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SIMULACIÓN DE PROCESOS CON

ASPEN HYSYS

Presentado por: Ing. José Luis Aguilar Salazar

e-mail: [email protected]

Telf.: 75064075 & 72170170


CURSO BÁSICO DE SIMULACIÓN DE PROCESOS CON ASPEN HYSYS 2006

Objetivos Básicos:Una vez concluido el curso el estudiante será capaz de:

• Comprender el entorno en el que se maneja Aspen Hysys.• Ingresar componentes y definir un paquete de fluidos.• Realizar cálculos termodinámicos.• Hacer balances de materia y energía.• Simular equipos de transferencia de masa y calor.• Simular plantas petróleo y gas natural.


La simulación de procesos se ha convertido en una herramienta básica y fundamental para los ingenieros en la etapa de formación y en el ejercicio de su profesión.

Los simuladores de procesos se utilizan en las industrias para:

Elaboración de proyectos. Diseño y especificación de equipos. Localización y resolución de problemas. Control de procesos. Optimización.

INTRODUCCIÓN


Se aplica a todo tipo de industrias :

- Exploración & Producción.

- Plantas de separación y tratamiento de gas

- Refinación del petróleo

- Petroquímica.

- Química y Farmacéutica.

- Metalúrgica

- Aceitera

- Azucarera

INTRODUCCIÓN


La simulación es la representación de un proceso o fenómeno mediante un modelo, que permite analizar sus características.

A través del modelo se trata de explicar el comportamiento de un proceso, sistema o unidad industrial.

Los modelos se establecen a través de ecuaciones basadas en Leyes Fundamentales:

1. Continuidad (Balance de Materia)

2. Balance de Energía

3. Balance de Cantidad de Movimiento

4. Ecuaciones de Transporte

INTRODUCCIÓN


Leyes Fundamentales (Cont)

5. Ecuaciones de Estado

6. Equilibrio

7. Actividad

8. Cinética Química

Con el fin de que el modelo se aproxime más a la realidad, éste se torna complejo en su formulación y difícil en su resolución. De ahí la necesidad de emplear métodos numéricos ya sean programados por el usuario o Simuladores de Procesos comerciales

Los simuladores de procesos son paquetes computacionales que resuelven los modelos utilizando métodos numéricos

INTRODUCCIÓN


Los simuladores de procesos se han convertido en una herramientabásica para los estudiantes de Ingeniería e Ingenieros que se desempeñanen la industria.

Existen muchos simuladores comerciales para diferentes aplicaciones:mecánicas, procesos, hidráulica, estructural, etc.

Los simuladores comerciales enfocados a los procesos son:

- ASPEN HYSYS

- CHEMCAD

- PRO II / PROVISION

- PIPE-FLO

- PIPESIM

- OLGA

INTRODUCCIÓN


HYSYS es un simulador de Procesos, estático secuencial modular,aplicado a la industria química, petroquímica, refinación, exploración& producción, farmacéutica y ambiental

Permite realizar simulaciones en estado estacionario y dinámico,calculo de propiedades Fisicoquímicas, dimensionamiento de equiposincluyendo costos. Calculo de cargas de calor, requerimientos deenergía, equilibrio químicos y de fases

Herramienta de apoyo en la elaboración de proyectos en todas susetapas (Conceptual, Básica, Detalle)

Herramienta para Optimizar Procesos existentes e incrementar larentabilidad

ASPEN HYSYS


BASE DE DATOS

- Contiene mas de 1700 componentes sólidos, líquidos y gaseosos- Propiedades Fisicoquímicas de las sustancias puras.- Parámetros de Interacción Binaria para el calculo de coeficiente de actividad- Electrolitos.

CARACTERIZACIÓN DE FRACCIONES DE PETRÓLEO

- Correlaciones especificas para fracciones livianas y pesadas.- Modelos de interconversión de curvas de destilación

ASPEN HYSYS


MODELOS TERMODINÁMICOS

Contiene mas de 35 modelos matemáticos para equilibrios L-V; L-L y calculo de Entalpías

ASPEN HYSYS

Modelos de actividad Ecuaciones de estado Miselaneos


OPERACIONES UNITARIAS

HYSYS posee un integración grafica que permite modelar mas de 40 diferentes operaciones Unitarias:

Acumuladores FlashColumnas de Destilación, azeotropica, Columnas de Extracción .Reactores Continuos y BatchCompresoresTurbinasBombasIntercamabiadores de CalorSeparadorMezcladoresControladoresTuberíasVálvulas de bloqueo y Control

ASPEN HYSYS


MÓDULOS ADICIONALESHYSYS contiene módulos adicionales como ser:

- RefSYS Ops- Upstream Ops- HTFS, HTFS+ (intercambiadores de Calor)- PIPESYS (Tuberías)- SPS-HYSYS Tuberias (Cristalización - Secado – Ciclones)- OLGA- SULSIM- HYSIM

ASPEN HYSYS


DEFINIR UNIDADES

SELECCIONAR LOS COMPONENTES

SELECCIONAR EL MODELO

TERMODINAMICO COMPONENTES

INTRODUCIR FLUJOS Y

CONDICIONES DE LAS CORRIENTES

DE ENTRADA

HACER DIAGRAMA DE

PROCESO

INTRODUCIR PARAMETROS DE

DISEÑO O DE EVALUACION

HACER AJUSTE ADICIONALES

(CONTROLADOR)

INTERPRETAR RESULTADOS

ASPEN HYSYS



Antes de la era de la computadora el 40% del tiempo de un proyecto era invertido en validar los modelos termodinámicos.

La selección de un Modelo Termodinámico adecuado para la predicción de la Entalpia (H) y la Constante de Equilibrio (K) es fundamental para el proceso de simulación.

La selección de un modelo inapropiado puede resultar en problemas de convergencia y resultados erróneos.

Cada modelo es apropiado solamente para ciertos tipos de compuestos y limitado a ciertas condiciones de operación


El proceso de selección debe hacerse tomando en cuenta las siguientes consideraciones:

Componentes del proceso y composición Rangos de Presión y Temperatura Fases involucradas Naturaleza de los componentes Disponibilidad de Información

El proceso de selección es “Profesional” no computacional




Hay 4 categorías de Modelos Termodinámicos:

Ecuaciones de Estado (E-o-S) Modelos de Actividad (Coeficiente de Actividad) Empíricos Especial para Sistemas Específicos

Modelos EOS Modelos de ActividadHabilidad limitada para representar líquidos no-

idealesPueden representar líquidos altamente

No-Ideales

Consistentes en la región crítica Inconsistentes en la región crítica

Pueden representar ambas fases líquida y gaseosa

Representa solamente la fase líquida. La gaseosa debe ser representada aún por

un modelo EOS

Los parámetros se extrapolan bien con la temperatura

Los parámetros binarios son altamente dependientes de la temperatura


Ecuaciones de Estado (E-o-S)

1. Peng-Robinson (PR)



Ecuaciones de Estado (E-o-S)2. Lee-Kesler



Modelos de Actividad

1. Margules



Modelos de Actividad2. NRTL (Non-Random Two Liquid Equation)



1. HIDROCARBUROS

APLICACIÓN METODO PARA EL VALOR DE K

METODO PARA LA ENTALPIA

Hidrocarburos en GeneralPresión > 1 bar Soave-Redlich-Kwong (SRK) SRK

Hidrocarburos en GeneralPresión > 1 barCriogenicos < - 70°C

Peng-Robinson (PR) PR

Compuestos SimplesPresión > 1 bar

Benedict-Webb-Ruben-Starlind (BWRS) BWRS

Hidrocarburos PesadosPresiones Moderadas 7 bar<P<200 barTemperaturas -18°C a 430°C

Grayson-Streed (GS) Lee Kessler (LK)

Hidrocarburos PesadosPresiones Moderadas P< 7 barTemperaturas 90°C a 200°C

ESSO LK

Hidrocarburos PesadosPresiones Bajas Maxwell-Bonell K-Charts LK

Hidrocarburos - AguaHidrocarburos - Gases Elliot-Suresk-Donohue (ESD) SRK

Alifáticos Halogenados MSRK SRK



2. QUIMICOS



Soluciones Ideales Presión de Vapor (VAP) SRK

2 fases líquidas No-IdealesAzeotropos HeterogéneosP (0-4atm) T(275-475K)

UNIFAC LATE

Altamente No-IdealesAzeotropos Homogéneos Wilson LATE

2 fases líquidas Altamente No-IdealesAzeotropos Heterogéneos NRTL LATE

2 fases líquidas Altamente No-IdealesAzeotropos Heterogéneos UNIQUAC LATE

2 fases líquidas Altamente No-IdealesAzeotropos Heterogéneos MARGULES LATE

2 fases líquidas Altamente No-IdealesAzeotropos Heterogéneos TK WILSON LATE



2. QUIMICOS (cont.)



Alifáticos Halogenados MSRK LATE

Moderadamente No-IdealesAzeotropos Homogeneos

Van Laars LATE

Compuestos Polares en Soluciones Regulares MSRK (4 parámetros) LATE

Compuestos Polares en Soluciones No-Ideales

SRK Predictivo LATE

Soluciones No-Ideales con Sales Disueltas Wilson LATE



3. ESPECIALES



Gases disueltos en Agua Ley de Henry

Endulzamiento de Gases H2S-MEA-DEA Amina Amina

H2S-CO2-NH3 disueltos en Agua Sour Water - PR SRK

Metanol con Gases Livianos NRTL SRK

Compuestos Ionicos disueltos en agua (HCL,NH3,HNO3) PPAQ SRK o LATE

Deshidtratación de Hidrocarburos usando Tri-etilen glicol TEGV - PR SRK

Método para Polimeros Flory-Huggins (FLOR) LATE



4. MODELOS PARA SISTEMAS


Procesos con gases criogenicos PR

Separación de Aire PR

Torres de Crudo Atmosferico PR,GS

Torres de Vacio PR,GS, ESSO

Torres de Etileno Lee Kesler Plocker

Torres de Crudo Atmosferico PR,GS

Sistemas con alto contenido de H2 PR o GS

Reservorios PR

Vapor Paquetes de Vapor, o GS

Inhibidores de humedad PR

Sistemas Químicos Modelos de Actividad

Alquilación con HF PR, NRTL

Hidrocarburos donde la solubilidad del Agua es importante Kabadi Danner


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