guia de aspen hysys ad (capitulo v)

GUA DE ASPEN HYSYS Por Ing. Edy Gonzalo Aspi Quispe

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CAPTULO V

ENTORNO DE SIMULACIN

Indicadores de aprendizaje.

- Describes como est estructurado el programa Aspen HYSYS

- Defines los pasos para abrir el programa

- Defines tipos de anlisis que puede realizar Aspen HYSYS

- Aplicas los tipos de anlisis para evaluar procesos de necesidad.

- Cumples con los conocimientos suficientes sobre los diferentes tipos de anlisis que conlleva HYSYS.

- Promueves al interior de tu espacio laboral la aplicacin de y el uso de los simuladores de procesos y su anlisis terico.

Introduccion

Paleta de objetos

Corrientes

Equipos de separacion de fase y otros

Equipos de tranferencia de masa

Operaciones Logicas.

5.1.

5.2.

5.3.

5.4.

4.5.

4.6.


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5.1. Introduccin

Use el Entorno de Simulacin, para Modelar el diagrama flujo de proceso y visualizar los resultados y realizar anlisis de propiedades que se visualizan en la figura 5.1.

Figura 5.1, Entorno de simulacin de HYSYS

Es la plataforma donde se arma el PFD, con un interfaz grafico fcil de manejar representadas los equipos en figuras, y en cuadros para introducir los datos de simulacin.

Para configurar el entorno de simulacin, o PFD, existe la opcin preferencias, donde administra el programa, ah se pueden ver todas las operaciones que se realiza, y se puede encontrar fcilmente en Tool > Preferences.

5.1.1. Simulacin

Nos muestra lo que se habilita en la simulacin que se realiza, todo sobre las opciones del PFD, ubicada en: Tool > Preferences > Simulation.


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Figura 5.2, Opciones de Tool > Preferences > Simulation

5.1.2. Variables

Esta opcin es para seleccionar el sistema de unidades en el que se desea simular, y Hysys, incorpora por defecto las siguientes unidades: Euro SI, Field y SI. Como se observa en la siguiente ventana.

Figura 5.3, Opciones de Tool > Preferences > Variables


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Tambin se puede clonar y especificar un sistema de unidades especificadas a la que queremos o necesitamos de acuerdo a nuestro PFD.

5.1.3. Reportes

Esta opcin es para especificar el formato de la hoja, texto, hoja de clculo y la informacin de la compaa que la realiza.

Figura 5.4, Opciones de Tool > Preferences > Reportes

5.1.4. Files

Esta opcin nos muestra los formatos de los archivos y tiempos de auto guardado de archivos, Como se muestra a continuacin.


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Figura 5.5, Opciones de Tool > Preferences > Resources

5.1.5. Extensiones

Nos muestra las extensiones registradas en HYSYS, con las que se puede combinar al momento de realizar simulaciones especficas.

Figura 5.6, Opciones de Tool > Preferences > Extenciones


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5.1.6. Oil Imput

Datos de entrada de Aceites pesados, segn HYSYS y los tipos de clculo, por defecto introducida por el programa.

Figura 5.7, Opciones de Tool > Preferences > Oil Imput

5.1.7. Tray Sizing

Parmetros de dimensionamiento de los platos en las columnas de destilacin en HYSYS.

Figura 5.8, Opciones de Tool > Preferences > Tray Sizing


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5.2. Paleta de Objetos

La Paleta de Objetos se usa para seleccionar el equipo o el tipo de corriente que queremos introducir en el sistema de simulacin. Para ocultar o hacer visible la paleta de objetos hay que pulsar F4 o pulsar el icono

La paleta se puede dividir en cuatro secciones:

Corrientes: Materia ( ) y Energa ( ). Equipos de separacin de fases, presin, transferencia de calor y

reactores, Equipos de transferencia de masa (destilacin, absorcin) Operaciones lgicas

5.3. Corrientes

HYSYS utiliza el concepto de corrientes de materia y corrientes de energa. Las corrientes de materia requieren, para su completa definicin, de la especificacin del flujo y de aquellas variables que permitan la estimacin de todas sus propiedades fsicas y termodinmicas. Las corrientes de energa se utilizan para representar los requerimientos energticos en unidades como intercambiadores de calor, bombas, etc. Y se especifican, completamente, con solo la cantidad de energa intercambiada o transferida en dichas unidades. En HYSYS, la corriente de materia se observa, por defecto, de color azul, mientras que la corriente de energa es de color rojo.

5.3.1. Corrientes de materia

El elemento ms simple que un diseador de proceso debe especificar es una simple corriente homognea. Las variables que definen a una corriente que contiene C componentes son:

Variables Cantidad Concentraciones C Temperatura 1 Presin 1 Flujo 1 Total de Variables C + 3


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Expresando las concentraciones en fracciones molares, Xi, se cumple una restriccin de suma entre ellas, es decir que:

Evaporacin espontnea de una corriente de materia

Cuando se especifica una corriente de materia con la informacin suficiente, HYSYS hace los clculos apropiados de la evaporacin espontnea. Es decir, si se especifican, por ejemplo, temperatura y presin calcula si la corriente es de una fase (lquida o vapor) o de dos fases lquido y vapor, etc. Dependiendo de las dos propiedades conocidas de la corriente de materia, HYSYS desarrolla uno de los siguientes clculos de evaporacin espontnea:

1. Isotrmica: T-P

2. Isoentlpica: T-H o P-H

3. Isoentrpica: T-S o P-S

4. Fraccin de vaporizacin conocida: T-VF o P-VF

En la evaporacin espontnea a una fraccin de vaporizacin conocida entre 0.0 y 1.0, HYSYS calcula la presin o la temperatura dependiendo de la que sea especificada como variable independiente. Si se despliega un error, en este tipo de clculo, significa que la fraccin de vapor especificada no existe a las condiciones de presin o temperatura especificadas. Es decir, la presin especificada es mayor que la presin cricondenbrica o la temperatura especificada es de un valor a la derecha de la temperatura cricondentrmica sobre la envolvente estndar de presin temperatura

Punto de roco de una corriente de materia

Si, adems de la composicin de una corriente de materia, se especifica una fraccin de vapor de 1.0 y su temperatura HYSYS calcular la presin del punto de roco. En forma similar, si en vez de especificar la temperatura se especifica la presin HYSYS calcular la temperatura del punto de roco de la mezcla. Los puntos de roco retrgrados se pueden calcular especificando una fraccin de vapor de -1.0.

Punto de burbuja de una corriente de materia / Presin de vapor

Una especificacin de una fraccin de vapor de 0.0 para una corriente define un clculo de punto de burbuja. Si adems se especifica o la temperatura o la presin, HYSYS calcular la variable desconocida presin o


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temperatura. Al fijar una temperatura de 100 F la presin correspondiente al punto de burbuja es la presin de vapor a 100 F

5.3.2. Corriente de energa

Una corriente de energa se instala mediante el mismo procedimiento que una corriente de materia y solo necesita de una especificacin que es el flujo calrico correspondiente

1. Si la paleta de objetos no est abierta sobre el escritorio, presione la tecla clave para abrirla

2. Haga doble clic sobre el botn Energy Stream para desplegar la

corriente de nombre Q-100 y su ventana de propiedades, como se observa en la Figura.

Figura 5.9, Opciones de la ventana emergente de corriente de energa

3. En el cuadro Stream Name cambie el nombre de la corriente a

QHeat e introduzca el valor de -10000 kJ/h en el cuadro Heat Flow (kJ/h). Observe la banda verde que indica que la corriente est

completamente especificada

5.4. Equipos de separacin de fases, presin, transferencia de calor y reactores,

La segunda categora de equipos est compuesta por los siguientes categoras de equipos u operaciones unitarias, como se describe a continuacin:

Vessels


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Heat Transfer Equipment Rotating Equipment Piping Equipment Solids Handling Reactors

Y cada opcin agrupa una serie de equipos como se muestra a continuacin:

Categora operaciones Operaciones unitarias disponibles

Vessels

3-Phase Reboiler (only available in column subflowsheet)

3-Phase Separator Condenser (only available in column subflowsheet) Continuous Stirred Tank Reactor Conversion Reactor Equilibrium Reactor Gibbs Reactor Reboiler (only available in column subflowsheet) Separator Tank

Heat Transfer Equipment

Air Cooler Cooler Simple Fired Heater Fired Heater Heat Exchanger Heater LNG

Rotating Equipment Compressor Expander Pump

Piping Equipment

Aspen Hydraulics subflowsheet Compressible Gas Pipe Liquid-liquid Hydrocyclone Mixer Pipe Segment PIPESIM PIPESIM Enhanced Link PIPESYS Extension Relief Valve Tee Valve

Solids Handling Baghouse Filter Cyclone


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Hydrocyclone Rotary Vacuum Filter Simple Solid Separator

Reactors

Continuous-Stirred Tank Reactor (CSTR)

Conversion Reactor Equilibrium Reactor Gibbs Reactor Plug Flow Reactor (PFR) SULSIM Extension Yield Shift Reactor

Figura 5.10, Segunda categora de operaciones unitarias

5.5. Equipos de transferencia de masa (destilacin, absorcin)

La tercera categora de equipos es compuesta por equipos de transferencia de masa, entre ellos tenemos:

Prebuilt Columns Short Cut Columns Sub-Flowsheets


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Categora operaciones Operaciones unitarias disponibles

Prebuilt Columns

3 Stripper Crude

4 Stripper Crude Absorber Distillation

FCCU Main Fractionator (Refining)

Liquid-Liquid Extractor

Petroleum Distillation (Refining)

Reboiled Absorber Refluxed Absorber Three Phase Distillation Vacuum Resid Tower

Short Cut Columns Component Splitter Shortcut Column

Sub-Flowsheets

3 Stripper Crude 4 Stripper Crude Absorber Column Sub-Flowsheet Distillation

FCCU Main Fractionator (Refining)

Liquid-Liquid Extractor

Petroleum Distillation (Refining))

Petroleum Shift Reactor (Refining)

Reboiled Absorber Refluxed Absorber Standard Sub-Flowsheet Three Phase Distillation Vacuum

Figura 5.11, Tercera categora de operaciones unitarias


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5.6. Operaciones lgicas.

Esta seccin contiene todas las operaciones lgicas disponibles para configurar las simulaciones, entre ellos tenemos los siguientes:

Logicals

Adjust DMCplus Controller

Balance External Data Linker

Black Oil Translator MPC Controller

Boolean And Parametric Unit Operation

Boolean CountDown PID Controller

Boolean CountUp Ratio Controller

Boolean Latch Recycle

Boolean Not Selector Block

Boolean OffDly Set

Boolean OnDly Split Range Controller

Boolean Or Spreadsheet

Boolean XOr Stream Cutter

Cause And Effect Matrix Surge Controller

Digital Control Point Transfer Function Block

Figura 5.12, Cuarta categora de operaciones logicas


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Nota: Usted puede ver todas las operaciones unitarias disponibles presionando F12.

Existen otros tipos ms de equipos pero para este curso solo trabajaremos con los mencionados.

Actividad 5 (Ponderacin 3 %)

N Preguntas y respuestas

1

Cmo se puede definir el PFD de Aspen HYSYS?

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2

Cuntos tipos de corrientes est disponible en HYSYS?

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3

Qu operaciones unitarias estn disponibles en la categora Vessels?

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4

En la categora de columnas mtodo corto, cuantos operaciones unitarias estn disponibles?

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