1. Aspen Hysys B-i

1. CONTENIDO DÍA 1 INTRODUCCIÓN AL ENTORNO HYSYS

INSTALACIÓN ASPEN HYSYS V.8.8

• ENTORNOS DE SIMULACIÓN • TIPOS DE COMPONENTES (PUROS E HIPOTÉTICOS). • PAQUETES DE FLUIDO • SELECCIÓN DE SISTEMA DE UNIDADES • EJERCICIO 1

• DEFINICIÓN DE GRUPOS HORARIOS

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1. INTRODUCCIÓN ASPEN HYSYS • Es una herramienta de proceso líder en el mercado de modelado para el diseño conceptual, la optimización, planificación empresarial, gestión de activos y la supervisión del rendimiento para la producción de petróleo y gas, procesamiento de gas, refinación de petróleo, y las industrias de separación de aire. Aspen HYSYS es un elemento central de aspenONE AspenTech ® aplicaciones de ingeniería.

SIMULACIÓN DE PROCESOS • Técnica para evaluar en forma rápida un proceso, con base en una representación de la misma con la aplicación de modelos matemáticos.

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1. INTRODUCCIÓN VERSIONES DE ASPEN HYSYS • HYSYS, fue desarrollada por la empresa Hyprotech, la cual fue desarrollada hasta la versión v3.2 y desde el año 2004 compra la empresa Aspen Tech, que desde ahí se denomina “Aspen HYSYS”, la cual las versiones, características y compatibilidades son las siguientes: VERSIÓN DE ASPENHYSYS

Fecha de Lanzamiento

Sistemas operativos compatibles

Versiones compatibles con Ofice

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1. INTRODUCCIÓN APLICACIONES • Aspen HYSYS® es una herramienta de simulación de procesos muy poderosa, ha sido específicamente creada teniendo en cuenta lo siguiente: arquitectura de programa, diseño de interface, capacidades ingenieriles, y operación interactiva. • Este software permite simulaciones tanto en estado estacionario como en estado transitorio (dinámico). Los variados componentes que comprende Aspen HYSYS® proveen un enfoque extremadamente poderoso del modelado en estado estacionario. Sus operaciones y propiedades permiten modelar una amplia gama de procesos con confianza. • En los últimos años, este programa ha sido ampliamente usado en la industria para: investigación, desarrollo, simulación y diseño. Aspen HYSYS® sirve como plataforma ingenieril para modelar procesos como: procesamiento de gases, instalaciones criogénicas, procesos químicos y de refinación, etc. También ha sido utilizado en universidades en cursos introductorios y avanzados, especialmente en ingeniería química. 4

2. INTERFAZ DE USUARIO INTRODUCCIÓN La interfaz del usuario de Aspen HYSYS, varía de una versión a otra, con mejoras constantes, por ejemplo un cambio notable se dio entre la versión 7.3 o anteriores y las versiones 8, como se muestra en las figuras, para nuestro estudio se estará describiendo sobre las versiones 7.3 y 8.4. como referencias de cambios notables.

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2. INTERFAZ DE USUARIO ENTORNOS DE TRABAJO Entorno de Basis (propiedades).

Entorno de Simulación

Entorno de Propiedades.

Entorno de Simulación.

Entorno de análisis de Energía. Entorno de análisis de Seguridad.

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2. INTERFAZ DE USUARIO ENTORNOS DE TRABAJO Entorno de Basis (propiedades).

Entorno de Simulación

Entorno de Propiedades.

Entorno de Simulación.

Entorno de análisis de Energía. Entorno de análisis de Seguridad.

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2. INTERFAZ DE USUARIO ENTORNOS DE TRABAJO Entorno de Basis (propiedades).

Entorno de Simulación

Entorno de Propiedades.

Entorno de Simulación.

Entorno de análisis de Energía. Entorno de análisis de Seguridad.

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2. INTERFAZ DE USUARIO ENTORNOS DE TRABAJO Entorno de Basis (propiedades).

Entorno de Simulación

Entorno de Propiedades.

Entorno de Simulación.

Entorno de análisis de Energía. Entorno de análisis de Seguridad.

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3. ENTORNO DE PROPIEDADES CORRIENTES DE FLUJO

COMPONENTE HIPOTÉTICO Solo se conoce el punto de ebullición normal del C7+, es decir, Normal Boiling Pt. Introduzca un valor de 110°C (230°F), presione el botón Estimate Unknown Props para estimar todas la propiedades del componente hipotético y definirlo completamente. C6+, Normal Boiling Pt es de 96,1 °C (205°F).

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3. ENTORNO DE PROPIEDADES PAQUETES TERMODINÁMICOS (FLUID PACKAGE) El “Paquete de Fluido” son las correlaciones termodinámicas que el simulador ASPEN Hysys emplea para sus diferentes componentes, para procesos de componentes hidrocarburíferos el paquete más coherente es la ecuación de estado extendida: Peng-Robinson:

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3. ENTORNO DE PROPIEDADES EJERCICIO #1 1. Crear un nuevo caso 2. Adicionar los compuestos Metano, Etano, Propano, Iso-Butano, n-Butano, Iso- Pentano, n-Pentano, Hexano, N2, CO2, H2O y crear como hipo componente al C7+, C6+. 3. Nombrar esta lista como: Ejercicio1-NOMBRE 4. Seleccionar el paquete termodinámico Pen-Robinson. 5. Asociar ese paquete termodinámico a la lista de componentes antes creada.

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3. ENTORNO DE PROPIEDADES EJERCICIO #1 1. Crear un nuevo caso 2. Adicionar los compuestos Metano, Etano, Propano, Iso-Butano, n-Butano, Iso- Pentano, n-Pentano, Hexano y crear como hipo componente al C7+. 3. Nombrar esta lista como: Ejercicio1-NOMBRE 4. Seleccionar el paquete termodinámico Pen-Robinson. 5. Asociar ese paquete termodinámico a la lista de componentes antes creada. CROMATOGRAFÍA COMPONENTE FRACCIÓN MOLAR C1 0,8369 C2 0,0096 C3 0,1154 i-C4 0,0144 n-C4 0,0164 i-C5 0,0003 n-C5 0,0038 n-C6 0,0022 C7+* 0,001

CONDICIONES DE ENTRADA T (F) 90 P (psia) 1000 flujo molar (lbmol/hr) 1098

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3. ENTORNO DE PROPIEDADES ESQUEMA DE COLORES 

Valores (Variables): •

Azul: Especificado por el usuario • Rojo: Valores por Default • Negro: Calculado 

Corrientes: •

Azul Claro: No Resuelto • Azul Obscuro: Resuelto 

Unidades de Operación •

Rojo: Falta conexión, no se puede resolver • Amarillo: No se puede resolver o con advertencia • Negro: Resuelto 14

3. CÁLCULO DE FASES TEORICO-PRÁCTICO

DEFINIR LA CORRIENTE DE ALIMENTACIÓN:

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3. CÁLCULO DE FASES TEORICO-PRÁCTICO DEFINIR LAS PROPIEDADES DE LOS COMPONENTES PUROS:

Fuente: Perrys Chemical Engineers-Cap II – 136-204 16

3. CÁLCULO DE FASES TEORICO-PRÁCTICO CONSTANTE DE WILZON:

Fuente: Perrys Chemical Engineers-Cap II – 136-204 17

3. CÁLCULO DE FASES TEORICO-PRÁCTICO CONSTANTE DE WILZON:

Fuente: Perrys Chemical Engineers-Cap II – 136-204 18

3. CÁLCULO DE FASES TEORICO-PRÁCTICO Fracciones molares de vapor y líquido:

Fuente: Ahmed Tarek – Hydrocarbon Behavior – 127-216 19

4. CÁLCULO DE Z TEORICO-PRÁCTICO Cálculo del FACTOR DE COMPRESIBILIDAD Z (Peng-Robinson): Cálculo de las condiciones pseudocríticas de la fase gas:

𝑛

𝑀𝑎 =

𝑛

𝑦𝑖 ∗ 𝑀 𝑖=0

𝑃𝑠𝑐 =

𝑛

𝑦𝑖 ∗ 𝑃𝑐𝑖 𝑖=1

𝑇𝑝𝑐 =

𝑦𝑖 ∗ 𝑇𝑐𝑖 𝑖=1

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4. CÁLCULO DE Z TEORICO-PRÁCTICO Cálculo del FACTOR DE COMPRESIBILIDAD Z (Peng-Robinson): Ecuación de Peng Ronbinson:

Donde:

Donde: 𝑎 𝑃 𝐴= 2 𝑅 𝑇2 𝑏 𝑃 𝐵= 𝑅 𝑇

𝑅 2 ∗ 𝑇𝑐 2 𝑎 = 0,45724 ∗ 𝑃𝑐

𝑏 = 0,0778 ∗

𝑅 ∗ 𝑇𝑐 𝑃𝑐

𝛼 𝛼 = 1 + (𝑚) 1 −

𝑇 𝑇𝑐

𝑚 = 0,37464 + 1,54226 𝑤 − 0,26992 𝑤 2 21

4. CÁLCULO DE Z TEORICO-PRÁCTICO Cálculo del FACTOR DE COMPRESIBILIDAD Z (Peng-Robinson): Resolución por Newton-Rapson:

𝑥𝑛+1 = 𝑥𝑛 −

𝑓(𝑥𝑛 ) 𝑓´(𝑥𝑛 )

Comparar Cálculo manual con Cálculo en HYSYS

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PRÁCTICA EN AULA CÁLCULO DE FASES Y FACTOR Z Determinar las principales propiedades de la siguiente mezcla de hidrocarburos mediante la herramienta Aspen HYSYS y calculo Manual, y comparar los resultados obtenidos:

Comparar Cálculo manual con Cálculo en HYSYS

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5. ANÁLISIS DE CORRIENTES

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5. ANÁLISIS DE CORRIENTES CURVA ENVOLVENTE DE FASES:

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5. ANÁLISIS DE CORRIENTES FORMACIÓN DE HIDRATOS: Elementos para la formación de Hidratos.

HIDRATOS

Fuente: INELECTRICA – Memoria de cálculo 26

5. ANÁLISIS DE CORRIENTES FORMACIÓN DE HIDRATOS:

Fuente: INELECTRICA – Memoria de cálculo 27

PRÁCTICA CURVA ENVOLVENTE DE FASES Y FORMACIÓN DE HIDRATOS Determinar la temperatura de rocío, la temperatura de formación de Hidratos, de la sgte corriente:

Condiciones

T rocío

T form Hidratos

P = 1800 Psia P = 500 Psia P = 100 Psia P = 0 Psia

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6. OPERACIONES UNITARIAS EN HYSYS

 Mezcladores y Divisores  Separadores

 Cambiadores de Calor

MEZCLADORES Y DIVISORES 

Usados para mezclar y dividir corrientes



Mezcladores - Mezclan 2 o más corrientes



Divisores - Divide una corriente en 2 o más corrientes. Se puede especificar cualquiera de los dos, flujo o fracción de flujo de n-1 corrientes de salida.

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6. OPERACIONES UNITARIAS EN HYSYS

MEZCLADORES Y DIVISORES Corrientes a ser Mezcladas

Corriente con la Mezcla

Igualar todas las Presiones

Toma la Presión más baja

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6. OPERACIONES UNITARIAS EN HYSYS

MEZCLADORES Y DIVISORES Corriente a ser Dividida

Corrientes con una fracción de la alimentación

Corrientes

Flujo o Fracción

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6. OPERACIONES UNITARIAS EN HYSYS

SEPARADORES  Flash2 - Flasheo de una o más corrientes en una corriente vapor y otra líquida. Hay que especificar las

condiciones del flash.  Flash3 - Flasheo de una o más corrientes en tres corrientes, una en fase vapor ,otra en fase líquida

ligera y una fase líquida pesada (Acuosa). Hay que especificar las condiciones del flash. Usada para modelar un decantador con una fase vapor.

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6. OPERACIONES UNITARIAS EN HYSYS SEPARADOR LÍQUIDO-GAS Corriente de Alimentación

Corriente con el Vapor Separado

Corriente con el Calor añadido y/o removido

Caída de Presión

Corriente con el Líquido Separado

Si es un decantador

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6. OPERACIONES UNITARIAS EN HYSYS Tag del equipo

SEPARADOR LÍQUIDO-GAS

Corriente con el Vapor separado

Corriente con el Líquido ligero separado

Caída de Presión

Alimentación

Corriente con el Calor añadido y/o removido

Corriente con el Líquido pesado separado

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6. OPERACIONES UNITARIAS EN HYSYS

CAMBIADORES DE CALOR  Heater (Calentador)  Calentamiento de una corriente - Puede ser calor sensible y/o cambio de fase.  Hay que especificar las condiciones de salida (temperatura, deltaP) o la carga térmica,  Cooler (Enfriador)  Enfriamiento de Una corriente - Puede ser calor sensible y/o cambio de fase.  Hay que especificar las condiciones de salida (temperatura, deltaP) o la carga térmica

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6. OPERACIONES UNITARIAS EN HYSYS

Calentador, Enfriador, etc. Corriente de Alimentación

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Corriente de Energía Suministrada y/o Removida

Corriente Calentada y/o Enfriada

Caída de Presión

Energía a Suministrar o Remover

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