Cómo utilizar:
Suposiciones
1 - El reactor mide 1.1 [m³]
2 - Reacción de primer orden respecto a la concentración de óxido de propileno y orden cero respecto al agua en exceso.
3 - Representación de la reacción.
¿Para qué sirve esto?
Contexto: Los reactores en muchas industrias son equipo claves para transformar las materias primas en productos intermedios o productos finales. Para lograr esta transformación, en algunos casos se requiere de un control de temperatura, que garantice la temperatura de operación.
Se usa como ejemplo la reacción de Oxido de Propileno
Objetivo: Utilizar el control de temperatura, para garantizar la operación del desempeño de las reacciones químicas.
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4 - La energía de activación es
5 - Las unidades de
6 - Se asume que la conversión es del 85%
7 - Flujo Inicial,
Limitaciones:
En la configuración actual, el reactor elegido es un reactor de mezcla perfecta ideal (CSTR ideal) de modo que en el líquido del interior se supone que:
1 - En el reactor no existe evaporación de ninguno de los componentes y adicionalmente se considera el proceso adiabático.
2 - No se consideran las propiedades de la mezcla, es decir, las propiedades de la mezcla serán la suma ponderada de las propiedades de cada una de las especies.
3 - Todas las propiedades de las sustancias son independientes de la composición y, por tanto, invariantes en el tiempo.
4 - Se asume reacción directa.
Problema por abordar:
La idea es tener un elemento de configuración inicial, en el cual la temperatura es un parámetro importante para la producción de Propilenglicol.
¿Esto me resulta útil?
El modelo de control de temperatura y de reacción es útil porque puede ser utilizado por otros desarrolladores para representar el modelo de reacción que este influenciado por la temperatura.
¿Cómo puedo hacerlo funcionar?
- Productos:
- Studio5000 34.11.00
- FactoryTalk Logix Echo V3.00.00
- Process Library 5.20.01
- Herramientas:
- PlantPAX Process Librerias
- Conocimiento:
- Modelo de reacción y Transferencia de Calor
Enlaces de Interés (internos o externos)
Guía de implementación
Paso 01
Abra la aplicación Factory Talk Logix Echo, cree un nuevo controlador y póngalo en línea.
temperature-model-in-reactors_Paso01.png
Paso 02
Descargue la configuración. ACD en su escritorio y ejecútelo desde Studio 5000.
Paso 03
La determinación del volumen del reactor es super importante, porque nos da parámetros claves como el tiempo que durará la reacción, por ello creamos un tag denominado, Reactor Volum, el cual tiene un valor fijo de 1,1 [m³] y coincide con las suposiciones establecidas arriba.
temperature-model-in-reactors_Paso03.png
Paso 04
Como en todas las reacciones, la estequiometria adecuada entre reactivos es importante y considerando que uno de sus componentes es el óxido de propileno, se crea el tag asociado al Oxido de propileno, reactivo A, lo cual se explicó en las suposiciones se determinó que el Oxido de Propileno tiene un flujo promedio de 10[m³/h] y se establece este valor como su flujo de entrada.
temperature-model-in-reactors_Paso04.png
Paso 05
Como se comentó en el paso anterior, es importante poder tener la estimación del flujo de agua que sería de 6.5 m³/h, el cual sería el reactivo B explicado anteriormente, recordemos que este flujo de agua tiene trazas de H2SO4 como catalizador.
temperature-model-in-reactors_Paso05.png
La reacción tiene como reactivos oxido de propileno y agua en unidades de [m³/h], inicialmente el óxido de propileno tiene 10[m³/h] y el agua tiene 6.5 [m³/h]. La reacción corre en un reactor de 1.1[m³] y con una energía de activación de:
Paso 06
En este punto nos falta la configuración de la energía de activación, para ello le asignaremos una sola pagina en la configuración, allí ingresaremos las diferentes constantes en su orden.
6.1 Constante de Activación
6.1 Constante de los gases ideales:
temperature-model-in-reactors_Paso06.png
Paso 07
Después que la reacción inicia, la formación de productos como propilenglicol usa la interacción entre el volumen de reactor V, la energía de activación, las composiciones de óxido de propileno A, y se sigue este modelo matemático. La producción de propilenglicol está dada en las siguientes unidades en
Tal como se muestra abajo.
Parte A
temperature-model-in-reactors_Paso07-1.png
Parte B
temperature-model-in-reactors_Paso07-2.png
Paso 08
Después de que la reacción inicia, la temperatura al interior del reactor usa la interacción entre la temperatura inicial del reactor, la energía de formación y la constante de temperatura, para determinar la temperatura al interior del reactor.
6.1 Constante de los gases ideales:
temperature-model-in-reactors_Paso06.png
Modelo de Temperatura en Reactores
Versión 1.0 - Noviember de 2024