Simuladores de Processo

Introdução

Diagrama de fases binário

O DWSIM pode ser obtido na página do desenvolvedor: http://dwsim.inforside.com.br/wiki/index.php?title=DWSIM

Introdução aos simuladores de processo

Para iniciar a utilização do DWSIM vamos considerar a separação flash de 1 mol/s deuma mistura equimolar de acetona e etanol entrando em um aquecedor a 298,15 K e101325 Pa. O aquecedor irá vaporizar 50% (molar) da mistura que irá ser separada emum tambor flash. Depois realize uma análise de sensibilidade do efeito da % molarvaporizada (entre 0.01 e 0.99) sobre as frações molares de acetona e etanol nas saídasde líquido e vapor do tambor de flash.

Passos para implementação no simulador:

1) Abra o DWSIM e clique em

Create New (with Wizard)

no Process Modeling .

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2) No assistente de configuração da simulação clique em [Next], digite o nome doprimeiro componente (acetone) em procurar e adicione o componente [✓] depoisrepita o procedimento para o segundo componente (ethanol [✓]), após selecionar oscomponentes clique em [Next].

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3) Para se realizar uma simulaçãoconfiável, deve-se escolher umpacote termodinâmico adequado,com base em artigos científicos,uma dica útil é verificar nadocumentação do software, nocaso da acetona e etanol que sãopolares pode-se utilizar um modelode coeficiente de atividade como oNRTL:

http://dwsim.inforside.com.br/wiki/index.php?title=Property_Package_Selection

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4) Adicione um pacote de propriedades adequado ao problema (por exemplo NRTL, importante: não esqueça de clicar em [Add]) e clique em [Next].

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5) Selecione o Sistema de Unidades desejado para a simulação (por exemplo, SI) e clique em [Finish].

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6) O próximo passo é a construção do diagrama de fluxo. Nos simuladores de processoé importante salvar a cada alteração no flluxograma. Como temos um processo em umaquecedor, podemos primeiramente criar a correntes de alimentação do aquecedor.Arrastando uma [Material Stream] para o diagrama de fluxo.

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7) Configure a corrente dealimentação clicando nela, anomeie como Feed (pressione[Enter] no teclado após cadaalteração para que ela sejaimplementada), selecionepara a Flash spec Temperatureand Pressure (TP), em StreamConditions, coloque 298 Kpara a temperatura, 101325Pa para a pressão, 1 mol/spara o fluxo molar. Depois,clique em [CompoundAmonts] para especificar asfrações molares de 05 paraethanol e 0.5 water (clique em[Accept Changes] sempre quealterar a composição dacorrente).

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8) Feche a configuração da corrente eclique em [Solve Flowsheet F5].Verifique se o cálculo foi realizadocom sucesso em Information.

Caso tenha realizado com sucesso,salve o programa. (Faça isso a cadasimulação após utilizar o[SolveFlowsheet F5]).

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9) Agora é adicionar oaquecedor (heater), que estána aba [Exchangers] daspaletas, arrastá-lo para oFlowsheet e configurá-lo.Conecte [Feed] na Inlet Streame clique em criar e conectarpara que sejam criadas ascorrentes entrada de energia(Energy Stream) e de saída dematéria de saída (OutletStream), Escolha CalculateType como sendo OutletVapour mole fraction e altere aOutlet Vapour Fraction para0.5. Pressione F5 e salve.

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10) Antes de continuar com a simulação, verifique se a corrente de saída MSTR-002está em equilíbrio líquido-vapor (0 < vapour fraction < 1) para adicionar o separador.

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11) Arraste um Gas-Liquid Separator para o flowsheet e selecione MSTR-002 para aInlet Stream (1) e crie e conecte Vapour Stream e Light Liquid Stream. Pressione F5no teclado e faça as alterações que desejar... Verifique os resultados nas correntes deentrada e de saída e salve seu primeiro diagrama de fluxo de processo do DWSIM.

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12) Agora vamos realizar uma análise de sensibilidade do efeito da fração vaporizada(variando entre 0.1 e 0.9) sobre as frações molares de acetona e etanol na saída doseparador. Para isso deve-se clicar em [Optimization] e escolher [Sensitivity Analysis].

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13) Na aba Sensitivity Studies clique em New.

14) Na aba Independent Variables selecione o aquecedor, % vapour, lower limit, upperlimit.

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15) Na aba Dependent Variables adicione as variáveis relativas às frações molares nascorrentes L e V.

16) Na aba Results clique em [Start Sensitivity Analysis].

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17) Na aba Chart pode-se visualizar o resultado na forma gráfica para cada variáveldependente.

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18) Outra ferramenta interessante é á construção de diagramas de equilíbrio líquido vapor,para construí-lo no nosso exemplo deve-se primeiro clicar em Utilities e Add Utility.

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19) Depois é só selecionar Material Streams, Binary Phase Envelope e uma dascorrentes (clique em [Add Utility]).

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20) Escolha o tipo de diagrama desejado e as características do diagrama e clique em[Calculate].