77911476 Tutorial de Introduccion a Aspen Plus

Modelado y simulacin en Ingeniera Qumica. Manuel Rodrguez

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4. Introduccin a Aspen Plus

Desarrollado en el MIT por L. Evans. Actualmente posiblemente sea el ms extendido en la industria. (Compr a HYSIM/HYSIS en 2003)

QU ES ASPEN PLUS

Aspen Plus es un simulador estacionario.

Simulador secuencial modular (en las ltimas versiones permite la estrategia orientada a ecuaciones)

Orientado a la industria de proceso: Qumica y petroqumica.

Modela y simula cualquier tipo de proceso para el cual hay un flujocontinuo de materiales y energa de una unidad de proceso a otra.


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DE QU SE COMPONE ASPEN PLUS?

El paquete de simulacin se puede dividir en tres bloques fundamentales:

Simulation Engine.Es el ncleo del programa, escrito en Fortran es el que soporta todo el modelo desde la lectura del archivo de entrada que describe el procesohasta su resolucin por algoritmos numricos. Tiene diferentes mdulosaparte del de simulacin: optimizacin, estimacin, regresin, ...

Graphic User Interface.Es el entorno grfico de modelado.

Propiedades fsicas.Bancos de datos con modelos termodinmicos y propiedades de un gran un nmero de componentes: orgnicos, inorgnicos, electrolitos y slidos.


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Graphic User Interface:

Es la interface grfica de usuario para la creacin de modelos.

Posee una sistema experto que va guiando en la construccin de un modelo.

Posee ayuda con hiperlinks, de forma que se accede de forma rpida a losdiferentes mens.

Men de iconos que se identifican con los modelos de su librera.

Posee un modo de dibujo en el cual se puede adornar la descripcin del modelo (lo que se haga aqu no afecta al modelo)


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Physical Properties:Son los mtodos y modelos empleados para el clculo denominados Option Sets.

Las propiedades ms empleadas son:Coeficientes de fugacidad, Entalpas, Densidades, Entropas, Energas libres.

Seleccionas directamente a los mtodos que quieres emplear:NRTLWilsonRedlich-KwongUNIFACUNIQUAC ...

Se deben seleccionar segn el tipo de componentes y condiciones de operacin de trabajo:

Mezclas ideales, Hidrocarburos y gases de hidrocarburos, Mezclas no polaresMezclas altamente no ideales, Asociacin y dimerizacin en fase vapor,Mezclas polares, Aminas, Petrleo.


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Simulation Engine:

Librera de modelos:Aspen divide los modelos en las siguientes categoras:.Alimentaciones y productos.Mezcladores y Separadores.Flashes y Cambiadores.Destilacin Shortcut.Separaciones rigurosas (destilacin, extraccin, absorcin).Reactores.Bombas y compresores.Tuberas.Slidos.CristalizacinPara cada modelo escogido existen diferentes iconos.

Algoritmos de resolucin:De simulacin: Broyden, Wegstein, Newton, Secante, directoDe optimizacin: SQP (Programacin cuadrtica)De regresin: Britt-Luecke, Deming (WLS)


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QU ES UN MODELO DE SIMULACIN DE PROCESOS EN ASPEN PLUS?

Un Proceso consiste en componentes que se mezclan, separan, calientan, enfrian y convierten en unidades de operacion.

Un proceso se modela en Aspen siguiendo los siguientes pasos:

0. Definir la topologa de la flowsheet del proceso:Definiendo las unidades de operacin del procesoDefiniendo las corrientes de proceso que fluyen entre las diferentes unidadesSeleccionando modelos de unidades de operacin de la librera de Aspen.

1. Especificar los componentes qumicos en el proceso. 2. Elegir los modelos termodinmicos del banco de Aspen para representar las propiedades

fsicas.3. Especificar los caudales de flujo y las condiciones termodinmicas de las corrientes

alimentacin al proceso.4. Especificar las condiciones de operacin para las unidades de la Flowsheet.5. (Opcional) Imponer condiciones de diseo de especificacin: variar una expresin

(varaiable o relacin entre ellas) para alcanzar una especificacin.6. (Opcional) Realizar estudios de sensibilidad o case studies.7. (Opcional) Introducir sentencias Fortran para adecuar el modelo de la librera al

modelo necesitado.


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Otras tareas que permite ASPEN PLUS:

.Estimacin y regresin de propiedades fsicas.

.Reconciliacin de datos de planta con los modelos de simulacin

.Calculos de costes de la planta

.Optimizaciones del proceso

.Generacin de resultados de forma grfica y en tablas

.Exportar los resultados a hojas de calculo.

.Operaciones con electrolitos

.Operaciones con slidos


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Usos de Aspen Plus.

El Aspen se ha empleado para modelar procesos en industrias: qumicas y petroqumicas, refino de petroleo, procesamiento de gas y aceites, fueles sintticos, generacin de energa, metales y minerales, industrias del papel y la pulpa, alimentacin, farmaceticas y biotecnologa.

Los modelos se emplean en todas las fases de la vida de una planta.-En el desarrollo del proceso: Para estudiar los costes de un proceso conceptual, cambios tecnolgicos,...-En el diseo del proceso: Estudiar tendencias, estudiar la flexibilidad de la planta para diferentes alimentaciones,...-En la planta existente: Mejorar operaciones de la planta, reducir consumos de energa, establecer cambios en condiciones de operacin para diferentes especificaciones,...Nuevos cambios en la planta (revamping)


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Estado del diagrama de flujo(DOF)

Zona de trabajo

Librera de modelosTipos de corrientes

MensVENTANAS PRINCIPALESVENTANAS PRINCIPALES


11DATA BROWSER IDATA BROWSER I


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Especificaciones generales y seleccin de sistema de unidades.

Especificacin de los componentes que participan.

Seleccin de los mtodos y modelos de propiedades fsicas

Definicin de las corrientes de proceso (normalmente se hace en la zona de trabajo)

Definicin de los bloques de proceso (se puede hacer en la zona de trabajo)

Definicin de las reacciones, si hay en el proceso.

Seleccin de opciones de convergencia en los mtodos numricos.

Opciones de la hoja de flujo (diseo de especificaciones,...)Herramientas de anlisis: sensibilidad, optimizacin, ajuste de parmetros,...

Modo orientado a ecuaciones

Resumen de resultados: convergencia, corrientes, balances de masa/energa...

El> indica que ese apartado est completo.El indica que ese apartado NO est completo.

DATA BROWSER y IIDATA BROWSER y II


13OPCIONES DEL SIMULADOROPCIONES DEL SIMULADOR

Permite ejecutar slo balances de materia.

Cada simulacin parte como estado inicial para buscar la solucin de los resultados anteriores.


14SELECCISELECCIN DE SISTEMA DE UNIDADESN DE SISTEMA DE UNIDADES

Seleccin de unidades entre las preconstruidas, el usuario puede definir su propio sistema de unidades.


15OPCIONES DEL INFORMEOPCIONES DEL INFORME

Qu variables son interesantes para mostrar en los resultados.


16SELECCISELECCIN DE COMPONENTESN DE COMPONENTES

Nombre dado por el usuario Nombre oficial (ingls) FrmulaSe debe introducir uno de estos dos


17SELECCISELECCIN DE PROPIEDADES FN DE PROPIEDADES FSICASSICAS

Seleccin de un mtodo entre los disponibles.

Parmetros deinteraccin


18REACCIONESREACCIONES

Qumica de electrolitos

Reacciones, pueden ser de 4 tipos, p ej.Powerlaw es Arrhenius y React-dist se emplea para destilacin reactiva.


19SELECCISELECCIN DE MODELOS IN DE MODELOS I

Diferentes modelos de columnas

Diferentes ICONOS paraun modelo.


20SELECCISELECCIN DE MODELOS IIN DE MODELOS II

Drag and drop

Opciones, botnderecho del ratn


21SELECCISELECCIN DE MODELOS IIIN DE MODELOS III

Doble click ocon el databrowserse accede al mende especificacin delequipo. 160

573


22SELECCISELECCIN DE MODELOS y IVN DE MODELOS y IV


23DEFINIENDO CORRIENTESDEFINIENDO CORRIENTES

Tipos de corrientes

Entradas y salidas de los equipos donde conectar las corrientes.En azul decantado de agua, en rojo corrientes principalesSe arrastra la corriente hasta un terminal y se da un click.


24DEFINIENDO CORRIENTES IIDEFINIENDO CORRIENTES II

Se numeran automticamente.

Botn derecho del ratn, men de opciones


25DEFINIENDO CORRIENTES y IIIDEFINIENDO CORRIENTES y III

Doble click ocon el databrowserse accede al mende especificacin dela corriente.

523

160

100


26EJECUCIEJECUCIN DE LA SIMULACIN DE LA SIMULACIN IN I

Todos los datos necesarios se han completado

Se ejecuta la simulacin


27EJECUCIEJECUCIN DE LA SIMULACIN DE LA SIMULACIN y IIN y II


28RESULTADOS DE LA SIMULACIRESULTADOS DE LA SIMULACIN IN I

Resultados pueden ser: azul=OK, amarillo=Warnings, rojo=errores.


29RESULTADOS DE LA SIMULACIRESULTADOS DE LA SIMULACIN IIN II


30RESULTADOS DE LA SIMULACIRESULTADOS DE LA SIMULACIN y IIIN y III

Tabla de resultados


31OPCIONES AVANZADASOPCIONES AVANZADAS

3 de las ms empleadas, ensayos de sensibilidad, transferencia de variables y diseo de especificaciones.


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33PLANTA DE PRODUCCIPLANTA DE PRODUCCIN DE CICLOHEXANO IN DE CICLOHEXANO I


34PLANTA DE PRODUCCIPLANTA DE PRODUCCIN DE CICLOHEXANO IIN DE CICLOHEXANO II

FEED-MIX FEED-HTRREACT

HP-SEP

V-FLOW

L-FLOWCOLUMN

BFWPHTR-COOL

AVAILH

H2IN

BZIN

H2RCY

CHRCY

FEEDMIX RXIN

RXOUT

RX-COOL

VAP

LIQ

PURGE

COLFD

LTENDS

PRODUCT

BFW SL115 STM115 BFWOUT

RXNHEAT

4. Introduccin a Aspen Plus

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