caso introductorio aspen hysys v 8.x

Ing. Christian Viladegut Marzo 2015

INGENIERIA Y SIMULACION DE PROCESOS EN LA INDUSTRIA DEHIDROCARBUROS

Caso Introductorio Aspen Hysys V 8.X

El gas proveniente de la zona de reaccin de una unidad de Reformacin Cataltica debeenfriarse a 38C para separar los componentes condensables antes de ser comprimido. Elgas ingresa a la batera de enfriadores a una temperatura de 200C y 4 barg de presin(como se muestra en el diagrama). El caudal es de 32 800 Nm3/h y tiene la siguientecomposicin.

Tabla N1 ComposicinComponente %Molar

Hidrogeno 45,87Nitrgeno 0,053Dixido de C 0,014Metano 9,51Etano 5,90Propano 8,62iso-butano 3,54n-butano 4,56iso-pentano 7,99n-pentano 8,70n-hexano 5,25

Para separar el hidrocarburo lquido formado la corriente es enviada a un separador.

El hidrocarburo lquido es bombeado a una torre de estabilizacin que opera a 10 barg depresin. El gas rico en Hidrogeno es comprimido a 16 barg para nuevamente serrecirculado al circuito de reaccin.

Realizar la simulacin de esta etapa del proceso.

Para las simulaciones tomar en cuenta las siguientes consideraciones:

Modelo Termodinmico: Soave-Redlich-Kwong (SRK) Cada de presin en intercambiadores: 5 psi. Eficiencia Adiabtica Compresin : 85% Eficiencia Adiabtica Bombeo: 75%


ASPEN HYSYS

Introduccin al Entorno Hysys.

Trabajaremos con la versin 8.4, que cambio completamente su interaccin grafica pero nolas funcionalidades de las versiones anteriores.

Una particularidad de Hysys (en todas las versiones) es que trabaja con entornos. Los dosms importantes son:

El Entorno Bsico donde se define la Lista de Componentes y el ModeloTermodinmico, conjunto que se denomina Paquete de Fluido. En la v8.4 aparece conla opcin Properties

Entorno de Simulacin donde se construye la simulacin.No se puede ingresar al Entorno de Simulacin si el Entorno Bsico no ha sido definido.

Paquete de Fluido

1. Abrir un nuevo caso de simulacin: File/New/Case

2. Lo primero es generar el Paquete de Fluido.

3. Para ello deber crearse una lista de componentes y asignarle un ModeloTermodinmico.

4. En el selector de entornos elegir la opcin Properties con lo que el Panel deNavegacion quedara habilitado. En la opcin Component List generar una lista conlos componentes indicados en la tabla N1.


5. En la opcin Fluid Package asignarle Soave-Redlich-Kwong (SRK) como ModeloTermodinmico.

6. Cambiamos el nombre del paquete de fluido a Paquete-1 y el de la lista decomponentes a Lista-1 haciendo clic derecho sobre el icono.

7. Una vez definido el Paquete de Fluido ya se puede ingresar al entorno de simulacin.En el selector de entornos elegir la opcin Simulation


Sistema de Unidades

8. Ya en el entorno de simulacin definiremos el sistema de unidades con el quetrabajaremos en este caso. En el men principal ir a Home y seleccionar Unit Sets.Como base trabajaremos en el Sistema EuroSI, pero se modificaran algunas unidadesen funcin las variables del ejercicio.

9. En Available Unit Set seleccionar el Sistema EuroSI. Copiar este set de unidades ycambiar el nombre a Ejercicio 1

Entorno deSimulacin

HomeSistema deUnidades


10. Modificar las siguientes unidades:

Molar Flow: Nm3/hPressure: BarDelta Pressure: psi

Simulacin

11. Hay tres maneras de activar la paleta F4 Ir al Menu y en Flowsheet/Modify seleccionar Models and Streams

Ir al Menu y en View seleccionar Models and Streams

12. De la Paleta instale una corriente de Materiales.En corrientes de materiales se tiene el siguiente convenio de colores.


13. Cambiar el nombre a Gas de Reforma.

14. Una vez especificada la corriente de ingreso, procedemos a instalar las operacionesunitarias para realizar la simulacin.

Cuando Falta Informacin

Celeste en el PFD

Amarillo enel Worksheet

Cuando la informacin est completa

Azul en el PFD

Verde en elWorksheet


15. Como la corriente debe enfriarse el primer equipo a aadir es el cooler. De la paletaseleccionar el equipo e instalarlo en la simulacin.

16. Ingresamos al entorno del equipo

17. En la pgina de conexiones se deben ingresar las corrientes de entrada / salida(materiales) y la corriente de energas. Si la corriente existe (ya ha sido instalada en lasimulacin) aparecer en la lista de cada una de las casilla. Si no existe entonces sepodr instalar escribiendo el nombre de la corriente en la casilla.

Color Rojo porque anno est especificado

Design: Lugardonde se ingresanlas variables paraespecificar el Equipo

Rating: Geometradel Equipo. Masusado para Sim.Dinmica

WorkSheet: Tablade Balance deMateria y Energa

Performance:Resultados de lasimulacin

Corrientede Entrada

Corrientede Salida

Corrientede Energa

Paquete de Fluido queutilizar


18. Un equipo de este tipo tiene dos grados de libertad tenindose que especificar presiny temperatura ya sea:

Cada de presin o presin de salida. Temperatura de salida o carga trmica

Normalmente se especifica la cada de presin (5 7 psi para este tipo de equipos) y latemperatura de salida. El simulador calcula la presin de salida y la carga trmica.En Parameters introducir una cada de presin de 5 psi.

En la pestaa Worbook o la corriente de salida G-L introducir la temperatura de 38 C.

19. Marcando cualquier de las corrientes y con el botn derecho del Mouse se activa launa lista de herramientas para la corriente. Seleccione Show Table donde apareceruna tabla de propiedades de la corriente. Por default aparece la presin, temperatura yflujo molar. Ingresando en la tabla se puede eliminar y aadir variables.

Al instalar la corriente desalida y energa en elentorno del coolerautomticamente estascorrientes se instalan en elPFD

Corriente Existente

Corriente Nueva


20. Continuar armando la simulacin. Instale de la paleta un separador bisfsico. Ingreseen el entorno del equipo, llmelo separador y conecte G-L como corriente deingreso y genere las dos corrientes de salida Gas-1 y Liq-1

21. Ahora vamos a trabajar sobre la corriente utilizando algunas herramientas que tieneHysys denominadas Utilidades

Envelope: Determina la curva de fases de la corriente Cold Properties: Determina algunas variables de control como: TVR, #Octanos,

Viscosidad, Flash Point, etc Property Table: Permite graficar cualquier propiedad fisicoqumica en funcin de la

presin y la temperatura. Pipe Sizing: Permite hacer un dimensionamiento preliminar del dimetro requerido para

el flujo de la corriente.22. En el Worksheet de la corriente Liq-1 seleccionar la pestaa Attachments y luego

las opciones Analysis y Create. Aparece una lista de las utilidades disponibles.

23. Seleccionar la opcin Envelope y aadir. Automticamente se generar la curva defases de la corriente. En la pestaa Performance podemos ver la curva. (Ajustar lasescalas)


24. Nuevamente ir a Attachments /Utilities/Create. Seleccionar ahora Cold Properties yaadir, automticamente se generan las propiedades fras de la corriente.

25. En el Worksheet de la corriente Gas-1 seleccionar la pestaa Attachments y luegolas opciones Utilities y Create. Aparece una lista de las utilidades disponibles.Seleccionar Property Table


En Independent Variables podemos definir la: temperatura, presin, VapFrac, Entropa yentalpa. La variacin puede ser incremental o constante.En Dep. Prop definimos la variable en estudio, que puede ser cualquier propiedadfisicoqumica.

26. Para el ejercicio introduciremos la siguiente informacin

Dep. Prop: DensidadTemperatura: Modo Incremental (40 100 C)Presin: Modo Incremental ( 0 3 bar)


Iniciamos el clculo con el botn Calculate. En Perfomance vemos los resultadosexpresados en una tabla y grfico.

27. Nuevamente ir a Attachments /Utilities/Create. Seleccionar ahora Pipe Sizing yaadir, automticamente se abrir el administrador.


Existen dos mtodos de clculo: Max. Diameter: El criterio de dimensionamiento es la caida de presin lineal. Se

introduce este valor y el programa calcula el dimetro para esta condicin. Pressure Drop: El criterio de dimensionamiento es la velocidad. Se asume un dimetro

y el programa calcula la velocidad. Este se compara con los siguientes valores(consideraciones de diseo)

- Velocidad mxima Lquidos: 9 ft/seg- Velocidad mxima de Gases: 50 ft/seg

Adoptamos el segundo mtodo de calculo y asumimos un dimetro de 8 . En Performancevemos los resultados. Ajustar el dimetro hasta cumplir con las especificaciones de velocidad.


28. Continuar armando la simulacin. Instale de la paleta una bomba para enviar elhidrocarburo lquido a la unidad de estabilizacin. Ingrese en el entorno del equipo y enConnections cambie el nombre a Bomba y conecte Liq-1 como corriente deingreso y genere la corriente de salida Liq-2 adems de la corriente de energa(Trabajo) W-B.

29. Al igual que los calentadores o enfriadores de utilidad las bombas y compresoresrequieren dos parmetros de especificacin ya sea:

Incremento de presin o Presin de salida (presin de descarga). Eficiencia Adiabtica o Politropica.

Adicionalmente si se conoce la curva de la bomba (Caudal vs Head y Caudal vsEficiencia), la bomba simula considerando las curvas y ya no los datos introducidosmanualmente.En Parameters introducir una eficiencia adiabtica de 75%.

En la pestaa Worbook o la corriente de salida Liq-2 introducir una presin de 10bar (presin requerida para enviar el lquido a la unidad de estabilizacin).

Hysys calcula la potencia y el Head de la bomba.

30. Instale de la paleta un compresor para enviar el gas de retorno a la zona de reaccin.


Ingrese en el entorno del equipo y en Connections cambie el nombre a Compresory conecte Gas-1 como corriente de ingreso y genere la corriente de salida Gas-2adems de la corriente de energa (Trabajo) WC.

En Parameters introducir una eficiencia adiabtica de 85%.En la pestaa Worbook o la corriente de salida Gas-2 introducir una presin de 16 barg(presin requerida para enviar el gas a la zona de reaccin).En perfomance se puede ver los resultados del clculo.

caso introductorio aspen hysys v 8.x

Documents