Programas Comerciales para Simulación de Procesos Químicos

INGENIERÍA DE LOS PROCESOS QUÍMICOS

Programas Comerciales para estudio de Procesos Químicos y Operaciones Unitarias

Ing. Alixandra DávilaIng. Luis Ramos

• Simulación del proceso

• Síntesis del proceso

• La optimización

Estructura básica de

diagrama de proceso

• Equipos• Conexiones• Condiciones iniciales

de operación

• Solucionar balances de materia y energía• Calcular dimensiones y costos de equipos• Evaluación preliminar del proceso

Modificación de parámetros o estructuras


Diseño de un Proceso Químico

Técnica para evaluar de forma rápida y económica un proceso

Programas de computadora

Una planta de proceso químico puede llegar a manejar:

Alrededor de 100.000 variables matemáticasMiles de ecuaciones no lineales

Surge la necesidad

Simuladores de procesos químicos

Simulación de Procesos Químicos


• Detección de cuellos de botella• Predicción de efectos por cambios en condiciones de

proceso• Análisis de nuevas alternativas para el proceso• Análisis de condiciones críticas del proceso• Desarrollo de nuevos productos, procesos• Optimización para minimizar consumos de energía y

producción de desechos• Estudios de factibilidad para la automatización del

proceso• Entrenamiento de operadores e ingenieros de proceso


Aplicaciones de simulación

• Análisis del proceso

Suministro• Condiciones de alimentación• Parámetros de los equipos

Obtengo Condiciones de salida

• Análisis del diseño

Suministro• Condiciones de alimentación• Condiciones de salida

Obtengo Parámetros de equipos

• Optimización

Suministro • Función objetivo• Restricciones

Obtengo Condiciones y parámetros mínimos


Problemas que pueden resolverse mediante la Simulación:


Simuladores Comerciales para ProcesosQuímicos

• Variedad Simuladores Poseen:

• Bases de datos• Bibliotecas cálculos de equipos• Datos que contienen propiedades

físicas de compuestos y sustancias químicas

• Bibliotecas de modelos para cálculos termodinámicos

• Simuladores Permiten seleccionar:

• Modelos de propiedades termodinámicas• Corrientes del proceso• Condiciones de operación


Simuladores Comerciales para ProcesosQuímicos

• Las corrientes del proceso pueden ser:

• Gases a baja y alta presión• Soluciones liquidas con componentes

no polares, polares y electrolitos a baja y alta presión

• Sólidos en suspensión o finamente divididos

• Estas características son las que permiten que un simulador de procesos sea capaz de representar una gran cantidad de plantas industriales


Simuladores Comerciales para Procesos Químicos

PRO II

• Simulador estado estacionario.• Permite diseño de procesos y análisis operacional.• Aplicaciones de refinación.• Productos químicos y petroquímicos.• Usos de polímeros.• Aplicaciones farmacéuticas.



Aspen Plus

• Simulador estado estacionario, secuencial modular y orientado a ecuaciones.• Se ha utilizado para modelar procesos en industrias: química y petroquímica,

refino de petróleo, procesamientos de gas y aceites, generación de energía, metales y minerales, industrias del papel, entre otros.

• Posee herramientas para cálculos de costes y optimizaciones del proceso, generación de resultados en forma gráfica y en tablas.



CHEMCAD

• Simulador estado estacionario y dinámico.• Módulos que abarca cálculo y diseño de intercambiadores de calor (CC-

THERM).• Simulación de destilaciones dinámicas (CC-DCOLUMN).• Simulación de reactores por lotes (CC-ReACS).• Simulación de destilaciones por lotes (CC-BATCH).• Simulación de redes de tuberías (CC-SAFETY NET).• Diseño, operación y mantenimiento de procesos químicos en una gran

variedad de industrias incluyendo la exploración de petróleo y gas; y naturalmente en procesos químicos, farmacéuticos, biocombustibles y procesos de fábricas industriales.



Aspen Hysys

• Entorno de simulación modular tanto para estado estacionario como para régimen dinámico.

• Es un simulador bidireccional, ya que el flujo de información va en dos direcciones (hacia adelante y hacia atrás). De esta forma, puede calcular las condiciones de una corriente de entrada a una operación a partir de las correspondientes a la corriente de salida sin necesidad de cálculos iterativos.

• Es un software para la simulación de plantas petroquímicas y afines.


Aspen Hysys

• Ejecutar Aspen Hysys


Aspen Hysys

• Seleccionar la pestaña File – New - Case


Aspen Hysys

En la parte izquierda de la ventana, se muestra la barra de Properties:

• Component Lists: en esta opción se seleccionan cada componente que se utilizará en la simulación.

• Fluid Packages: aquí se encuentran los diferentes paquetes termodinámicos que son usados para calcular las propiedades de los componentes.


Aspen Hysys

• Tabla para seleccionar método termodinámico


Aspen Hysys

• Entorno de simulación


Aspen Hysys

• Ventana Palette: permite seleccionar los elementos que estarán presentes en el diagrama de proceso.


Ejemplo:

En el siguiente caso de estudio modelaremos un proceso que contempla las siguientes operaciones:

Las corrientes 1 y 2 son alimentadas al proceso y entran a un mezclador de corriente para luego alimentar un separador de fases.

Por el tope del separador tendremos una corriente de vapor y por el fondo obtendremos una corriente liquida.

Utilizando el modelo termodinámico de Peng-Robinson y la siguiente información de las corrientes de alimentación, determinar las condiciones de las corrientes de salida del proceso.


Propiedad Corriente1 2

Flujo Molar (MMSCFD) 6 4Temperatura (F) 60 60

Presión (psia) 600 600Fracción molar por componente

Nitrógeno 0,01 0,02Dióxido de Carbono 0,01 0

Metano 0,6 0,4Etano 0,2 0,2

Propano 0,1 0,2Butano 0,04 0,1

Isobutano 0,04 0,08


Engineering

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