Integración IVSimulación de Procesos Autores: Dra. Ing. Della Rocca Patricia Ing. Ohaco Raúl Ing. Alvarez Paola Año 2012 Campos de aplicación: Análisis de tendencias. Las principales dificultades que se plantean al intentar resolver ecuaciones en ingeniería son: Encontrar la solución de un sistema de ecuaciones algebraicas no lineales (Usualmente se efectúa un cálculo iterativo) Efectuar la integración numérica de ecuaciones diferenciales ordinarias y en derivadas parciales mediante ecuaciones discretizadas en diferencias finitas que aproximan a las soluciones de las ecuaciones deferenciales continuas CLASIFICACIÓN: Las herramientas de simulación se pueden clasificar según diversos criterios: Simulación cualitativa Tiene por objeto el estudio de las relaciones causales y las tendencias temporales cualitativas de un sistema. etc. análisis e interpretación de alarmas. a través de un modelo matemático del mismo . como así también la propagación de perturbaciones a través de un proceso.Consiste en la resolución de balances de materia.SIMULACIÓN DE PROCESOS QUIMICOS La simulación de procesos se halla vinculado al cálculo de los balances de materia. teniendo en cuenta ecuaciones de restricción que imponen aspectos funcionales y operacionales del sistema. balances de energía y cantidad de movimiento. cuya estructura y los datos preliminares de los equipos que lo componen son conocidos. Simulación cuantitativa Describe numéricamente el comportamiento de un proceso. el simulador es una herramienta importante junto a las técnicas de optimización en la etapa de análisis (evaluación de diversas alternativas de proceso) y diseño. Supervisión y diagnosis de fallas. La simulación cuantitativa abarca la simulación en estado estacionario y dinámico Simulación en estado estacionario : Implica resolver los balances de un sistema no involucrando la variable temporal. energía y eventualmente cantidad de movimiento de un proceso.Asimismo. SIMULACION DIGITAL Es una poderosa herramienta para la resolución de ecuaciones que describen sistemas en ingeniería. por lo que el sistema de ecuaciones que se genera puede ser : 2 de 19 . Algebraico (“modelo a parámetros concentrados”): Variables espaciales del sistema representadas por valores promedios. El modelo matemático estará constituido por: Sistema de ecuaciones diferenciales ordinarias: Variable: tiempo (modelo a parámetros concentrados) Sistema de ecuaciones diferenciales a derivadas parciales Variables: tiempo y espacio (modelo a parámetros distribuidos) Características de la simulación dinámica en tiempo real Dinámica: Considera la evolución temporal del proceso. variación de las propiedades con las longitud y el radio en un reactor tubular. Ej. Sistemas de ecuaciones diferenciales a derivadas parciales (”Modelos a parámetros distribuidos”): Se estudian las variables de interés con las coordenadas espaciales.: variación radial de la composición en un plato en una columna de destilación. ya sea para representar el comportamiento de equipos batch ó para analizar la evolución que se manifiesta en el trasiente entre dos estados estacionarios para un equipo o planta completa. Simulación dinámica: Plantea los balances en su dependencia con el tiempo. Todas las ecuaciones que representan el proceso son resueltas en forma simultánea.: Concentración y temperatura en un reactor tanque agitado. Ej. etc. Interactiva: permite que el usuario interactúe en todo momento con el proceso como lo haría con el sistema real Tiempo real: El tiempo de simulación coincide con el tiempo de evolución del proceso real Ruidos: Simula los ruidos provocados por las perturbaciones del proceso Fallas. El Aspen Custom Modeler (anteriormente Speed Up) es un simulador global 3 de 19 .: Simula fallas en los equipos de proceso Arquitectura de un sistema de simulación Los simuladores de procesos pueden dividirse en: Simuladores globales u orientados a ecuaciones: El modelo matemático que representa el proceso es gran sistema de ecuaciones algebraicas que representa a todo el conjunto o planta a simular. . Simula los procesos de separación de destilación. Simuladores híbridos o modulares secuencial-instantáneo Estructura del simulador secuencial modular Lógica central del simulador Sección de entrada Lógica general de administración Sección de salida de resultados Sección encargada de la estimación de propiedades fisicoquímicas Biblioteca de módulos de equipos Elementos para realizar la simulación secuencial modular Reconstruir el diagrama de flujo del proceso en términos de bloques (unidades u operaciones del proceso) y de los flujos que los unen Los distintos tipos de bloques que efectuarán una determinada operación y los posibles nombres que se le pueden asignar: Mezclador: Mezcla adiabáticamente varios flujos de entrada para formar un flujo de productos Compresor: Aumenta la Presión de un gas en una cantidad especifica Bomba: Aumenta la Presión de un liquido en una cantidad especifica Destil. sigue el diagrama de flujo de proceso. Reactor: Simula un reactor químico Bloque de Convergencia: No corresponde a una operación física del proceso Bloque de control o bloque de ajuste No representa una operación física 4 de 19 . Cada bloque que representa una operación unitaria es resuelto en una secuencia determinada de cálculo. más o menos.. Absorb.. Simuladores secuenciales modulares: Existen subrutinas para resolver las ecuaciones para cada unidad del proceso y un programa principal llama a las subrutinas en una secuencia que. El Aspen Plus es un simulador modular secuencial Simulador modular no secuencial: Los bloques de proceso se resuelven a medida que se completan los grados de libertad pero no se sigue una secuencia determinada de cálculo. absorción.. etc. El Hysys es un simulador modular no secuencial. T y FV se sobreespecifica la corriente. Si se utiliza un modelo incorrecto se llegará a resultados erróneos. subproductos. inertes. El simulador posee un banco de datos. productos. residuos.S1 11 S2 Reactor S3 Enfriador S5 Supuesto Bloque de Convergencia X Métodos de convergencia S4 Cristalizador S5 Calculado F(X) C Newton Raphson COn Sustituciones sucesivas multivariables Wegstein ETAPAS EN UNA SIMULACIÓN Selección de los componentes químicos a usar. Especificar datos de equipos Seleccionar las formas para la presentación de los resultados Seleccionar los criterios de convergencia y correr la simulación 5 de 19 . Cuidado: Si se especifica P. Estructura del diagrama de flujo de proceso: Haga un esquema del proceso en papel antes de construir el DFP en el simulador. puede agregárselo. Seleccionar las unidades de operación. Recordar que se deben incluir: reactivos . Si se necesita un compuesto que no figura en este. Especificar las corrientes de alimentación. Simuladores poseen sistemas expertos que ayudan a elegir el modelo apropiado para el sistema en estudio. componentes de servicios auxiliares Selección de los modelos termodinámicos (Muy importante). experto puede no ser el adecuado para una determinada parte de la planta. El modelo elegido por el sist. Separador de fases Este módulo representa una etapa de equilibrio líquido vapor.Existen dos niveles: Nivel 1 se introducen los datos necesarios para poder llevar a cabo el balance de materia y energía. Para divisores. No requiere conocer si es FP o TCA ya que no calcula el volumen del reactor. Cinético: Conocemos la expresión cinética. Se especifica el número y estequiometría de las reacciones y la aproximación fraccional al equilibrio. donde la caída de presión es también pequeña. área de un intercambiador. se asume que la presión de la corriente de salida es la correspondiente a la de menor presión de las alimentaciones. Se especifica la T y P o T y Q para llevar a cabo el cálculo de los balances de masa.) Especificación de datos de equipos Bombas P de corriente de salida o variación de presión al pasar por la bomba Compresores y turbinas Ídem a la bomba y el modo de compresión o expansión: adiabático. Intercambiadores de calor y Hornos Corriente de proceso única se requiere especificar: P y T de corriente de salida (fase única) o P y Fv (dos fases) Válvulas Especificar P de salida o caída de presión Mezcladores o Divisores Usualmente la caída de presión en un mezclador es pequeña. Se requieren valores de k y forma de la ecuación de velocidad. etc. isotérmico o politrópico. T. de energía y de ecuaciones de equilibrio y así poder conocer las condiciones de las dos corrientes de salida (líquido y vapor) Columnas de destilación Métodos: Short –Cut Component Splitter sólo realiza los cálculos de balance de materia y energía 6 de 19 . se considera que la presión de cada una de las corrientes que salen del divisor son todas iguales entre sí e iguales a la presión de la corriente de alimentación Reactores Existen tres categorías: Estequiométrico: Número y estequiometría de reacciones. Esta suposición ocasiona pequeño error en el cálculo de los balances de materia y energía. Nivel 2 requiere mayor información para poder calcular los parámetros de diseño deseados (ej. Sólo calcula el balance de materia y de energía del reactor. P y la conversión del reactivo limitante. Si las alimentaciones entran todas a diferentes presiones. configuración del reactor Reactor de equilibrio: Se utilizan cuando se tienen reacciones que trabajan a conversiones cercanas a la de equilibrio. Las fuerzas electroestáticas y de inducción se relacionan con la polaridad de los componentes. Viscosidad. Condensadores. Otros Short-Cut methods utilizan las relaciones de Fenske y Underwood y permiten calcular los platos teóricos. Afectara el equilibrio debido a al interacción de los componentes en la mezcla. La interacción en la fase liquida será mas importante debido a la proximidad de las moléculas en esta fase. Composición de la mezcla: Influirá en todas las propiedades. etc. Una mala elección puede conducir a: Diseños ineficientes Sobreestimación de Costos Falla de la planta Los simuladores como Hysys se caracterizan por poseer un robusto paquete de propiedades q permiten un fácil y rápido acceso a la predicción de propiedades termodinámicas. etc. Reactores. de allí la importancia de la “elección apropiada de los modelos “. Las moléculas polares se asocian y forman complejos o se disocian en iones (se desvían de la idealidad) 7 de 19 . En la selección de los distintos modelos termodinámicos debemos considerar: Naturaleza de las Propiedades Físicas Composición de la mezcla Rango de presión y Temperatura Disponibilidad de parámetros Naturaleza de las Propiedades Físicas: Equilibrio liquido –vapor: intervienen en las operaciones de Destilación y Absorción Equilibrio líquido-líquido: intervienen en operaciones como Extracción y destilación extractiva Entalpías y calores específicos: En intercambiadores de calor. Densidad. columnas de destilación. Los métodos rigurosos requieren la especificación de los platos teóricos Observación: La razón más común por la cual no puede converger un sistema es la especificación incorrecta de los equipos Modelos Termodinámicos La estimación acertada de las propiedades físicas y termodinámicas es esencial para el análisis y la simulación de plantas de procesos químicos. físicas y de transporte.Requiere que se especifique corriente de alimentación las fracciones de recuperación de todos los componentes y las fracciones de vapor y presiones en el tope y en el fondo. En general las ecuaciones de estado sirven para predecir ELV (equilibrio líquido –vapor) en un amplio rango de temperaturas y presiones. Debemos hacer uso de datos obtenidos experimentalmente o datos de la literatura o la estimación de los parámetros por algún método.Rango de Temperatura y Presión Métodos basados en al ley de Raoult o en el uso de coeficientes de actividad no son exactos a altas presiones o cuando la temperatura supera la temperatura critica del componente. gases ácidos (H2S.: Hidrotratamiento de petróleo y derivado 1. gas y petroquímicas PR Hidrocarburos. respectivamente. CO2) y agua. Disponibilidad de parámetros Binarios Para calcular las propiedades de los componentes puros o de las mezclas se necesitan conocer los parámetros de componentes puros y de interacción binaria. En Hysys. especialmente a alta temperatura y presión. gas y petroquímicas Soave-RedlicKwong(SRK) SRK SRK Petróleo. el paquete de propiedades se halla divido en categorías como se detalla en la siguiente tabla Modelos Cálculo EVL (Equilibrio Liquido –Vapor) Calculo H/S Aplicación Peng Robinson (PR) PR PR Petróleo.Ecuaciones de Estado ( EOS) Ecuaciones de Estado Modificadas: Sour-PR PR EOS & Wilson API Sour Model Sour-SRK SRK EOS & Wilson Model PR-LK Enthalpy PR Y API SOUR SRK &API SOUR SRK PR Lee Kesler (LK) SRK-LK Enthalpy SRK Lee Kesler (LK) Peng Robinson StryjekVera (PRSV) PRSV PRSV PRSV LK LK-Enthalpy es mas exacta para hidrocarburos pesados Sistemas Altamente no ideales: Agua-Alcohol Hidrocarburos-Alcohol PRSV-LK Kabadi-Danner Kabadi-Danner SRK Hidrocarburos –agua (EVLL) RK-Zudkevich-Joffe RK-ZudkevichJoffe LK Hidrocarburos e Hidrogeno 8 de 19 . Ej. CO. H2O 9 de 19 . mercaptanos y no hidrocarburos como H2 . TEA.Modelos Cálculo EVL (Equilibrio Liquido – Vapor) Calculo H/S Aplicación 2. MDEA. DEA. N2.Paquete de propiedades para Aminas Gas Ideal Gas Ideal RK RK Virial Virial PR PR SRK SRK Sistemas con MEA. hidrocarburos . DGA. O2.olefinas.Modelos Duales Modelos de coeficientes de actividad para fase liquida y modelos de ecuaciones de estado para la fase vapor Modelos de Coeficiente de actividad Margules Margules Cavett Van Laar Van Laar Cavett Wilson Wilson Cavett NRTL NRTL Cavett Uniquac Uniquac Cavett Chien Null Chien Null Cavett Sistemas químicos no ideales o polares Wilson no se puede usar con sistemas líquidos -líquidos (LLE o VLLE) Modelos de Ecuación de Estado para fase vapor Gas Ideal Redlich Kwong (RK) Virial Peng Robinson (PR) Soave Redlich Kwong (SRK) 3. DISOA y otros componentes como gases ácidos. Donde P= PR+ PA El termino de repulsión esta dado por la corrección de volumen “b” relacionado con el tamaño de las moléculas RT pR ~ V b a La presión de atracción es un término negativo p A ~ 2 . que data de 1873: RT a p ~ ~2 V b V Esta ecuación y las que se sucedieron se basan en considerar la presión como suma de dos términos. manteniendo el de repulsión PR.Modelos Cálculo EVL (Equilibrio Liquido –Vapor) Calculo H/S Tablas de vapor ASME Tablas de vapor ASME Aplicación 4. Numerosas ecuaciones se han desarrollado modificando el termino PA. uno de repulsión (PR) y uno de atracción (PA). 10 de 19 .Modelos de Presión de Vapor Modelo de Antoine Braum K10( BK10) ESSO Tabular 6.Modelos Semiempíricos ModeloAntoine Gas ideal BK10-Gas Ideal LK ESSO-Gas Ideal LK Sistemas Ideales a baja presiones LK Chao Seader CS-RK LK Grayson-Streed GS-RK LK Hidrocarburos pesados a bajas presiones Hidrocarburos pesados e hidrogeno Ecuaciones de Estado: La ecuación de estado cubica se llama así porque en ella el volumen esta elevado al cubo. Que indica que si el V volumen se hace muy pequeño la “p” que ejercen las moléculas sobre las fronteras del sistema disminuya por la atracción entre ellas.Paquete de propiedades para vapor de agua Tablas de vapor ASME 5. La más conocida es la clásica de Vander Waals. Cabe destacar que estas ecuaciones propuestas por Hysys predicen propiedades que no necesariamente coincidirán con los valores predichos por otros simuladores comerciales. gas y petroquímica se recomienda PR. bifásicos o trifásicos con exactitud Rango de Aplicación de las ecuaciones de Estado PR y SRK METODO Temperatura Presión PR Mayor a -271 ºC Menor a 100000 KPa SRK Mayor a -143 ºC Menor a 35000 KPa La ecuación de SRK también provee resultados comparables a la de PR aunque su rango de aplicación es más acotado y no debe aplicarse a sistemas con metanol o glicoles. Puede aplicarse a sistemas con fase única. Estos pueden manejarse mejor con los modelos de actividad o la ecuación de Peng Robison Stryjek Vera (PRSV). Para aplicaciones de petróleo. Cuando se trata de mezclas de componentes los parámetros deben reflejar la contribución de los componentes. Estas ecuaciones no deben emplearse para compuestos químicos no ideales tales como alcohol y ácidos. La mejora de esta ecuación permite que sea más exacta para una amplia variedad de sistemas en un extenso rango de condiciones.Ecuación de Peng Robinson (PR): RT a p ~ ~ ~ ~ V b V (V b) b(V b) Ecuación de Soave Redlich Kwong (SRK): RT a p ~ ~ ~ V b V (V b) Hysys ofrece ecuaciones de estado mejoradas (perfeccionadas) de PR y de SRK. estableciendo las reglas de mezclad Peng Robison Stryjek Vera (PRSV): La ecuación PRSV puede aplicarse a sistemas no ideales como agua –alcohol. y sistemas de hidrocarburos con resultados tan buenos como 11 de 19 . hidrocarburos -alcohol. Por ello se define el peso con que cada componente participa. 5 (1 xi k ij x j k ji ) Donde KijKji.378893 1. Las modificaciones propuestas a la ecuación de PR por Stryjek y Vera son: 1) La expansión del termino como función del factor acéntrico y un parámetro empírico Ki . Peng Robinson Stryjek Vera Lee Kesler (PRSV-LK) PRSV-LK emplea la ecuación de estado de PRSV para el calculo del equilibrio liquido – vapor y la ecuación de LK para los cálculos de entalpia Kabadi Danner (KD) Este método es una modificación de la ecuación de estado original de SRK.17131848Wi 2 0. RK o SRK) y un modelo de coeficientes de actividad para al fase liquida ( Para predecir los coeficientes de actividad de los componentes en la fase liquida ) 12 de 19 .0196554Wi 3 Donde K1i= Parámetro característico del componente puro Wi= Factor Acéntrico 2) La segunda modificación consiste en un nuevo juego de reglas de mezclado : aij (aii a jj ) 0. particularmente en la región diluida ZudKevich Joffe Este modelo es una modificación de la ecuación de RK que predice mejor el equilibrio liquido vapor de sistemas de hidrocarburos y sistemas conteniendo hidrogeno. NRTL.5 2 K i K 0i K1i (1 Tri0. mejorada para el cálculo de equilibrio vapor-líquido-líquido para sistemas agua-hidrocarburos. Para el cálculo de la entalpia usa el modelo LK Modelos de Actividad Los sistemas químicos no ideales o polares se representan con “modelos duales” ( una ecuación de estado se usa para predecir los coeficientes de fugacidad del vapor ( PR. o UNIQUAC.4897153Wi 0. usado para ajustar la Pv de los componentes puros i 1 K i (1 Tr0. Si fueran iguales las reglas de mezclado se reducen a las de la ecuación de PR.5 )(0.7 Tri ) K 0i 0.los obtenidos al emplear los modelos de Wilson. pero para los sistemas no ideales esta aproximación es incorrecta. NRTL y UNIQUAC y por lo tanto requieren menos tiempo de cálculo para la resolución. la energía libre de exceso de Gibbs total se representa por la siguiente expresión: n G E RT (ni ln i ) i 1 Los modelos más antiguos como Margules y Van Laar proveen una representación empírica de la función de exceso. pueden utilizarse cuando tenemos equilibrio líquido – líquido La siguiente tabla resume brevemente los modelos recomendados para diferentes aplicaciones Aplicación Sistemas Binarios Sistemas Multicomponentes Sistemas azeotrópicos Equilibrio Liquido líquido Sistemas Diluidos Polímeros Sistemas Autoasociados Modelos Wilson Aplicable Aplicable NRTL Aplicable Aplicable UNIQUAC Aplicable Aplicable Aplicable Aplicable Aplicable Aplicable No aplicable Aplicable Aplicable Dudoso No aplicable Dudoso Aplicable No aplicable Aplicable Aplicable No aplicable Aplicable Aplicable Aplicable Aplicable Margules Aplicable Aplicación limitada Aplicable Van Laar Aplicable Aplicación limitada Aplicable Aplicable Dudoso No aplicable Dudoso 13 de 19 . son más simples que los modelos de Wilson. Componentes de diferentes estructuras moleculares exhiben grandes desviaciones con respecto a la idealidad. Además de suministrar resultados más pobres para mezclas no ideales como sistemas alcoholes – hidrocarburos particularmente para regiones diluías. Para una mezcla multicomponente integrada por ni moles del componente i. las mismas dependen de la composición Las correlaciones se basan en la función de exceso de la energía libre de Gibbs que se define como la energía de Gibbs de una mezcla respecto de la que tendría si la solución se comportara idealmente a la misma T y P. definida en términos de coeficientes de fugacidad de la fase vapor y el coeficiente de actividad de la fase liquida se calcula mediante la siguiente expresión: i= Coeficiente de actividad del componente i en la fase liquida i=Coeficiente de fugacidad del componente i en la fase vapor Xi yi i f i 0 xi p i P= presión del sistema fi0= fugacidad estándar del componente i Para soluciones ideales el coeficiente de actividad es 1. Todos los modelos de actividad con excepción de la ecuación de Wilson.La relación de equilibrio “Xi” para el componente i. ( Cloroformo. Hysys tiene una extensión de la ecuación de Margules para multicomponentes con 4 parámetros ajustables: aij aji bij bji Ln i (1 X i ) 2 ( Ai 2 X i ( Bi Ai ) n (aij bij T Ai X j 1 Xi j 1 n (a ji b ji T Bi X j 1 Xi j 1 Wilson Esta ecuación fue propuesta por Wilson en 1964. 14 de 19 . Las ecuaciones de estado como las de Redlich-KWong(RK) . Peng Robison ( PR) o SRK para la fase vapor. Van Laar: Hysys utiliza una forma extendida de la ecuación de Van Laar para sistemas multicomponentes. pero no puede representar exactamente máximos o mínimos en los coeficientes de actividad como por ejemplo los sistemas constituidos por hidrocarburos halogenados y alcoholes. Esta ecuación ajusta a muchos sistemas particularmente bien a aquellos distribuidos en un equilibrio líquido líquido. no debe usarse para extrapolación de datos mas allá del rango en que se ajustan los parámetros de energía. Fue la primera ecuación que utilizo al modelo de composición local para derivar la expresión de la energía libre de Gibbs.La no idealidad de la fase vapor se puede tener en cuenta para cada modelo de actividad seleccionado. Puede representar sistemas con desviaciones tanto positivas como negativas de la ley de Raoult .metanol ) Ln i Ai (1 Z i ) 2 (1 Ei Z i ) Donde n (aij bij T Ai X j 1 Xi j 1 n (a ji b ji T Bi X j 1 Xi j 1 Zi Ai X i ( Ai X i Bi (1 X i ) Ei= -4 Si AiBi 0 T = Temperatura en Kelvin n = Numero total de componentes Parámetros de Ajuste: aij= parámetro de energía no dependiente de T entre los componentes i y j aji= parámetro de energía no dependiente de T entre los componentes j e i bij= parámetro de energía dependiente de T entre los componentes i y j bji= parámetro de energía dependiente de T entre los componentes j e i Margules Es útil para estimaciones rápidas e interpolación de datos. a diferencia de la ecuación de Van Laar ésta Puede usarse para sistemas diluidos y mezclas de hidrocarburos y alcohol. n Ln i ji X j G ji j 1 n X k 1 k Gki n mj X m Gmj n X j Gij ij m 1 n n j 1 X k Gkj X k Gkj k ! k 1 Gij exp( ij ij ) ij aij bij T RT ij= Constante de interacción binaria de no azaristica. Los cuatros parámetros ajustables son aij aji (independientes de la Temperatura) y bij bji (dependientes de la Temperatura) X A Ln i 1 Ln X j Aij n k ki j 1 k 1 X j Akj j 1 n n Aij Vj Vi exp( aij bij T RT ) Vi= Volumen Molar del componente liquido puro i en L/mol aij=cal/gmol bij= cal/gmol K NRTL (Non-Random-Two-Liquid) La ecuación propuesta por Renon y Prausnitz en 1968 es una extensión de la ecuación original de Wilson. aunque no es tan precisa para sistemas de hidrocarburos y alcohol como lo es la de Wilson. ij=ji Para todo los pares 15 de 19 . Estos conceptos combinados con el modelo de composición local de Wilson producen una ecuación capaz de representar el comportamiento de los equilibrios vapor-liquido. Presenta una exactitud comparable a la ecuación de Wilson para sistemas EVL. puede representar casi todas las soluciones liquidas no ideales satisfactoriamente excepto electrolitos y soluciones que exhiben una miscibilidad parcial (equilibrios líquidos -líquidos y vapor-líquidos –líquidos). y vapor-liquidoliquido. Sin embargo. liquido –líquido. Contiene 5 parámetros ajustables aij aji bij bji y ij La NRTL combina las ventajas de las ecuaciones de Van Laar y Wilson. Esta ecuación emplea la mecánica estadística y la teoría de celda del líquido para representar la estructura del líquido.Aunque la ecuación de Wilson es mas compleja y requiere mas tiempo de CPU que las de Van Laar y Margules. como la ecuación de Van Laar no insume extremado tiempo de calculo puede representar el equilibrio L-L bastante bien. La solubilidad del agua en la fase de hidrocarburos se puede describir utilizando las tablas API para la solubilidad de Kerosen en agua. Se encuentran listas de ambos en la literatura. como soluciones de polímeros Modelos de Presión de Vapor Estos modelos se usan para mezclas ideales a bajas presiones. aminas. Es capaz de representar con exactitud equilibrios LL. estrés. Este modelo representa moléculas que difieren apreciablemente de tamaño y forma así como también tiene en cuenta los efectos por las diferencias de polaridad. 16 de 19 . hidrocarburos halogenados e hidrocarburos. VL y VLL como la ecuación NRTL pero sin la necesidad de un factor azaristico.Nota Aclaratoria (valida para todos los modelos anteriores) Las ecuaciones pueden utilizar valores de los parámetros en la biblioteca de Hysys o valores suministrados por el usuario luego de ajustar la ecuación a datos experimentales. UNIQUAC La ecuación Universal Quasi Chemical propuesta por Abrams y Prausnitz en 1975. nitrilos. Los cálculos de equilibrio trifásico asumen una fase acuosa pura y otra fase de hidrocarburos. alcoholes. utiliza la mecánica estadística y la teoría quasi química de Guggenheim para representar la estructura liquida La ecuación UNIQUAC es significativamente más detallada y sofisticada que los otros modelos de actividad. Los parámetros de ajuste exhiben una menor dependencia con la Temperatura que los hace mas validos para propósitos de extrapolación. Asimismo es aplicable a sistemas con moléculas de diferente tamaño y forma. Cada molécula se caracteriza por dos parámetros estructurales r = parámetro de Volumen q= parámetro de Superficie Estos parámetros se miden a través de los ángulos de las uniones químicas y sus longitudes medias. cetonas. aldehídos. También se pueden calcular por medio de un método de contribución por grupo La ecuación UNICUAC puede aplicarse a mezclas conteniendo: agua. pero en vez de usar una fracción local la ecuación UNIQUAC una fracción local de área i como variable primaria de concentración. Se conserva el concepto de concentraciones locales empleadas en los modelos de Wilson y NRTL. Los valores de K se calculan a la Temperatura del sistema y 10 psia. LnPvap A Braun K10 Este modelo es aplicable a sistemas de hidrocarburos pesados a bajas presiones. Estos coeficientes se hallan disponibles en la biblioteca de Hysys. Pr(mezcla)0.93 Xmetano0.5 Tri1.Streed ( GS). D.3 . E y F son coeficientes de ajuste.Modelo de la Presión de Vapor de Antoine modificado B DLnT ET F T C Donde A. El valor de K10 es luego corregido por la presión con las cartas de corrección de presión Esso Tabular Model Tanto los modelos Braun K10 como el ESSO Tabular Model pierden exactitud cuando se tiene una gran cantidad de gases ácidos o hidrocarburos livianos Métodos Semiempíricos Modelos de Chao-Seader ( CS) y de Grayson.2 17 de 19 . Para pseudocomponentes pueden calcularse a partir de la correlación de Lee Kesler para hidrocarburos.3 Xgases disueltos0. La siguiente tabla muestra el rango aproximado de T y P y las condiciones de aplicación en las que cada uno de estos modelos son aplicables METODO Temperatura Presión Condición de aplicación CS -18 a 260 ºC Menor a 10000 KPa Hidrocarburos ( excepto Metano) 0. Torres atmosféricas y de vacio pueden modelarse con esta ecuación. La correlación de GS es una extensión del modelo CS que se recomienda su utilización para simular sistemas de hidrocarburos pesados con un alto contenido de hidrogeno como en las hidrotratamiento.8 GS -18 a 425 ºC Menor a 20000 KPa Tr0. B. C. Puede usarse para calcular parámetros de interacción binaria 18 de 19 .UNIFAC UNIFAC es uno dentro de un conjunto de métodos conocidos como métodos de contribución de grupos. Estos surgieron como consecuencia de la necesidad de estimar propiedades en los casos en que no se cuneta con datos experimentales. Este modelo considera una molécula como suma de todos los grupos que la constituyen. UNIFAC-DMD Parámetros de Interacción Si SR-POLAR. Ideal Si NRTL-UNIQUAC No Wilson-NRTLUNIQUAC No Liquido-Liquido Si Unifac-LLE No P> 10 Bar UNIFAC.Compuesto Polar No Polar Pseudo y Real Real Electrolito No Electrolito P> 1 atm PengRob. UNIFAC-LBY.PR-WS. RKSMHV2 19 de 19 .RKS-BM P< 10 Bar ElecNRTL ChaoSea.LKPlock. PRBM. RKSWS No PSRK.Grayson.RKSoave. BK10 Parámetros de Interacción P vacio Liquido-Liquido Si BK10.