Simulación de un cristalizador tipo Batch por enfriamiento

Abstract

A simulator for a batch crystallizer by cooling type using rigorous mathematical model, which is obtained by energy balances, mass and population development. To work it was used as the main tool MATLAB and its toolboxes Simulink and GUIDE's. The solution of the mathematical model was performed by the method of lines, which requires space descretización term population balance for a system of ordinary differential equations. Experimental for ammonium sulfate obtained for this unit, such as distribution of crystal size (DTC), temperature profiles, agitation and concentration operation data were used, the kinetic parameters of nucleation, growth and yield-reduction were also used to crystallization obtained by optimizing the setting parameters of the mathematical model of the process. Crystallization system was monitored by following the cooling path that gives the heating-cooling tank and three agitation rates 200, 300 and 400 rpm were handled. The efficiency of the simulator with experimental data Ammonium sulfate was checked. The simulator is general, since it is able to simulate any info:eu-repo/semantics/other solute, by changing the initial conditions and some specific equations for each substance, the results we get are the DTC, crystallizer temperature, water temperature cooling and concentration solution. This simulator is housed in a disk space of 587 Kb, MATLAB version 7.0 is necessary for its operation and simulation speed averages of 13 sec. And it is able to optimize the process, making the reduction of production costs and the runtime.

Se desarrolló un simulador para un cristalizador tipo batch por enfriamiento utilizando su modelo matemático riguroso, el cual es obtenido mediante los balances de energía, masa y población. Para elaborarlo se utilizó como herramienta principal MATLAB, y sus toolboxes Simulink y GUIDE’s. La solución del modelo matemático se efectúo mediante el método de líneas, el cual requiere de la descretización del término espacial del balance de población para obtener un sistema de ecuaciones diferenciales ordinarias. Se usaron datos experimentales para el sulfato de amonio obtenidos para esta operación unitaria, tales como, Distribución de Tamaño de Cristal (DTC), perfiles de temperatura, agitación y concentración, también se usaron los parámetros cinéticos de nucleación, crecimiento y producción-reducción para cristalización obtenidos mediante la optimización de los parámetros de ajuste del modelo matemático del proceso. La cristalización del sistema se controló siguiendo la trayectoria de enfriamiento que da el tanque de enfriamiento-calentamiento y se manejaron tres velocidades de agitación 200, 300 y 400 rpm. Se comprobó la eficiencia del simulador con los datos experimentales del Sulfato de amonio. El simulador es general, ya que es capaz de simular cualquier otro soluto, con solo cambiar las condiciones iniciales y algunas ecuaciones específicas para cada sustancia, los resultados que obtenemos son las DTC, Temperatura del Cristalizador, temperatura del agua de enfriamiento y concentración de la solución. Este simulador ocupa un espacio en disco de 587 Kb, es necesario MATLAB versión 7.0 para su funcionamiento y su velocidad de simulación es en promedio de 13 seg. Y es capaz de optimizar el proceso, logrando la disminución de los costos de producción y del tiempo de corrida.