Integración de modelado molecular y simulación de procesos, aplicados a la Ingeniería Química

Resumen

El presente trabajo ilustra la simulación del proceso de producción de cumeno, utilizando software propio desarrollado bajo el lenguaje de programación Python 3. Los resultados obtenidos se compararon con datos reportados en la literatura, así como una comparación con los datos obtenidos del simulador de procesos Aspen Plus V.10. Durante el desarrollo del proyecto, diversos métodos se emplearon para la modelación de las diversas operaciones unitarias involucradas en el proceso propuesto. Para la simulación de los intercambiadores de calor, se utilizó el método de Kern que nos proporciona el número y largo de los tubos para cumplir con el proceso. En el caso de la separación Flash se realizó considerando un sistema isotérmico y empleando la ley de Raoult, de tal forma se obtenga la composición del líquido y del vapor provenientes del equipo. Las torres de destilación se simularon con el método de McCabe-Thiele, en la primera torre se toma la mezcla de benceno-cumeno y para la segunda torre se toma en cuenta la mezcla de cumeno-p-diisopropilbenceno (DIPB). Como resultado de la simulación, se obtuvo un flujo final de 91.76 kmol/h de cumeno a la salida de la segunda torre de destilación y con una pureza de 99.99% molar. A la par, se llevaron a cabo diversas simulaciones numéricas de modelado molecular, empleando la técnica de Dinámica Molecular, que permitió calcular algunas propiedades termodinámicas que eran necesarias para la simulación de proceso y que se dificultaba encontrar en literatura, principalmente en mezclas multicomponentes. Estas propiedades termodinámicas fueron comparadas con las propiedades obtenidas usando métodos predictivos del software Aspen Plus V.10.