Exercício projeto de reatores 19 05

Projeto preliminar é feito com cstr pela facilidade de acesso na indústria. Se ao longo do

projeto vermos que não é viável, aí sim utilizar o PFR.

Construir o composto através de moléculas menores

Estou trabalhando isotermicamente porque é mais barato (a princípio). Se isso não demandar

retirar muito calor ou fornecer muito calor. Caso contrário vamos depois definir as condições

de troca térmica.

Clicar no papel em brancosimulation bases manageraddseleciona componenteadd

purê

Fornecer propriedades pra molécula.usar UNIFAC. Colocar os subgrupos que aparecem na

molécula e a quantidade deles

Pegar as informações que foram dadas pelo UNIFAC e colocar para preencher.

Ainda falta NBP e acentricidade. Clicar em estimate unknow prope

Fecho as janelas e adiciono o meu composto que criei na lista. Fechar tudo e clicar no

erlenmyer.

Listar agora o pacote termodinâmico que vou usar. Escolher peng Robinson se houver somente

hidrocarbonetos.

Nesse caso usamos o pacote de Wilson e modelo de vapor real , e não ideal. Vamos usar o SRK,

que abrange todos os outros tipos.

Agora preciso calcular o coeficiente de atividade da reação, que mostra quanto a reação é

distante de uma reação ideal. Como digo que a reação não é ideal, preciso calcular esses

coeficientes. Vou em Binary coeffs. Reação irreversível calcular somente Aij. Clicar em

unknowns only.

Agora posso entrar no ambiente de simulação

Criar alimentação

Seta azul fluxo de material seta vermelha fluxo de energia

Clicar duas vezes na seta de alimentação. Reação vai de 200 a 250. Vamos usar a mais baixa

para reduzir o custo pela energia necessária.

O exercicio da pressao de 300 psia, que deve ter sido inferido da literatura.

Não tenho fluxo molar mas tenho composição de entrada

Coloco fração molar mas não coloco o produto indesejado porque não está presente na

primeira reação mas apenas na segunda. A seta da alimentação ficou azul escura porque

completamos os dados

Agora vou mexer no reator.o único gas que tenho na reação e o gas que sai é so o hidrogênio

Reação 1: a partir dos coeficientes estequiométricos é que o programa vai saber se é reagente

(-) ou produto (+). Inserir por exemplo -1 e +1 só pr contar se é reagente ou produto. Se eu não

souber o balanço da reação, clicar em “Balance” e o programa faz o balanço. Se não coloco

coeficientes de reversibilidade o programa entende como irreversível.

Como não tenho reagentes gasosos coloco base conc molar (caso contrario ia usar pressão

parcial).

Não preciso informar beta. Ele só vai ser usado se eu for usar equação de Cp em função da

temperatura.

Agora adicionar nova reação

Se a estequiometria que eu fornecer estiver errada, o programa irá colocar um valor de

Balance Error diferente de zero.

Basis: o mesmo que na reação 1

Adicionar as reações que eu criei no pacote de fluidos

A reação é a ultima coisa que a gente lança no programa. Agora vou pra simulação.

Return to the simulation environment.

Como quero reação isotérmica, colocar temperaturaq do produto igual a do reagent.

Agora só falta especificar o volume do reator. Não sei. Mais posso estimar mais ou me os pra

ter certa produção por dia, n número de turnos e certa produção anual. Colocar 1,5 m3. Esse

número é só uma estimativa. Mas quando for otimizar é que vamos ver o valor real.

Foi dado no problema a quantidade que eu vou produzir por dia. tenho também o número de

turno. Acho a quantidade por turno. O tempo da reação é o tempo do turno. Vou descobrir se

isso é verdade no final da simulação. Por enquanto é só uma suposição.

Se eu quiser posso mudar a base

O programa já calculou a conversão das reações

Só que no problema ele quer a conversão de 95%. Então precisamos melhorar as condições.

Incremental=variável. Se quero pressão constante, escolher state. Colocar o valor fixo.

Se quero relacionar pressão com a temperatura. Isso serve pra apresentar gráficos de variáveis

para mostrar por exemplo em um relatório. Lower and upper bond: condições de contorno.

# of increments: variar de ... em ...

Qual propriedade quero variar em função da pressão fixa e da variação de temperatura na

faixa estabelecida?(para saber como a propriedade se comporta com as condições

estabelecidas).

Dar um nome pra reação que envolve as duas reações

Add set to fluid package

Um reator não- isotérmico é aquele em que a temperatura dos reagentes não coincide com a

temperatura no interior da reação.

Posso manter a temperatura de dentro do reator constante. Tio diferente do To na reação.

Existe uma camisa que resfria ou aquece a reação pra manter a temperatura no interior do

reator constante. Se a reação é endotérmica ou exotérmica, o programa vai calcular. Por isso

no programa tenho que colocar temperatura de entrada igual a temperatura da saída. Agora

quero saber o quanto a camisa vai fornecer ou retirar de calor. Fixo a temperatura do reator e

vejo quanto é necessário fornecer ou retirar calor pela camisa. Isso é necessário porque a

reação pode ser endotérmica ou exotérmica mas preciso manter a temperatura constante no

interior do reator. É não isotérmica porque a temperatura da alimentação é diferente da

temperatura da reação. Vou precisar fornecer calor pra aquecer a alimentação e pra mistura

reacional dentro do reator atingir a temperatura da reação.

Reator isotemrmico variação de entalpia da reação não aquece ou resfria a reação.

Temperatura de entrada=dentro do reator=saída

Para imprimir tabela com todos os dados do exercício. Selecionar tudo, clicar com o botão

direito

Clicar em preview

Baixa Foxit print setup selecionar foxit e ele converte para PDF

Nesse caso não vamos usar otimização do programa mas vamos colocar algumas formulas( pq

tenho uma função externa ao pacote de fluidos, que no caso tem a ver com custo.. por isso

não posso usar a otimização do programa).

Clicar em spreadsheet

Colocar as variáveis que quero otimizar. No caso menor quantidade de ciclohexanol no

produto e maior quantidade de ciclohexanona.

Add importalimentação

Ok

Estou otimizando a conversão que tem a ver com o fluxo molar.

Vamos mexer na quantidade de ciclohexanol na alimentação e no produto. E também a

quantidade de ciclohexanona no produto

Agora vou inserir as fórmulas spreadsheet

Essa parte é que nem uma planilha no excell

Conversão= qnt.na alimentação-quantid. No produto/quantid. Na alimentação

Cuidado! Preciso colocar o sinal verde na barra de cima porque se estiver no sinal vermelho

tudo o que eu fizer estará escondido.

No potencial econômico apareceu 254,9429. Quer dizer que para cada kgmol/h de porduto foi

gastar US$254.

Agora devo nomear as minhas células em “parameters”

Agora devo jogar esses dados no meu problema

Toolsdatabookinserir os dados

Insert

Quero otimizar a conversão, que é ligada ao potencial econômico e a temperatura e pressão

Mas o processo tem como custo também a energia gasta devido a temperatura e pressão

Inserir temperatura e pressão com produto porque estamos trabalhando em relação ao

produto (quero o máximo de conversão possível)

Agora completar com as variáveis dependentes(potencial econômico e conversão) e

independentes.vamos marcar só temp como dependente. A pressão é definida a partir de um

processo que já existe. Então vamos deixar a pressão fixa.

Pressão é um estado definido e a temperatura é um incremento. Temos uma faixa mas preciso

escolher a temperatura.

Em view vamos fornecer as condições de contorno da temperatura (variáveil independente

que vai definir todas as outras). Vou colocar de 100 350F. faixa além da fornecida no

problema. Incremento de 20 grausF.

Start Results

O CSTR supre a necessidade do processo?se o potencial econômico é positivo significa que

está havendo lucro. O meu medo era ter baixa conversão com o cstr e não suprir a minha

necessidade. Ate a conversão de 70% o potencial econômico é negativo.

Ainda não alcançamos a conversão desejada.

Agora voltando no reator, a conversão está bem baixa.

La no desenho, Quando fiz a otimização ele mudou a temperatura ate o ultimo estágio.

Temperatura esta a 171.1

De acordo com o gráfico o ponto ótimo é 109C=228,2F.lá na tabela.

Agora só preciso ir no desenho e projetar o reator conforme as condições ótimas. Essa

temperatura eu vou colocar nos produtos pq foram os produtos que otimizei.