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Baixar para ler offline
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 brancosimulation bases manageraddseleciona componenteadd
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 importalimentação
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
Toolsdatabookinserir 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.
Exercício projeto de reatores 19 05

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Exercício projeto de reatores 19 05

  • 1. 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 brancosimulation bases manageraddseleciona componenteadd purê
  • 2. 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
  • 3. 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.
  • 4. 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.
  • 5. Agora posso entrar no ambiente de simulação Criar alimentação Seta azul fluxo de material seta vermelha fluxo de energia
  • 6. 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
  • 7.
  • 8. 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.
  • 9. Como não tenho reagentes gasosos coloco base conc molar (caso contrario ia usar pressão parcial).
  • 10. 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
  • 11. 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.
  • 12. Return to the simulation environment. Como quero reação isotérmica, colocar temperaturaq do produto igual a do reagent.
  • 13. 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
  • 14. O programa já calculou a conversão das reações Só que no problema ele quer a conversão de 95%. Então precisamos melhorar as condições.
  • 15.
  • 16. 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 ...
  • 17. 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).
  • 18.
  • 19.
  • 20. Dar um nome pra reação que envolve as duas reações
  • 21.
  • 22. 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.
  • 23. 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
  • 24. Colocar as variáveis que quero otimizar. No caso menor quantidade de ciclohexanol no produto e maior quantidade de ciclohexanona. Add importalimentação
  • 25. 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
  • 26. Essa parte é que nem uma planilha no excell Conversão= qnt.na alimentação-quantid. No produto/quantid. Na alimentação
  • 27. 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 Toolsdatabookinserir os dados
  • 28.
  • 29. Insert Quero otimizar a conversão, que é ligada ao potencial econômico e a temperatura e pressão
  • 30. 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)
  • 31. 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.
  • 32. 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.
  • 33. 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.
  • 34. 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.