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Manual Básico

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Manual Básico

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Manual Básico Aspen HYSYS

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Manual Básico Aspen HYSYS

2

Introducción Pag. 4

Contenido teórico Pag. 5

o Simulation basis manager Pag. 5

Pestaña components Pag. 6

Pestaña Fluid Pkgs Pag. 8

Pestaña Hypotethicals Pag. 11

Pestaña Oil manager Pag. 12

Pestaña Reactions Pag. 13

o Simulation Environment Pag. 16

o Agregando operaciones al Flowsheet Pag. 21

Corriente másica Pag. 21

Corriente de energía Pag. 21

Separador Pag. 22

Separador trifásico Pag. 22

Calentador/enfriador Pag. 23

Intercambiador LNG Pag. 23

Intercambiador de calor Pag. 24

Enfriador de aire Pag. 24

Bomba Pag. 25

Compresor/expansor Pag. 25

Tubería de gas Pag. 26

Segmento de tubería Pag. 26

Válvula Pag. 27

Válvula de alivio Pag. 27

Mezclador de corriente Pag. 28

Separador de corriente Pag. 28

Separador de solido simple Pag. 28

Separador tipo ciclón Pag. 29

Hidrociclon Pag. 29

Filtro de vacio rotatorio Pag. 30

Filtro tipo baghouse Pag. 30

Reactor mezcla completa Pag. 31

Reactor de flujo pisto Pag. 31

Reactor de Gibbs Pag. 32

Reactor de equilibrio Pag. 32

Reactor de conversión Pag. 33

Torre de destilación (método riguroso) Pag. 33

Indice

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3

Torre de absorción con condensador Pag. 35

Torre de absorción Pag. 36

Torre de absorción con rehervidor Pag. 37

Torre de extracción liquido-liquido Pag. 38

Torre trifásica Pag. 38

Separador de componentes Pag. 39

Torre de destilación (Shortcut) Pag. 39

Casos de estudio Pag. 41

o Unidad de procesamiento de gas natural Pag. 40

o Unidad de procesamiento de crudo Pag. 53

o Unidad de producción de propilenglicol Pag. 87

o Unidad de tratamiento de agua residual agria P ag. 106

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4

Aspen HYSYS es un programa de simulación cuya función es servir de apoyo

para el diseño y modelado de procesos tanto químicos como de refinación

para el ingeniero.

El siguiente manual tiene como función, dar una entrada al uso de este

programa, explicándole al lector los diversos sectores del mismo.

En las siguientes paginas, explicaremos los distintos sectores del programa,

indicaremos la información que es necesaria suplementar para la realización

de las simulaciones, desglosaremos los pasos necesarios para la simulación

de cada uno de los equipos presentes en el programa, y mostraremos varios

casos de estudio para poner en práctica el contenido del manual.

Introducción

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5

Simulation basis manager

Al iniciar el programa nos encontraremos con la ventana principal desde la cual podemos iniciar

una nueva simulación, o abrir una simulación previamente creada.

Para iniciar una nueva simulación debemos dirigirnos a File-New-Case, o hacer clic directamente

en el siguiente icono .

Para abrir una simulación previamente creada nos dirigiremos a File-Open-Case… o hacemos clic

en el siguiente icono

Al empezar una nueva simulación, se nos abrirá el administrador de información básica para la

simulación (Simulation basis manager), en el cual debemos especificar toda la información

necesaria para realizar la simulación.

Contenido teórico

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Manual Básico Aspen HYSYS

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En la parte inferior del Simulation basis manager, nos encontraremos distintas pestañas en las

cuales podemos especificar las propiedades de la simulación, tales como, los componentes, el

paquete termodinámico, las reacciones, etc. Las propiedades que vayamos a especificar en este

sector varían dependiendo de la simulación que deseemos realizar, pero para poder entrar al

entorno de simulación (Simulation Environment) es necesario por lo mínimo especificar los

componentes y el paquete termodinámico, las demás propiedades podemos especificarlas luego si

así lo deseamos, solo basta con hacer clic en el siguiente icono una vez dentro del entorno de

simulación

Pestaña Components

En esta pestaña, debemos especificar todos los componentes que usaremos en la simulación, los

cuales son organizados mediante grupos o listas de componentes.

De manera predeterminada, encontraremos la lista maestra de componentes (Master

components List) en la cual se encontraran todos los componentes que sean agregados a las

demás listas de componentes que vayamos a crear, de la misma manera, si un componente es

eliminado de la lista maestra, también será eliminado de las demás listas creadas.

En este apartado podemos agregar (Add), eliminar (delete), copiar (Copy), importar (Import), o

exportar (Export) listas para la simulación.

Para agregar componentes a una lista, debemos seleccionar la lista y luego hacer clic en la opción

“View”. Seguidamente se nos abrirá la siguiente ventana:

Nota: HYSYS nos permite organizar los

componentes que usaremos mediante

grupos, para que así podamos elegir

diferentes paquetes termodinámicos para

cada grupo de componentes.

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Manual Básico Aspen HYSYS

7

Los componentes se encuentran en la casilla “Components Available in the Component Library”.

Para agregarlos solo debemos seleccionarlos, y luego hacer clic en la opción “Add Pure”.

Para buscar los componentes podemos usar la casilla “Match” en la cual podemos colocar el

nombre completo, la formula o el nombre simplificado del componente y seleccionar en la parte

inferior el criterio apropiado para cada tipo de búsqueda.

Debido a que la selección de un paquete termodinámico adecuado para la simulación, depende de

las propiedades de los componentes que vayamos a usar, también podemos filtrar los

componentes mediante los distintos paquetes termodinámicos disponibles en el programa, así

como también podemos filtrar los componentes dependiendo de la familia a la que pertenezcan.

Para realizar esto debemos hacer clic en la opción “View Filters” con la cual se desplegara una

nueva ventana.

Si deseamos ver las propiedades de algunos de los componentes elegidos, solo debemos hacer

doble clic sobre el nombre del componente y luego se nos abrirá una nueva ventana

mostrándonos todas sus propiedades.

En la casilla “Family Type Filter”

podemos filtrar los componentes

por la familia a la que pertenezcan.

La casilla “Property Package Filter”

Contiene los diferentes paquetes

termodinámicos para filtrar los

componentes

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Pestaña Fluid Pkgs

La siguiente pestaña que encontraremos es la indicada como Fluid Pkgs, aquí encontraremos los

distintos paquetes termodinámicos que son usados para calcular las diversas propiedades de los

componentes (entalpia, entropía, densidad, etc). La adecuada elección de un paquete

termodinámico es esencial, debido a que estos son la base de los resultados de la simulación.

Para agregar un paquete termodinámico, debemos hacer clic en la opción Add, y luego se abrirá

una nueva ventana con la lista de todos los paquetes termodinámicos disponibles, y la opción de

filtrar estos mediante varios criterios, tales como, modelos que usan coeficientes de actividad

(Activity models), ecuaciones de estado (EOSs), entre otros.

Como se comento en líneas anteriores, la adecuada selección de los paquetes termodinámicos es

esencial para obtener resultados adecuados. Es importante seguir un procedimiento lógico a la

hora de elegir el modelo termodinámico para la simulación.

Lista de los

distintos

paquetes

termodinámicos

Filtros para la

selección de los

paquetes

termodinámicos

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Los paquetes termodinámicos que encontraremos en HYSYS, nos permitirán predecir las

propiedades tanto de mezclas bien definidas de hidrocarburos livianos, como de complejas

mezclas de crudo y sistemas químicos no ideales. A pesar de esto es importante tener en cuenta

que cada modelo termodinámico posee sus propias limitaciones, para la adecuada selección de los

modelos a usar podemos seguir el siguiente diagrama de selección.

Nota: PIB, significa Parámetros de interacción binaria.

Clasificar los componentes en el proceso:

Gases, no polares, disolventes, electrolitos.

Probar Peng-Robinson, SRK,

APL

Probar NRTL, Pitzer o Bromley, Cualquiera que

tenga todos los PIB

Todos gases o no

polares

Electrolitos

Algún gas, O P>10bar

Todos los PIB conocidos?

Probar NRTL, Van Laar, UNIQUAC, FH o Wilson.

Cualquiera que tenga todos los PIB

Si Si

No Probar UNIFAC, si es

posible estimar los PIB faltantes

Si

Si

No

No

Probar SAF, ESD. Si Algún polímero?

No

Probar ley de Henry P<10bar?

No

Si

No

Probar ESD, SAFT, MHV2,

Wong-Sandler

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Para obtener una referencia más rápida, podemos utilizar la siguiente tabla que muestra los

sistemas típicos y sus correlaciones asociadas:

Tipo de sistema Método recomendado

Procesamiento de gas criogénico PR, PRSV

Torres atmosféricas para crudo PR, GS

Torres al vacio PR, GS (<10mmHg), Braum K10, Esso K

Torres de etileno Lee Kesler Plocker

Sistemas químicos Modelos de actividad, PRSV

Sistemas de Hidrocarburos donde la solubilidad del H2O en HC es importante

Kabadi Danner

Sistemas con gases y HC bajo MBWR

PR= Peng-Robinson; PRSV= Peng-Robinson Stryjek-Vera; GR= Grayson-Streed; SJ= Zudkevitch-Joffee; CS= Chao-seader;

NRTL= Non-Ramdom-Two-Liquid

Para aplicaciones petroquímicas, de crudo o gas, Peng-Robinson es el modelo generalmente

recomendado.

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Pestaña Hypotethicals

En esta pestaña podemos crear componentes hipotéticos, o componentes que no estén en las

librerías predeterminadas de HYSYS.

Los componentes hipotéticos pueden ser cualquiera de los siguientes:

Componentes puros

Mezclas definidas

Mezclas no definidas

Sólidos

También podemos convertir componentes de las librerías de HYSYS en componentes hipotéticos

para de esta manera modificar los valores de los componentes.

Los componentes hipotéticos son independientes de los paquetes termodinámicos, y al ser

creados son colocados en el grupo de componentes hipotéticos.

Debido a que los componentes hipotéticos no son exclusivos de paquetes termodinámicos

específicos, múltiples paquetes termodinámicos pueden compartir componentes hipotéticos.

Podemos crear un componente o grupo hipotético para luego usarlo con cualquier paquete

termodinámico dentro de la simulación.

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Pestaña Oil Manager

En este sector del programa tendremos acceso al entorno de caracterización de crudo. Para entrar

solo debemos asociar un paquete termodinámico que pueda manejar componentes hipotéticos y

seguidamente hacer clic en “Enter Oil Environment”

El entorno de caracterización de crudo, nos permite representar las características del petróleo

mediante el uso de componentes hipotéticos.

Propiedades físicas, críticas, termodinámicas y de transporte son determinadas para cada

componente hipotético usando correlaciones, para luego usar dichos componentes en cualquier

corriente dentro del flowsheet.

HYSYS define los componentes hipotéticos mediante el uso de datos de ensayo que el usuario

debe proveer.

Las siguientes características son exclusivas del entorno de caracterización de crudo:

Proporcionar datos de ensayo de laboratorio

Corte de un solo ensayo

Mezcla de múltiples ensayos

Asignar propiedades de usuario a componentes hipotéticos

Seleccionar sets de correlaciones para determinar propiedades

Instalar componentes hipotéticos en corrientes

visualización de tablas y gráficos para los datos de entradas y el fluido caracterizado

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Pestaña Reactions

En este sector introduciremos toda la información sobre las reacciones que se lleven a cabo en la

simulación en caso de existir alguna.

En esta pestaña nos encontraremos con 3 casillas, las cuales son Rxn Components, Reactions y

Reactions Sets.

En la primera casilla (Rxn Components) encontraremos listados todos los componentes que

previamente hayamos agregado en la pestaña Components, y la opción de agregar nuevos

componentes haciendo clic en Add Comps…

En la segunda casilla (Reactions), se listaran todas las reacciones que se llevaran a cabo en la

simulación.

Para agregar una reacción, debemos hacer clic en la opción Add Rxn..., con la cual seguidamente

se nos abrirá una ventana, en la cual debemos seleccionar el tipo de reacción que se llevara a

cabo.

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En la ventana podemos ver cinco tipos de reacciones las cuales son:

Reacción de conversión (Conversion): Requiere la estequiometria de la reacción y el

porcentaje de conversión, el cual puede ser especificado o puede ser función de la

temperatura.

Reacción de equilibrio (Equilibrium): Requiere la estequiometria de la reacción y la

relación entre la temperatura (especificada en grados kelvin) y la constante de equilibrio

(Keq)

Reacciones catalíticas heterogéneas (Heterogeneus Catalytic): Requiere especificar todas

las variables necesarias para que HYSYS calcule la velocidad de la reacción. HYSYS utiliza la

siguiente ecuación para realizar los cálculos:

Donde K es la constante de la reacción; A, E y β son los parámetros de la ecuación de

arrhenius; R la constante de gas ideal y T es la temperatura (especificada en grados Kelvin)

Reacciones cinéticas (Kinetic): Requiere la estequiometria de la reacción al igual que los

parámetros de la ecuación de arrhenius.

Reacción de tasa simple (Simple Rate): Requiere la estequiometria de la reacción así como

también los parámetros de la ecuación de arrhenius. Para la reacción inversa, se necesita

los valores de la constante de equilibrio en función de la temperatura.

La tercera casilla que encontraremos es la denominada Reaction Sets, en la cual encontraremos

de manera predeterminada todas las reacciones que especifiquemos dentro del set global de

reacciones (Global Rxn Set).

HYSYS nos permite crear grupos o “Sets” de reacciones para asociar una o más reacciones a un

paquete termodinámico específico (en caso de que estemos utilizando más de un paquete

termodinámico para la misma simulación) y para asociar dichos grupos de reacciones para

distintas operaciones en la simulación. A pesar de esto debemos tener en cuenta, que existe una

limitada flexibilidad a la hora de especificar varias reacciones en un mismo set, por ejemplo

podemos tener reacciones cinéticas y de equilibrio juntas, pero se debe especificar un set distinto

para reacciones de conversión.

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Una vez especificadas las reacciones y los sets de reacciones debemos asociar estos sets a un

paquete termodinámico. Para esto hacemos clic en el set, y seguidamente hacemos clic en la

opción “Add to FP”.

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Manual Básico Aspen HYSYS

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Simulation environment

Una vez especificados los componentes, paquete termodinámico y las reacciones (en caso de que

existan), podemos entrar al entorno de simulación de HYSYS (Simulation environment) hacienda

clic en el botón “Enter simulation environment”.

Al entrar al entorno de simulación nos encontraremos con la siguiente ventana:

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En esta ventana nos encontraremos con diferentes sectores, pero los principales de ellos son los

siguientes:

Barra de menú (Rojo): desde aquí tendremos acceso a los diferentes comandos y opciones

del programa.

Barra de herramientas (Verde): Contiene distintos iconos que proveen acceso inmediato a

los comandos más usados en el programa.

Nombre Icono Descripción

Nuevo caso Crear nuevo caso

Abrir caso Abrir nuevo caso

Salvar caso Salvar caso

PFD Abre el PFD (diagrama de flujo de proceso) del flowsheet activo

Libro de trabajo Abre el libro de trabajo del flowsheet activo

Navegador Abre el navegador de objeto

Navegador de simulación Abre el navegador de simulación

Estado estacionario / dinámico Opción para alternar entre modo dinámico y modo estacionario

Asistente dinámico Abre la ventana de opciones del asistente dinámico

Activado /detener

(estado estacionario)

En el entorno principal, sirve para alternar entre modo activo y

detenido.

En el entorno de columnas sirve para arrancar o detener la corrida

de la columna.

Entorno Base Regresa al entorno base de simulación

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Barra y ventana de estado de la simulación (Amarillo): En la parte inferior se encuentra la

barra de estado, la cual indica el estado actual de los cálculos en la simulación. En la parte

superior nos encontraremos con la ventana de estado de los objetos, la cual va indicando

mensajes de estado de los diferentes objetos del flowsheet.

Dentro del entorno de simulación nos encontraremos con otra ventana, la cual es la ventana de

diagrama de flujo de proceso (PFD) en la cual procederemos a crear la simulación.

Para comenzar con la simulación debemos primeramente acceder a la paleta de procesos

haciendo clic en el siguiente icono

Seguidamente se nos mostrara la paleta de procesos, la cual está organizada de manera

descendente de la siguiente manera:

Corrientes

Vessels (tanques y separadores)

Equipos de transferencia de calor

Equipos rotatorios (Bombas, compresores, expansores)

Equipos de tuberías

Equipos para manejo de sólidos

Reactores

Columnas

Shortcut de columnas

Subflowsheets

Operaciones lógicas

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Icono Proceso

Compresor

Tubería de gas

Segmento de tubería

Opciones de usuario

Válvula

Válvula de alivio

Abre una sub ventana con distintas operaciones con sólidos

Mezclador de

corrientes

Separador de corrientes

Reactor mezcla

completa

Reactor flujo pistón

Abre una sub ventana para

distintos tipos de reactores

Hidrocliclon

liquido/liquido

Icono Proceso

Corriente másica

Corriente de energía

Separador

(flash)

Separador trifásico

Tanque

Enfriador de corriente

Calentador de

corriente

Intercambiador LNG

Intercambiador

Enfriador de aire

Horno

Bomba

Expansor

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Icono Proceso

Hoja de calculo

Bloque de selección

Abre una sub ventana para

agregar opciones de control

Punto digital de

control

Función de

transferencia

Balance

Enlace a data

externa

Abre una sub ventana para

agregar operaciones booleanas

Icono Proceso Torre de

destilación (método riguroso)

Torre de absorción con condensador

Separador de componentes

Columna de absorción

Torre de absorción con

rehervidor

Torre de destilación (shortcut)

Columna trifásica

Torre de extracción

liquido/liquido

Sub flowsheet

Torre personalizada

Operación de

ajuste

Operación set

Operación de

reciclo

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Agregando operaciones al flowsheet

A continuación explicaremos como agregar y especificar correctamente cada una de las

operaciones de la paleta de procesos.

Definiendo corrientes másicas

1. Agregar una corriente másica haciendo clic en el siguiente icono en la paleta de

procesos

2. Hacemos doble clic sobre el icono de corriente másica. Vamos a la pestaña “Worksheet” y

luego a la pagina “Conditions”

3. Especificamos valores para tres de las propiedades en la tabla (una de ellas debe ser

temperatura o presión)

4. Nos vamos a la pagina “Compositions”

5. Hacemos clic en el botón “Edit…”.

6. En la nueva ventana que aparece seleccionamos en la casilla derecha (Composition basis)

si deseamos especificar composiciones o flujos ya sean másicos o volumétricos (también

podemos elegir fracciones o flujos de volumen liquido)

7. En la tabla de la izquierda colocamos los valores de los componentes de dicha corriente

8. En caso de usar fracciones hacemos clic en el botón “Normalize” para asegurarnos que la

suma de los valores de las fracciones sea igual a 1.0

9. Hacemos clic en Ok

La barra de estado en la parte inferior de la ventana a continuación debe de tornarse verde

desplegando un mensaje de Ok

Definiendo una corriente de energía

1. Agregar una corriente de energía haciendo clic en el siguiente icono en la paleta de

procesos

2. Hacemos doble clic sobre el icono de la corriente de energía y nos dirigimos a la pestaña

“Stream”

3. En la casilla “Heat Flow” especificamos un valor para el flujo de calor.

La barra de estado en la parte inferior de la ventana a continuación debe de tornarse verde

desplegando un mensaje de Ok

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Definiendo un separador

1. Agregar un separador a la simulación haciendo clic en el siguiente icono

2. Hacemos doble clic sobre el icono y nos dirigimos a la pestaña “Design” y luego a la pagina

“Connections”

3. En la casilla “Inlets” agregamos la/s corriente/s que van a alimentar al separador.

4. En la casilla “Vapour outlet” especificamos la corriente que va a funcionar como vapor de

salida en el tope del separador

5. En la casilla “Liquid outlet” seleccionamos la corriente que va a funcionar como liquido de

salida en el fondo del separador.

6. De manera opcional podemos agregar una corriente de energía en la casilla “Energy

(Optional)”.

Si todas las corrientes anexadas están correctamente definidas, la barra de estato en la parte

inferior mostrara un mensaje de Ok tornándose de color verde. En caso de que los cálculos no

puedan realizarse, la barra se tornara amarilla indicando que información es necesaria anexar para

poder definir completamente la operación.

De manera opcional, podemos ingresar a la pagina “Parameters” y agregar una diferencia de

presión en la casilla “Delta P”.

Definiendo un separador trifásico

1. Agregar un separador trifásico haciendo clic en el siguiente icono en la paleta de

procesos

2. Hacemos doble clic sobre el icono y nos dirigimos a la pestaña “Design” y luego a la

pagina “Connections”

3. En la casilla “Inlets” agregamos la/s corriente/s que van a alimentar al separador.

4. En la casilla “Vapour” especificamos la corriente que va a funcionar como vapor de salida

en el tope del separador

5. En la casilla “Light liquid” seleccionamos la corriente que va a funcionar como liquido

liviano a la salida del separador.

6. En la casilla “Heavy liquid” seleccionamos la corriente que va a funcionar como liquido

pesado a la salida del separador.

Si todas las corrientes anexadas están correctamente definidas, la barra de estado en la parte

inferior mostrara un mensaje de Ok tornándose de color verde. En caso de que los cálculos no

puedan realizarse, la barra se tornara amarilla indicando que información es necesaria anexar para

poder definir completamente la operación.

De manera opcional, podemos ingresar a la pagina “Parameters” y agregar una diferencia de

presión en la casilla “Delta P”.

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Definiendo un calentador/enfriador de corriente

1. Hacemos clic en el icono del calentador o el enfriador desde la paleta de procesos

2. Hacemos doble clic sobre el icono y nos dirigimos a la pestaña “Design” y luego a la pagina

“Connections”

3. En la casilla “Inlet” seleccionamos la corriente que va a alimentar al calentador o enfriador

4. En la casilla “Outlet” seleccionamos la corriente de salida para el calentador/enfriador.

5. En la casilla “Energy” seleccionamos la corriente de energía que usaremos para generar el

delta de temperatura en la corriente.

6. Nos dirigimos a la pagina “Parameters” y especificamos un valor para la caída de presión

en la casilla “Delta P” (el valor es automáticamente calculado si las corrientes de entrada y

salida ya poseen especificaciones de presión).

7. Especificamos un valor para el duty en la casilla “Duty” (este valor es automáticamente

especificado como el valor del flujo de calor de la corriente de energía en el caso de que

haya sido colocado, o calculado automáticamente si las temperaturas de las corrientes de

entrada y salida han sido especificadas).

Si todos los valores han sido especificados correctamente, la barra de estado en la parte inferior

mostrara un mensaje de Ok tornándose de color verde. En caso de que los cálculos no puedan

realizarse, la barra se tornara amarilla indicando que información es necesaria anexar para poder

definir completamente la operación.

Definiendo un intercambiador LNG

1. Agregar un intercambiador LNG haciendo clic en el siguiente icono en la paleta

2. Hacemos doble clic sobre el icono y nos dirigimos a la pestaña “Design” y luego a la pagina

“Connections”

3. En la columna “Inlet streams” especificamos la/s corriente/s de entrada del

intercambiador.

4. En la columna “Outlet Streams” especificamos la/s corriente/s de salida del

intercambiador.

5. En la columna “Presion Drop” especificamos la caída de presión tanto para la sección fría

como para la caliente.

6. Hacemos clic en la pagina “Parameters (SS)”

7. Especificamos los parámetros de diseño del intercambiador

8. Hacemos clic en la pagina “Spec (SS)”

9. Hacemos clic en el botón “Add” para desplegar la ventana de especificación de

propiedades. Desde esta ventana podemos agregar las especificaciones necesarias para

definir nuestro intercambiador.

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Manual Básico Aspen HYSYS

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En la casilla “Solver” dentro de la pagina “Spec (SS)” podemos ver en la última fila los grados de

libertad para la realización de los cálculos, dicho valor debe ser igual a cero para que HYSYS pueda

realizar los cálculos necesarios para la simulación.

Si todos los valores han sido especificados correctamente y los grados de libertad es igual a cero,

la barra de estado en la parte inferior mostrara un mensaje de Ok tornándose de color verde. En

caso de que los cálculos no puedan realizarse, la barra se tornara amarilla indicando que

información es necesaria anexar para poder definir completamente la operación.

Definiendo un intercambiador de calor.

1. Agregamos un intercambiador de calor haciendo clic en el siguiente icono

2. Hacemos doble clic sobre el icono y nos dirigimos a la pestaña “Design” y luego a la pagina

“Connections”

3. Especificamos las corrientes de salida y entrada para lado carcasa y lado tubo.

4. Hacemos clic en la pagina “Parameters”

5. Especificamos los parámetros de diseño del intercambiador.

6. Hacemos clic en la pagina “Spec”

7. Hacemos clic en el botón “Add” para desplegar la ventana de especificación de

propiedades. Desde esta ventana podemos agregar las especificaciones necesarias para

definir nuestro intercambiador.

En la casilla “Solver” dentro de la pagina “Spec” podemos ver en la última fila los grados de

libertad para la realización de los cálculos, dicho valor debe ser igual a cero para que HYSYS pueda

realizar los cálculos necesarios para la simulación.

Si todos los valores han sido especificados correctamente y los grados de libertad es igual a cero,

la barra de estado en la parte inferior mostrara un mensaje de Ok tornándose de color verde. En

caso de que los cálculos no puedan realizarse, la barra se tornara amarilla indicando que

información es necesaria anexar para poder definir completamente la operación.

Definiendo un enfriador de aire.

1. Agregamos un enfriador de aire haciendo clic en el siguiente icono

2. Hacemos doble clic sobre el icono y nos dirigimos a la pestaña “Design” y luego a la

pagina “Connections”

3. En la casilla “Process stream inlet” especificamos la corriente de entrada

4. En la casilla “Process stream outlet” especificamos la corriente de salida

5. Hacemos clic en la pagina “Parameters”

6. Especificamos un valor para la caída de presión en la casilla “Process steam Delta P” (el

valor es automáticamente calculado si las corrientes de entrada y salida ya poseen

especificaciones de presión).

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Manual Básico Aspen HYSYS

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7. Especificar la temperatura de salida del aire o el coeficiente UA global (Coeficiente global

de transferencia de calor multiplicado por el área). Este valor es automáticamente

calculado si las temperaturas de las corrientes de entrada y salida son especificadas.

Si todos los valores han sido especificados correctamente, la barra de estado en la parte inferior

mostrara un mensaje de Ok tornándose de color verde. En caso de que los cálculos no puedan

realizarse, la barra se tornara amarilla indicando que información es necesaria anexar para poder

definir completamente la operación.

Definiendo una bomba.

1. Agregar una bomba haciendo clic en el siguiente icono en la paleta

2. Hacemos doble clic sobre el icono y nos dirigimos a la pestaña “Design” y luego a la pagina

“Connections”

3. En la casilla “Inlet” especificamos la corriente de entrada.

4. En la casilla “Outlet” especificamos la corriente de salida.

5. En la casilla “Energy” especificamos una corriente de energía para el duty del equipo.

De manera opcional podemos especificar los valores para la caída de presión y el duty en la

ventana “Parameters”, pero no es totalmente necesario ya que el valor del duty se calcula

automáticamente al especificar una corriente de energía y el valor de la caída de presión se calcula

automáticamente si se ha especificados la presión en las corrientes de entrada y salida.

Si todos los valores han sido especificados correctamente, la barra de estado en la parte inferior

mostrara un mensaje de Ok tornándose de color verde. En caso de que los cálculos no puedan

realizarse, la barra se tornara amarilla indicando que información es necesaria anexar para poder

definir completamente la operación.

Definiendo un compresor/expansor

1. Agregamos un compresor o un expansor desde la paleta de equipos.

2. Hacemos doble clic sobre el icono y nos dirigimos a la pestaña “Design” y luego a la

pagina “Connections”

3. En la casilla “Inlet” especificamos la corriente de entrada.

4. En la casilla “Outlet” especificamos la corriente de salida.

5. En la casilla “Energy” especificamos una corriente de energía.

6. Hacemos clic en la pagina “Parameters”

7. Especificamos un valor para el duty dentro de la casilla “Duty”

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Manual Básico Aspen HYSYS

26

Si todos los valores han sido especificados correctamente, la barra de estado en la parte inferior

mostrara un mensaje de Ok tornándose de color verde. En caso de que los cálculos no puedan

realizarse, la barra se tornara amarilla indicando que información es necesaria anexar para poder

definir completamente la operación.

Definiendo una sección de tubería de gas

1. Agregamos una sección de tubería de gas haciendo clic sobre el siguiente icono

2. Hacemos doble clic sobre el icono y nos dirigimos a la pestaña “Design” y luego a la pagina

“Connections”

3. En la casilla “Inlet” especificamos la corriente de entrada.

4. En la casilla “Outlet” especificamos la corriente de salida.

5. Hacemos clic en la pagina “Parameters”

6. En la casilla “Pressure Drop” especificamos un valor para la caída de presión.

7. Hacemos clic en la pestaña “Rating” en la pagina “Sizing”.

8. Si deseamos agregar múltiples secciones de tubería hacemos clic en el botón “Add”

9. Especificamos todos los valores necesarios para el dimensionamiento.

10. Hacemos clic en la pagina “Heat transfer” y especificamos valores para la temperatura

ambiental y el coeficiente global de transferencia de calor

Si todos los valores han sido especificados correctamente, la barra de estado en la parte inferior

mostrara un mensaje de Ok tornándose de color verde. En caso de que los cálculos no puedan

realizarse, la barra se tornara amarilla indicando que información es necesaria anexar para poder

definir completamente la operación.

Definiendo un segmento de tubería

1. Agregamos un segmento de tubería haciendo clic en el siguiente icono

2. Hacemos doble clic sobre el icono y nos dirigimos a la pestaña “Design” y luego a la pagina

“Connections”

3. En la casilla “Inlet” especificamos la corriente de entrada.

4. En la casilla “Outlet” especificamos la corriente de salida.

5. En la casilla “Energy” especificamos una corriente de energía.

6. Hacemos clic en la pagina “Parameters”

7. En la casilla “Pipe Flow Correlation” seleccionamos la correlación que deseamos usar para

la tubería.

8. Especificamos un valor para la caída de presión en la casilla “Delta P” (el valor es

automáticamente calculado si las corrientes de entrada y salida ya poseen

especificaciones de presión).

9. Hacemos clic en la pestaña “Rating” en la pagina “Sizing”.

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Manual Básico Aspen HYSYS

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10. Hacemos clic en el botón “Append Segment” para agregar un segmento de tubería a la

tabla, y especificamos los valores para el dimensionamiento.

11. Hacemos clic en el botón “View Segment” para desplegar la ventana de propiedades de la

tubería donde podemos modificar las propiedades de la tubería.

12. En la casilla “Specify By” elegimos la opción que describa la manera en que ocurre la

transferencia de calor en la tubería, y especificamos sus parámetros correspondientes.

Si todos los valores han sido especificados correctamente, la barra de estado en la parte inferior

mostrara un mensaje de Ok tornándose de color verde. En caso de que los cálculos no puedan

realizarse, la barra se tornara amarilla indicando que información es necesaria anexar para poder

definir completamente la operación.

Definiendo una válvula

1. Agregamos una válvula haciendo clic en el siguiente icono

2. Hacemos doble clic sobre el icono y nos dirigimos a la pestaña “Design” y luego a la pagina

“Connections”

3. En la casilla “Inlet” especificamos la corriente de entrada.

4. En la casilla “Outlet” especificamos la corriente de salida.

5. Hacemos clic en la pagina “Parameters”

6. En la casilla “Delta P” especificamos un valor para la caída de presión. (el valor es

automáticamente calculado si las corrientes de entrada y salida ya poseen

especificaciones de presión).

Si todos los valores han sido especificados correctamente, la barra de estado en la parte inferior

mostrara un mensaje de Ok tornándose de color verde. En caso de que los cálculos no puedan

realizarse, la barra se tornara amarilla indicando que información es necesaria anexar para poder

definir completamente la operación.

Definiendo una válvula de alivio

1. Agregamos una válvula de alivio haciendo clic en el siguiente icono

2. Hacemos doble clic sobre el icono y nos dirigimos a la pestaña “Design” y luego a la pagina

“Connections”

3. En la casilla “Inlet” especificamos la corriente de entrada.

4. En la casilla “Outlet” especificamos la corriente de salida.

5. Hacemos clic en la pagina “Parameters”

6. En la casilla “Set pressure” especificamos el valor bajo el cual comenzara a aliviar la

presión (las presiones de las corrientes de entradas y salida deben estar especificadas)

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Manual Básico Aspen HYSYS

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7. En la casilla “Full Open Pressure” especificamos un valor de presión bajo el cual la válvula

está completamente abierta.

Cuando todos los valores están correctamente especificados, la barra de estado en la parte

inferior estará en color rojo o en amarillo. El color amarillo mostrara el mensaje “Valve is open”

para indicar que la válvula está abierta, y el color rojo indicara el mensaje “Material flows into a

closed relief valve” para indicar que la válvula está cerrada.

Definiendo un mezclador de corrientes

1. Agregamos un mezclador de corrientes haciendo clic en el siguiente icono

2. Hacemos doble clic sobre el icono y nos dirigimos a la pestaña “Design” y luego a la pagina

“Connections”

3. En la casilla “Inlets” especificamos las corrientes de entrada que deseamos mezclar.

4. En la casilla “Outlet” especificamos la corriente de salida.

Si todos los valores han sido especificados correctamente, la barra de estado en la parte inferior

mostrara un mensaje de Ok tornándose de color verde. En caso de que los cálculos no puedan

realizarse, la barra se tornara amarilla indicando que información es necesaria anexar para poder

definir completamente la operación.

Definiendo un separador de corrientes

1. Agregamos un separador de corrientes haciendo clic en el siguiente icono

2. Hacemos doble clic sobre el icono y nos dirigimos a la pestaña “Design” y luego a la pagina

“Connections”

3. En la casilla “Inlet” especificamos la corriente de entrada.

4. En la casilla “Outlets” especificamos las corrientes de salida.

Si todos los valores han sido especificados correctamente, la barra de estado en la parte inferior

mostrara un mensaje de Ok tornándose de color verde. En caso de que los cálculos no puedan

realizarse, la barra se tornara amarilla indicando que información es necesaria anexar para poder

definir completamente la operación.

Definiendo un separador de solido simple

1. Hacemos clic en el icono de opciones de sólidos y en la ventana que se nos mostrara

hacemos clic en el icono del separador de solido simple (Simple Solid separator)

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Manual Básico Aspen HYSYS

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2. Hacemos doble clic sobre el icono y nos dirigimos a la pestaña “Design” y luego a la pagina

“Connections”

3. En la casilla “Inlet” especificamos la corriente de entrada.

4. En la casilla “Vapour product” especificamos una corriente para la salida de vapor

5. En la casilla “Liquid product” especificamos una corriente para la salida de liquido

6. En la casilla “Solid product” especificamos una corriente para la salida de solido.

7. Hacemos clic en la pagina “Parameters”

8. En la casilla “Delta P” especificamos un valor para la caída de presión.

9. Hacemos clic en la ventana “”Splits” y definimos la manera en que se dará la separación

de la corriente.

Si todos los valores han sido especificados correctamente, la barra de estado en la parte inferior

mostrara un mensaje de Ok tornándose de color verde. En caso de que los cálculos no puedan

realizarse, la barra se tornara amarilla indicando que información es necesaria anexar para poder

definir completamente la operación.

Definiendo un separador tipo ciclón

1. Hacemos clic en el icono de opciones de sólidos y en la ventana que se nos mostrara

hacemos clic en el icono del separador tipo ciclón (Cyclone)

2. Hacemos doble clic sobre el icono y nos dirigimos a la pestaña “Design” y luego a la pagina

“Connections”

3. En la casilla “Inlet” especificamos la corriente de entrada.

4. En la casilla “Vapour product” especificamos una corriente para la salida de vapor

5. En la casilla “Solid product” especificamos una corriente para la salida de solido.

6. Hacemos clic en la pagina “Parameters”

7. Especificamos un valor para la eficiencia de partícula en la casilla “Particle efficiency”

8. Hacemos clic en la pagina “Solids”

9. Seleccionamos el nombre del sólido que va a ser separado en la casilla “Solid name”

Si todos los valores han sido especificados correctamente, la barra de estado en la parte inferior

mostrara un mensaje de Ok tornándose de color verde. En caso de que los cálculos no puedan

realizarse, la barra se tornara amarilla indicando que información es necesaria anexar para poder

definir completamente la operación.

Definiendo un Hidrociclon

1. Hacemos clic en el icono de opciones de sólidos y en la ventana que se nos mostrara

hacemos clic en el icono del Hidrociclon (Hidrocyclone)

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Manual Básico Aspen HYSYS

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2. Hacemos doble clic sobre el icono y nos dirigimos a la pestaña “Design” y luego a la pagina

“Connections”

3. En la casilla “Inlet” especificamos la corriente de entrada.

4. En la casilla “Liquid product” especificamos una corriente para la salida de liquido

5. En la casilla “Solid product” especificamos una corriente para la salida de solido.

6. Hacemos clic en la pagina “Parameters”

7. Especificamos un valor para la eficiencia de partícula en la casilla “Particle efficiency”

8. Hacemos clic en la pagina “Solids”

9. Seleccionamos el nombre del sólido que va a ser separado en la casilla “Solid name”

Si todos los valores han sido especificados correctamente, la barra de estado en la parte inferior

mostrara un mensaje de Ok tornándose de color verde. En caso de que los cálculos no puedan

realizarse, la barra se tornara amarilla indicando que información es necesaria anexar para poder

definir completamente la operación.

Definiendo un filtro de vacio rotatorio

1. Hacemos clic en el icono de opciones de sólidos y en la ventana que se nos mostrara

hacemos clic en el icono del filtro de vacio rotatorio (Rotatory Vacuum Filter)

2. Hacemos doble clic sobre el icono y nos dirigimos a la pestaña “Design” y luego a la pagina

“Connections”

3. En la casilla “Inlet” especificamos la corriente de entrada.

4. En la casilla “Liquid product” especificamos una corriente para la salida de liquido

5. En la casilla “Solid product” especificamos una corriente para la salida de solido.

6. Hacemos clic en la pestaña “Rating” y luego en la pagina “Sizing”

7. En la casilla “Filter Size” especificamos el radio o el ancho del filtro.

Si todos los valores han sido especificados correctamente, la barra de estado en la parte inferior

mostrara un mensaje de Ok tornándose de color verde. En caso de que los cálculos no puedan

realizarse, la barra se tornara amarilla indicando que información es necesaria anexar para poder

definir completamente la operación.

Definiendo un filtro de tipo Baghouse

1. Hacemos clic en el icono de opciones de sólidos y en la ventana que se nos mostrara

hacemos clic en el icono del separador tipo Baghouse (Baghouse Filter)

2. Hacemos doble clic sobre el icono y nos dirigimos a la pestaña “Design” y luego a la pagina

“Connections”

3. En la casilla “Inlet” especificamos la corriente de entrada.

4. En la casilla “Vapour product” especificamos una corriente para la salida de vapor

5. En la casilla “Solid product” especificamos una corriente para la salida de solido.

Page 32: 61992545-Manual-Basico-Aspen-HYSYS - copia.pdf

Manual Básico Aspen HYSYS

31

Si todos los valores han sido especificados correctamente, la barra de estado en la parte inferior

mostrara un mensaje de Ok tornándose de color verde. En caso de que los cálculos no puedan

realizarse, la barra se tornara amarilla indicando que información es necesaria anexar para poder

definir completamente la operación.

Definiendo un reactor de mezcla completa

1. Agregamos un reactor mezcla completa haciendo clic sobre el siguiente icono

2. Hacemos doble clic sobre el icono y nos dirigimos a la pestaña “Design” y luego a la pagina

“Connections”

3. En la casilla “Inlets” agregamos la/s corriente/s que van a alimentar al reactor.

4. En la casilla “Vapour outlet” especificamos la corriente de vapor de salida.

5. En la casilla “Liquid outlet” seleccionamos la corriente de liquido de salida.

6. De manera opcional podemos agregar una corriente de energía en la casilla “Energy

(Optional)”.

7. Hacemos clic en la pagina “Parameters”

8. Especificamos el volumen del reactor en la casilla “Volume”

9. Hacemos clic en la pestaña “Reactions” y luego clic en la pagina “Details”

10. Seleccionamos el set de reacciones a usar desde la casilla “Reactions Set” y la reacción

desde la casilla “Reaction”

Si todos los valores han sido especificados correctamente, la barra de estado en la parte inferior

mostrara un mensaje de Ok tornándose de color verde. En caso de que los cálculos no puedan

realizarse, la barra se tornara amarilla indicando que información es necesaria anexar para poder

definir completamente la operación.

Definiendo un reactor de flujo pistón

1. Agregamos un reactor flujo pistón haciendo clic sobre el siguiente icono

2. Hacemos doble clic sobre el icono y nos dirigimos a la pestaña “Design” y luego a la pagina

“Connections”

3. En la casilla “Inlets” agregamos la/s corriente/s que van a alimentar al reactor.

4. En la casilla “Outlet” seleccionamos la corriente de salida del reactor

5. De manera opcional podemos agregar una corriente de energía en la casilla “Energy

(Optional)”.

6. Hacemos clic en la pagina “Parameters”

7. Especificamos los parámetros para la caída de presión y el duty en las casillas “Pressure

Drop Parameters” y “Duty Parameters” respectivamente.

8. Hacemos clic en la pestaña “Reactions” y luego clic en la pagina “Overall”

9. En la casilla “Reactions Set” especificamos el set de reacciones a usar.

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Manual Básico Aspen HYSYS

32

10. Hacemos clic en la pagina “Details”

11. Especificamos la reacción en la casilla “Reaction”

12. Hacemos clic en la pestaña “Rating” y luego en la pagina “Sizing”

13. En la casilla “Tube Dimensions” especificamos dos de los siguientes tres parámetros

a. Lenght (longitud)

b. Total volume (volumen total)

c. Diameter (diámetro)

Si todos los valores han sido especificados correctamente, la barra de estado en la parte inferior

mostrara un mensaje de Ok tornándose de color verde. En caso de que los cálculos no puedan

realizarse, la barra se tornara amarilla indicando que información es necesaria anexar para poder

definir completamente la operación.

Definiendo un reactor de Gibbs

1. Hacemos clic en el icono de reactores generales en la paleta y en la ventana que se nos

mostrara hacemos clic en el icono del reactor de Gibbs (Gibbs Reactor)

2. Hacemos doble clic sobre el icono y nos dirigimos a la pestaña “Design” y luego a la pagina

“Connections”

3. En la casilla “Inlets” agregamos la/s corriente/s que van a alimentar al reactor.

4. En la casilla “Vapour outlet” especificamos la corriente de vapor de salida.

5. En la casilla “Liquid outlet” seleccionamos la corriente de liquido de salida.

6. De manera opcional podemos agregar una corriente de energía en la casilla “Energy”

Si todos los valores han sido especificados correctamente, la barra de estado en la parte inferior

mostrara un mensaje de Ok tornándose de color verde. En caso de que los cálculos no puedan

realizarse, la barra se tornara amarilla indicando que información es necesaria anexar para poder

definir completamente la operación.

Definiendo un reactor de equilibrio

1. Hacemos clic en el icono de reactores generales en la paleta y en la ventana que se nos

mostrara hacemos clic en el icono del reactor de equilibrio (Equilibrium Reactor)

2. Hacemos doble clic sobre el icono y nos dirigimos a la pestaña “Design” y luego a la pagina

“Connections”

3. En la casilla “Inlets” agregamos la/s corriente/s que van a alimentar al reactor.

4. En la casilla “Vapour outlet” especificamos la corriente de vapor de salida.

5. En la casilla “Liquid outlet” seleccionamos la corriente de liquido de salida.

6. De manera opcional podemos agregar una corriente de energía en la casilla “Energy”

7. Hacemos clic en la pestaña “Reactions” y luego en la pagina “Details”

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Manual Básico Aspen HYSYS

33

8. Seleccionamos el set de reacciones a usar desde la casilla “Reactions Set” y la reacción

desde la casilla “Reaction”

Si todos los valores han sido especificados correctamente, la barra de estado en la parte inferior

mostrara un mensaje de Ok tornándose de color verde. En caso de que los cálculos no puedan

realizarse, la barra se tornara amarilla indicando que información es necesaria anexar para poder

definir completamente la operación.

Definiendo un reactor de conversión

1. Hacemos clic en el icono de reactores generales en la paleta y en la ventana que se nos

mostrara hacemos clic en el icono del reactor de conversión (Conversion Reactor)

2. Hacemos doble clic sobre el icono y nos dirigimos a la pestaña “Design” y luego a la pagina

“Connections”

3. En la casilla “Inlets” agregamos la/s corriente/s que van a alimentar al reactor.

4. En la casilla “Vapour outlet” especificamos la corriente de vapor de salida.

5. En la casilla “Liquid outlet” seleccionamos la corriente de liquido de salida.

6. De manera opcional podemos agregar una corriente de energía en la casilla “Energy”

7. Hacemos clic en la pestaña “Reactions” y luego en la pagina “Details”

8. Seleccionamos el set de reacciones a usar desde la casilla “Reactions Set” y la reacción

desde la casilla “Reaction”

Si todos los valores han sido especificados correctamente, la barra de estado en la parte inferior

mostrara un mensaje de Ok tornándose de color verde. En caso de que los cálculos no puedan

realizarse, la barra se tornara amarilla indicando que información es necesaria anexar para poder

definir completamente la operación.

Definiendo una torre de destilación (método riguroso)

1. Agregamos una torre de destilación haciendo clic en el siguiente icono

2. Hacemos doble clic sobre el icono de la torre de destilación

3. En la casilla “# stages” colocamos el numero de platos que tiene la torre.

4. En la columna “Streams” dentro de la tabla “Inlets Streams” especificamos la corriente (o

las corrientes) de alimentación de la torre.

5. En la columna “Inlet Stage” especificamos el plato de alimentación de cada una de las

corrientes de entrada.

6. Agregamos una corriente de energía para el condensador en la casilla “Condenser Energy

Stream”

7. En la casilla “Condenser” especificamos el tipo de condensador a usar. Dependiendo de la

elección definimos las corrientes másicas respectivas:

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Manual Básico Aspen HYSYS

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a. Total: Especificamos una corriente liquida de salida del condensador

b. Partial: Especificamos una corriente liquida y una de vapor para la salida del

condensador

c. Full Rflx: Especificamos una corriente de vapor para la salida del condensador.

8. En la casilla “Reboiler Energy Stream” especificamos una corriente de energía para el

rehervidor.

9. En la casilla “Bottoms Liquid Outlet” especificamos una corriente másica para la salida del

rehervidor.

10. Hacemos clic en el botón “Next”

11. En la casilla “Condenser pressure” especificamos la presión del condensador

12. En la casilla “Condenser Pressure Drop” especificamos la caída de presión a través del

condensador

13. En la casilla “Reboiler Pressure” especificamos la presión del rehervidor

14. Hacemos clic en el botón “Next”.

15. (Opcional) especificamos valores para las temperaturas del condensador, plato superior y

rehervidor.

16. Hacemos clic en el botón “Next”.

17. (Opcional) especificamos el flujo (másico, molar o volumétrico) del producto o la tasa de

reflujo.

18. Hacemos clic en “Done” para desplegar la ventana de propiedades de la columna.

19. Hacemos clic en la pestaña “Design” y luego clic en la pagina “Spec”

Para poder correr la columna de destilación, es necesario que el numero de variables

desconocidas sea igual al número de restricciones, es decir que los grados de libertad sean

igual a cero. HYSYS reconoce como restricciones todas aquellas especificaciones que

definamos dentro de la torre tales como:

Flujo de los productos

Tasa de reflujo

Temperatura de los platos, etc.

20. Dentro de la casilla “Column Specifications” hacemos clic en el botón “Add” para agregar

y especificar restricciones en la columna.

21. Repetir el paso 20 hasta que los grados de libertad sean igual a cero (Para ver los grados

de libertad nos vamos a la pagina “Monitor”, donde encontraremos una casilla

denominada “Degrees of Freedom”).

22. Hacemos clic en el botón “Run” en la parte inferior de la ventana, para que HYSYS realice

los cálculos pertinentes para la simulación de la torre.

Si los grados de libertad son igual a cero, y todas las especificaciones fueron correctas, tras hacer

clic en el botón “Run” la barra de estado en la parte inferior de la ventana se tornara de color

verde mostrando un mensaje de Ok. En caso de que los cálculos no pudieran realizarse la barra de

estado se tornara roja indicando un mensaje de “Unconverged”.

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Manual Básico Aspen HYSYS

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Definiendo una torre de absorción con condensador

1. Agregamos la torre haciendo clic en el siguiente icono

2. Hacemos doble clic sobre el icono de la torre de absorción

3. En la casilla “# stages” colocamos el numero de platos que tiene la torre.

4. En la casilla “bottom stage inlet” especificamos la corriente de alimentación para el fondo

de la torre.

5. Agregamos una corriente de energía para el condensador en la casilla “Condenser Energy

Stream”

6. En la casilla “Condenser” especificamos el tipo de condensador a usar. Dependiendo de la

elección definimos las corrientes másicas respectivas:

a. Total: Especificamos una corriente liquida de salida del condensador

b. Partial: Especificamos una corriente liquida y una de vapor para la salida del

condensador

c. Full Rflx: Especificamos una corriente de vapor para la salida del condensador

7. En la casilla “Bottom Liquid Outlet” especificamos una corriente para el producto de

fondo.

8. Hacemos clic en el botón “Next”

9. En la casilla “Condenser pressure” especificamos la presión del condensador

10. En la casilla “Condenser Pressure Drop” especificamos la caída de presión a través del

condensador

11. En la casilla “Bottom Stage Pressure” especificamos la presión del rehervidor

12. Hacemos clic en el botón “Next”.

13. (Opcional) especificamos valores para las temperaturas del condensador, tope y fondo de

la torre.

14. Hacemos clic en el botón “Next”.

15. (Opcional) especificamos el flujo (másico, molar o volumétrico) del producto o la tasa de

reflujo.

16. Hacemos clic en “Done” para desplegar la ventana de propiedades de la columna.

17. Hacemos clic en la pestaña “Design” y luego clic en la pagina “Spec”

Para poder correr la columna de absorción, es necesario que el numero de variables

desconocidas sea igual al número de restricciones, es decir que los grados de libertad sean

igual a cero. HYSYS reconoce como restricciones todas aquellas especificaciones que

definamos dentro de la torre tales como:

Flujo de los productos

Tasa de reflujo

Temperatura de los platos, etc.

18. Dentro de la casilla “Column Specifications” hacemos clic en el botón “Add” para agregar

y especificar restricciones en la columna.

19. Repetir el paso 18 hasta que los grados de libertad sean igual a cero (Para ver los grados

de libertad nos vamos a la pagina “Monitor”, donde encontraremos una casilla

denominada “Degrees of Freedom”).

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Manual Básico Aspen HYSYS

36

20. Hacemos clic en el botón “Run” en la parte inferior de la ventana, para que HYSYS realice

los cálculos pertinentes para la simulación de la torre.

Si los grados de libertad son igual a cero, y todas las especificaciones fueron correctas, tras hacer

clic en el botón “Run” la barra de estado en la parte inferior de la ventana se tornara de color

verde mostrando un mensaje de Ok. En caso de que los cálculos no pudieran realizarse la barra de

estado se tornara roja indicando un mensaje de “Unconverged”.

Definiendo una torre de absorción

1. Agregamos una torre de absorción haciendo clic en el siguiente icono

2. Hacemos doble clic sobre el icono de la torre de absorción

3. En la casilla “# stages” colocamos el numero de platos que tiene la torre.

4. En la casilla “Top Stg Reflux” seleccionamos una de las siguientes opciones:

a. Liquid Inlet: Se especifica una corriente de alimentación en el tope en la casilla

“Top Stage Inlet”

b. Pump Around: Se especifica una corriente de reflujo en la casilla “Draw Stage”

5. Especificamos en la casilla “Bottom Stage Inlet” la alimentación en el fondo de la torre.

6. Especificamos la corriente de vapor de salida en la casilla “Ovhd Vapour Outlet”

7. Especificamos la corriente liquida de salida en el fondo en la casilla “Bottoms Liquid

Outlet”

8. Hacemos clic en el botón “Next”

9. Especificamos la presión en el tope de la torre en la casilla “Top Stage Pressure”

10. Especificamos la presión en el fondo de la torre en la casilla “Bottom Stage Pressure”

11. Hacemos clic en el botón “Next”

12. (Opcional) especificamos las temperaturas para el fondo y tope de la torre.

13. Hacemos clic en “Done” para desplegar la ventana de propiedades de la columna.

14. Hacemos clic en la pestaña “Design” y luego clic en la pagina “Spec”

Para poder correr la columna de absorción, es necesario que el numero de variables

desconocidas sea igual al número de restricciones, es decir que los grados de libertad sean

igual a cero. HYSYS reconoce como restricciones todas aquellas especificaciones que

definamos dentro de la torre tales como:

Flujo de los productos

Tasa de reflujo

Temperatura de los platos, etc.

15. Dentro de la casilla “Column Specifications” hacemos clic en el botón “Add” para agregar

y especificar restricciones en la columna.

16. Repetir el paso 15 hasta que los grados de libertad sean igual a cero (Para ver los grados

de libertad nos vamos a la pagina “Monitor”, donde encontraremos una casilla

denominada “Degrees of Freedom”).

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Manual Básico Aspen HYSYS

37

17. Hacemos clic en el botón “Run” en la parte inferior de la ventana, para que HYSYS realice

los cálculos pertinentes para la simulación de la torre.

Si los grados de libertad son igual a cero, y todas las especificaciones fueron correctas, tras hacer

clic en el botón “Run” la barra de estado en la parte inferior de la ventana se tornara de color

verde mostrando un mensaje de Ok. En caso de que los cálculos no pudieran realizarse la barra de

estado se tornara roja indicando un mensaje de “Unconverged”.

Definiendo una torre de absorción con rehervidor

1. Agregamos el equipo haciendo clic sobre el siguiente icono

2. Hacemos doble clic sobre el icono de la torre de absorción

3. En la casilla “# stages” colocamos el numero de platos que tiene la torre.

4. En la casilla “Top Stg Reflux” seleccionamos una de las siguientes opciones:

a. Liquid Inlet: Se especifica una corriente de alimentación en el tope en la casilla

“Top Stage Inlet”

b. Pump Around: Se especifica una corriente de reflujo en la casilla “Draw Stage”

5. Especificamos la corriente de vapor de salida en la casilla “Ovhd Vapour Outlet”

6. Especificamos una corriente de energía en la casilla “Reboiler Energy Stream”

7. Especificamos la corriente liquida de salida en el fondo en la casilla “Bottoms Liquid

Outlet”

8. Hacemos clic en el botón “Next”

9. Especificamos la presión en el tope de la torre en la casilla “Top Stage Pressure”

10. Especificamos la presión del rehervidor en la casilla “Reboiler Pressure”

11. Hacemos clic en “Next”

12. (Opcional) especificamos la temperatura del tope y del rehervidor.

13. Hacemos clic en “Next”

14. Hacemos clic en “Done”

15. Hacemos clic en la pestaña “Design” y luego clic en la pagina “Spec”

Para poder correr la columna de absorción, es necesario que el numero de variables

desconocidas sea igual al número de restricciones, es decir que los grados de libertad sean

igual a cero. HYSYS reconoce como restricciones todas aquellas especificaciones que

definamos dentro de la torre tales como:

Flujo de los productos

Tasa de reflujo

Temperatura de los platos, etc.

16. Dentro de la casilla “Column Specifications” hacemos clic en el botón “Add” para agregar

y especificar restricciones en la columna.

17. Repetir el paso 16 hasta que los grados de libertad sean igual a cero (Para ver los grados

de libertad nos vamos a la pagina “Monitor”, donde encontraremos una casilla

denominada “Degrees of Freedom”).

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Manual Básico Aspen HYSYS

38

18. Hacemos clic en el botón “Run” en la parte inferior de la ventana, para que HYSYS realice

los cálculos pertinentes para la simulación de la torre.

Si los grados de libertad son igual a cero, y todas las especificaciones fueron correctas, tras hacer

clic en el botón “Run” la barra de estado en la parte inferior de la ventana se tornara de color

verde mostrando un mensaje de Ok. En caso de que los cálculos no pudieran realizarse la barra de

estado se tornara roja indicando un mensaje de “Unconverged”.

Definiendo una torre de extracción liquido-liquido

1. Agregamos una torre de extracción haciendo clic en el siguiente icono

2. Hacemos doble clic sobre el icono de la torre de extracción

3. En la casilla “# stages” colocamos el numero de platos que tiene la torre.

4. En la casilla “Top Stage Inlet” agregamos la corriente de alimentación en el tope de la

torre.

5. En la casilla “Botton Inlet Stage” agregamos la corriente de alimentación en el fondo de la

torre.

6. En la casilla “Ovhd light liquid” elegimos una corriente para la salida en el tope de la torre.

7. En la casilla “Bottoms Heavy Liquid” seleccionamos una corriente para la salida en el

fondo de la torre.

8. Hacemos clic en “Next”

9. Especificamos los valores para las presiones del tope y del fondo de la torre.

10. Hacemos clic en “Next”

11. (Opcional) Especificamos valores para las temperaturas del tope y del fondo de la torre.

12. Hacemos clic en “Done”

A continuación podemos correr la torre haciendo clic en el botón “Run”. Si todas las

especificaciones fueron correctas la barra de estado en la parte inferior de la ventana se tornara

de color verde mostrando un mensaje de Ok. En caso de que los cálculos no pudieran realizarse la

barra de estado se tornara roja indicando un mensaje de “Unconverged”.

Definiendo una torre Trifásica

1. Agregamos el equipo haciendo clic en el siguiente icono

2. Elegimos uno de los siguientes modelos de torres:

a. Distillation (destilación)

b. Refluxed Absorber (Absorción con reflujo)

c. Rebolier Absorber (Absorción con rehervidor)

d. Absorber (Absorción)

3. Hacemos clic en el botón “Next”

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Manual Básico Aspen HYSYS

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4. En la casilla “Number of Stages” especificamos el número de etapas de la torre.

5. En la casilla “Two Liquids Phase Check” seleccionamos las etapas con dos fases de líquido. 6. Especificamos una corriente de energía en la casilla “Condenser Energy Stream” 7. En la casilla “Condenser Type” especificamos el tipo de condensador:

a. Total b. Partial (Parcial) c. Full reflux (Reflujo total)

8. En las casillas restantes especificamos corrientes masicas. 9. Hacemos clic en el botón “Next” 10. (Opcional) especificamos los flujos para las entradas y salidas del condensador 11. Hacemos clic en “Next” y a continuación se nos mostrara la ventana de propiedades de la

torre. 12. A continuación especificamos los valores de la torre siguiendo los pasos anteriormente

explicados para cada tipo de torre (destilación, absorción, etc)

Definiendo un separador de componentes

1. Agregamos el equipo haciendo clic en el siguiente icono 2. En la casilla “Inlet Streams” especificamos la/s corriente/s de entrada 3. En la casilla “Overhead Outlet” especificamos la/s corriente/s de salida por el tope. 4. En la casilla “Bottoms Outlet” especificamos la corriente de salida por el fondo 5. (Opcional) Especificamos una corriente de energía en la casilla “Energy Stream” 6. Nos vamos a la pagina “Splits” dentro de la pestaña “Design” 7. Especificamos las fracciones de los componentes para la corriente de tope.

Si todos los valores han sido especificados correctamente, la barra de estado en la parte inferior

mostrara un mensaje de Ok tornándose de color verde. En caso de que los cálculos no puedan

realizarse, la barra se tornara amarilla indicando que información es necesaria anexar para poder

definir completamente la operación.

Definiendo una torre de destilación (shortcut)

1. Agregamos el equipo haciendo clic en el siguiente icono 2. En la casilla “Inlet” agregamos la corriente de alimentación 3. En la casilla “Top Product Phase” especificamos la fase del producto de tope (liquido o

vapor) 4. Especificamos corrientes de energía para las casillas “Condenser Duty” y “Reboiler Duty” 5. Especificamos corrientes másicas para las casillas “Distillate” y “Bottoms” 6. Hacemos clic en “Parameters” 7. En la casilla “Components” especificamos los componentes clave ligero y clave pesado

junto con sus fracciones. 8. En la casilla “Pressures” especificamos las presiones del condensador y del rehervidor 9. A continuación se habrá especificado un valor en la casilla “Minimun Reflux Ratio” el cual

ha sido calculado por HYSYS. Debemos ahora especificar un valor para la relación de

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Manual Básico Aspen HYSYS

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reflujo externa (External Reflux Ratio) la cual para condiciones de diseño debe ser 1.5 veces el relujo mínimo.

Si todos los valores han sido especificados correctamente, la barra de estado en la parte inferior

mostrara un mensaje de Ok tornándose de color verde. En caso de que los cálculos no puedan

realizarse, la barra se tornara amarilla indicando que información es necesaria anexar para poder

definir completamente la operación.

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Manual Básico Aspen HYSYS

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Casos de estudio.

Unidad de procesamiento de Gas Natural:

En el siguiente caso de estudio, modelaremos una unidad de procesamiento de gas natural en la

cual se usara un sistema de refrigeracion de propano para condensar liquidos en la alimentacion y

luego procesar dichos liquidos en un torre de destilacion para obtener un producto con una

fraccion dada de propano.

El diagrama de flujo del proceso es el siguiente:

Las corrientes “Feed 1” y “Feed 2”, son las alimentaciones del proceso, las cuales entran a un mezclador de corrientes para luego alimentar un separador de fases.

Por el tope del separador, tendremos una corriente de vapor que será preenfriada en un intercambiador de calor que utilizara una corriente de recirculación del separador LTS (Low Temperature Separator), y luego entrara a una segunda etapa de enfriamiento donde el equipo será simulado como un enfriador simple para calcular el duty necesario para enfriar la corriente a una temperatura especifica.

La corriente de salida del enfriador, entrara a un separador de baja temperatura (LTS), del cual obtendremos por el tope un primer producto que será recirculado al intercambiador del calor para aprovechar su temperatura en la sección de preenfriamiento, y por el fondo tendremos una corriente liquida que será mezclada con el producto liquido del primer separador para alimentar la torre de destilación. En dicha torre procesaremos la corriente liquida para obtener un producto con una fracción especifica de propano por el fondo.

Casos de estudio

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Para comenzar, creamos un nuevo caso haciendo clic en el siguiente icono . A continuación se nos abrirá el “Simulation basis manager” donde especificaremos los componentes y el sistema termodinámico, pero antes procederemos a editar las preferencias del programa para mostrar las unidades de flujo molar en millones de pies cúbicos estándar por día (MMSCFD), para así tener una mayor comodidad al manipular los flujos en la simulación.

Para editar las unidades hacemos clic en “Tools” y luego en “Preferences” como muestra la imagen:

En la ventana que se nos mostrara, nos dirigimos a la pestaña “Variables” y en la casilla “Available Unit Sets” procedemos a clonar el set de unidades “Field” haciendo clic sobre él, y luego hacemos clic sobre el botón “Clone”

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Se creara un nuevo set de unidades denominado “NewUser” el cual procedemos a editar el nombre, en la casilla “Unit Set Name” colocando “Set1” para identificarlo.

Ahora nos dirigimos a la casilla “Display Units” y buscamos el flujo molar para que dichas unidades sean especificadas como Millones de pies cúbicos estándar por día (MMSCFD)

Luego cerramos la ventana y nos regresamos al “Simulation Basis Manager”

Para la simulación utilizaremos como paquete termodinámico Peng-Robinson, y los siguientes componentes:

Nitrógeno (N2)

Dióxido de carbono (CO2)

Metano (CH4)

Etano (C2H6)

Propano (C3H8)

i-butano (C4H10)

n-butano (C4H10)

Una vez agregados los componentes, y especificado el sistema termodinámico procedemos a entrar al entorno de simulación haciendo clic en el botón “Enter simulation environment” desde la ventana principal del “Simulation Basis Manager”

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Una vez en el entorno de simulación agregamos dos corrientes másicas con la siguiente información:

Corriente Propiedad

Feed 1 Feed 2

Flujo molar (MMSCFD) 6 4

Temperatura (F) 60 60

Presión (Psia) 600 600

Fracción molar N2 0.01 0.02

Fracción molar CO2 0.01 0

Fracción molar CH4 0.6 0.4

Fracción molar C2H6 0.2 0.2

Fracción molar C3H8 0.1 0.2

Fracción molar C4H10 0.04 0.1

Fracción molar C4H10 0.04 0.08

Luego de especificar las corrientes de alimentación, agregamos el mezclador MX-100 y la corriente de salida MixerOut la cual será calculada automáticamente al anexarla a la salida del mezclador, debido a que las entradas están completamente especificadas.

Seleccionamos desde la paleta de procesos, un separador de fase (separator) y lo agregamos a la

simulación, agregando las corrientes SepVap y SepLiq para vapor y liquido de salida.

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A continuación agregamos el intercambiador de calor “Gas/Gas”, creamos las corrientes másicas

”LTSVap”, “CoolGas” y “SalesGas” y las conectamos al equipo como muestra la imagen:

Nos vamos a la pagina “Parameters” y especificamos una caída de presión de 10 Psia tanto para el

lado tubo como para el lado carcasa:

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Hacemos clic en la pestaña “Rating” y nos dirigimos a la pagina “Sizing”

En la casilla “Configuration” especificamos un valor de 1 para la casilla “Tube Passes per Shell” (le

damos aceptar a la ventana emergente que se mostrara ya que solo nos recordara que el numero

de pasos por el tubo debe ser múltiplo del numero de pasos por carcasa) y nos aseguramos que en

la casilla “First Tube Pass Flow Direction” aparezca “Counter” para simular un flujo en contra

corriente dentro del intercambiador.

Aunque la barra de estado se muestre amarilla, ya hemos especificado completamente el

intercambiador de calor, la razón por la cual no se han realizado completamente los cálculos es

debido a que falta información en las corrientes másicas involucradas con el equipo, las cuales

especificaremos luego.

Agregamos el enfriador a nuestra simulación haciendo clic en el siguiente icono dentro de la paleta

de procesos

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Conectamos la corriente “CoolGas” en la entrada del enfriador, y creamos las corrientes

“ColdGas” y “Duty” para conectarlas al equipo como muestra la imagen.

Nos vamos a la pagina “Parameters” y especificamos una caída de presión de 10 psi.

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Como podemos notar la barra de estado todavía se muestra amarilla indicando que faltan datos

para realizar los cálculos.

Si hacemos clic en la pestaña “Worksheet” podemos notar que la temperatura de la corriente de

entrada “CoolGas” y la temperatura de la corriente de salida “ColdGas” no han sido especificadas.

La temperatura de la corriente de alimentación será calculada cuando el intercambiador

“Gas/Gas” sea simulado completamente, por lo que dejamos esa temperatura sin especificar y

colocamos un valor de 0 0F en la temperatura de la corriente de salida “ColdGas”.

A continuación agregamos el separador haciendo clic en el siguiente icono dentro de la paleta de

procesos

Hacemos doble clic sobre el equipo, especificamos la corriente “ColdGas” como alimentación del

separador, la corriente “LTSVap” como producto de tope, y creamos una corriente con el nombre

“LTSLiq” para el producto de fondo. Al especificar todas las corrientes HYSYS realizara los cálculos

de manera automática y el equipo quedara completamente especificado.

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A continuación hacemos doble clic sobre el intercambiador de calor “Gas/Gas”, luego nos vamos a

la pagina “Specs” dentro de la pestaña “Design” como muestra la imagen:

Como ya sabemos para que HYSYS pueda realizar los cálculos pertinentes el numero de variables

desconocidas debe ser igual al número de restricciones o variables conocidas (en otras palabras

los grados de libertad deben ser igual a cero).

Actualmente los grados de libertad de este equipo son iguales a 1 debido a que solo se posee una

restricción y debemos especificar otra para correr la simulación.

Para ello vamos a especificar que entre las corrientes “SepVap” y “SalesGas” existe un delta de

temperatura de 10 0F.

Para agregar la

restricción hacemos

clic sobre el botón

“Add” y especificamos

los valores como se

muestra en la imagen

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Manual Básico Aspen HYSYS

50

Ahora podemos ver que todas las corrientes y todos los equipos que hemos agregados hasta este

punto han sido simulados exitosamente, y tenemos nuestra primera corriente producto

denominada “SalesGas”.

A continuación agregaremos el segundo mezclador de corrientes a la simulación para unir las

corrientes “SepLiq” y “LTSLiq” para alimentar la torre de destilación.

Luego agregamos nuestra torre de destilación haciendo clic en el siguiente icono y hacemos

doble clic sobre el equipo.

En la casilla “Condenser” especificamos Full Rflx para especificar un condensador con reflujo total,

y especificamos las corrientes másicas y de energía como lo indica la imagen:

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Las demás propiedades de la torre se indican en la siguiente tabla:

Propiedad Valor Presión del condensador 200 Psia

Presión del rehervidor 205 Psia

Temperatura del condensador 40 0F

Temperatura del rehervidor 200 0F

Flujo de vapor 2.0 MMSCFD

Relación de reflujo 1

Con los valores indicados en la tabla tenemos suficiente información para que HYSYS pueda

realizar los cálculos de la torre, pero dado que deseamos tener una fracción especifica de propano

por el fondo de la torre (una cantidad mínima para poder obtener la mayor parte del propano por

el tope) vamos a crear una nueva especificación para la simulación y dejar el flujo de vapor como

un valor de estimación para que los cálculos se den en el menor número de iteraciones posibles.

En la ventana de propiedades de la torre, nos vamos a la pagina “Monitor” dentro de la pestaña

“Design”.

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Una vez aquí desactivamos la casilla “Active” para la especificación “Ovhd Vap Rate”, y luego

hacemos clic en el botón “Add Spec..”

En la nueva ventana especificamos la nueva restricción como se muestra en la siguiente imagen:

Para terminar nos vamos a la pagina “Connections” dentro de la pestaña “Design” y hacemos clic

en el botón “Run”

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Unidad de procesamiento de crudo:

En el siguiente caso de estudio, simularemos una instalación para fraccionamiento de petróleo, en

la que se procesan 100000 barriles/día de petróleo crudo para producir nafta, kerosene, diesel,

gasoil atmosférico y productos de residuo atmosféricos. El petróleo crudo (precalentado aguas

arriba a 4500F y a una presión de 75 psia) se alimenta a un tanque separador pre-flash, donde los

vapores se separan del líquido. El líquido es calentado en el horno a 6500F, mientras que los

vapores, sin pasar por el horno, se vuelven a mezclar con el crudo caliente proveniente del mismo.

Esta corriente combinada es finalmente alimentada a la columna de fraccionamiento atmosférica.

A continuación se muestra el diagrama de flujo principal del proceso.

La columna principal consiste de 29 platos teóricos y un condensador parcial de 3 fases, 3

columnas laterales despojadoras y 3 circuitos refrigerados de recirculación (pump around), como

se observa en el sub-flowsheet correspondiente. La alimentación (TowerFeed) entra en el plato 28

(junto a la corriente de energía TrimDuty), mientras que por el fondo de la columna se alimenta

vapor sobrecalentado.

Del condensador se extrae el agua (WasteH2O) y Nafta, de las columnas despojadoras se obtienen

Kerosene, Diesel y AGO (atmospheric gas oil), y del fondo de la torre se obtiene un Residuo del

crudo.

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54

Los ensayos de laboratorios nos proporcionan los siguientes datos sobre el crudo:

Propiedades del crudo

Peso molecular 300.00

Densidad API 48.75

Ensayo de Densidad API

%Vol Liq Destilado Densidad API

13.0 63.28

33.0 54.86

57.0 45.91

74.0 38.21

91.0 26.01

Componentes livianos (%Volumen de liquido)

Propano 0.00

i-Butano 0.19

n-Butano 0.11

i-Pentano 0.37

n-Pentano 0.46

Ensayo de destilación TBP (True Boiling Point)

Porcentaje de volumen Liquido destilado

Temperatura (0F) Peso molecular

0.0 80.0 68.0

10.0 255.0 119.0

20.0 349.0 150.0

30.0 430.0 182.0

40.0 527.0 225.0

50.0 635.0 282.0

60.0 751.0 350.0

70.0 915.0 456.0

80.0 1095.0 585.0

90.0 1277.0 719.0

98.0 1410.0 838.0

Ensayo de Viscosidad

% Vol Liq Destilado Viscosidad (cp)

@100 0F Viscosidad (cp)

@210 0F

10.0 0.20 0.10

30.0 0.75 0.30

50.0 4.20 0.80

70.0 39.00 7.50

90.0 600.00 122.30

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Comenzamos la simulación abriendo un nuevo caso, haciendo clic sobre el siguiente icono

Antes de comenzar con la simulación debemos modificar las preferencias por lo que vamos a

Tools-Preferences.. y en la ventana de preferencias nos ubicamos en la pagina “Units” dentro de la

pestaña “Variables”.

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Hacemos clic sobre el set de unidades “Field” y luego procedemos a clonarlo haciendo clic en el

botón “Clone”.

Un nuevo set de unidades aparecerá denominado “NewUser” el cual renombraremos como

“Field-Density”.

Dentro de la sección “Display Units” buscamos la celda para la unidad de densidad estándar

(Standard Density) y cambiamos la unidad de lb/ft3 a API_60

Realizamos lo mismo para cambiar también la unidad “Mass Density” de lb/ft3 a API

Nuestro nuevo set de unidad ha sido especificado exitosamente y podremos continuar con la

simulación, cerramos la ventana de preferencias y nos dirigimos a la ventana del “Simulation Basis

Manager” para especificar los componentes y el paquete termodinámico a usar para la simulación

de la unidad de procesamiento de crudo.

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Manual Básico Aspen HYSYS

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Una vez dentro del “Simulation Basis Manager” procederemos a crear primero la lista de

componentes antes de elegir el paquete termodinámico a usar, para ello nos dirigimos a la

pestaña “Components” y hacemos clic en el botón “Add”

De manera predeterminada se creara la lista “Components List - 1” dentro de la cual

especificaremos los siguientes componentes:

Agua

Propano

i-Butano

n-Butano

i-Pentano

n-Pentano

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Luego de especificar los componentes cerramos la ventana y dentro del “Simulation Basis

Manager” nos dirigimos a la pestaña “Fluid Package”.

Hacemos clic en el botón “Add” y en la ventana siguiente especificamos “Peng-Robinson” como

nuestro paquete termodinámico a usar para la simulación.

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En este caso de estudio, necesitaremos crear componentes hipotéticos para simular la corriente

de crudo, mediante los ensayos de laboratorio que se han suministrado.

Para ello nos dirigiremos a la pestaña “Oil Manager” dentro del “Simulation Basis Manager” y

hacemos clic en el botón “Enter Oil Environment”

A continuación se abrirá la ventana de propiedades de caracterización de crudo, bajo la cual

podremos especificar las propiedades de nuestro crudo para crear los componentes hipotéticos

para la simulación.

En esta ventana hacemos clic en el botón “Add” para agregar los valores obtenidos mediante los

ensayos de laboratorio.

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Manual Básico Aspen HYSYS

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De manera general, tres pasos deben ser completados cuando estamos caracterizando crudo:

Suministrar datos para definir los ensayos.

Crear componentes hipotéticos realizando distintos cortes de crudo mediante los ensayos

suministrados

Agregar los componentes hipotéticos al paquete termodinámico que vamos a usar.

Al hacer clic en el botón “Add” en la ventana de caracterización de crudo, se nos abrirá la siguiente

ventana

En la sección “Assay Definition” podemos ver dos casillas en las cuales especificaremos Used para

la casilla “Bulk Properties” y TBP para la casilla “Assay Data Type”

El resto de las casillas

las especificamos como

muestra la imagen

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Manual Básico Aspen HYSYS

61

Del lado derecho veremos la sección “Input Data” en la cual iremos agregando todos los datos

provenientes de los ensayos de laboratorio.

Para comenzar hacemos clic en “bulk Props” y especificamos en la casilla “Molecular Weight” un

valor de 300.00 y en la casilla “Standard Density” un valor de 48.75

Ahora hacemos clic en “Light Ends” y especificamos los siguientes valores en la columna

Composition.

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62

Nos vamos a la pestaña “Calculation Defaults” y especificamos los siguientes valores para las

casillas dentro de la sección “Extrapolation methods”

Nos regresamos a la pestaña “Input Data”, hacemos clic en “Distillation”, en la casilla “Assay

Basis” especificamos “Liquid Volume” y luego hacemos clic en el botón “Edit Assay”

En la nueva ventana

especificamos los siguientes

valores

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Al finalizar de especificar los valores hacemos clic en el botón “Ok” y regresamos a la sección

“Input Data” donde ahora haremos clic en “Molecular Wt” y luego en “Edit Assay” donde

especificaremos los siguientes valores:

A continuación hacemos clic en “Density” y luego en “Edit Assay” para especificar los siguientes

valores:

Podemos notar que la

columna “Assay

Percent” está en negro

indicándonos que no

podemos modificarla

debido a que

previamente

especificamos el peso

molecular como una

variable dependiente

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Hacemos clic en “Ok” para volver a la sección “Input Data” y luego hacemos clic en “Viscosity1”

En la sección “Viscosity Curve” seleccionamos la opción “Use Both”, nos aseguramos que en la

casilla “Temperature” este especificado un valor de 100 0F, y luego hacemos clic en el botón “Edit

Assay” para especificar los siguientes valores:

Realizamos lo mismo para la opción “Viscosity2” pero especificamos una temperatura de 210 0F y

especificamos los siguientes valores en la tabla:

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En este punto ya hemos especificado exitosamente en HYSYS todos los datos de los ensayos de

laboratorio para nuestra muestra de crudo, por lo que a continuación hacemos clic en el botón

“Calculate” para que HYSYS realice los cálculos pertinentes para simular dichos ensayos y

cerramos la ventana para así regresar a la ventana de propiedades de caracterización de crudo.

Una vez en la ventana de propiedades de caracterización de crudo, nos vamos a la pestaña

“Cut/blend” y hacemos clic en el botón “Add” para abrir una nueva ventana donde

especificaremos los cortes del crudo.

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Una vez en esta ventana hacemos clic en el botón “Add” y HYSYS automáticamente creara los

componentes hipotéticos (esto debido a que la opción AutoCut esta activada en la casilla Cut

Option Selection)

HYSYS calcula los componentes hipotéticos de la mezcla de crudo basándose en los siguientes

parámetros:

Entre IBP (Initial Boiling Point) y 800 0F, genera un corte cada 25 0F

Entre 800 0F y 1200 0F, genera un corte cada 50 0F

Entre 1200 0F y 1400 0F, genera un corte cada 100 0F

El IBP o punto de ebullición inicial, es el punto de inicio para el primer rango de temperatura,

siendo el IBP el punto de ebullición estándar del componente más pesado en los componentes

“Light ends” que para nuestro caso es el n-Pentano con una temperatura de ebullición de 96.9 0F.

Sabiendo esto tendríamos la siguiente cantidad de componentes hipotéticos para cada rango de

temperaturas:

Por lo que tendríamos un total de 38 componentes hipotéticos en nuestra mezcla de crudo.

Para finalizar lo que nos resta es agregar la mezcla de crudo a la simulación, lo cual hacemos

dirigiéndonos a la pestaña “Install Oil” en la ventana de propiedades de caracterización de crudo,

y nombramos la corriente de crudo como “Preheat Crude” para que una vez que entremos al

entorno de simulación, nos encontremos con dicha corriente para usarla.

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Manual Básico Aspen HYSYS

67

A continuación regresamos al “Simulation Basis Environment” haciendo clic en el siguiente icono

en la barra de herramientas

Una vez dentro del “Simulation Basis Environment” hacemos clic en el botón “Enter Simulation

Environment” para entrar al entorno de simulación donde nos encontraremos con la siguiente

ventana:

Como podemos ver, automáticamente tendremos en el entorno de simulación la corriente

“Preheat Crude” la cual representara la corriente de crudo para nuestra simulación.

Lo primero que haremos es especificar las condiciones de presión, temperatura y flujo de volumen

de líquido para lo cual hacemos doble clic sobre la corriente y especificamos los Siguientes valores:

Temperatura 450 0F

Presión 75 Psia

Flujo de volumen de liquido 100000 Barriles/día

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Manual Básico Aspen HYSYS

68

A continuación crearemos 3 nuevas corrientes másicas con las siguientes especificaciones:

Luego de especificar las corrientes másicas, procedemos a especificar el separador flash haciendo

clic en el siguiente icono

Creamos dos nuevas corrientes con los nombres “PreFlashVap” y “PreFlashLiq” las cuales

colocaremos como corrientes de producto de tope y de fondo respectivamente, y como

alimentación colocaremos nuestra corriente de crudo “Preheat Crude”

Bottom Steam

Temperatura (0F) 375

Presión (Psia) 150

Flujo másico (Lb/Hr) 7500

Fracción de H2O 1

Diesel Steam

Temperatura (0F) 300

Presión (Psia) 50

Flujo másico (Lb/Hr) 3000

Fracción de H2O 1

AGO Steam

Temperatura (0F) 300

Presión (Psia) 50

Flujo másico (Lb/Hr) 2500

Fracción de H2O 1

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Manual Básico Aspen HYSYS

69

Nos vamos a la pagina “Parameters” en la pestaña “Design” donde veremos que de manera

predeterminada HYSYS especifica una caída de presión igual a cero, lo cual es aceptable para este

ejemplo.

Para ver las propiedades calculadas en las corrientes de salida podemos dirigirnos a la pestaña

“Worksheet” como muestra la imagen:

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Manual Básico Aspen HYSYS

70

A continuación especificaremos el horno que será simulado como un calentador simple. Para

agregarlo a la simulación haremos clic sobre el siguiente icono en la paleta de procesos:

Colocamos el calentador a la derecha del separador, y procedemos primero a cambiar el icono

predeterminado, haciendo clic derecho sobre el calentador y dirigiéndonos a la opción “Change

icon”

Luego de colocar el calentador, crearemos dos nuevas corrientes, una másica la cual nombraremos

“Hot Crude” y una corriente de energía con el nombre de “Crude Duty”.

Hacemos doble clic sobre el calentador, en la casilla “Name” colocamos “Furnace” y luego

conectamos las corrientes al calentador como muestra la imagen:

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Manual Básico Aspen HYSYS

71

Nos vamos a la pagina “Parameters” dentro de la pestaña “Design” y especificamos una caída de

presión de 10 Psi

Como podemos, ver el calentador aun no está completamente especificado debido a que es

necesario ingresar el duty de la corriente de energía o la temperatura de la corriente de salida.

Dado que nos interesa que la temperatura de salida tenga un valor específico el cual conocemos,

nos dirigimos a la pestaña “Worksheet” y especificamos una temperatura de 650 0F para la

corriente “Hot Crude”.

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Manual Básico Aspen HYSYS

72

Hasta este momento nuestra simulación debe de lucir de la siguiente manera:

Ahora especificaremos el mezclador de corriente para unir las corrientes “Hot Crude” y

“PreFlashVap” en una corriente de salida denominada “Tower Feed”.

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Manual Básico Aspen HYSYS

73

Antes de comenzar a especificar la torre fraccionadora, agregaremos una corriente de energía

denominada “Trim Duty” la cual será luego utilizada en la torre.

En este punto, vuestra simulación debe lucir de la siguiente manera, en caso contrario deben

regresar en los pasos explicados hasta este punto:

Para la simulación de la torre fraccionadora, HYSYS consta con varias plantillas con diferentes tipos

predeterminados de torres los cuales podemos usar y modificar a nuestros gusto agregando

equipos, cambiando valores predeterminados etc.

En este caso nosotros necesitamos simular una torre de 29 platos teóricos, un condensador parcial

de 3 fases, 3 columnas laterales despojadoras y 3 circuitos refrigerados de recirculación (pump

around).

Como no tenemos en la paleta de procesos una torre con esas características, usaremos una torre

con condensador y reflujo en el tope, la cual iremos modificando, hasta especificar

completamente nuestra torre fraccionadora.

Antes de agregar la torre hacemos clic en “Tools-Preferences” en la barra de menú de HYSYS, y en

la ventana de opciones nos aseguramos que la casilla “Use Input Expert” este marcada.

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Manual Básico Aspen HYSYS

74

Para agregar la torre hacemos clic en el siguiente icono en la paleta de procesos

Luego hacemos doble clic sobre la torre y especificamos lo siguiente:

En la casilla “Name” colocamos Atmos Tower

En la casilla “# Stages” colocamos 29 etapas

En la casilla “Optional Inlet Stream” especificamos dos corrientes de entrada, las cuales

son “Tower Feed” y “Trim Duty” ambas entrando en la etapa 28

En la casilla “Bottom Stage Inlet” especificamos la corriente “Bottoms Steam”

En la casilla “Bottoms Liquid Outlet” especificamos la corriente “Residue”

En la casilla “Condenser Energy Stream” especificamos la corriente de energía “Cond

Duty”

En la sección “Optional Side Draws” especificamos en la celda “Stream” la corriente

WasteH2O, en la celda “Type” especificamos “W” para indicar que es una corriente de

agua, y en la celda “Draw Stage” especificamos “Condenser”

En las corrientes “Ovhd Outlets” especificamos Off Gas en la corriente de top y Naphta en

el fondo

Al finalizar la ventana debe de quedar especificada como lo muestra la siguiente imagen:

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Manual Básico Aspen HYSYS

75

Hacemos clic en el botón “Next” y especificamos los siguientes perfiles de presión:

Presión en el Condensador 19.7 Psia

Caída de presión en el Condensador 9 Psi

Presión en el fondo de la torre 32.7 Psia

Hacemos clic en el botón “Next” y especificamos lo siguiente:

Temperatura del condensador 100 0F

Temperatura del tope de la torre 250 0F

Temperatura del fondo de la torre 700 0F

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Manual Básico Aspen HYSYS

76

En la siguiente ventana especificamos lo siguiente:

En la casilla “Flow Basis” especificamos “Volume”

En la casilla “Vapour Rate” colocamos un valor de 0

En la casilla “Reflux Ratio” especificamos un valor de 1

Hacemos clic en el botón “Done” y a continuación podremos ver la ventana de propiedades de la

columna:

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Manual Básico Aspen HYSYS

77

A continuación nos dirigiremos a la pagina “Spec” dentro de la pestaña “Design”, y en la casilla

“Column Specifications” eliminamos las variables “Reflux Rate” y “Btms Prod Rate” haciendo clic

sobre ellas y luego clic en el botón “Delete”. Luego agregamos una nueva especificación haciendo

clic en el botón “Add”.

Hacemos clic en la

opción Column Draw

Rate y luego hacemos

clic en el botón Add

Spec(s)..

Por los momentos

solo colocamos el

nombre

WasteH2O Rate en

la casilla Name de

la especificación

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Manual Básico Aspen HYSYS

78

Procederemos ahora a agregar las operaciones laterales de la torre por lo que nos dirigimos a la

pagina “Side Strippers” dentro de la pestaña “Side Ops” en la ventana de propiedades de la

columna:

Hacemos clic en el botón “Add” y especificamos lo siguiente en la ventana que se nos mostrara:

En la casilla “Name” colocamos KeroSS

En la casilla “Return Stage” colocamos la etapa 8

En la casilla “Draw Stage” colocamos la etapa 9

En la sección “Flow Basis” seleccionamos Std Ideal Volume

En la casilla “Product Stream” colocamos Kerosene

En la casilla “Draw Spec” colocamos un valor de 13000 Barriles/Día

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Manual Básico Aspen HYSYS

79

Al finalizar hacemos clic en el botón “Install” y cerramos la ventana.

Hacemos clic nuevamente en el botón “Add” y especificamos lo siguiente:

En la casilla “Name” colocamos DieselSS

En la casilla “Return Stage” colocamos la etapa 16

En la casilla “Draw Stage” colocamos la etapa 17

En la sección “Flow Basis” seleccionamos Std Ideal Volume

En la sección “Configuration” seleccionamos Steam Stripped

En la casilla “Steam Feed” colocamos Diesel Steam

En la casilla “Product Stream” colocamos Diesel

En la casilla “Draw Spec” colocamos un valor de 17000 Barriles/Día

Ahora procederemos a instalar la última operación lateral por lo que hacemos nuevamente clic en

el botón “Add” y especificamos lo siguiente:

En la casilla “Name” colocamos AGOSS

En la casilla “Return Stage” colocamos la etapa 21

En la casilla “Draw Stage” colocamos la etapa 22

En la sección “Flow Basis” seleccionamos Std Ideal Volume

En la sección “Configuration” seleccionamos Steam Stripped

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Manual Básico Aspen HYSYS

80

En la casilla “Steam Feed” colocamos AGO Steam

En la casilla “Product Stream” colocamos AGO

En la casilla “Draw Spec” colocamos un valor de 5000 Barriles/Día

Con esto ya hemos finalizado con la especificación de las operaciones laterales por lo que

deberíamos ver la siguiente tabla en la página “Side Strippers” de la pestaña “Side Ops”

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Manual Básico Aspen HYSYS

81

Luego de especificar las operaciones laterales, procederemos a especificar las líneas de

recirculación “Pump Around”. Por lo que nos vamos a la página “Pump Arounds” dentro de la

pestaña “Side Ops” y hacemos clic en el botón “Add”.

En la ventana que se nos mostrara a continuación, colocamos en la casilla “Return Stage” la etapa

1 y en la casilla “Draw Stage” la etapa 2.

Hacemos clic en el botón “Install” y se nos mostrara una ventana más detallada.

En esta ventana podremos ver que cada circuito de recirculación tiene dos especificaciones

principales las cuales son la tasa de flujo (Rate) y la caída de temperatura (Temperature Drop).

Para este caso reemplazaremos la especificación de caída de temperatura por el Duty de

enfriamiento para la corriente de recirculación.

En la sección marcada como <empty> debajo de la celda PA_1_Rate especificamos un valor de

50000 Barriles/dia.

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Manual Básico Aspen HYSYS

82

A continuación hacemos doble clic en la celda “PA_1_Dt”, y se nos mostrara la siguiente ventana:

Especificamos Duty en la casilla “Spec Type” y en la celda “Spec Value” colocamos -55e6

Luego cerramos la ventana y ya tenemos especificada nuestra primera línea “Pump Around”

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Manual Básico Aspen HYSYS

83

Repetimos los pasos para especificar las 2 restantes líneas de recirculación “Pump Around” como

se muestran en las siguientes imágenes:

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Manual Básico Aspen HYSYS

84

Luego de especificar las líneas de recirculación nos vamos a la página “Pump Around” dentro de la

pestaña “Side Ops” donde podremos ver las líneas de recirculación que hemos especificado:

Hasta este punto hemos especificado una torre con 40 etapas teóricas repartidas de la siguiente

manera:

29 etapas en la columna principal

1 condensador para la columna principal

9 etapas en las columnas laterales (3 columnas laterales de 3 etapas cada una)

1 rehervidor en la columna lateral KeroSS

Para terminar con la especificación de la torre, procederemos a suministrar los datos faltantes

para que HYSYS pueda realizar los cálculos.

Nos vamos a la pagina “Monitor” dentro de la pestaña “Design”. Aquí podemos ver todas las

especificaciones para la torre.

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Manual Básico Aspen HYSYS

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A continuación reemplazaremos las especificaciones “WasteH2O Rate” y “KeroSS BoilUp” por las

siguientes:

Flujo neto liquido en el plato de alimentación.

Duty del rehervidor para la torre lateral KeroSS

Nos vamos a la pagina “Spec” dentro de la pestaña “Design” y hacemos clic en el botón “Add”. A

continuación especificamos la variable como muestra la imagen:

Con esto ya hemos especificado el flujo líquido del plato de alimentación, por lo que vamos a

especificar la siguiente variable.

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Manual Básico Aspen HYSYS

86

Nos vamos nuevamente para la pagina “Spec” dentro de la pestaña “Design”, hacemos clic en el

botón “Add” y especificamos la variable como muestra la imagen:

A continuación nos vamos a la pagina “Monitor” dentro de la pestaña “Design” donde podremos

ver las variables especificadas en nuestra columna.

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Manual Básico Aspen HYSYS

87

Antes de correr la simulación realizaremos unos últimos arreglos en las variables que hemos

especificado

Especificamos un valor de 20000 Barriles/dia para la variable “Distillate Rate”

Marcamos como activa la variable “OverFlash”

Marcamos como activa la variable “Kero Reb Duty”

Marcamos como activa la variable “Vap Prod Rate”

Desmarcamos como activa la variable “Reflux Ratio”

Desmarcamos como activa la variable “WasteH2O Rate”

Desmarcamos como activa la variable “KeroSS BoilUp Ratio”

A continuación hacemos clic en el botón “Run” para que HYSYS realice los cálculos para la

simulación de la torre.

Unidad de producción de propilenglicol

En el siguiente caso, modelaremos la conversión de oxido de propileno a propilenglicol en un

reactor de mezcla completa.

Las corriente de oxido de propileno y agua son llevadas a un mezclador, el cual alimentara un

reactor de mezcla completa operando a presión atmosférica, el producto del reactor es luego

llevado a una torre de destilación en donde el propilenglicol será obtenido como producto de

fondo de la columna.

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Manual Básico Aspen HYSYS

88

Para comenzar la simulación abrimos un nuevo caso haciendo clic en el siguiente icono

Una vez abierto el “Simulation Basis Manager” nos vamos a la pestaña “Fluid Pkgs” y

seleccionamos UNIQUAC como nuestro sistema termodinámico para esta simulación.

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Manual Básico Aspen HYSYS

89

Luego nos dirigimos a la pestaña “Components” para agregar nuestros componentes para la

simulación.

Buscamos y agregamos los siguientes componentes:

Oxido de propileno (C3H6O)

Propilenglicol (C3H8O2)

Agua (H2O)

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Manual Básico Aspen HYSYS

90

Luego de agregar los componentes nos regresamos a la pestaña “Fluid Pkgs”. Dentro de la pestaña

hacemos clic sobre el sistema termodinámico que hemos seleccionado previamente y luego

hacemos clic en el botón “View”.

En la nueva ventana que se nos mostrara, nos dirigimos a la pestaña “binary Coeffs”. En la sección

“Coeff Estimation” marcamos la opción “UNIFAC VLE” y luego hacemos clic sobre el botón

“Unknowns Only” para calcular los coeficientes binarios faltantes.

A continuación nos dirigiremos a la pestaña “Reactions”

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Manual Básico Aspen HYSYS

91

Desde aquí especificaremos la reacción que se llevara a cabo en el reactor de mezcla completa,

dicha reacción es la siguiente:

Para especificar la reacción hacemos clic en el botón “Add Rxn” y seleccionamos la opción

“Kinetic” en la siguiente ventana:

Luego de seleccionar el tipo de reacción se nos mostrara la siguiente ventana:

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Manual Básico Aspen HYSYS

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En esta ventana realizaremos lo siguiente:

En la columna “Component” especificaremos los componentes de la reacción (reactivos y

producto)

En la columna “Stoich Coeff” especificaremos los coeficientes estequiometricos de los

componentes de la reacción, tomando en cuenta que los reactivos tienen un coeficiente

negativo y los productos un coeficiente positivo.

Dado que para esta reacción suponemos un exceso de agua, especificamos un valor de 0 en la

columna “Fwd Order” para el componente agua, quedándonos la ventana de la siguiente manera:

A continuación nos vamos a la pestaña “Basis” donde especificaremos los valores como muestra la

siguiente imagen:

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Manual Básico Aspen HYSYS

93

Nos dirigimos ahora a la pestaña “Parameters” donde especificaremos los parámetros de la

ecuación de arrhenius. Especificamos los valores como se muestran en la siguiente imagen:

Para terminar de especificar las propiedades de la simulación, solo nos falta crear un set con el

cual poder asociar la reacción al reactor mezcla completa que usaremos en la simulación, por lo

que hacemos clic en el botón “Add Set” dentro de la sección “Reaction Sets” en la pestaña

“Reaction”

A continuación se nos abrirá la siguiente ventana donde seleccionaremos la reacción Rxn-1 dentro

de la columna “Active list”

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Manual Básico Aspen HYSYS

94

Para finalizar asociamos la reacción a nuestro paquete termodinámico, por lo que hacemos clic

sobre el set que acabamos de crear (Set-1) y luego hacemos clic en el botón “Add To FP”

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Manual Básico Aspen HYSYS

95

Ya hemos especificado los componentes, paquete termodinámico y reacción que utilizaremos en

la simulación por lo que hacemos clic en “Enter Simulation Enviroment” dentro del “Simulation

Basis Manager” para entrar al entorno de simulación.

Una vez en el entorno de simulación, procedemos a crear las corrientes de agua y oxido de

propileno las cuales tendrán las siguientes propiedades:

Water Feed Presión 16.17 psia

Temperatura 750F

Flujo Másico 11000 lb/hr

% másico 100% Agua

PropOxide Presión 1.1 Atm

Temperatura 750F

Flujo Molar 150 lbmol/hr

% másico 100% oxido de propileno

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Manual Básico Aspen HYSYS

96

Luego de crear las corrientes, instalaremos el mezclador haciendo clic en el siguiente icono en la

paleta de procesos

Hacemos doble clic sobre el icono, y en la ventana que se nos abrirá especificamos en la columna

“inlets” las corrientes de entrada (Water Feed y PropOxide) y en la casilla “Outlet”, especificamos

la corriente de salida MixerOut.

A continuación, hacemos clic sobre el siguiente icono en la paleta de procesos para instalar el

reactor mezcla completa

Una vez colocado el reactor mezcla completa hacemos doble clic sobre el icono y realizaremos lo

siguiente:

Especificamos la corriente “MixerOut” como alimentación del reactor en la casilla “inlets”.

Creamos una corriente de energía la cual nombraremos “Coolant” y luego la

seleccionamos en la casilla “Energy (option)”

Creamos una corriente másica con nombre “Reactor Vent”, y luego la especificamos como

producto de tope del reactor en la casilla “Vapour Outlet”

Creamos una corriente másica con nombre “Reactor Prods”, y luego la especificamos

como producto de fondo del reactor en la casilla “Liquid Outlet”

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Manual Básico Aspen HYSYS

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Luego de especificar las corrientes del reactor, nos vamos a la pestaña “Reactions”, y

especificamos en la casilla “Reaction set” el set que previamente hemos creado (Set-1).

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Manual Básico Aspen HYSYS

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A continuación nos vamos a la pagina “Parameters” dentro de la pestaña “Design” y especificamos

en la casilla “Volume” un volumen de 280 ft3, en la casilla “Liquid Volume %” un 85% de volumen

liquido y marcamos la opción “Cooling” como muestra la imagen.

En este punto solo nos falta especificar el duty de la corriente de energía, o la temperatura de

salida del reactor.

Dado que el porcentaje de conversión de la reacción depende de la temperatura, y que deseamos

que esta conversión se encuentre en un rango de 85 a 95%, vamos a especificar primeramente

una condición isotérmica en el reactor para luego evaluar la conversión del mismo y aumentar o

disminuir la temperatura dependiendo del caso.

Nos vamos entonces a la pestaña “Worksheet” y especificamos una temperatura de 750F para la

corriente “Reactor Prods” como muestra la imagen.

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Manual Básico Aspen HYSYS

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Nos vamos ahora a la pagina “Results” dentro de la pestaña “Reactions” para ver el porcentaje de

conversión de la reacción.

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Manual Básico Aspen HYSYS

100

Como podemos ver en la columna “Act % Conv” el porcentaje de conversión de la reacción con

una temperatura de salida de 750F es de 40.30%.

Nos regresamos a la pestaña “Worksheet” y especificamos ahora una temperatura de 1400F y

revisamos nuevamente el porcentaje de conversión de la reacción.

Como podemos ver con esta nueva temperatura el porcentaje de conversión es de

aproximadamente 95%.

Ya hemos terminado de especificar nuestro reactor y hasta este punto nuestra simulación debe

lucir de la siguiente manera:

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Manual Básico Aspen HYSYS

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El siguiente paso que realizaremos será agregar y especificar la torre de destilación, para separar

el etilenglicol del agua y oxido de propileno que no han reaccionado dentro de nuestro reactor de

mezcla completa.

Para agregar la torre de destilación hacemos clic sobre el siguiente icono dentro de la paleta de

procesos

A continuación hacemos doble clic sobre la torre de destilación y especificamos lo siguiente:

En la casilla “Column Name” especificamos como nombre “Tower”

En la casilla “Inlet Streams” colocamos la corriente de alimentación “Reactor Prods” la

cual entra en la etapa 5 de la torre.

En la casilla “Ovhd Outlets” superior, especificamos la corriente “OvhdVap”

En la casilla “Ovhd Outlets” inferior, especificamos la corriente “RecyProd”

En la casilla “Condenser Energy Stream” especificamos la corriente “CondDuty”

En la casilla “Reboiler Energy Stream” especificamos la corriente “RebDuty”

En la casilla “Botttons Liquid Outlet” especificamos la corriente “Glycol”

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Manual Básico Aspen HYSYS

102

Hacemos clic en el botón “Next” y en la siguiente ventana especificamos lo siguiente:

En la casilla “Condenser Pressure” especificamos un valor de 15 psia

En la casilla “Condenser Pressure Drop” especificamos un valor de 0

En la casilla “Reboiler Pressure” especificamos un valor de 17 psia

Hacemos clic dos veces en el botón “Next” no es necesario especificar perfiles de temperatura

para este caso, y en la cuarta página especificamos lo siguiente:

En la casilla “Vapour Rate” especificamos un valor de 0

En la casilla “Reflux Ratio” especificamos un valor de 1

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Manual Básico Aspen HYSYS

103

Para finalizar hacemos clic en el botón “Done” y seguidamente se nos mostrara la ventana de

propiedades de la torre.

A continuación nos vamos a la pagina “Monitor” dentro de la pestaña “Design” y dentro de la

sección “Specifications” desmarcamos de la columna “Active” la variable “Distillate Rate”

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Manual Básico Aspen HYSYS

104

Al desmarcar dicha variable, los grados de libertad de nuestra torre pasan de 0 a 1, por lo que es

necesario especificar una nueva variable para que HYSYS pueda realizar los cálculos para simular

nuestra torre.

Nos vamos a la pagina “Specs” dentro de la pestaña “Design” y hacemos clic sobre el botón “Add”

A continuación vamos a especificar como nueva variable una fracción molar de agua de 0.005 en el

fondo de la torre.

En la ventana que se nos mostrara luego de hacer clic en el botón “Add” en la pagina “Specs”,

seleccionaremos la opción “Column Component Fraction”

En la siguiente ventana que se nos mostrara especificaremos lo siguiente:

En la casilla “Name” colocamos “H2O Fraction”

En la sección “Target Type” marcamos “Stream”

En la casilla “Draw” seleccionamos “Glycol@COL1”

En la casilla “Basis” seleccionamos “Mole Fraction”

En la casilla “Spec Value” colocamos 0.005

En la sección “Components” seleccionamos H2O

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Manual Básico Aspen HYSYS

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Luego de especificar la nueva variable, hacemos clic sobre el botón “Run” dentro de la ventana de

propiedades de la torre de destilación, y ya habremos terminado nuestra simulación.

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Manual Básico Aspen HYSYS

106

Unidad de tratamiento de agua residual agria

La unidad de tratamiento de agua residual agria, es una unidad muy común en las refinerías. Dicha

unidad procesa agua proveniente de distintas fuentes dentro de la planta para eliminar el H2S y el

NH3 y así poder reutilizar el agua nuevamente dentro del proceso.

Como podemos ver en el diagrama, el agua agria es alimentada en un intercambiador de calor que

utiliza el producto de fondo de la torre para calentar la corriente “SourH2O Feed” y alimentar la

columna.

La corriente previamente calentada (Stripper Feed) es alimentada a una columna en la cual se

separan el H2S y el NH3 del agua para así poder reutilizar el agua nuevamente en la planta.

Para comenzar abrimos un nuevo caso haciendo clic en el siguiente icono

En la ventana del nuevo caso, nos dirigimos a la pestaña “Components” y agregamos los siguientes

componentes:

Agua ( )

Amoniaco ( )

Acido sulfúrico ( )

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Manual Básico Aspen HYSYS

107

Luego de agregar los componentes nos vamos a la pestaña “Fluid Pkgs” y seleccionamos “Peng

Robinson” como nuestro sistema termodinámico.

A continuación nos vamos a “tools-Preferences..” en la barra de menú y seguidamente en la

ventana de preferencias nos vamos a la pestaña “Variables” y seleccionamos “Field” como

nuestro set de unidades para este caso.

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Manual Básico Aspen HYSYS

108

Hacemos clic en el botón “Enter simulation Environment” para entrar al entorno de simulación.

Para comenzar especificamos una corriente másica con las siguientes características:

SourH2O Feed

Temperatura 100 0F

Presión 40 psia

Caudal 50000 Barriles/día

Fracción másica 0.988

Fracción másica 0.005

Fracción másica 0.007

Luego de especificar la corriente másica, agregamos a la simulación un intercambiador de calor

haciendo clic en el siguiente icono

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Manual Básico Aspen HYSYS

109

Hacemos doble clic sobre el intercambiador de calor, y especificamos lo siguiente en la página

“Connections” dentro de la pestaña “Design”

Especificamos la corriente SourH2O Feed como la entrada del lado tubo

Creamos y especificamos la corriente Stripper Feed como la salida del lado tubo

Creamos y especificamos la corriente Stripper Bottoms como la entrada del lado carcasa

Creamos y especificamos la corriente Effluent como la salida del lado carcasa

A continuación nos vamos a la pagina “Parameters” dentro de la pestaña “design” y especificamos

lo siguiente:

En la casilla “Heat Exchanger model” especificamos “Exchanger design (weighted)”

Caída de presión del lado tubo 10 psi

Caída de presión del lado carcasa 10 psi

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Manual Básico Aspen HYSYS

110

Nos vamos ahora a la pestaña “Worksheet” y especificamos una temperatura de 200 0F para la

corriente Stripper Feed.

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Manual Básico Aspen HYSYS

111

Agregamos a continuación, una torre de destilación a la simulación haciendo clic en el siguiente

icono en la paleta de procesos

Hacemos doble clic sobre la torre de destilación y especificamos lo siguiente:

Especificamos 8 etapas

Especificamos como alimentación la corriente Stripper Feed en la etapa 3

Especificamos como producto de tope una corriente másica de nombre Off Gas

Especificamos como producto de fondo la corriente Stripper Bottoms

Especificamos un condensador de tipo Reflujo total

Especificamos una corriente de energía para el condensador denominada Q-Cond

Especificamos una corriente de energía para el rehervidor denominada Q-Reb

Especificamos una presión en el condensador de 28.7 psia

Especificamos una presión en el rehervidor de 32.7 psia

Al finalizar la ventana de propiedades de la columna se mostrara como la siguiente imagen:

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Manual Básico Aspen HYSYS

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Desde la ventana de propiedades de la torre nos dirigimos a la pagina “Monitor”

Desde la casilla “Specifications” desactivamos la casilla “Active” para la variable “Ovhd Vap Rate”.

A continuación especificaremos una nueva variable, la cual será la fracción másica del amoniaco

( ) en el rehervidor, con un valor de 0.00001.

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Manual Básico Aspen HYSYS

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A continuación nos regresamos a la pagina “Monitor”, hacemos clic en la variable “Reflux Ratio” y

luego hacemos clic en el botón “View”.

Especificamos la variable como se muestra en la siguiente imagen:

Al terminar de especificar la variable, HYSYS automáticamente realizara los cálculos de la columna,

en caso contrario hacemos clic en el botón “Run” y ya habremos terminado la simulación.