manual de hysys avanzado capitulo i

Aspen HYSYS v8.4, Nivel Avanzado

Manual de Participante

Informacin de control

Identificacin Manual del curso taller, Aspen HYSYS nivel avanzado, de las versiones 7.3 y 8.4, que sirve de gua para los participantes del curso que se va resolviendo cada uno de los ejercicios planteados en clases. Para un mejor entendimiento de este manual, es necesario ser parte del curso en modalidad presencial, semi presencial y a distancia, donde se desarrolla cada uno de los temas propuestos, como son: Operaciones lgicas, utilidades, extensiones, columnas avanzadas, hojas de clculo, estudio de casos, modelaje de Separadores Reales, Despresurizacin Dinmica, Reactores, Optimizacin y otros.

Creacin, revisin y aprobacin

Este manual es preparado, por parte del facilitador, y revisado por el equipo de INCOTEGAS

Responsable Fecha Firma

Elaboracin Ing. Edy Gonzalo Aspi Quispe

2013

Revisin Ing. Susana Fernandez Montao

2013

Confidencialidad

Queda prohibida la reproduccin total o parcial de este manual, por cualquier medio o procedimiento, sin para ello contar con la autorizacin previa, expresa y por escrito del editor.

Tabla de contenidos

El contenido del presente manual ha sido dividido en los siguientes captulos:

Informacin de control .......................................................................................................................................... 2

Tabla de contenidos ............................................................................................................................................. 3

Sobre este manual ............................................................................................................................................... 4

Introduccin a las operaciones lgicas ................................................................................................................. 6

Funcin ADJUST .................................................................................................................................................. 7

Funcin SET ....................................................................................................................................................... 10

Funcin BALANCE ............................................................................................................................................. 13

Funcin RECYCLE ............................................................................................................................................. 16

Uso de las utilidades y Extensiones ..................................................................... Error! Marcador no definido.

Utilidades .............................................................................................................. Error! Marcador no definido.

Extensiones .......................................................................................................... Error! Marcador no definido.

Columnas Avanzadas (Tray Sizing y KG Tower).................................................. Error! Marcador no definido.

Las hojas de clculo (SpeadShet) y estudio de casos ......................................... Error! Marcador no definido.

Modelaje de Separadores Reales ........................................................................ Error! Marcador no definido.

Reactores ............................................................................................................. Error! Marcador no definido.

Tabla de diseo de intercambiadores de calor ..................................................... Error! Marcador no definido.

Sobre este manual

Objetivo Desarrollar capacidades tcnicas y aptitudes, sobre el manejo de la herramienta de simulacin de procesos Aspen HYSYS, en un nivel avanzado, tales como: operaciones lgicas, utilidades, extensiones, Tray Sizing, SpeadShet, Modelaje de separadores reales y reactores.

Alcance Utilizar de manera eficiente el simulador de procesos Aspen HYSYS, para realizar balances de masa, energa, clculos de equilibrio de fases, punto de roci, predecir condiciones de procesos, optimizacin y entre otros ventajas que trae aparejado el correcto uso de un simulador de procesos en procesos de los hidrocarburos

Audiencia Documento complementario dirigido a los participantes del curso, bsico intermedio de Aspen HYSYS, para:

Ingenieros, tcnicos, supervisores, docentes universitarios, estudiantes y pblico interesado, que dedican sus labores en Ingeniera qumica, petrolera, gas, petroqumica y otras afines a estas

Recomendaciones Para utilizar ste manual, es necesario asistir al curso, en cualquiera de sus modalidades, ya que se complementa conceptos y la prctica correspondiente que no estn incluidas en esta, por otro lado es importante que el lector lea de forma sistemtica para entender el contenido de la misma

Convenciones tipogrficas

Descripcin de la iconografa que encontrar en este manual.

Este icono Le ayuda a identificar

Informacin de destacada importancia dentro del contenido.

Puntos de especial inters sobre el tema en desarrollo.

Puntos de especial inters dentro de un tpico especfico del tema.

Informacin complementaria al tema en desarrollo.

Operaciones lgicas

Introduccin a las operaciones lgicas

Uso de operaciones lgicas en estado Estacionario

HYSYS dispone de varias operaciones lgicas las cuales se encuentran en la paleta de objetos. Entre ellas se encuentran las funciones: SET, AJUSTE, RECICLO

Funcin ADJUST

Funcin ADJUST La funcin de ajuste vara un valor de una corriente (Variable Independiente) para cumplir con un valor requerido o especificacin (Variable dependiente) en otra corriente u operacin. La funcin objetivo puede emplearse para automticamente realizar iteraciones de ensayo y error en una simulacin que sea difcil de resolver debido las especificaciones requeridas.

Esta funcin es muy flexible. Permite relacionar variables en una simulacin de formas que no son posibles usando operaciones unitarias ordinarias. Se puede emplear para resolver para un valor especfico de una variable dependiente, o se pueden emplear mltiples funciones de AJUSTE para resolver de manera simultnea varios valores deseados.

La Funcin AJUSTE puede desempear las siguientes funciones:

Ajustar la variable independiente hasta que la variable dependiente tenga el valor objetivo (Target Value).

Ajustar la variable independiente hasta que la variable dependiente sea igual a otra variable de otro objeto.

Ejemplo 1 (Adjust) Simular un separador (V-100) en el cual entra una corriente Alimentacin y produce las corrientes Lquido y Vapor. Utilizar la funcin ADJUST para variar la temperatura de la corriente de alimentacin hasta que el flujo de la corriente Liquido sea de 45.36 Kgmol/hr. Bajo las siguientes condiciones (EOs PR).

Corriente de Alimentacin

Temperatura (C) 15,56

Presion (atm) 40,83

Flujo Molar (Kgmol/hr) 65,32

Composiciones (Fraccin Molar)

Methane 0,4861

Ethane 0,1389

Propane 0,0694

i-Butane 0,0625

n-Butane 0,0556

i-Pentane 0,0486

n-Pentane 0,0417

n-Hexane 0,0486

n-Heptane 0,0278

n-Octane 0,0208

Realice un breve informe sobre los resultados antes y despus del ajuste.

Procedimiento Paso 1. Abrir el programa. Inicio > Todos los Programas > Aspen Tech > Process Modeling V7.3 (O la versin que este utilizando) > Aspen HYSYS > Aspen HYSYS.

Paso 2. Iniciar New Case. Donde se abre un nuevo caso, y se introduce los componentes a simular, ecuacin de estado o modelos de actividad, para este caso Peng Robinson, en las siguientes grficas.

Entrar al entorno de simulacin

Paso 3. Entrar al entorno de simulacion desde:

Paso 4. Armar el diagra flojo de proceso.

Paso 5. Introducir las condiciones de operacin en la alimentacion y ajustar estas condiciones de producto en el liquido en 45.36 Kgmol/hr.

Paso 6. Correr la simulacin

Paso 7. Analisis de los resultados

Ejemplo 2 (Para el participante)

Separacin Flash

1 kmol/hr de una corriente que contiene:

Benceno (40 mol%)

Toluene (30 mol%)

O-xylene (30 mol%)

Considere una operacin adiabtica y que no hay cada de presin. Se trabaja a 1 atm y 15 C. Ajuste la temperatura de operacin para obtener un flujo msico de lquido de 62.9 kg/h. Realice un informe sobre los resultados obtenidos

Ejemplo 3 (Para el participante)

Absorcin de acetona en una torre con etapas a contracorriente.

Se desea absorber acetona de un gas que contiene 1% mol de acetona en aire en una torre de etapas a contracorriente. El flujo gaseoso total de entrada a la torre es 30 kg mol/h, y la entrada total de flujo de agua pura que se usar para absorber la acetona es 90 kg mol H2O/h.

El proceso operar isotrmicamente y no hay cada de presin a travs de la columna.

Si la torre tiene 10 etapas y opera a 1 atm sin cada de presin Cul es la temperatura a la cual opera la torre para absorber 63.06% de la acetona en el gas?

Si la torre tiene 10 etapas y opera a 500 k Cul es la presin a la cual opera la torre para absorber 95.69% de la acetona en el gas?

Funcin SET

Funcin SET "SET" es una operacin usada para especificar valores a variables del Proceso en relacin a otra variable de Proceso. La relacin es entre la misma variable de dos Objetos, (Corrientes, operaciones unitarias, etc.), como por ejemplo la temperatura de dos corrientes, el producto UA de dos intercambiadores de calor.

La variable dependiente u objetivo, es definida en trminos de la independiente o variable fuente de acuerdo con la siguiente relacin lineal:

Y = MX + B

En donde:

Y = Variable dependiente u Objetivo.

X = Variable independiente o Fuente.

M = Multiplicador (Pendiente).

B = Incremento (Punto de Intercepcin)

Ejemplo 4 (Set) Se utilizar la funcin SET para especificar que la corriente de entrada a un reactor (Separador flash) se encuentre en proporciones estequiometrias.

La reaccin es:

CO + 3H2 CH4 + H2O

Se ingresan los componentes, paquete de fluidos (Peng Robinson), y se define la reaccin de conversin de 80%, bajo las siguientes condiciones:

Corriente CO Alim. H2 Alim.

Temperatura (C) 550 550

Presin (atm) 9,869 9,869

Flujo Molar (Kgmol/hr) 100


CO 1 0

H2 0 1

CH4 0 0

H2O 0 0

Realice un anlisis y breve informe sobre los resultados obtenidos.

Procedimiento de la simulacin

Paso 1. Abrir el programa. Inicio > Todos los Programas > Aspen Tech > Process Modeling V7.3 (O la versin que est utilizando) > Aspen HYSYS > Aspen HYSYS.


Paso 3. Introducir la reaccin planteada y su conversin

Paso 4. Entrar al entorno de simulacin, en el cual se arma el flow shet (Diagrama de Flujo).

Paso 5. Se introducen variables operacionales en la alimentacin y ver resultados.

Paso 6. Insertar la funcin ajuste y especificar las condiciones planteadas.

Ejemplo 5 (Participante)

Proceso para convertir benceno a ciclohexano, bajo la siguiente racin, por conversin 90 %, en un separador flash.

C6 H 6 + 3H 2 C6 H 12

Utilizar la funcin set, para especificar la corriente de hidrogeno, bajo las siguientes caractersticas:

Corriente Benzene H2

Fraccin de vapor - -

Temperatura (C) 500 500

Presin (atm) 8 8



Benzene 1 0

Hidrogeno 0 1

Ciclohexano (C6H12) 0 0

Analice y realice un breve informe, sobre los resultados obtenidos

Funcin BALANCE

Funcin BALANCE Esta funcin permite transferir la informacin de flujos de materia y energa en una seccin de una planta a otra. Solo se requiere el nombre de las corrientes de entrada y salida. Adems puede especificar algunos variables desconocidas

Ejemplo 6 (Funcin Balance)

En este caso usaremos la funcin Balance de materia y energa para retroalimentar con informacin a la corriente de alimentacin e intermedia entre dos enfriadores. Se asumen conocidas las cargas calricas de los enfriadores (Duty).

Incorporar las corrientes y equipos, segn las especificaciones que se indican en las siguientes tablas. Paquete de fluidos: Peng Robinson.



Presin (atm) 40,83

Flujo Molar (Kgmol/hr) -


N2 0,0149

CO2 0,0020

Methane 0,9122

Ethane 0,0496

Propane 0,0148

i-Butane 0,0026

n-Butane 0,0020

i-Pentane 0,0010

n-Pentane 0,0006

n-Hexane 0,0001

n-Heptane 0,0001

n-Octane 0,0001

Corriente E2 Out

Temperatura (C) -51,11

Cooler (E-100)

Delta P (Atm) 0,3402

Duty (Btu/hr) 2,2e+6

Cooler (E-101)

Delta P (Atm) 0,3402

Duty (Btu/hr) 2,5e+6

Realice la simulacin del proceso planteado y presente un breve informe sobre los pasos y resultados obtenidos.

Procedimiento de la simulacin

Paso 1. Abrir el programa. Inicio > Todos los Programas > Aspen Tech > Process Modeling V7.3 (O la versin que est utilizando) > Aspen HYSYS.


Paso 3. Entrar al entorno de simulacin, en el cual se arma el flow sheet

(Diagrama de Flujo).

Paso 4. Se introducen variables operacionales en la alimentacin y algunas corrientes.

Paso 5. Adjuntar la funcin balance para relacionar los Corrientes de materia y flujo para correr la simulacin y anlisis de resultados

Funcin RECYCLE

Funcin RECYCLE La operacin lgica de Reciclo de HYSYS se emplea para resolver un lazo en un sistema donde una corriente aguas abajo es mezclada con una corriente aguas arriba en el proceso.

Esta operacin se resuelve iterativamente, comparando el valor actual con el valor calculado y actualiza dicho valor. Esto se repite hasta que el valor cumpla con la tolerancia.

Ejemplo 7 En este caso, una corriente de dos fases (FEED) se mezcla con una corriente de recirculacin (RECYCLE) y se alimenta a un separador (V-100). El vapor que sale del separador se expande en una turbina (E-100) y se vuelve a flashear en un segundo separador (V-101). El lquido se bombea hacia el primer separador, recirculando.

Incorporar las corrientes y equipos, segn las especificaciones que se indican en las siguientes tablas. Paquete de fluidos: Peng Robinson.



Presin (atm) 40,83



N2 0,0069

CO2 0,0138

Methane 0,4827

Ethane 0,1379

Propane 0,0690

i-Butane 0,0621

n-Butane 0,0552

i-Pentane 0,0483

n-Pentane 0,0414

n-Hexane 0,0345

n-Heptane 0,0276

n-Octane 0,0206

Separador (V-100)

Delta P (Atm) 0

Expansor (E-100)

P Vapor Out (atm) 20,41

Separador 2 (V-101)

Delta P (Atm) 1,45

Divisor (TEE-100)

Relacin de divisin 0,5

Bomba (P-100)

Presin de descarga (atm) 40,83

Realice un anlisis de la simulacin del sistema y presente en un informe los procedimiento realizados y los resultados.

Ejemplo 8 Se desea comprimir una corriente de gas de 100 Psia a 1000 Psia en dos etapas de compresin, de las siguientes caractersticas:


Temperatura (F) 77

Presin (Psia) 100

Flujo Molar (lbmol/hr) 100


Methane 0,8000

Ethane 0,1000

Propane 0,0500

n-Butane 0,0300

n-Pentane 0,0100

n-Hexane 0,0100

Separador (V-100)

Las mismas condiciones de la corriente alimento

Compresor (K-100)

Salida P-100 (Psia) 455

Enfriador (E-100)

Delta P (Psi) 5

Temp. de descarga (F) 90

Separador (V-101)

Las mismas condiciones de la corriente de entrada

Compresor (K-101)

Presin de descarga (Psia) 1005

Enfriador (E-100)

Delta P (Psia) 5

Temp. de descarga (F) 90

Separador (V-102)

Las mismas condiciones de la corriente de entrada

Vlvula (VLV-100)

Diferencial de presin (Psi) 350

Vlvula (VLV-101)

Diferencial de presin (Psia) 900

La corriente de fondo del separador V-101 y V-102 se hace recircular al primer Separador V-100, a travs de la opcin recicle, como se muestra en la siguiente figura.

Realice un anlisis de la simulacin del sistema y presente en un informe

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