Simulación de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

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  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

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    Simulacin de Procesos

    con ASPEN HYSYS

    Ing. David Erick Lapaca Mollo

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    PRESENTACIN

    Ing. Qmc. David E. Lapaca M. Titulado de la Carrera de Ingeniera Qumica de

    la UAGRM

    Diplomado en Ingeniera del Gas Natural Diplomado en Produccin de Hidrocarburos

    Diplomado en Instrumentacin y Control de

    Procesos Diplomado en Educacin Superior

    Maestra en Procesos Industriales del Gas y

    Petrleo

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    PRESENTACIN

    Docente de Catedra Facultad Integral del Norte Docente Capacitador Unidad de Postgrado de la

    Facultad de Tecnologia

    Docente Capacitador Instituto para laExcelencia en los Negocios de Gas, Energa e

    Hidrocarburos INEGAS

    Ingeniero de Procesos en SIGNA INGENIEROS Ingeniero de Procesos en PONEX

    Consultor Externo de empresas de Ingenieria

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    Curso Bsico de Simulacin de

    Procesos con ASPEN HYSYS

    Objetivos Bsicos:Una vez concluido el curso el estudiante ser capaz de:

    Comprender el entorno en el que se maneja Aspen Hysys. Ingresar componentes y definir un paquete de fluidos.

    Simular Unidades de Procesos.

    Simular procesos con recirculacion Realizar clculos termodinmicos.

    Operaciones Logicas

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    Introduccin La simulacin de procesos se ha convertido en una

    herramienta bsica y fundamental para los ingenieros enla etapa de formacin y en el ejercicio de su profesin.

    Los simuladores de procesos se utilizan en las industrias

    para:

    Elaboracin de proyectos.

    Diseo y especificacin de equipos.

    Localizacin y resolucin de problemas.

    Control de procesos.

    Optimizacin.

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    Introduccin

    Se aplica a todo tipo de industrias : Exploracin & Produccin.

    Plantas de separacin y tratamiento de gas

    Refinacin del petrleo

    Petroqumica.

    Qumica

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    Qu es Simulacin? La simulacin es la representacin de un proceso

    o fenmeno mediante un modelo, que permite

    analizar sus caractersticas.

    A travs del modelo se trata de explicar el

    comportamiento de un proceso, sistema o unidad

    industrial.

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    Qu es Simulacin? Los modelos se establecen a travs de

    ecuaciones basadas en Leyes Fundamentales:

    Continuidad (Balance de Materia)

    Balance de Energa

    Balance de Cantidad de Movimiento

    Ecuaciones de Transporte

    Ecuaciones de Estado

    Equilibrio

    Actividad

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    Qu es un Simulador?

    Con el fin de que el modelo se aproxime ms a larealidad, ste se torna complejo en su formulacin

    y difcil en su resolucin. De ah la necesidad de

    emplear mtodos numricos ya seanprogramados por el usuario o Simuladores de

    Procesos comerciales

    Los simuladores son paquetes computacionales

    que resuelven los modelos utilizando mtodos

    numricos

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    Qu es un Simulador?

    Con el fin de que el modelo se aproxime ms a larealidad, ste se torna complejo en su formulacin

    y difcil en su resolucin. De ah la necesidad de

    emplear mtodos numricos ya seanprogramados por el usuario o Simuladores de

    Procesos comerciales

    Los simuladores son paquetes computacionales

    que resuelven los modelos utilizando mtodos

    numricos

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    Por qu Simular?

    Las herramientas que apoyan la planificacin deprocesos estn jugando un rol cada vez ms

    importante para asegurar que un sistema exitoso

    pueda ser diseado en el perodo de tiempo mscorto posible.

    La simulacin permite visualizar un sistema enoperacin y claramente demostrar la habilidad o

    impotencia del sistema para lograr los objetivos de

    rendimiento exigidos.

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    Simuladores de Procesos Existen muchos simuladores comerciales para

    diferentes aplicaciones: mecnicas, procesos,hidrulica, estructural, etc.

    Los simuladores enfocados al rea de procesos

    son:

    ASPEN HYSYS

    PROMAX

    CHEMCAD

    PRO II / PROVISION

    OLGA

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    Cundo usar un Simulador?

    En general se lleva acabo con dos

    propsitos:

    Diseo.

    Operacin bajo nuevas condiciones.

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    Simular no es disearHysys es una herramienta imprescindible para disear?

    Los parmetros de diseo como numero de tubos de unintercambiador de calor , dimetro de la carcasa ynmero de platos de una columna no pueden sercalculados por Hysys.

    Hysys es una herramienta que proporciona unasimulacin de un sistema que se describe conanterioridad

    Hysys puede emplearse como herramienta de diseo,

    probando varias configuraciones del sistema paraoptimizarlo.

    Se debe tener en cuenta que

    HYSYS SIMULA Y EL INGENIERO DISEA

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    Limitaciones de lossimuladores

    Se debe tener en cuenta que los resultados de

    una simulacin no son siempre fiables y estosse deben analizar crticamente.

    Hay que tener en cuenta que los resultadosdependen de:

    La calidad de los datos de entrada

    De que las correlaciones empleadas sean lasapropiadas (escoger bien el paquetetermodinmico)

    Eleccin adecuada el proceso.

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    ASPEN HYSYS HYSYS es un simulador de Procesos, esttico

    secuencial modular, aplicado a la industria qumica,petroqumica.

    Permite realizar simulaciones en estado estacionarioy dinmico, calculo de propiedades Fisicoqumicas,dimensionamiento de equipos incluyendo costos.Calculo de cargas de calor, requerimientos deenerga, equilibrio qumicos y de fases

    Herramienta de apoyo en la elaboracin deproyectos en todas susetapas (Conceptual, Bsica,Detalle)

    Herramienta para Optimizar Procesos existentes e

    incrementar la rentabilidad.

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    ASPEN HYSYS BASE DE DATOS

    Contiene mas de 1500 componentes slidos, lquidos y gaseosos

    Propiedades Fisicoqumicas de las sustancias puras. Parmetros de Interaccin Binaria para el calculo de coeficiente de

    actividad

    Electrolitos.

    BASE DE CRUDOS

    Contiene propiedades de muchos Crudos a partir de datos

    experimentales

    CARACTERIZACIN DE FRACCIONES DE PETRLEO

    Correlaciones especificas para fracciones livianas y pesadas.

    Modelos de interconversin de curvas de destilacin

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    ASPEN HYSYS

    MODELOS TERMODINAMICOS

    Contiene mas de 35 modelos matemticos para equilibrios

    L-V; L-L y calculo de EntalpasModelos de Actividad

    Chien NullExtended NRTL

    General NRTL

    Margules

    NRTL

    UNIQUACVan Laar

    Wilson

    Ecuacin de Estado

    BWRSGCEOS

    Glycol Package

    Kabadi-Danner

    Lee-Kesler-Plocker

    MBWRPeng-Robinson

    PRSV

    Sour SRK

    Sour PR

    SRK

    Miscelaneos

    Amine PkgASME Steam

    Aspen Properties

    Clean Fuels PKg

    DBR Amine Package

    Infochem MultiflashMBWR

    NBS Steam

    Neotec Black Oil

    OLI-Eletrolyte

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    ASPEN HYSYS OPERACIONES UNITARIAS

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

    Acumuladores Flash

    Columnas de Destilacin, azeotropica,

    Columnas de Absorcin.

    Reactores Continuos y Batch

    Compresores

    Turbinas

    Bombas Intercambiadores de Calor

    Separador

    Mezcladores

    Vlvulas de bloqueo y Control

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    ASPEN HYSYS MODULOS ADICIONALES

    HYSYS contiene mdulos adicionales como ser:

    RefSYS Ops

    Upstream Ops

    HTFS, HTFS+ (intercambiadores de Calor) PIPESYS (Tuberas)

    SPS-HYSYS Tuberias (Cristalizacin - Secado Ciclones)

    OLGA

    SULSIM

    HYSIM

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    MODELOSTERMODINAMICOS

    Antes de la era de la computadora el 40% deltiempo de un proyecto era invertido en validar losmodelos termodinmicos.

    La seleccin de un Modelo Termodinmicoadecuado para la prediccin de la Entalpia (H) y laConstante de Equilibrio (K) es fundamental para elproceso de simulacin.

    La seleccin de un modelo inapropiado puede

    resultar en problemas de convergencia y resultadoserrneos.

    Cada modelo es apropiado solamente para ciertostipos de compuestos y limitado a ciertas condiciones

    de operacin

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    MODELOSTERMODINAMICOS

    Hay 4 categoras de Modelos Termodinmicos:

    Ecuaciones de Estado (E-o-S)

    Modelos de Actividad (Coeficiente de Actividad)

    Empricos

    Especial para Sistemas Especficos

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    MODELOSTERMODINAMICOS

    HIDROCARBUROS

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    MODELOSTERMODINAMICOS

    QUIMICOS

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    MODELOSTERMODINAMICOS

    ESPECIALES

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    ASPEN HYSYS

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    sad

    INTRODUCCIN AL

    ENTORNO ASPEN HYSYS

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    ENTORNO ASPEN HYSYSENTORNO HYSYS Abra HYSYS haciendo clic en:

    Iniciar > Programas > Hyprotec > HYSYS 3.2 > HYSYS

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    INICIAR UN NUEVO CASO Haciendo clic en el botn New Case

    Aparece la ventana del administrador bsico de simulacinSimulation Basis Manager

    El Simulation Basis Manager contiene una serie depestaas que iremos describiendo a lo largo del curso.

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    INGRESO DE COMPONENTES Seleccionamos la etiqueta Components del Simulation

    Basis Manager y hacemos clic en Add con lo cual

    aparece la librera de componentes. Esta librera en suparte izquierda tiene tres conceptos: Components (Los

    que estn en la base de datos del programa), Hypotetical

    (Cuando vamos a formular un componente nuevo) y

    Other.

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    Usted puede seleccionar componentes para su simulacin usando

    varios mtodos diferentes: MATCH, COMPONENT LIST y FAMILY

    FILTER. Seleccione de la librera de componentes Cloroformo,

    Nitrogeno, H2S,CO2,C1,C2,C3,iC4,nC4,iC5,nC5,nC6 y H2O.

    Nota: se puede aadir un rango de componentes resaltando el rangoentero y presionando el botn Add Pure.

    INGRESO DE COMPONENTES

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    Muestra una lista de los compuestos que: empiecen por metha,

    que sean compatibles con el paquete Peng Robinson y que sean

    alcoholes. Los que tienen x son los que no son recomendadospara ese paquete.

    INGRESO DE COMPONENTES

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    Seleccionando la opcin RECOMENDED ONLY solo aparecen los compuestos

    filtrados anteriores pero que son recomendados para ese paquete.

    NOTA: SE DEBE DESACTIVAR EL FILTRO PARA SEGUIR LA BUSQUEDA SI

    NO SE VA A USAR MAS POR QUE AUNQUE SE CIERRE LA VENTANA

    FILTERS ESTA SIGUE FUNCIONANDO

    INGRESO DE COMPONENTES

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    Aparecen varios compuestos con formula CH4 y muestra los sinnimos por

    que esta activada la opcin

    INGRESO DE COMPONENTES

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    Al adicionar el compuesto salen de la lista los sinnimos. Pero queda CH4

    correspondiente al Refrig-50 (otro compuesto diferente)

    INGRESO DE COMPONENTES

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    Al seleccionar todos los componentes se ve la siguiente pantalla

    INGRESO DE COMPONENTES

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    El nombre de la lista de componentes, en este caso es: PLANTA DE

    GAS,presione la tecla

    INGRESO DE COMPONENTES

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    Y cierre la ventana, con lo cual de regreso al Simulation Basis

    Manager aparece la lista creada

    INGRESO DE COMPONENTES

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    Fluid Package

    Concepto de Fluid Package

    El Paquete de Fluidos contiene toda la informacin para clculosfsicos de las propiedades de componentes. Al abrir la pestaa Fluid

    Pkgs del Simulation Basis Manager, se pueden usar mltiples Fluid

    Packages dentro de una simulacin asignndoselos a diferentes

    flowsheets y acoplando los flowsheets.

    Seleccin del Fluid Package

    El segundo paso para la simulacin es definir el Fluid Package. Este

    paso es muy importante y no se debe tomar a la ligera, ya que definir

    la base de la simulacin. Si tenemos una buena base, tendremos una

    buena simulacin, pero si introducimos un error desde el principio, este

    se agravar con el desarrollo de la simulacin.

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    Para definir el Fluid Package:

    En el Simulation Basis Manager seleccione la etiqueta Fluid Pkgs hacer clic en

    el botn Add.

    Seleccionar Activity Models y seleccionar Peng-Robinson como el paquete de

    propiedades (Property Package) para este caso. y seleccione la lista de

    componentes para la cual deseamos colocar la opcin termodinmica.

    Fluid Package

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    Exportando Fluid Packages

    HYSYS permite exportar Fluid Packages para usarlos en otras simulaciones. Esta

    funcionalidad le permite crear un simple y comn Fluid Package el cual usted

    puede usarlo en mltiples casos. Click sobre la etiqueta de Fluid Pkgs resalte el Paquete de Fluido deseado

    Presione el botn Export.

    Ingrese un nico nombre) para el Fluid Package y presione el botn OK.

    Fluid Package

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    sad

    CORRIENTES Y MEZCLAS

    CLASES DE CORRIENTES EN

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    CLASES DE CORRIENTES EN

    HYSYS HYSYS utiliza el concepto de corrientes de

    materia y corrientes de energia. Las corrientes de materia requieren de la

    especificacion del flujo y de aquellas variables quepermitan la estimacion de todas sus propiedadesfisicas y termodinamicas.

    Las corrientes de energia se utilizan pararepresentar los requerimientos energeticos en

    unidades como intercambiadores de calor,bombas, etc y se especifican con solo la cantidadde energia intercambiada o transferida.

    CLASES DE CORRIENTES EN

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    CLASES DE CORRIENTES EN

    HYSYS

    Las corrientes de materiase observa por defectocon el color azul

    Las corrientes de energiase observa por defectocon el color rojo

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    CORRIENTES DE MATERIA Es el elemento mas simple que un ingeniero de

    proceso debe especificar es una simple corrientehomogenea.

    Las variables que definene a una corriente que

    contiene C componentes son:Variables Cantidad

    Composicion C

    Temperatura 1Presion 1

    Flujo

    TotaldeVariables C+2

    INSTALACION DE UNA

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    INSTALACION DE UNA

    CORRIENTE DE MATERIA Para instalar una corriente de materia primeramente debe

    estar especificado los componentes y el Paquete de Fluido

    (Unidad 1), es decir debe estar completamenteespecificado el Administrador Basico de la Simulacion

    Y

    seguidamentehacer ingresar

    al Ambiente

    de la

    Simulacion

    INSTALACION DE UNA

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    INSTALACION DE UNA

    CORRIENTE DE MATERIA Para insertar una corriente de materia podemos

    realizarlo mediante la paleta de objetosseleccinando el icono

    De igual manera podemos realizarlo apretando delteclado la tecla F11

    INSTALACION DE UNA

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    INSTALACION DE UNA

    CORRIENTE DE MATERIA Para proceder a especificar una corriente de

    materia se realiza doble click en la corriente demateria instalada. A lo cual aparecera la siguiente

    ventana.

    INSTALACION DE UNA

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    INSTALACION DE UNA

    CORRIENTE DE MATERIA Para proceder a especificar la composicion

    seleccionamos la opcion Composition

    INSTALACION DE UNA

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    INSTALACION DE UNA

    CORRIENTE DE MATERIA Luego realizamos click en el Boton Edit y

    procedemos a especificar la composicion, luego

    de especificar la base de la composicion y colocarlos valores procedemso a dar click en el botonOK

    INSTALACION DE UNA

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    INSTALACION DE UNA

    CORRIENTE DE MATERIA Asigne una presion de 7500 Kpa y una

    temperatura 10 C. ?Cuanto es la fraccionvaporizada? ?Porque la corriente de no esta

    completamente especificada?

    Asigne un flujo molar de 100 kgmol/hr y observe elOK que aparece en la banda verde lo que

    significa que la corriente esta completamente

    especificada

    INSTALACION DE UNA

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    INSTALACION DE UNA

    CORRIENTE DE MATERIA Borre la temperatura y mantenga la presion de

    7500 Kpa. Especifique una entalpia molar de -15000

    KJ/Kgmol. ?Cuanto es la temperatura, la fraccion

    de vapor? Borre la presion y mantenga la entalpia molar.Especifique la temperatura de 980 C ? Cuanto esla presion, la fraccion de vapor?

    Borre la temperatura y asigne un valor de 200 C?Como se explica el error que reporta HYSYS?

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    EJERCICIO #1 Se bombea condensado mediante un ducto desde la

    Estacin A hasta la Estacin B llega un momento enque se presentan inconvenientes en la Estacin B porlo cual de activa la Vlvula Shutdown V-2 mientrastanto la Estacin A sigue bombeando condensadohasta que llena todo el ducto de lquido y

    posteriormente acta la Vlvula V-1. Esteinconveniente transcurre a las 7 de la maana cuandola temperatura de la lnea es de 80 F y la presin esde 200 psia. Cuando llega las 13:00 Hrs la

    temperatura del fluido es de 150 F. Si la lnea es declase ANSI 600 (Presin Mxima Admisible = 1480Psig). Identifique si el ducto necesitara una vlvula dealivio por expansin trmica

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

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    EJERCICIO #1Componente %Molar

    Metano 0,000050

    Etano 0,000100Propano 0,001106

    IButano 0,033170

    nButano 0,193115

    IPentano 0,193115

    nPentano 0,193115

    Hexano 0,193115

    Heptano 0,193115

    Total 1,000000

    EL COMPONENTE PURO

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    P1

    V1

    P

    V

    EL COMPONENTE PURO

    C3LIQUIDO

    T = CONSTANTE Hg

    P1V1

    P2

    V2

    Hg

    P2V2

    Hg

    P3 V3

    V3

    Hg

    P4 V4

    V4

    P4

    P3

    EL COMPONENTE PURO

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    P

    V

    T1

    T2

    T3

    T4

    T5

    EL COMPONENTE PURO: DIAGRAMA P-V

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    v

    P

    Punto crtico

    T

    Isoterma 600 F

    Isoterma 2

    Isoterma 212 F

    vl vv

    1550:1

    10:1

    V

    V

    Fase Vapor

    Fase Liquida

    Mezcla

    EL COMPONENTE PURO:

    CARACTERISTICAS

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    CARACTERISTICAS

    A TEMPERATURA FIJA, DOS FASESCOEXISTEN A LA PRESION DE VAPOR

    CURVA DE PUNTOS DE ROCO YBURBUJAS COINCIDENTES EN DIAGRAMAP-T

    MXIMA TEMPERATURA PARA DOS FASES:TC

    MXIMA PRESIN PARA DOS FASES: PC

    PUNTO CRITICO

    CURVAS DE PRESION DE VAPOR

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    62/204

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    63/204

    COMPORTAMIENTODE UN SISTEMA

    MULTICOMPONENTE

    MEZCLAS MULTICOMPONENTES

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    64/204

    P1

    V1

    P

    V

    C3, C4

    T = CONSTANTE

    Hg

    P1V1

    P2

    V2

    Hg

    P2V2

    Hg

    P3 V3

    V3

    Hg

    P4 V4

    V4

    P4

    P3

    MEZCLAS MULTICOMPONENTES

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    65/204

    P

    V

    P

    T

    T1

    T2

    T3

    T4

    T5

    T5T4T3T2T1

    A una misma temperatura se observan dos Pv

    MEZCLAS MULTICOMPONENTES

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    66/204

    T

    P

    Punto critico

    Componente A Punto criticoComponente A

    Punto critico

    Mezcla

    Rango de P

    para dos

    fasesRango de T

    para dos

    fases

    MEZCLAS MULTICOMPONENTES

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    67/204

    A TEMPERATURA FIJA, DOS FASESCOEXISTEN AVARIAS PRESIONES

    CURVA DE PUNTOS DE ROCO YBURBUJASDIFERENTESEN DIAGRAMA P-T

    MXIMA TEMPERATURA PARA DOS FASES:DIFERENTEDE TC

    MXIMA PRESIN PARA DOS FASES:DIFERENTEDE PC

    PUNTO CRITICO DE MEZCLA >> Pcay Pcb

    MEZCLAS MULTICOMPONENTES

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    68/204

    MEZCLAS MULTICOMPONENTES

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    69/204

    T

    TR

    Gas

    Punto

    critico

    LiquidoP

    20%40%60% 80%

    MEZCLAS MULTICOMPONENTES

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    70/204

    T

    Dos

    fases

    Gas

    Punto critico

    Liquido

    P

    90 %

    80 %

    Zona

    retrograda

    Liquido

    Vapor

    P

    t

    100 %

    a

    b

    c

    d

    e

    f

    Criconden

    termico

    Cricondenbarico

    MEZCLAS MULTICOMPONENTES

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    71/204

    CURVA DE PTOS DE BURBUJA: LUGARGEOMETRICO DE LOS PUNTOS DONDE UNA

    BURBUJA INFINITESIMAL DE VAPOR COEXISTECON EL LIQUIDO

    CURVA DE PTOS DE ROCO: LUGARGEOMETRICO DE LOS PUNTOS DONDE UNAGOTA INFINITESIMAL DE LIQUIDO COEXISTECON EL VAPOR

    MEZCLAS MULTICOMPONENTES

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    72/204

    PUNTO CRITICO:

    LUGAR DONDE CONVERGEN LAS CURVAS DE

    BURBUJA Y ROCIO

    LAS PROPIEDADES INTENSIVAS DE LAS FASESSON IDENTICAS: , , h, s

    CAMBIO DE FASES SIN CALOR LATENTE

    MEZCLAS MULTICOMPONENTES

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    73/204

    T

    Punto critico

    P

    PB

    GasCondensado

    PR

    max

    T = T c

    T

    Dos presiones de rocoTemperatura constante

    PR

    Dos temperaturas deburbuja a

    presin constante

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    74/204

    UTILIDADES DE CORRIENTES

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    75/204

    DE MATERIA HYSYS dispone de la opcin Utilities, que es un

    conjunto de herramientas que interactan conuna corriente de materia suministrando

    informacin adicional para su anlisis, como los

    diagramas presin-volumen-temperatura y otros.

    Despus de instalada, la informacin anexada se

    convierte en parte del diagrama de flujo de tal

    manera que cuando cambian las condiciones dela

    corriente, automticamente calcula los otros

    cambios en las condiciones afectadas.

    DIAGRAMA DE PROPIEDADES

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    76/204

    DE UNA CORRIENTE Para realizar un diagrama de propiedades de una

    corriente se debe tomar en cuenta que:

    Se debe especificar al menos la composicion de lacorriente de materia (con esto se quiere decir quese debe elegir los componentes, paquete de fluidoy se debe introduccion la composicion ya sea enfraccion molar, masica o volumetrica)

    En este ejercicio trabajaremos con la corriente de materiaespecificada en el ejercicio anterior

    DIAGRAMA DE PROPIEDADES

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    77/204

    DE UNA CORRIENTE Posteriormente seleccionar la pestaa de

    Attachments y luego seleccionar la opcion de

    Utilities

    DIAGRAMA DE PROPIEDADES

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    78/204

    DE UNA CORRIENTE Luego realizar click en el boton Create y emerger

    la siguiente ventana con las utilidades disponibles

    para la corriente de materia seleccinada.

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    79/204

    DIAGRAMA DE PROPIEDADES

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    80/204

    DE UNA CORRIENTE Posteriormente seleccionar la pestaa

    Performance para poder graficar las distintas

    envolventes.

    DIAGRAMA DE PROPIEDADES

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    81/204

    DE UNA CORRIENTE Si se requiere los datos para ser exportado a otro programa, selos puede observacion en la opcion Tables, en el cual sepueden obtener los datos de la curva de burbuja, curva de rocio,

    curva de calidad del vapor, lineas isotermicas, lineas isobaricas,.

    PROPIEDADES CRITICAS DE

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    82/204

    UNA CORRIENTE Para realizar un estudio de las propiedades

    criticas de la corriente de materia (mezcla) se

    selecciona Critical Propierties de la ventana deAvailable Utilities (Utilidades Disponibles)

    PUNTO DE FORMACION DE

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    83/204

    HIDRATOS Para realizar un estudio del punto de formacion de

    hidratos de una corriente de materia se selecciona

    Hydrate Formation Utility de la ventana deAvailable Utilities (Utilidades Disponibles)

    PUNTO DE FORMACION DE

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    84/204

    HIDRATOS Para tener una informacion mas detallada del punto deformacion de hidratos se puede seleccionar la pestaa dePerformance, en el cual nos indica la temperatura a la que se

    llegara a formar el hidrato manteniendo la presion constante, deigual manera la presion a la que se llegara a formar el hidratomanteniendo la temperatura constante.

    TABLA DE PROPIEDADES DE

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    85/204

    CORRIENTES La herramienta Property Table permite examinar

    las tendencias de una propiedad, dentro de un

    intervalo de condiciones, tanto en forma tabularcomo grfica. Esta facilidad calcula variables

    dependientes para un intervalo o conjunto de

    valores de variable independiente especificada. Para aadir una utilidad se lo puede realizar de

    igual manera mediante el teclado oprimiendo las

    teclas Ctrl+U

    TABLA DE PROPIEDADES DE

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    86/204

    CORRIENTES Seleccionar de la casilla derecha Property Table de la ventanaemergente y presionar el botn Add Utility.

    Debido a que no se cuenta con una corriente de materia seleccionada

    aparece un mensaje en la barra de estado Requires a Stream por locual procedemos a presin el botn Select Stream

    TABLA DE PROPIEDADES DE

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    87/204

    CORRIENTES Seguidamente seleccionar la corriente a la cual se

    desea realizar el estudio y presion el boton OK.

    TABLA DE PROPIEDADES DE

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    88/204

    CORRIENTES Existen dos metodos para especificar el modo de trabajode una variable:

    Modo Incremental.-En el modo incremental en el cual sedebe especificar Low Bound (Valor Bajo) y HighBound (Valor Alto) y el # of Increments (Numero deIncrementos) el cual se refiera a la division de rango entre

    el Valor alto y el Valor Bajo.(ej: Valor Alto =100 ValorBajo=0 Numero de Incremento= 4, el estudio se realizarapara 0, 25, 50, 75, 100)

    Modo Estatico.-En este modo se le dan valores estaticosa la variable

    TABLA DE PROPIEDADES DE

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    89/204

    CORRIENTES Especificar la ventana teniendo en cuenta a primera variableindependiente la temperatura con modo incremental y lasegunda variable independiente la presion con modo estatico

    TABLA DE PROPIEDADES DE

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    90/204

    CORRIENTES Ya definiendo las variables independientes se procede a definir laspropiedades a realizar el estudio. Para definirla seleccionamos laopcion de Dep. Prop y aadimos una propiedad al realizar click en elboton Add, de la lista emergente seleccionamos la Densidad (Mass

    Density) y aadimos presionando el boton OK

    TABLA DE PROPIEDADES DE

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    91/204

    CORRIENTES Y como ultimo pasamos realizamos click en el

    boton Calculate

    UTILIDADES DE CORRIENTES

    DE MATERIA

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    92/204

    DE MATERIA HYSYS dispone de la opcin Utilities, que es un

    conjunto de herramientas que interactan conuna corriente de materia suministrando

    informacin adicional para su anlisis, como los

    diagramas presin-volumen-temperatura y otros.

    Despus de instalada, la informacin anexada se

    convierte en parte del diagrama de flujo de tal

    manera que cuando cambian las condiciones dela

    corriente, automticamente calcula los otros

    cambios en las condiciones afectadas.

    sad

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    93/204

    DIVISORES, MEZCLADORES

    Y FRACCIONADORES

    DIVISOR DE CORRIENTES

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    94/204

    Un divisor de una corriente como el que muestra

    la Figura, fracciona el flujo de dicha corriente enn corrientes de producto.

    MODELO MATEMATICO DE UN

    DIVISOR DE CORRIENTES

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    95/204

    DIVISOR DE CORRIENTES Las ecuaciones que modelan la divisin de una corriente

    en varias otras se plantean con los balances de materia

    para cada componente y el balance entre el contenidoenergtico entre la corriente de entrada y las de salida y lacorriente de energa, de la siguiente manera

    Balance de Materia

    Balance de Energia

    MODELO MATEMATICO DE UN

    DIVISOR DE CORRIENTES

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    96/204

    DIVISOR DE CORRIENTES Siendo que las corrientes de salida presentan las mismas

    composiciones, temperatura y presin de la corriente de entrada se

    cumplen las siguientes restricciones: Igualdad de Concentraciones

    Igualdad de Temperaturas

    Igualdad de Presiones

    ANALISIS DE VARIABLES DE DISEO EN

    UN DIVISOR DE CORRIENTES

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    97/204

    UN DIVISOR DE CORRIENTES

    Corrientes de entrada y salida

    Corriente de energa

    Total Variables

    Variables Cantidad

    3(C + 2)

    1

    3(C + 2) + 1 = 3C + 7

    Balances de materia

    Balance de energa Igualdades entre las concentraciones de F y F1

    Igualdad de temperaturas

    Igualdad de presiones

    Total Ecuaciones

    Ecuaciones o Restricciones Cantidad

    C

    1 C-1

    1

    1

    2C+2

    Total de Variables de Diseo C+5

    MEZCLADOR DE CORRIENTES

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    98/204

    La mezcla de varias corrientes tiene un contenidomsico que es la suma de los contenidos de cada una

    de las corrientes mezcladas y las propiedades detemperatura y presin dependen de la composicinde cada una de las corrientes mezcladas

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    99/204

    MODELO MATEMATICO DE UN

    MEZCLADOR DE CORRIENTES

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    100/204

    MEZCLADOR DE CORRIENTES A diferencia de un DIVISOR DE CORRIENTES

    el MEZCLADOR DE CORRIENTES no cumpleni con la igualdad de concentraciones, igualdad de

    Temperaturas y tampoco con la igualdad de

    presiones

    ANALISIS DE VARIABLES DE DISEO EN

    UN MEZCLADOR DE CORRIENTES

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    101/204

    UN MEZCLADOR DE CORRIENTES

    Corrientes de entrada y salida Corriente de energa

    Total Variables

    Variables Cantidad

    3(C + 2) 1

    3C + 7

    Balances de materia

    Balance de energa

    Total Ecuaciones

    Ecuaciones o Restricciones Cantidad

    C

    1

    C+1

    Total de Variables de Diseo 2C+6

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    102/204

    MODELO MATEMATICO DE UN

    FRACCIONADOR DE CORRIENTES

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    103/204

    FRACCIONADOR DE CORRIENTES Siendo Fs los flujos de las corrientes, z, y e x

    las fracciones molares de los componentes en

    cada una de las corrientes y Q el calor requerido.

    Balance de Materia

    Balance de Energia

    ANALISIS DE VARIABLES DE DISEO EN

    UN FRACCIONADOR DE CORRIENTES

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    104/204

    UN FRACCIONADOR DE CORRIENTES

    Corrientes de entrada y salida Corriente de energa

    Total Variables

    Variables Cantidad

    3(C + 2) 1

    3C + 7

    Balances de materia Balance de energa

    Total Ecuaciones

    Ecuaciones o Restricciones Cantidad

    C 1

    C+1

    Total de Variables de Diseo 2C+6

    SIMULACION DE UN FRACCIONADOR

    DE CORRIENTES

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    105/204

    DE CORRIENTES Abra un nuevo caso y defina la siguiente

    informacion:

    Paquete de Fluido:Peng Robinson

    Componentes: C1,C2,C3,iC4,nC4,iC5,nC5,nC6 Unidades: Field

    SIMULACION DE UN FRACCIONADOR

    DE CORRIENTES

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    106/204

    DE CORRIENTES Instale una corriente de materia con las

    siguientes especificaciones

    SIMULACION DE UN FRACCIONADOR

    DE CORRIENTES

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    107/204

    DE CORRIENTES Instale una segunda corriente de materia con

    las siguientes especificaciones

    SIMULACION DE UN FRACCIONADOR

    DE CORRIENTESL d ifi l i t d

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    108/204

    DE CORRIENTES Luego de especificar las corrientes de

    Alimentacion procedemos a insertar el Mixer

    ubicado en nuestra paleta de objeto.

    Para proceder a especificar se realiza doble

    click sobre el objeto instalado en nuestro PFD(espacio de trabajo)

    SIMULACION DE UN FRACCIONADOR

    DE CORRIENTESP t i t d l l

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    109/204

    CO S Posteriormente procedemos a colocar las

    corrientes de entrada y salida en nuestro

    Mixer como se muestra en la siguiente figura

    SIMULACION DE UN FRACCIONADOR

    DE CORRIENTESL i t S lid Mi d b

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    110/204

    La corriente Salida Mixer debera pasar por un

    fraccionador de corrientes en el cual se podra

    separar dando la composicion y condiciones desalida tanto para la corriente de cabeza como

    para la corriente de fondo,

    Para insertar un fraccionador de corriente se lorealiza mediante el icono presente en la paleta

    de objeto

    SIMULACION DE UN FRACCIONADOR

    DE CORRIENTES Para especificar el fraccionador realizamos

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    111/204

    Para especificar el fraccionador realizamos

    doble click en el objeto insertado en nuestro

    PFD (espacio de trabajo) y especificamos lascorrientes de entrada y de salida

    SIMULACION DE UN FRACCIONADOR

    DE CORRIENTES Seleccionar la opcion de Parameters y

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    112/204

    Seleccionar la opcion de Parameters y

    especificar las fracciones de vapor y presiones

    para los productos de salida.

    SIMULACION DE UN FRACCIONADOR

    DE CORRIENTES Seleccionar la opcion de Splits para

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    113/204

    Seleccionar la opcion de Splits para

    especificar las fracciones de recuperacin cada

    uno de los componentes en la corriente Vapor.

    SIMULACION DE UN FRACCIONADOR

    DE CORRIENTES Seleccionar la pestaa de Worksheet y

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    114/204

    p y

    observe las condiciones de la corriente de

    entrada y las corrientes de salida.

    SIMULACION DE UN FRACCIONADOR

    DE CORRIENTES Seleccionar la opcion de Composition y

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    115/204

    p p y

    observe las composiciones de la corriente de

    entrada y las corrientes de salida.

    SIMULACION DE UN FRACCIONADOR

    DE CORRIENTES Luego de especificar las corrientes de

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    116/204

    Luego de especificar las corrientes de

    Alimentacion procedemos a insertar el divisor de

    corrientes ubicado en nuestra paleta de objeto.

    Para proceder a especificar se realiza doble

    click sobre el objeto instalado en nuestro PFD(espacio de trabajo)

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    117/204

    SIMULACION DE UN FRACCIONADOR

    DE CORRIENTES Se puede observar que el programa nos solicita

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    118/204

    Se puede observar que el programa nos solicita

    colocar Splits (porcentaje de division) para

    ello vamos a la opcion de Parameters.

    sad

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    119/204

    EJERCICIO #2

    EJERCICIO #2

    S ti hid b t d

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    120/204

    Se tiene un hidrocarburo que entrada a una

    pipeline con una temperatura de 60 F y una

    presion de 1200 psig con un flujo de 25 MMSCFD.

    Verificar si el fluido formara hidrato y si formara

    hidratos realizar la inyeccion de un inhibidor de

    formacion de hidratos ya sea MEG(Monoetilenglicol) o MeOH (Metanol) y hallar la

    taza de inyeccion para bajar la Temperatura de

    Formacion de Hidratos hasta 5 F. La composisciondel gas es la siguiente

    EJERCICIO #2

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    121/204

    Componen

    te

    %Molar

    Metano 0,6800

    Etano 0,0200

    Propano 0,0100

    IButano 0,0100

    nButano 0,0050

    IPentano 0,0050

    nPentano 0,0030

    Hexano 0,0010

    Agua 0,2660

    Total 1,0000

    Componen

    te

    %Molar

    Metanol 1,000

    Componen

    te

    %Masa

    MEG 0,8000

    Agua 0,2000

    Total 1,0000

    sad

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    122/204

    CICLO DE REFRIGERACIN

    CICLO DE REFRIGERACIN

    El proceso de refrigeracin se usa para cumplir

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    123/204

    El proceso de refrigeracin se usa para cumplir

    con las especificaciones de punto de roco por

    hidrocarburo para el gas de venta. La temperatura

    a la cual debe ser enfriado el gas depende del

    nivel requerido para alcanzar las especificaciones

    de punto de roco. Este ser el requerimientomnimo de enfriamiento. Enfriar el gas a niveles de

    temperatura por debajo de este mnimo debe ser

    justificado por la economa de la recuperacin delGLP.

    DIAGRAMA DE FLUJO DEL

    PROCESO

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    124/204

    DIAGRAMA PRESION VS

    ENTALPIA

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    125/204

    DIAGRAMA PRESION VS

    ENTALPIA

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    126/204

    CICLO DE REFRIGERACIN

    Siguiendo el circuito de propano vemos que es un

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

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    Siguiendo el circuito de propano, vemos que es un

    ciclo simple de refrigeracin conformado por:

    Expansin

    Evaporacin Compresin

    Condensacin

    CICLO DE REFRIGERACIN

    Los elementos de un ciclo de refrigeracin simple son

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

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    Los elementos de un ciclo de refrigeracin simple sonun condensador, una vlvula de Joule-Thompson, un

    evaporador y un compresor, adems del mediorefrigerante. En el ciclo de refrigeracin mostrado en laFigura siguiente, la corriente 1 contiene propanolquido saturado a una temperatura de 122 F y se

    expande isoentalpicamente en la vlvula. La mezclalquido-vapor en la corriente 2 es vaporizadacompletamente a una temperatura de 0 F y, a su vez,dicho vapor es comprimido y condensado pararegenerar la corriente 1 en estado de lquidosaturado.

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

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    CICLO DE REFRIGERACIN

    Abra un nuevo caso y aada el siguiente paquete

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    b a u ue o caso y a ada e s gu e te paquetefluido

    Ecuacin: Peng Robinson Componente: Propano

    Unidades Field

    Introduzca las siguientes especificaciones Nombre de la corriente : 1 Fraccin de vapor: 0.0

    Temperatura: 120 F

    Flujo molar: 100 lbmol/h Composicin (Fraccin molar): 1.0

    CICLO DE REFRIGERACIN

    Instale una vlvula de Joule-Thompson seleccionando de la

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

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    paleta de objetos el icono de nombre Valve y conctela

    como se observa en la Figura

    CICLO DE REFRIGERACIN Instale un evaporador seleccionando de la paleta de

    objetos el icono de nombre Heater y conctelo como se

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

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    objetos el icono de nombre Heater y conctelo como se

    observa en la Figura 3. Cuntas variables se necesitan

    introducir para que el conjunto Vlvula-Evaporador quedecompletamente especificado?

    CICLO DE REFRIGERACIN

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

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    Haga clic sobre la pgina Parameters e

    introduzca una cada de presin de 5 psi enel cuadro Delta P.

    Haga clic en la pestaa Worksheet y en la

    columna de la corriente 3 introduzca una

    fraccin de vapor de 1.0 y una temperatura

    de 0 F Cunto es el calor requerido en elevaporador?

    CICLO DE REFRIGERACIN

    Instale un compresor seleccionando de la paleta de objetos el icono de

    nombre Compressor y conctelo como se observa en la Figura 4

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

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    nombre Compressor y conctelo como se observa en la Figura 4.

    Cuntas variables se requieren para especificar completamente el

    compresor?. Si usted introduce una presin de 200 psia a la corriente4 Por qu converge la simulacin del compresor?

    CICLO DE REFRIGERACIN

    Borre la presin de 200 psia introducida en la corriente 4

    i t l d d l i d d l l t d

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

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    e instale un condensador seleccionando de la paleta de

    objetos el icono de nombre Cooler y conctelo como seobserva en la Figura anterior. Cuntas variables se

    requieren especificar para que converja el conjunto

    Compresor-Condensador?

    Haga clic sobre la pgina Parameters e introduzca unacada de presin de 5 psi en el cuadro Delta P Por qu

    converge el conjunto Compresor-Condensador con solo

    especificar la cada de presin en el condensador?

    sad

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    136/204

    SEPARACION DE FASES

    SEPARACION DE FASES

    INSTANTANEO Un separador de fases instantneo simula la evaporacin sbitade una (o varias corrientes). El caso tpico es el flujo a travs de

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    137/204

    de una (o varias corrientes). El caso tpico es el flujo a travs deuna restriccin cuya cada de presin en forma adiabtica

    provoca una vaporizacin parcial, debido a lo cual en un tanqueposterior puede lograrse la separacin en las fases lquido yvapor, respectivamente.

    En el modelamiento de un separador de fases se asume que: El lquido y el vapor tienen el tiempo de contacto suficiente para

    lograr el equilibrio

    La presin de lquido y vapor son las del tanque separador, es

    decir, que no hay cada de presin Existe solo una fase lquida y vapor

    SEPARACION DE FASES

    INSTANTANEO

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

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    SEPARACION DE FASES

    INSTANTANEO Para insertar el separador de fases realizamos loseleccionamos desde nuestra paleta de objetos

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    139/204

    seleccionamos desde nuestra paleta de objetos.

    Especificamos la corriente de entrada y las Corrientes desalida

    VESSEL SIZING

    Vessel Sizing sirve para dimensionar

    i ti d di i d i

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    140/204

    equipos a partir de condiciones de operacin

    dadas o tambin a partir de modelos propiosde dimensionamiento. Esta utlility reporta

    datos sobre la geometra del equipo, las

    especificaciones de los materiales de

    construccin.

    VESSEL SIZING

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

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    VESSEL SIZING

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    142/204

    SEPARACION DE FASES

    INSTANTANEO Procederemos a insertar un Calentador con lafinalidad de obtener un mayor flujo de la fase

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    143/204

    finalidad de obtener un mayor flujo de la fase

    gaseosa. Las especificaciones del intercambiador son las

    siguiente

    Caida de Presion = 5 psia

    Temperatura de la corriente de salida 250 F

    FUNCION AJUSTE

    La funcin de ajuste vara un valor de una corriente(Variable Independiente) para cumplir con un valor

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    144/204

    ( p ) p prequerido o especificacin (Variable dependiente) enotro corriente u operacin.

    La operacin Adjust puede desempear lassiguientes funciones:

    1. Ajustar la variable independiente hasta que lavariable dependiente encuentre el valor deseado

    2. Ajustar la variable independiente hasta que la

    variable dependiente se iguale al valor de la mismavariable en otro objeto mas un valor adicional

    FUNCION AJUSTE

    Para instalar el botn Adjust, seleccione el botn

    Adjust en la paleta de objetos De otra manera

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    145/204

    Adjust en la paleta de objetos. De otra manera,

    seleccione la opcin Add Operation del menFlowsheet y seleccione la opcin Adjust

    Se desea obtener un flujo de gas de 100 lb-mol/hr.

    FUNCION AJUSTE

    La Variable a Ajustar

    (Adjusted Variable) es

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    146/204

    (Adjusted Variable) es

    aquella que interarapara obtener el valor

    especificado para la

    Variable Objetivo. La Variable Objetivo

    (Target Variable) es la

    variable a la cual sedesea dar un valor fijo.

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    147/204

    DIMENSIONAMIENTO

    CALENTADOR Se produce un hidrocarburo el cual debido a

    condiciones climaticas se encuentra con una

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    148/204

    condiciones climaticas se encuentra con una

    temperatura de 90 F y una presion de 1200 psia. Sedesea utilizar el gas producido para alimentar el

    sistema de Gas instrumentos en la planchada de pozo

    el se utilizara el 2% del flujo producido del pozo, Se

    podra utilizar el gas? Que inconvenientes

    operacionales usted prevee? Cul debera ser la

    capacidad del calentador catalitico para tener una

    segura operaciones en los instrumentos?. El flujo deproduccion es de 30 MMSCFD

    DIMENSIONAMIENTO

    CALENTADOR Elegir el calentador con el fin de tener una

    temperatura en la corriente de salida que sea

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    149/204

    temperatura en la corriente de salida que sea

    superior 20 F a la temperatura de formacin dehidratos de la salida con el fin de evitar la

    formacin de hidratos.

    DIMENSIONAMIENTO

    CALENTADOR Composicion del Gas

    Componente %Molar

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

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    Metano

    0.7829

    Etano 0.0136

    Propano 0.0068

    IButano 0.0068

    nButano 0.0034

    IPentano 0.0034

    nPentano 0.0020

    Hexano 0.0007

    Agua 0.1804

    Total 0.7829

    DIMENSIONAMIENTO

    CALENTADOR Diagrama de flujo del proceso

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    151/204

    sad

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    152/204

    PROCESOS CON RECICLO

    PROCESOS CON RECICLO

    ASPEN HYSYS, es un simulador

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    153/204

    ASPEN HYSYS, es un simulador

    modular secuencial, el procedimientode recirculacin se realiza mediante un

    proceso iterativo el cual se realizamediante la introduccin de un bloque

    lgico denominado Reciclo.

    PROCESOS CON RECICLO

    La operacin lgica de Reciclo de HYSYS se

    emplea para resolver un lazo en un sistema donde

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    154/204

    p p

    una corriente aguas abajo es mezclada con unacorriente aguas arriba en el proceso.

    Esta operacin 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.

    PROCESOS CON RECICLO

    Para instalar la operacin Reciclo en un proceso

    qumico, seleccione el botn Recycle en la paleta

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    155/204

    q , y p

    de objetos, o haga clic sobre la opcin AddOperation del men Flowsheet y seleccione la

    opcin Recycle

    PROCESOS CON RECICLO

    Para instalar la operacin Reciclo en un proceso

    qumico, seleccione el botn Recycle en la paleta

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    156/204

    q y p

    de objetos, o haga clic sobre la opcin AddOperation del men Flowsheet y seleccione la

    opcin Recycle

    COMPRESION DE GAS EN TRES

    ETAPAS La corriente gaseosa de entrada y de nombreAlimento se encuentra a 50F y 80 psia y se

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    157/204

    comprime hasta 1000 psia en tres etapas. En cadauna de las etapas de compresin el lquido queresulta despus de un enfriamiento y separacinde fases es recirculado a la entrada de la etapa de

    compresin que le antecede. Las condiciones detemperatura y presin son 120F y 200 psiadespus de la primera etapa de compresin, 120F

    y 500 psia despus de la segunda etapa y 120F y1000 psia despus de la tercera etapa.

    COMPRESION DE GAS EN TRES

    ETAPAS La corriente gaseosa de entrada y de nombreAlimento se encuentra a 50F y 80 psia y se

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    158/204

    comprime hasta 1000 psia en tres etapas. En cadauna de las etapas de compresin el lquido queresulta despus de un enfriamiento y separacinde fases es recirculado a la entrada de la etapa de

    compresin que le antecede. Las condiciones detemperatura y presin son 120F y 200 psiadespus de la primera etapa de compresin, 120F

    y 500 psia despus de la segunda etapa y 120F y1000 psia despus de la tercera etapa.

    FUNCION SET

    La operacin Set se utiliza para establecer el

    valor de una variable de proceso especfica

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    159/204

    mediante una relacin lineal con otra variable deproceso. La relacin es entre las mismas variables

    de proceso en dos objetos similares; por ejemplo,

    la temperatura en dos corrientes o el UA en dosintercambiadores de calor. La operacin puede

    emplearse tanto en simulacin estacionario como

    dinmica

    FUNCION SET

    La variable dependiente u objetivo se define en

    trminos de la variable independiente o fuente de

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    160/204

    acuerdo a la siguiente relacin linealY = MX + B

    Siendo:

    Y = variable dependiente u objetivo

    X = variable independiente o fuente

    M = multiplicador o pendiente B = ajuste o intercepto

    FUNCION SET

    Para instalar la operacin Set, seleccione el

    botn Set en la paleta de objetos seleccione

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    161/204

    Add Operation del men Flowsheet yseleccione la opcin Set

    RELACION NO LINEAL ENTREVARIABLES

    El botn Set de HYSYS permite el

    establecimiento, solamente, de relaciones lineales

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    162/204

    entre variables. Las relaciones no lineales sonposibles introducirlas en una simulacin, mediante

    la importacin, clculos y exportacin de variables

    a la hoja de clculo que se encuentra incluida en lapaleta de objetos.

    RELACION NO LINEAL ENTREVARIABLES

    Mediante la hoja de clculo se pueden hacer algunas

    operaciones matemticas como suma, potenciacin o

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    163/204

    radicacin; manejo de relaciones lgicas comocondicionales o conjunciones y permite el manejo de

    ciertas funciones matemticas como las

    trigonomtricas.

    El procedimiento consiste en importar las variables

    requeridas para el establecimiento de las relaciones,

    realizar los clculos para estimar los valores de otras

    variables que se exportarn para asignarlas a algnobjeto, ya sea unidad de proceso o corriente.

    ESTUDIO TRAMPA LANZADORA

    Se tiene la siguiente informacin de un Lanzador

    de Chancho existente.

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    164/204

    ESTUDIO TRAMPA LANZADORA

    Se pide verificar si el dimetro de la lnea de pateo

    y la lnea principal se encuentran correctamente

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    165/204

    dimensionadas para ello se debe verificar lasvariables criticas de flujo como ser la velocidad del

    gas y la gradiente de presin (DELTA P/100 PIES)

    el gas se encuentra a 90 F y una presin de 915psia y un flujo de 25 MMSCFD y se tiene la

    siguiente cromatografa:

    ESTUDIO TRAMPA LANZADORA

    Composicion del GasComponente %Molar

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    166/204

    Metano

    0.8569

    Etano 0.053

    Propano 0.03

    IButano

    0.021

    nButano 0.023

    IPentano 0.0044

    nPentano

    0.0037

    Hexano 0.008

    sad

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    167/204

    COLUMNA DE DESTILACIONSIMPLIFICADA

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    168/204

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    169/204

    COLUMNA DE DESTILACIONSIMPLIFICADA

    La Shortcut Column (COLUMNA DE DESTILACIONSIMPLIFICADA) se estiman:

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    170/204

    Los flujos de vapor en la seccion de rectificacion yagotamiento.

    Flujo de lquido en la seccion de rectificacion y

    agotamiento. Flujo de Calor en el Condensador

    Flujo de Calor en el Rehervidor

    Plato de Alimentacion optimo

    Numero de Platos ideal

    COLUMNA DE DESTILACIONSIMPLIFICADA

    Esta unidad da valores iniciales para las

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    171/204

    torres rigurosas

    Est limitado para torres simples.

    COLUMNA DE DESTILACIONSIMPLIFICADA

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    172/204

    COLUMNA DE DESTILACIONSIMPLIFICADA

    Para insertar la ShortCut Column se lo encuentra con el

    botn de la paleta de objetos.

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    173/204

    COLUMNA DE DESTILACIONSIMPLIFICADA

    Parmetros Valor

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    174/204

    LightkeyPropanein

    Bottoms

    0,025

    HeavyKeyiButanein

    Distillate

    0,025

    CondenserPressure 100

    psia

    Reboiler Pressure 103psia

    COLUMNA DE DESTILACIONSIMPLIFICADA

    Se observa que solo basta con introducir el

    t j d P l t d

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    175/204

    porcentaje de Propano en la parte pesada y

    en el i-Butano en la parte liviana calcula el

    reflujo minimo A que se debe el calculo delreflujo minimo?

    COLUMNA DE DESTILACIONSIMPLIFICADA

    Se debe a que ya teniendo solo las

    i i d l f i d

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    176/204

    composiciones de la fraccion pesada y

    liviana se puede hallar el reflujo minimo

    mendiante la siguiente ecuacion:

    COLUMNA DE DESTILACIONSIMPLIFICADA

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    177/204

    COLUMNA DE DESTILACIONSIMPLIFICADA

    Al insertar la relacin deReflujo (External RefluxRatio) llega a convergerla columna dedestilacion simplificada

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    178/204

    Con lo cual hallar e flujo devapor liquido tanto para la zonade agotamiento como para lazona de rectificacin y el calor

    tanto para el condensadorcomo para el rehervidor

    destilacion simplificada

    sad

    COLUMNA DESPOJADORA

    DE AGUA ACIDA (SOUR

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    179/204

    DE AGUA ACIDA (SOURWATER STRIPPER)

    COLUMNA DE DESTILACIONMETODO RIGUROSO

    Esta columna de Destilacion a diferencia de la

    ShortCut Column o torre de Destilacion

    simplificada no me p ede calc lar ni el n mero

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    180/204

    simplificada no me puede calcular ni el numero

    de platos ni el reflujo minimo ni el plato optimo

    de alimentacion, ya que en esta columna con

    criterio y base se debe insertar datos teniendo

    siempre en cuenta Manuales o Normas, o bien

    utilizar especificaciones de una torre ya

    implementada

    COLUMNA DE DESTILACIONMETODO RIGUROSO

    HYSYS dispone de tres columnas dedestilacin rigurosa con rehervidor parcial que

    se diferencian en el tipo de condensador

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    181/204

    se diferencian en el tipo de condensador.

    En una columna de destilacin con

    condensador total, el vapor de tope setransforma completamente en lquido en supunto de burbuja y este, a su vez, se divide endos fracciones de reflujo y destilado parte de

    este es recirculado a la columna y la otra partees recogida como el destilado

    COLUMNA DE DESTILACIONMETODO RIGUROSO

    En una columna de destilacin con

    condensador parcial el vapor de tope sed i l t d f

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    182/204

    condensador parcial, el vapor de tope secondensa parcialmente en dos fases

    lquido-vapor en equilibrio. La fraccin

    condensada, a su vez es dividida en reflujoy destilado. Si el condensador es parcial con

    reflujo total todo el condensado es

    recirculado a la columna

    COLUMNA DESPOJADORA DEAGUA ACIDA

    Una corriente de agua que contiene cido sulfhdrico yamonaco se precalienta mediante el calor transferido poruna corriente que proviene de los fondos de una columnade destilacin.

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    183/204

    de destilacin. La corriente de agua cida caliente se destila a unas

    condiciones tales que el producto de fondo es agua del99.99 % mol pura y es recogida como el producto del

    tratamiento despus de su utilizacin como fluido calienteen el pre-calentador.

    El vapor que emerge de la columna de destilacin es unamezcla de vapor de agua concentrado en los otros dos

    componentes que deber determinarse si se sigue tratandoo se aprovecha, pero en esta simulacin se deja como elotro efluente del proceso.

    COLUMNA DESPOJADORA DEAGUA ACIDA

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    184/204

    COLUMNA DESPOJADORA DEAGUA ACIDA

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    185/204

    COLUMNA DESPOJADORA DEAGUA ACIDA

    Luego de especificar la corriente alimentohacemos pasar el fluido por el intercambiadorde calor el cual se encuentra representado

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    186/204

    de calor el cual se encuentra representadocon el siguiente boton en nuestra paletade objeto

    Porque lado debe pasar la corrienteAlimento? Por los tubos o por la coraza?Porque?

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    187/204

    COLUMNA DESPOJADORA DEAGUA ACIDA

    Luego procederemos a insertar nuestra

    columna de destilacion la cual set t l t d bj t

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

    188/204

    columna de destilacion la cual seencuentra en nuestra paleta de objeto

    con el siguiente boton luego

    procederemos a insertar las corrientesde entrada y salida y las lneas de

    energa

    COLUMNA DESPOJADORA DEAGUA ACIDA

  • 8/10/2019 Simulacin de Procesos Con ASPEN HYSYS UMSA

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    COLUMNA DESPOJADORA DEAGUA ACIDA

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    Luego dar Next, si se tuviera especificacion de temperatura se puede dar de igualmanera y luego dar click en Done si se tuviera alguna especificacion de reflujo o

    flujo de vapor se puede especificar.

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    COLUMNA DESPOJADORA DEAGUA ACIDA

    Para proceder a dar especificacion ya sean de flujo de vapor, relacion dereflujo y otras especificacion se debe ir a la opcion de Specs,procedemos a eliminar todas y observamos los grados de libertad.

    Los grados de

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    Los grados delibertad son losnumeros deespecificacionesque yo puedosuministrar a lacolumna dedestilacion paraque puedaconverger.

    COLUMNA DESPOJADORA DEAGUA ACIDA

    Parmetros Especificacion

    Especificar Fraccion de

    un

    componente a

    la

    salida Column Component FractionEspecificar Relacion deReflujo Colum Reflux Ratio

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    p j

    Especificar Porcentaje deRecuperacion por

    componente

    Column Component Recovery

    Especificar flujo (masico,

    molar

    o

    volumetrico)

    de

    corrientes desalida Column Draw Rate

    Especificar relacion decomponente Column ComponentRatio

    COLUMNA DESPOJADORA DEAGUA ACIDA

    Nos dan los siguientes parametros:

    Contenido de Amoniaco en la corriented f d d b d 10

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    de fondo no debe ser mas de 10 ppm =

    1E-5 % mol de NH3.

    Relacion de Reflujo = 10

    COLUMNA DESPOJADORA DEAGUA ACIDA

    Para aadir una especificacion hacemos

    click en Add y segn la anterior tablaseleccionamos el tipo de especificacion

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    y gseleccionamos el tipo de especificacion

    para el % de Amoniaco presente en la

    corriente fondo seleccionamos ColumnComponent Fraction y para el reflujo

    seleccionamos Column Reflux Ratio

    COLUMNA DESPOJADORA DEAGUA ACIDA

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    COLUMNA DESPOJADORA DEAGUA ACIDA

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    Podemos observar que al darle especificaciones elnumero de grados de libertad van disminuyendo

    COLUMNA DESPOJADORA DEAGUA ACIDA

    Luego vamos a la opcion Monitor y luego de haberespecificado nuestra columna procedemos a dar click enel boton Reset y luego Run

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    COLUMNA DESPOJADORA DEAGUA ACIDA

    TypeofColumn DampingFactor

    Allhydrocarbon

    columns

    from

    demethanizers to

    debutanizerstocrudedistillationunits.

    1.0

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    Nonhydrocarboncolumnsincludingair

    separation,nitrogenrejection.

    1.0

    MostpetrochemicalcolumnsincludingC2=and

    C3=splitters,BTXcolumns.

    1.0

    Aminesabsorber Amines

    absorber

    Aminesregenerator,TEGstrippers,sourwater

    strippers

    0.25to0.50

    Highlynonidealchemicalcolumnswithout

    azeotropes.

    0.25to0.50

    Highlynon

    ideal

    chemical

    columns

    with

    azeotropes.

    0.50to

    1.0

    sad

    PLANTA DE AJUSTE DE

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    PLANTA DE AJUSTE DEPUNTO DE ROCIO

    PLANTA DE AJUSTE DEPUNTO DE ROCIO

    El proceso de ajuste de punto de roco de gas consiste en

    el enfriamiento del mismo mediante refrigeracin mecnica

    para eliminar los componentes ms pesados, ya que estospueden condensar durante la fase de transporte.

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    Para el enfriamiento se utiliza un gas refrigerante como

    etano, propano o amonaco, dependiendo de laespecificacin que se pretenda alcanzar y de la cantidad

    de lquidos que se requiere recuperar. El propano es el

    refrigerante ms comnmente utilizado.

    PLANTA DE AJUSTE DEPUNTO DE ROCIO

    Mediante un ciclo frigorfico, el refrigerante enfra

    el gas, produciendo que sus fracciones ms

    pesadas condensen y puedan ser removidas de lacorriente por gravedad en un separador fro

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    corriente por gravedad en un separador fro.

    Adems del ajuste del punto de roco de gas, loshidrocarburos lquidos separados generan un

    impacto econmico ya que tanto el LPG como la

    Gasolina obtenida tienen un alto valor de venta.

    PLANTA DE AJUSTE DEPUNTO DE ROCIO

    Parametros para el tren de fraccionamiento de Gas Natural

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    Fuente.- GPSA

    PLANTA DE AJUSTE DEPUNTO DE ROCIO

    La simulacion ira siguiendo el siguiente diagrama

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