones se procede a generar estos colocando los coeficientes estequiométricos de cada reacción (tener en cuenta que hay que checar que las reacciones estén balaceadas). Se selecciona la opción de “New” la cual genera una venta que especifica el componente, su coeficiente y su exponente. Puesto que la reacción es de primer orden el exponente de los reactivos es 1 y por ello no es necesario especificarlos en los productos. Se procede a poner las propiedades de la reacción teniendo en cuenta que los coeficientes de los reactivos son negativos y de los productos positivos.
Luego: Se procede a designar la cinética de reacción. El programa utiliza la ecuación de Arrhenius para designar la constante de velocidad (K). Para fines prácticos designaremos el factor pre-exponencial de la ecuación como la constante de velocidad, puesto que este ya es conocido. Los demás parámetros de la ecuación son 0 puesto que se busca que el factor pre-exponencial sea igual a la constante de velocidad. Cabe recalcar que es importante saber en que fase está dando la reacción, por ello en el apartado de “Reacting phase” se selecciona vapor ya que la reacción se da en fase gaseosa. Se repiten los mismos pasos para las siguientes 2 reacciones.
Después: Se procede a especificar la corriente de entrada. En la opción de “streams” se selecciona la corriente de entrada en la cual se colocarán los datos de temperatura, presión y la fracción molar. Como base de cálculo se tienen 500 Kmol/seg puesto que este valor no alterara las composiciones de salida. Al momento de colocar la composición hay que asegurarse de que este en la opción “Mole-Frac” en la opción de “Composition”.
Luego: En el apartado de “Blocks” se selecciona el reactor que se creó. En él se selecciona que sea un reactor isotérmico en la opción “Reactor operating specification” luego se ingresa la temperatura del reactor y la fase de la reacción (Vapor).
Después: Se asigna el banco de reacciones del reactor. Se procede ha hacer clic en el icono de >>
Luego: En el apartado de “Stop Criteria” se especifica que el reactor pare cuando se alcance el 75% de conversión del oxígeno.
Después: Se especifica el tiempo de cálculo del reactor.
Luego: Se corre el programa para el cálculo de los resultados.
Una vez ejecutado el programa se procede a observar y comparar los resultados en la opción “Blocks” en el apartado “Stream Results” del reactor.
En la opción “Results” del reactor se puede apreciar el tiempo en el cual el reactor alcanzo el 75% de conversión del O2.
En la opción “plot” podemos graficar la concentración con respecto al tiempo.