Chemcad 2x 1v5h3n

CHEMCAD  2. PROPIEDADES FÍSICAS   2.1.  COMANDOS DE PROPIEDADES FÍSICAS   Este manual está relacionado con las funciones ofrecidas por las siguientes órdenes:   2.1.1. Bajo el Menú  ThermoPhysical:   El commando  Databank con sus subcommandos:   • View‐Edit   • New Component   • Copy Component   • Delete Component   • Plot Properties   • Neutral file import List   •  Components   El comando Distillation Curve   2.1.2. Bajo el menú Tools:    El comando Pure Regression .‐ Trabaja solamente para componentes adicionados por el   2.2. ACCESANDO AL COMPONENTE  DATABANK  2.2.1.  Menú View‐Edit  Del  comando    Thermophysical  sobre  el  menú  principal  seleccione  Databank.  Esto  le  permite  a  usted  acceder  al banco de datos de componentes de CHEMCAD. A partir de este menú, usted puede adicionar  nuevos  componentes  al    “  databank”  o  editar  propiedades  para  componentes  existentes.  Usted  no  puede cambiar ningun valor en Chemstations databank directamente. Sin embargo, usted está permitido a  copiar  components desde  “Chemstations databank”    al “s  databank”,  luego  edite  estos  como    “‐ defined compounds”.   Siguiendo  a  las  entradas  en  el  Databank  Menu  que  aplican  para  ambos  el  estándar  y  el  databank  del  .   Es  el  número  de  identidad  ID  del  componente  que  controla  ya  sea  que  los  componentes  pueden  ser  editados o mirados (sólo los componentes con números ID entre 6000 y 10000 pueden ser editados).   Ejemplo 2.1   Ver propiedades de un componente: Clorometano  (Chloromethane)   Comenzamos por seleccionar el comando View‐Edit del Menú  Databank, el cual se encuentra en el Menú   ThermoPhysical sobre la  Menu Bar, de la siguiente manera: 

Apareciendo la ventana de diálogo Select One Component from DataBank 

 

 

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En  esta  ventana,  en  el  espacio  nombrado  como  Search,  escribimos  el  nombre  del  componente:  Chloromethane o el ID, si se tiene.   Si no aparece sombreado el nombre del compuesto Chloromethane, hacer clic sobre el botón Next hasta  que aparezca el nombre exacto del componente (si es que está bien escrito y está en la base de datos) ↑  Cuando aparece el nombre correcto del componente, se hace clic en el botón OK y aparece la ventana de  diálogo View/Edit Component Data.   En esta ventana están los submenús con todas las propiedades físicas para el Chloromethane  

  Seleccionaremos el submenú Basic Data y aparece la ventana con los datos básicos   Haciendo clic en el botón Cancel se cierra esta ventana y regresamos a la ventana View/Edit Component  Data. En esta ventana volvemos a seleccionar otra opción como por ejemplo Print Component Data para  imprimir  los  datos  del  componente,  o  Plot  Component  Data  para  graficar  algunas  propiedades  del  componente como función de alguna variable (generalmente la temperatura). En este caso seleccionamos  la presión de vapor usando la Ec. de Antoine. 

  Apareciendo la gráfica ↗  =================================================================================== 

3. EQUIPOS DE TRANSFERENCIA DE MASA   3.1  Divisor de Flujo  Ejemplo 1   Se desea dividir 226000 lb/h de Amoniaco (‐9 F y 225 psig) en dos corrientes iguales.  1. Especificamos las unidades de ingeniería (Inglés y cambiamos masa a lb y presión a Psig)  2. Hacemos el Diagrama de Flujo (fig ej1 en fig tuberia) 

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  Divisor de Corriente  3. Seleccionamos el componente Amoniaco  4. Fijamos  las  dos  propiedades  de  la  corriente  de  entrada  (‐9  F  y    225  psig)  y  la  cantidad  de  entrada  226000 lb/h  5. Hacemos doble clic en la unidad divisor y aparece la caja de diálogo para las especificaciones de esta  unidad  Los Modos de especificación son:  0  Split  based  on  flow  ratio:  División  basada  en  razones  de  flujo.  Para  este  modo,  la  razón  de  flujo  debe  tener un valor entre 0 y 1. Los valores especificados son normalizados para que la suma de 1.  Ejemplo: Si se especifica que por la corriente 2 vaya 70 % y la corriente 3 el 30% de la corriente 1 

  Al correr la unidad y verificar la salida se tiene las cantidades de flujo por cada corriente.  1. Split based on mole flow rate (global units): División basada en razones molares de flujo (Unidades  totales). Ingrese las tasas de flujo de las corrientes de salida en unidades molares. La tasa de flujo de  la  última  corriente  de  salida  puede  tener  cero  a  la  izquierda  y  en  el  resultado  final  tendrá  un  valor  para mantener el balance de masa en el divisor. Si las tasas de flujo son ingresadas y la suma es mayor  que  la  corriente  de  entrada,  la  tasa  de  flujo  de  la  última  corriente  será  cero  y  las  demás  serán  normalizadas para mantener el balance de masa. Los flujos molares son iguales a los establecidos por  flowsheet global.  2. Back‐calculate  feed  from  outlets.    Used  in  AUTOCALC  only:  Calcular  la  alimentación  en  base  a  las  saidas. Usado solamente en AUTOCALC. El  establece los flujos de las corrientes. No el DIVISOR  3. Split  based  on  mass  flowrate  (global  units):  División  basada  en  flujos  de  masa  (unidades  totales).  Ingresar las tasas de flujo de las corrientes de salida en unidades molares. La tasa de flujo de la última  corriente  puede  tener  cero  a  la  izquierda,  y  en  el  resultado  final  tendrá  un  valor  para  mantener  el  balance de masa en el divisor. Si las tasas de flujo son ingresadas y la suma es mayor que la corriente  de  entrada,  la  tasa  de  flujo  de  la  última  corriente  será  cero  y  las  demás  serán  normalizadas  para  mantener el balance de masa. Los flujos molares son iguales a los establecidos por flowsheet global.  4. Split based on flow rate in units defined in parameter 16 below: División en base. Ingrese las tasas de  flujo de las corrientes de salida en cualquiera de las unidades disponibles en el Parámetro 16. La tasa  de flujo de la última corriente puede tener cero a la izquierda, y en el resultado final tendrá un valor  para mantener el balance de masa en el divisor. Si las tasas de flujo son ingresadas y la suma es mayor  que  la  corriente  de  entrada,  la  tasa  de  flujo  de  la  última  corriente  será  cero  y  las  demás  serán  normalizadas para mantener el balance de masa. Los flujos molares son iguales a los establecidos por  flowsheet global.  Especificamos el Modo 3 

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  6.  Efectuamos la simulación y verificamos los resultados en las corrientes de salida  Unidades de tasa de flujo:   Si  la  base  de  división  está  en  modo  4  anterior,  entonces  las  unidades  de    tasa  de  flujo  deben  ser  especificadas.  Presione el espaciador o dé un clic sobre la ventana para abrir una ventana exteriorizando  las opciones disponibles.  La  proporción  de  flujo  o  la  tasa  de  flujo  para  la  primera  corriente  de  salida,  segunda  corriente  de  salida,  etc.:  Notar  que  estos  campos  están  etiquetados  con  los  números  de  corriente    de  salida  de  la  topología  del  flowsheet para la unidad seleccionada.   Ejemplo 2  A 100 kmol/hr stream of benzene (50 mol%), toluene (20 mol%) and O‐xylene (30 mol%)  is fed to a splitter  at room temperature (298 K) and atmospheric pressure. If the split in the splitter is based on  1) Flow ratio of 0.3, 0.2, 0.5 for product streams 1,2 and 3 respectively   2) Molar flow rate of 50, 25, 25 kmol/hr for streams 1,2 and 3 respectively   Estimate the composition of benzene, toluene and O‐xylene in streams 1, 2 and 3.  Procedure:  Step 1: Creating the flow sheet  Step 2: Entering the components and engineering units  Step 3: Entering the composition of feed stream  Step 4: Entering the Splitter specs  Step 5: Running the simulation and retrieving the results  Step 1: Creating the flow sheet  Go to new on the File menu and save the blank simulation. Find Divider on the CHEMCAD palette and right  click on the icon to find the divider with one input stream and three output streams (Divider#5).   After  the  divider  with  suitable  configuration  is  pasted  on  the  workspace,  click  on  the  feed  icon  on  the  palette and paste it on the workspace. Similarly, click on the product icon and place it on the workspace.  One can right click on the product icon to get the product icons pointing upwards and downwards. After  making  sure  that  all  the  necessary  icons  are  placed  on  the  workspace,  they  can  be  connected  by  using  stream. CHEMCAD automatically assigns numbers to streams and unit operations the order in which they  are placed on the workspace. After completing the flow sheet, click once in the S/G icon found on the menu  bar so that the simulation is changed from edit mode to run mode. The same icon can be used to toggle  between  these  two  simulation  modes.  Alternatively,  one  can  toggle  between  Edit  Flowsheet  and  Run  Simulation on the menu bar to achieve the same. 

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  Step 2: Entering the components and engineering units  Go  to  the  Thermophysical  on  the  menu  bar  and  click  on  Components  List.  Find  benzene,  toluene  and  O‐ xylene from the CHEMCAD components list and add them to the component list. Go to the Format menu  and click on Engineering Units and select the desired units for such properties as temperature, pressure etc.  Click OK to continue. 

  Step 3: Entering the composition of feed stream  Double click on the feed stream and enter the feed information (temperature, pressure, total flow rate and  component  mole  fractions)  given  in  the  problem  statement.  Click  once  on  Flash  to  get  the  feed  stream  enthalpy and vapor fraction in feed at the feed conditions. 

  Step 4: Entering the Splitter specs  Double click on the Splitter. There are two different questions posed in the problem statement.   1. For the split based on Flow Ratio, select option ‘0’ (this is the default option) for the splitter specs and  enter the corresponding flow ratios for each product stream. (One can always click on help button on the  bottom of this window to get familiar with the other options for splitter specs).  

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  2. For the split based on Molar f low rate, select option ‘1’ for the splitter specs and enter the flow rates  desired for each product stream as given in the problem statement.  

    Step 5: Running the simulation and retrieving the results  After entering the available information on the workspace as described in the previous steps, one can run  the simulation by clicking on R on the menu bar. Alternatively, one can run the simulation by clicking on Run  on the menu bar and selecting Run all. The status of the simulation can be found at the bottom left hand  corner of the screen. The message, Run Finished appears in this place if the run is successfully completed.  To view the product stream compositions, one can either double click on the individual product streams or  by clicking Results on the menu bar and selecting Stream Compositions and further selecting All Streams.  The results obtained from the latter method will be in a WordPad file.   For question 1,  that the following results are obtained.  For question 2,  that the following results are obtained. 

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5. SIMULACION DE REACTORES  5.1  Reactor Estequiométrico  Problema 

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Reacción:  Descomposición de  di‐t‐butyl peroxide (DTBP) a acetone y ethane  Cinética de Reacción: 

 

  Condiciones de Reacción:  Temperatura 154.6 oC  Presión 491.8 mmHg  Condiciones de la alimentación:  100 kmol/h  de  (DTBP) a 110 oC  y  760 mmHg  Información para estado estable:  1. Reacción es isotérmica   2. Conversión con respecto al DTBP  es 85 %   3. Temperatura de referencia para calor de reacción es 25 oC   Efectuar la simulación de un reactor estequiométrico para determinar el calor de reacción y las cantidades  molares de los componentes  en la corriente de producto al estado estacionario.   Procedimiento:  Paso 1: Crear el flow sheet  Paso 2: Ingresar componentes y unidades de ingeniería  Paso 3: Ingresar composición de la alimentación  Paso 4: Ingresar las especificaciones del reactor  Paso 5: Efectuar la simulación y dar los resultados 

Paso1: Crear el Flow sheet 

  Seleccionar y hacer clic en los iconos stoichiometric reactor, feed y product  y colocarlos en el espacio de  trabajo.  Conectar  los  tres  usando  la  corriente  (stream).  Clic  sobre  el  icono  S/G  sobre  la  barra  de  menú  y  cambiar el modo de simulación de Edit Simulation a Run Simulation.  Paso 2: Ingresar componentes y unidades de ingeniería  Ir a Thermophysical sobre la barra de menú y hacer clic sobre Components List. seleccionar DTBP (Di tertiary  butyl peroxide) , acetone and ethane de la lista de componentes de CHEMCAD y adicionarlos a la lista de  componentes.  

 

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Ir  al  menú  Format  y  hacer  clic  sobre  Engineering  Units  y  seleccionar  las  unidades  deseadas  para  las  propiedades tales como temperatura, presión etc. Use la opción SI para convertir todas las unidades a la  vez. Clic en OK para continuar. 

  Paso 3: Ingreso de la composición de la corriente de alimentación  Doble clic sobre la corriente de alimentación e ingresar la información (temperatura, presión, flujo total y  fracciones molares de los componentes) dados en el enunciado del problema. Clic sobre Flash para obtener  la entalpía y fracción de vapor de la corriente de alimentación a las condiciones de la alimentación. 

  Paso 4: Ingreso de las especificaciones del Reactor  Doble clic sobre el reactor  General Specifications Page:  a. Specify Thermal Mode: Como se ha dado que la reacción es isotérmica, con temperatura de reacción de  154.6 oC, seleccionar el radio button Isothermal e ingresar la temperatura correspondiente.  b.  Key  Component:  Como  la  conversión  es  dada  en  términos  de  DTBP,  ingresar  DTBP  como  el  key  component.  c. Fractional Conversion: Ingresar la conversión dada  (0.85).  d. Heat of Reaction: El valor  para el calor de reacción puede ser ingresado en esta caja. Este campo será  dejado en blanco, ya que el calor de reacción no es dado en el enunciado del problema.  e. Reaction Pressure: Enter the reactor pressure (491.8 mmHg)  f.  Calculated  Heat  of  Reaction:  Esto  debe  ser  mantenido  en  blanco.  Este  es  el  campo  donde  el  calor  de  reacción calculado por CHEMCAD aparece después de la simulación.   g. Stoichiometric Coefficients: Seleccione Mole base, como las unidades dadas en el enunciado del problema  son moles e ingrese los correspondientes coeficientes estequiometricos para cada uno de los componentes.  (Indicar un signo negativo para los reactantes) 

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  Clic en OK después de completar la página de General specifications.  Paso 5: Efectuar la simulación y mostrar los resultados:  Clic en R  para efectuar la simulación. Alternativamente, se puede correr la simulación  haciendo clic en  Run  en  la  barra  de  menú  y  seleccionando  Run  all.  El  estado  de  la  simulación  puede  verse  en  la  parte  inferior  izquierda  de  la  ventana.  El  mensaje,  Run  Finished  aparece  en  este  lugar  si  la  simulación  se  he  efectuado  satisfactoriamene. Todos los resultados asociados con el reactor estequiométrico pueden ser encontrados  haciendo  clic  sobreel  menú  Results  y  seleccionando  Unit  Op’s  y  luego  el  reactor.  Los  resultados  serán  visualizados en un archivo WordPad. 

  De  manera  similar,  las  propiedades  de  la  corriente  producto  pueden  verse  ya  sea  haciendo  clic  sobre  la  corriente producto o en el menú  Results, seleccionando Stream Composition y luego haciendo clic en All  Streams. Los resultados nuevamente serán disponibles en un archivo WordPad.  ===================================================================================  5.2  Reactor Tubular (PFR)  5.2.1 Enunciado del problema  Se trata de la deshidrogenación del etano mediante la reacción: 

C2H6    Æ   C2H4   +  H2  El etano vapor ingresa al reactor tubular a  temperatura de  1100 K y a presión de 6 atm, a razón de 6.014  kg/h. Se desea una conversión de etano de 0.8   5.2.2  Confección del diagrama de flujo   1. Abrir CHEMCAD   2. Seleccionar Nuevo trabajo   3. Hacer el diagrama de flujo y guardarlo con el nombre de CC5DATA/Ejemplos CHEMCAD/PFR1   4. Seleccionar Kinetic Reactor (y de estos la opción # 2)  

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  5.  Colocar la alimentación, el producto y las líneas de corriente, con lo cual se tiene: 

  5.2.3  Definir Componentes   22      Ethylene   3        Ethane   1        Hydrogen  5.2.4  Unidades de Ingeniería   Format – Engineering Units : METRIC y cambiar Mass/Mole: Kg  y  Temperatura: K  Presón: atm    5.2.5  Opciones Termodinámicas   Thermophysical:   K‐Values: Ideal Vapor pressure  5.2.6  Opciones para Balance de Energía   Thermophysical:   Entalphy: No entalphy  (no hacemos balance de  energía)   5.2.7  Editar las Corrientes   1.      Editar corriente 1:   Temperatura:  1100 K   Presión:            6 atm   Ethylene:   Ethane:  6.014 kg/h   Y luego hacemos clic sobre Flash para calcular las demás variables:  5.2.8  Especificaciones del Reactor   Página 1   Número de reacciones: 1   Specify reactor type:  PFR (Plug Flow)   Vapor only   Isothermal          Temperature: 1100 K  Specify conversion, calculate volume   Conversion: 0.8   Key component: 2 Ethane  

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  Página 2 ↗  Activation E/H of Rxn Unit: 2   MMBtu   Volume Units:  Cubic meters   Molar Flow‐Units:  1‐K‐moles  Time Units:    0  Hours   Mass Flou Units:  1 Kg   Página  3   Frequency factor:  3  Component       Stoichometric coefficient           Exponential factor  2  Ethane                       ‐1                                           1  1  Ethylene                     1  3  Hydrogen                   1 

 

  5.2.9  Efectuando la simulación                Run all  5.2.10  Generando el reporte  Definimos las propiedades de las corrientes que deseamos ver en el reporte: Results – Stream Properties –  Select Properties 

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Format – Add Stream box – (Colocar Mole Flow rates)   OK  5.2.11  Acomodar el DF 

  ===================================================================================  5.3  Reactor CSTR  Problema  Reacción:  Descomposición de  di‐t‐butyl peroxide (DTBP) a acetone y ethane   

Cinética de Reacción: 

Condiciones de Reacción:  Temperatura 154.6 oC  Presión  491.8 mmHg  Alimentación y condiciones de alimentación:  100 kmol/h de (DTBP) a 110 oC y 760 mmHg  Información Para estado estacionario:  Reacción es isotérmica  Conversión con  respecto  a DTBP es 85%  Temperatura de referencia  para el calor de reacción es  25 oC 

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Efectuar  la  simulación  para  determinar  el  volumen  del  reactor  al  estado  estacionario  para  conseguir  la  conversión deseada, la carga de calor y las cantidades de componentes en moles al estado estacionario  en  la corriente de producto.   Procedimiento:  Paso 1: Crear el flow sheet  Trabajo con el nombre: CC5DATA/Ejemplos CHEMCAD/CSTR 

Paso 2: Ingresar componentes  

 

  Seleccionar unidades de ingeniería ↗  Paso  3:  Ingresar  la  composición  de  la  corriente  de  alimentación →  Paso 4: Ingresar las especificaciones del reactor  Doble clic en Reactor.  Página de: General Specifications  a. Number of reactions: 1   b. Reactor Pressure: 491.8 mmHg  c. Pressure  Drop:  No  se  especifica  caída  de  presión  en  el  reactor. Dejar  en blanco.  d. Kinetic  Rate  Expression:  Hay  dos  opciones.  La  opción  por  defecto  (Standard)  es  usada  cuando  la  velocidad  de  ecuación  está en la forma estándar de Arrhenius. La otra  opción    (  Specified)  es  usada  cuando  la  ley  de  velocidad  no  está  en  la  forma  estándar  y  el    necesita ingresarla manualmente. Para mayor información  sobre esto, el  puede puede hacer clic en help que  aparece  en  la  esquina  inferior  izquierda  de  esta  página.  Para  este  problema,  la  exxpresión  cinética  es  dada  por  el  .  De  tal  manera  que  se  debe  seleccionar la opción   Specified.  e. Reaction  Phase:  Como  el  reactante, DTBP  y  un  producto,  ethane,    están  en  fase  vapor  a  la  presión  y  temperatura  de  la  reacción    y  el  otro  producto,  acetone  está  en  fase  liquida,  debe  seleccionarse  la  opción  Vapor Reaction, Mixed Phase.  f. Specify  Reactor  Type:  Como  el  reactor  descrito  en  el  problema  es  un  CSTR,  CSTR  podría  ser  seleccionado desde la caja de texto desplegable.  g. Thermal  Mode:  Como  la  temperatura  de  la  reacción  es  dada  como    154.6  oC,  debe  seleccionarse  la  opción  Isothermal.  h. Specify Calculation Mode: Como en el establecimiento del problema se da la conversión deseada, debe  seleccionarse la opción  Specify Conversion, Calculate Volume.  i. Reactor Volume: Esto debe dejarse en blanco ya que este valor debe ser calculado en la simulación.  j. Key Component: El componente clave para especificar la conversión es DTBP y este es seleccionado en  la caja de diálogo.  k. Conversion:  La  conversión  con  respecto  al  componente  clave,  DTBP  es  dado  como    85%  y  esta  conversión es  (0.85) es ingresada en este campo. 

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No hacer  Click  en OK  todavía! Falta completar las especificaciones en la página More Specifications ! 

  More Specifications:  # of iterations y Tolerance pueden ser dejados en blanco ya que estos son campos opcionales.   Reaction Engineering Units:  Cambiar las unidades de tal manera que las unidades sean consistentes  con la ley de velocidad (Cambiar  unidades de  time  a  min)  Temperature reference for heat of reaction: Ingresar 25 oC en este campo.  Edit reaction number: Podría ser dejado en blanco. 

  Clic en después de completar la página de especificaciones. Una nueva ventana aparece y los coeficientes  estequiométricos  para  todos  los  componentes  son  ingresados  en  esta  ventana    como  se  muestra  en  la  siguiente figura. Clic en  OK después de ingresar los coeficientes. 

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  Como se ha seleccionado la opción  Specified para la expresión cinética de velocidad, otra ventana con  el  título    Unit:  1‐  Rate  Expressions  aparece.  Si  un  código  Visual  Basic  separado  está  disponible,  el    puede  buscar  estos  archivos  usando  las  opciones  disponibles  en  File  path.  Para  la  mayoría  de  propósitos prácticos, el  puede ir directamente a  Rxn1 y completar la información como sigue: 

  Name for the Chemical Reaction: DTBP descomposición  Variables for  Rate Expressions: CHEMCAD proporciona al  las variables descritas en esta sección  para ser usadas en las expresiones de velocidad.  Write  Rate Expression: 0.02095*C001 

  Clic en OK cuando haya finalizado. La siguiente ventana aparece para confirmar que dejamos los datos en  un archivo excel existente de tal manera que el programa Visual Basic acceda a la expresión de velocidad  especificada por nosostros. Clic en Yes para continuar. 

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  Paso 5: Efectuar la simulación y mostrar los resultados:  Idiosincrasia con CHEMCAD 5.2 y 5.3.0  Estas versiones tienen pequeño defecto. Antes de simular el CSTR tiene que haberse simulado como un PFR.  Así es que remóntese a la pantalla cinética del reactor y bajo general specifications cambiar la especificación  del  tipo  de  reactor    a  Plug  Flow.  Dé  un  clic  sobre  Ok    y  Clic  una  vez  en  R  para  corre  la  simulación.  (Este  problema ha sido rectificado en la posterior versión). 

  Cambiar la especificación de tipo de reactor  a CSTR nuevamente.  Ahora la simulación puede efectuarse. Haga clic una vez en R para corre la simulación. Alternativamente, el  mismo puede ejecutar la simulación dando un clic sobre en Run en la barra de menús y seleccionando  Run  all.  El  estado  de  la  simulación  puede  ser  encontrado  en  la  esquina  izquierda  inferior  de  la  pantalla.  El  mensaje,  Run Finished aparece en este lugar si la simulación es exitosamente completada. El volumen del  reactor para la conversión deseada puede ser encontrado en General specifications page (puede haciendo  doble clic sobre el reactor) a ser 6.53e7 litros. Alternativamente, todos los resultados se asociados con la   UnitOp, CSTR pueden ser encontrados dando un clic sobre Results del menú y seleccionando a Unit Op e  introduciendo el número que el CSTR está asociado ('1' en este caso) en el diagrama de flujo. Los resultados  del CSTR luego estarán disponibles en un archivo WordPad. 

 

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De manera similar, las propiedades de la corriente producto pueden encontrarse ya sea haciendo doble clic  en la corriente producto o haciendo clic en Results del menu, seleccionando Stream Composition y luego  hacer clic en  All Streams. Los resultados estarán nuevamente disponibles en un archivo WordPad. 

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5.4 Reactor BATCH  Problema  Acetato  de  Sodio  (Sodium  Acetate)  está  siendo  preparado  mediante  la  siguiente  reacción  en  un  reactor  batch.    Hidroxido de Sodio (Sodium Hydroxide) y Acetato de Etilo (Ethyl Acetate) son alimentados al reactor a una  concentración  de  0.1M  como  una  carga  inicial  a  25  C    y  101325  Pa.  La  constante  de  velocidad  es   0.104sec*ltr/mole.  Simular  el  reactor  batch  dinámico  para  30  minutos  y  graficar  el  cambio  en  la  concentración de  NaOH como esta cambia con el tiempo.  Procedimiento:  Paso 1: Creaar el flow sheet  Paso 2: Ingresar componentes y Unidades de Ingeniería  Paso 3: Ingresar Especificaciones del Reactor  Paso 4: Efectuar la Simulación DINAMICA   Paso 5: Mostrar los resultados  Paso 1: Crear el flow sheet  Trabajo con el nombre: CC5DATA/Ejemplos CHEMCAD/React_Batch 

Paso 2: Ingresar componentes 

 

 

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Unidades de Ingeniería 

  Paso 3: Ingresar las especificaciones del reactor  Doble clic sobre el Reactor. Aparece la caja de diálogo Edit Batch charge/add. Adicionar las concentraciones  de la carga inicial. Notar que no está previsto en chemcad para ingresar la concentración de las especies,  por lo tanto ingrese el número de moles de sodium hydroxide y ethyl acetate como 0.1 mol de cada uno. La  cantidad de agua es 1 ltr es decir 55.55 moles aprox. Especificar la temperatura y presión de la carga inicial.    Clic en OK 

  Hacer clic en OK y aparece la página:   Batch Reactor General Information Page  Page 1  1. Number of reactions: Solamente hay una reacción en este problema, Ingresar ‘1’   2. Dynamic Plot: Desactivar la opción “Show plot during simulation” ya que esto incremente el tiempo de  simulación y no guarda los datos para verlos posteriormente.   3. Reactor Phase:  Seleccionar la opción  “liquid only, liquid phase reaction”.   4. Kinetic expression : seleccionar  la opción “Standard”   5. Thermal Mode :  Seleccione la opción “Isothermal” y especifique la temperatura como 25 C   6. Pressure: Especifique la presión a ser 101325 Pascal.  

No hacer clic en OK todavia! Falta completar las especificaciones en la Page 2!  PAGE 2 

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a.    Integration parameters : Seleccionar el método  “Semi‐implicit RK4 ”  y seleccionar el  step size como  “1”. Deje el campo de tolerancia vacío.  

  Hacer clic en OK y aparece la siguiente ventana de diálogo para la ecuación de velocidad.  Rate Equation unit Definition page  1. Stoichiometric Equation basis: seleccione la opción “ Use mole basis for stoichiometry and rate eqn”.  Seleccione  ‘moles’ como la unidad básica   2. Time unit :  seleccione “seconds” como la unidad de tiempo   3. Volume unit:  seleccione  “liters”   4. Activation Energy: seleccione  “Joules”  

  Clic en OK  y aparece la ventana Kinetic Data  Kinetic Data page   Tenemos datos para la constante de velocidad. Así es que podemos especificar la t constante de velocidad  como  el    factor  de  frecuencia  e  igualamos  la  a  energía  de  activación  a  cero.  Dé  los  coeficientes  estequiométricos (negativos para reactantes y positivos para productos). 

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  Hacer clic en OK y aparece la ventana de diálogo: Batch Reactor Run time Plot options  Batch Reactor Run time Plot options  1. Plot time :  seleccione “ seconds”   2. Composition: seleccione “mole”   3. Components to plot: seleccione “ sodium hydroxide” y dar  scale como “1”   4. Plot Y scale: seleccione Ymax  como  “0.1” Ymin como  0  aí el número de moles del sodium hydroxide   no pueden exceder a  0.1.  

 

Clic en OK y aparece:  The Batch reactor menu  

 

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Aquí usted puede revisar los datos introducidos anteriormente en las ventanas de diálogo de  initial charge,  general information, rate equation units, reaction kinetics y establecer la información en la pantalla. El resto  de opciones pueden ser ignoradas para el caso presente.  Paso 4: Efectuar la simulación  Ir a Run y seleccionar Dynamics.  Aparece el siguiente menú. 

  a. set run time: Seleccionar operational steps en la página  general como “1”. Seleccionar la página  Step1 y  establecer Run time como  “60 ” minutes y el Step size como 0.1 min (es decir 6sec). Clic  en OK   Nota: Asegurarse que el tamaño de paso (step size) para la opción plot ( 6 secs) sea mayor que el step size(1  sec) especificado en la página convergence de los parámetros de integración. 

b.    Record unit operations: Ingresar el ID de la Unidad de Operación  

 

  c.     Run  from  initial  state:  seleccionar  esta  opción  para  efectuar  la  simulación  con  la  carga  inicial  especificada. La siguiente ventana aparece y hacer clic en Yes para continuar. 

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  El  tiempo  para  el  cual  la  simulación  está  siendo  efectuada  es  exteriorizado  en  el  Dtime  en  la  barra  desplegada al pie de la ventana de chemcad al final de la simulación que la siguiente ventana aparece. 

  clic en OK para continuar  Paso 5: Mostrando los Resultados  Ir a plot y seleccionar  Batch Reactor/DVSL History .  Aparece una ventana similar a  las opciones Batch  Reactor Run time Plot. Clic en  ok para continua 

  Los datos también pueden ser pasados a una hoja excel seleccionando la opción  Graph de la ventana  anterior y seleccionando  excel .csv file. 

 

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Con lo cual se despliega la siguiente hoja de cálculo 

  Puede seleccionar los datos y copiarlos a otra hoja de cálculo.  O  los  datos  pueden  ser  guardados  en  la  forma  de  un  Reporte.  Seleccionar  Output  y  Report.    Aparece  el  siguiente menú 

  a.  Report  Formats:  Tenemos  tres  opciones  F,E,G  seleccionando  el  formato  ‘F’  usted  puede  el  número  de  digitos  después  del  punto  decimal,  seleccione  ‘4’.  Para  el    Overall  Report  Format  Seleccione  el  Standard  Format el cual da el reporte en wordpad. Clic en Ok.  

b.  select unit operations: Ingrese el ID de la UnitOP ↙ 

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    c.  Batch/Dynamic  Results:    Seleccione  las  opciones  Print  operation  results  y  Print  history  para  Batch  Reactors.  Clic en OK ↗  Batch Reactor History Options  Plot time:  seleccione “seconds”  Composition: seleccione “mole”  Components to plot: seleccione “sodium hydroxide” y dar scale como “1”  Print frequency 1  Clic OK 

  Clic en calculate and give results con lo cual es desplegado un archivo wordpad conteniendo información  acerca del Reactor Batch.   

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