120939511 61992545 Manual Basico Aspen HYSYS PDF

Manual Bsico

Manual Bsico Aspen HYSYS

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2

Introduccin Pag. 4

Contenido terico Pag. 5

o Simulation basis manager Pag. 5

Pestaa components Pag. 6

Pestaa Fluid Pkgs Pag. 8

Pestaa Hypotethicals Pag. 11

Pestaa Oil manager Pag. 12

Pestaa Reactions Pag. 13

o Simulation Environment Pag. 16

o Agregando operaciones al Flowsheet Pag. 21

Corriente msica Pag. 21

Corriente de energa Pag. 21

Separador Pag. 22

Separador trifsico Pag. 22

Calentador/enfriador Pag. 23

Intercambiador LNG Pag. 23

Intercambiador de calor Pag. 24

Enfriador de aire Pag. 24

Bomba Pag. 25

Compresor/expansor Pag. 25

Tubera de gas Pag. 26

Segmento de tubera Pag. 26

Vlvula Pag. 27

Vlvula de alivio Pag. 27

Mezclador de corriente Pag. 28

Separador de corriente Pag. 28

Separador de solido simple Pag. 28

Separador tipo cicln Pag. 29

Hidrociclon Pag. 29

Filtro de vacio rotatorio Pag. 30

Filtro tipo baghouse Pag. 30

Reactor mezcla completa Pag. 31

Reactor de flujo pisto Pag. 31

Reactor de Gibbs Pag. 32

Reactor de equilibrio Pag. 32

Reactor de conversin Pag. 33

Torre de destilacin (mtodo riguroso) Pag. 33

Indice


3

Torre de absorcin con condensador Pag. 35

Torre de absorcin Pag. 36

Torre de absorcin con rehervidor Pag. 37

Torre de extraccin liquido-liquido Pag. 38

Torre trifsica Pag. 38

Separador de componentes Pag. 39

Torre de destilacin (Shortcut) Pag. 39

Casos de estudio Pag. 41

o Unidad de procesamiento de gas natural Pag. 40

o Unidad de procesamiento de crudo Pag. 53

o Unidad de produccin de propilenglicol Pag. 87

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


4

Aspen HYSYS es un programa de simulacin cuya funcin es servir de apoyo

para el diseo y modelado de procesos tanto qumicos como de refinacin

para el ingeniero.

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

programa, explicndole al lector los diversos sectores del mismo.

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

indicaremos la informacin que es necesaria suplementar para la realizacin

de las simulaciones, desglosaremos los pasos necesarios para la simulacin

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

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

Introduccin


5

Simulation basis manager

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

una nueva simulacin, o abrir una simulacin previamente creada.

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

en el siguiente icono .

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

en el siguiente icono

Al empezar una nueva simulacin, se nos abrir el administrador de informacin bsica para la

simulacin (Simulation basis manager), en el cual debemos especificar toda la informacin

necesaria para realizar la simulacin.

Contenido terico


6

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

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

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

sector varan dependiendo de la simulacin que deseemos realizar, pero para poder entrar al

entorno de simulacin (Simulation Environment) es necesario por lo mnimo especificar los

componentes y el paquete termodinmico, las dems propiedades podemos especificarlas luego si

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

simulacin

Pestaa Components

En esta pestaa, debemos especificar todos los componentes que usaremos en la simulacin, los

cuales son organizados mediante grupos o listas de componentes.

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

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

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

eliminado de la lista maestra, tambin ser eliminado de las dems listas creadas.

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

exportar (Export) listas para la simulacin.

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

View. Seguidamente se nos abrir la siguiente ventana:

Nota: HYSYS nos permite organizar los componentes que usaremos mediante

grupos, para que as podamos elegir

diferentes paquetes termodinmicos para

cada grupo de componentes.


7

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

Para agregarlos solo debemos seleccionarlos, y luego hacer clic en la opcin Add Pure.

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

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

inferior el criterio apropiado para cada tipo de bsqueda.

Debido a que la seleccin de un paquete termodinmico adecuado para la simulacin, depende de

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

componentes mediante los distintos paquetes termodinmicos disponibles en el programa, as

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

Para realizar esto debemos hacer clic en la opcin View Filters con la cual se desplegara una

nueva ventana.

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

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

mostrndonos todas sus propiedades.

En la casilla Family Type Filter

podemos filtrar los componentes

por la familia a la que pertenezcan.

La casilla Property Package Filter

Contiene los diferentes paquetes

termodinmicos para filtrar los

componentes


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Pestaa Fluid Pkgs

La siguiente pestaa que encontraremos es la indicada como Fluid Pkgs, aqu encontraremos los

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

componentes (entalpia, entropa, densidad, etc). La adecuada eleccin de un paquete

termodinmico es esencial, debido a que estos son la base de los resultados de la simulacin.

Para agregar un paquete termodinmico, debemos hacer clic en la opcin Add, y luego se abrir

una nueva ventana con la lista de todos los paquetes termodinmicos disponibles, y la opcin de

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

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

Como se comento en lneas anteriores, la adecuada seleccin de los paquetes termodinmicos es

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

hora de elegir el modelo termodinmico para la simulacin.

Lista de los

distintos

paquetes

termodinmicos

Filtros para la

seleccin de los

paquetes

termodinmicos


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Los paquetes termodinmicos que encontraremos en HYSYS, nos permitirn predecir las

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

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

que cada modelo termodinmico posee sus propias limitaciones, para la adecuada seleccin de los

modelos a usar podemos seguir el siguiente diagrama de seleccin.

Nota: PIB, significa Parmetros de interaccin binaria.

Clasificar los componentes en el proceso:

Gases, no polares, disolventes, electrolitos.

Probar Peng-Robinson, SRK,

APL

Probar NRTL, Pitzer o Bromley, Cualquiera que

tenga todos los PIB

Todos gases o no

polares

Electrolitos

Algn gas, O P>10bar

Todos los PIB conocidos?

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

Cualquiera que tenga todos los PIB

Si Si

No Probar UNIFAC, si es

posible estimar los PIB faltantes

Si

Si

No

No

Probar SAF, ESD. Si Algn polmero?

No

Probar ley de Henry P


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Para obtener una referencia ms rpida, podemos utilizar la siguiente tabla que muestra los

sistemas tpicos y sus correlaciones asociadas:

Tipo de sistema Mtodo recomendado

Procesamiento de gas criognico PR, PRSV

Torres atmosfricas para crudo PR, GS

Torres al vacio PR, GS (


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Pestaa Hypotethicals

En esta pestaa podemos crear componentes hipotticos, o componentes que no estn en las

libreras predeterminadas de HYSYS.

Los componentes hipotticos pueden ser cualquiera de los siguientes:

Componentes puros

Mezclas definidas

Mezclas no definidas

Slidos

Tambin podemos convertir componentes de las libreras de HYSYS en componentes hipotticos

para de esta manera modificar los valores de los componentes.

Los componentes hipotticos son independientes de los paquetes termodinmicos, y al ser

creados son colocados en el grupo de componentes hipotticos.

Debido a que los componentes hipotticos no son exclusivos de paquetes termodinmicos

especficos, mltiples paquetes termodinmicos pueden compartir componentes hipotticos.

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

termodinmico dentro de la simulacin.


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Pestaa Oil Manager

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

solo debemos asociar un paquete termodinmico que pueda manejar componentes hipotticos y

seguidamente hacer clic en Enter Oil Environment

El entorno de caracterizacin de crudo, nos permite representar las caractersticas del petrleo

mediante el uso de componentes hipotticos.

Propiedades fsicas, crticas, termodinmicas y de transporte son determinadas para cada

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

corriente dentro del flowsheet.

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

debe proveer.

Las siguientes caractersticas son exclusivas del entorno de caracterizacin de crudo:

Proporcionar datos de ensayo de laboratorio

Corte de un solo ensayo

Mezcla de mltiples ensayos

Asignar propiedades de usuario a componentes hipotticos

Seleccionar sets de correlaciones para determinar propiedades

Instalar componentes hipotticos en corrientes

visualizacin de tablas y grficos para los datos de entradas y el fluido caracterizado


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Pestaa Reactions

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

simulacin en caso de existir alguna.

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

Reactions Sets.

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

previamente hayamos agregado en la pestaa Components, y la opcin de agregar nuevos

componentes haciendo clic en Add Comps

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

simulacin.

Para agregar una reaccin, debemos hacer clic en la opcin Add Rxn..., con la cual seguidamente

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

cabo.


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

Reaccin de conversin (Conversion): Requiere la estequiometria de la reaccin y el

porcentaje de conversin, el cual puede ser especificado o puede ser funcin de la

temperatura.

Reaccin de equilibrio (Equilibrium): Requiere la estequiometria de la reaccin y la

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

(Keq)

Reacciones catalticas heterogneas (Heterogeneus Catalytic): Requiere especificar todas

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

siguiente ecuacin para realizar los clculos:

Donde K es la constante de la reaccin; A, E y son los parmetros de la ecuacin de

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

Reacciones cinticas (Kinetic): Requiere la estequiometria de la reaccin al igual que los

parmetros de la ecuacin de arrhenius.

Reaccin de tasa simple (Simple Rate): Requiere la estequiometria de la reaccin as como

tambin los parmetros de la ecuacin de arrhenius. Para la reaccin inversa, se necesita

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

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

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

reacciones (Global Rxn Set).

HYSYS nos permite crear grupos o Sets de reacciones para asociar una o ms reacciones a un

paquete termodinmico especfico (en caso de que estemos utilizando ms de un paquete

termodinmico para la misma simulacin) y para asociar dichos grupos de reacciones para

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

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

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

para reacciones de conversin.


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

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

opcin Add to FP.


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Simulation environment

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

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

clic en el botn Enter simulation environment.

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


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

siguientes:

Barra de men (Rojo): desde aqu tendremos acceso a los diferentes comandos y opciones

del programa.

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

los comandos ms usados en el programa.

Nombre Icono Descripcin

Nuevo caso Crear nuevo caso

Abrir caso Abrir nuevo caso

Salvar caso Salvar caso

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

Libro de trabajo Abre el libro de trabajo del flowsheet activo

Navegador Abre el navegador de objeto

Navegador de simulacin Abre el navegador de simulacin

Estado estacionario / dinmico Opcin para alternar entre modo dinmico y modo estacionario

Asistente dinmico Abre la ventana de opciones del asistente dinmico

Activado /detener

(estado estacionario)

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

detenido.

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

de la columna.

Entorno Base Regresa al entorno base de simulacin


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

barra de estado, la cual indica el estado actual de los clculos en la simulacin. En la parte

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

mensajes de estado de los diferentes objetos del flowsheet.

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

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

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

haciendo clic en el siguiente icono

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

descendente de la siguiente manera:

Corrientes

Vessels (tanques y separadores)

Equipos de transferencia de calor

Equipos rotatorios (Bombas, compresores, expansores)

Equipos de tuberas

Equipos para manejo de slidos

Reactores

Columnas

Shortcut de columnas

Subflowsheets

Operaciones lgicas


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Icono Proceso

Compresor

Tubera de gas

Segmento de tubera

Opciones de usuario

Vlvula

Vlvula de alivio

Abre una sub ventana con distintas operaciones con slidos

Mezclador de

corrientes

Separador de corrientes

Reactor mezcla

completa

Reactor flujo pistn

Abre una sub ventana para

distintos tipos de reactores

Hidrocliclon

liquido/liquido

Icono Proceso

Corriente msica

Corriente de energa

Separador

(flash)

Separador trifsico

Tanque

Enfriador de corriente

Calentador de

corriente

Intercambiador LNG

Intercambiador

Enfriador de aire

Horno

Bomba

Expansor


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Icono Proceso

Hoja de calculo

Bloque de seleccin


agregar opciones de control

Punto digital de

control

Funcin de

transferencia

Balance

Enlace a data

externa


agregar operaciones booleanas

Icono Proceso Torre de

destilacin (mtodo riguroso)

Torre de absorcin con condensador

Separador de componentes

Columna de absorcin

Torre de absorcin con

rehervidor

Torre de destilacin (shortcut)

Columna trifsica

Torre de extraccin

liquido/liquido

Sub flowsheet

Torre personalizada

Operacin de

ajuste

Operacin set

Operacin de

reciclo


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Agregando operaciones al flowsheet

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

operaciones de la paleta de procesos.

Definiendo corrientes msicas

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

procesos

2. Hacemos doble clic sobre el icono de corriente msica. Vamos a la pestaa Worksheet y

luego a la pagina Conditions

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

temperatura o presin)

4. Nos vamos a la pagina Compositions

5. Hacemos clic en el botn Edit.

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

si deseamos especificar composiciones o flujos ya sean msicos o volumtricos (tambin

podemos elegir fracciones o flujos de volumen liquido)

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

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

suma de los valores de las fracciones sea igual a 1.0

9. Hacemos clic en Ok

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

desplegando un mensaje de Ok

Definiendo una corriente de energa

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

procesos

2. Hacemos doble clic sobre el icono de la corriente de energa y nos dirigimos a la pestaa

Stream

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

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

desplegando un mensaje de Ok


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Definiendo un separador

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

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

Connections

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

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

salida en el tope del separador

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

salida en el fondo del separador.

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

(Optional).

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

inferior mostrara un mensaje de Ok tornndose de color verde. En caso de que los clculos no

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

poder definir completamente la operacin.

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

presin en la casilla Delta P.

Definiendo un separador trifsico

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

procesos

2. Hacemos doble clic sobre el icono y nos dirigimos a la pestaa Design y luego a la

pagina Connections

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

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

en el tope del separador

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

liviano a la salida del separador.

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

pesado a la salida del separador.

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

inferior mostrara un mensaje de Ok tornndose de color verde. En caso de que los clculos no

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

poder definir completamente la operacin.

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

presin en la casilla Delta P.


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Definiendo un calentador/enfriador de corriente

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


Connections

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

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

5. En la casilla Energy seleccionamos la corriente de energa que usaremos para generar el

delta de temperatura en la corriente.

6. Nos dirigimos a la pagina Parameters y especificamos un valor para la cada de presin

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

salida ya poseen especificaciones de presin).

7. Especificamos un valor para el duty en la casilla Duty (este valor es automticamente

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

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

entrada y salida han sido especificadas).

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

mostrara un mensaje de Ok tornndose de color verde. En caso de que los clculos no puedan

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

definir completamente la operacin.

Definiendo un intercambiador LNG

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


Connections

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

intercambiador.

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

intercambiador.

5. En la columna Presion Drop especificamos la cada de presin tanto para la seccin fra

como para la caliente.

6. Hacemos clic en la pagina Parameters (SS)

7. Especificamos los parmetros de diseo del intercambiador

8. Hacemos clic en la pagina Spec (SS)

9. Hacemos clic en el botn Add para desplegar la ventana de especificacin de

propiedades. Desde esta ventana podemos agregar las especificaciones necesarias para

definir nuestro intercambiador.


24

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

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

realizar los clculos necesarios para la simulacin.

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

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

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

informacin es necesaria anexar para poder definir completamente la operacin.

Definiendo un intercambiador de calor.

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


Connections

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

4. Hacemos clic en la pagina Parameters

5. Especificamos los parmetros de diseo del intercambiador.

6. Hacemos clic en la pagina Spec

7. Hacemos clic en el botn Add para desplegar la ventana de especificacin de

propiedades. Desde esta ventana podemos agregar las especificaciones necesarias para

definir nuestro intercambiador.

En la casilla Solver dentro de la pagina Spec podemos ver en la ltima fila los grados de

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

realizar los clculos necesarios para la simulacin.

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

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

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

informacin es necesaria anexar para poder definir completamente la operacin.

Definiendo un enfriador de aire.

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


pagina Connections

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

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


6. Especificamos un valor para la cada de presin en la casilla Process steam Delta P (el

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

especificaciones de presin).


25

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

de transferencia de calor multiplicado por el rea). Este valor es automticamente

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





Definiendo una bomba.

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


Connections

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

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

5. En la casilla Energy especificamos una corriente de energa para el duty del equipo.

De manera opcional podemos especificar los valores para la cada de presin y el duty en la

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

automticamente al especificar una corriente de energa y el valor de la cada de presin se calcula

automticamente si se ha especificados la presin en las corrientes de entrada y salida.





Definiendo un compresor/expansor

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


pagina Connections



5. En la casilla Energy especificamos una corriente de energa.


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


26





Definiendo una seccin de tubera de gas

1. Agregamos una seccin de tubera de gas haciendo clic sobre el siguiente icono


Connections




6. En la casilla Pressure Drop especificamos un valor para la cada de presin.

7. Hacemos clic en la pestaa Rating en la pagina Sizing.

8. Si deseamos agregar mltiples secciones de tubera hacemos clic en el botn Add

9. Especificamos todos los valores necesarios para el dimensionamiento.

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

ambiental y el coeficiente global de transferencia de calor





Definiendo un segmento de tubera

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


Connections



5. En la casilla Energy especificamos una corriente de energa.


7. En la casilla Pipe Flow Correlation seleccionamos la correlacin que deseamos usar para

la tubera.

8. Especificamos un valor para la cada de presin en la casilla Delta P (el valor es

automticamente calculado si las corrientes de entrada y salida ya poseen


9. Hacemos clic en la pestaa Rating en la pagina Sizing.


27

10. Hacemos clic en el botn Append Segment para agregar un segmento de tubera a la

tabla, y especificamos los valores para el dimensionamiento.

11. Hacemos clic en el botn View Segment para desplegar la ventana de propiedades de la

tubera donde podemos modificar las propiedades de la tubera.

12. En la casilla Specify By elegimos la opcin que describa la manera en que ocurre la

transferencia de calor en la tubera, y especificamos sus parmetros correspondientes.





Definiendo una vlvula

1. Agregamos una vlvula haciendo clic en el siguiente icono


Connections




6. En la casilla Delta P especificamos un valor para la cada de presin. (el valor es

automticamente calculado si las corrientes de entrada y salida ya poseen






Definiendo una vlvula de alivio

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


Connections




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

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


28

7. En la casilla Full Open Pressure especificamos un valor de presin bajo el cual la vlvula

est completamente abierta.

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

inferior estar en color rojo o en amarillo. El color amarillo mostrara el mensaje Valve is open

para indicar que la vlvula est abierta, y el color rojo indicara el mensaje Material flows into a

closed relief valve para indicar que la vlvula est cerrada.

Definiendo un mezclador de corrientes

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


Connections

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






Definiendo un separador de corrientes

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


Connections


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





Definiendo un separador de solido simple

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

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


29


Connections


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

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

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


8. En la casilla Delta P especificamos un valor para la cada de presin.

9. Hacemos clic en la ventana Splits y definimos la manera en que se dar la separacin

de la corriente.





Definiendo un separador tipo cicln


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


Connections





7. Especificamos un valor para la eficiencia de partcula en la casilla Particle efficiency

8. Hacemos clic en la pagina Solids

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





Definiendo un Hidrociclon


hacemos clic en el icono del Hidrociclon (Hidrocyclone)


30


Connections





7. Especificamos un valor para la eficiencia de partcula en la casilla Particle efficiency

8. Hacemos clic en la pagina Solids

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





Definiendo un filtro de vacio rotatorio


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


Connections




6. Hacemos clic en la pestaa Rating y luego en la pagina Sizing

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





Definiendo un filtro de tipo Baghouse


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


Connections





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Definiendo un reactor de mezcla completa

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


Connections

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

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

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


(Optional).


8. Especificamos el volumen del reactor en la casilla Volume

9. Hacemos clic en la pestaa Reactions y luego clic en la pagina Details

10. Seleccionamos el set de reacciones a usar desde la casilla Reactions Set y la reaccin

desde la casilla Reaction





Definiendo un reactor de flujo pistn

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


Connections


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


(Optional).


7. Especificamos los parmetros para la cada de presin y el duty en las casillas Pressure

Drop Parameters y Duty Parameters respectivamente.

8. Hacemos clic en la pestaa Reactions y luego clic en la pagina Overall

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


32

10. Hacemos clic en la pagina Details

11. Especificamos la reaccin en la casilla Reaction

12. Hacemos clic en la pestaa Rating y luego en la pagina Sizing

13. En la casilla Tube Dimensions especificamos dos de los siguientes tres parmetros

a. Lenght (longitud)

b. Total volume (volumen total)

c. Diameter (dimetro)





Definiendo un reactor de Gibbs

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

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


Connections









Definiendo un reactor de equilibrio


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


Connections





7. Hacemos clic en la pestaa Reactions y luego en la pagina Details


33







Definiendo un reactor de conversin


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


Connections





7. Hacemos clic en la pestaa Reactions y luego en la pagina Details







Definiendo una torre de destilacin (mtodo riguroso)

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

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

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

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

las corrientes) de alimentacin de la torre.

5. En la columna Inlet Stage especificamos el plato de alimentacin de cada una de las

corrientes de entrada.

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

Stream

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

eleccin definimos las corrientes msicas respectivas:


34

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

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

condensador

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

8. En la casilla Reboiler Energy Stream especificamos una corriente de energa para el

rehervidor.

9. En la casilla Bottoms Liquid Outlet especificamos una corriente msica para la salida del

rehervidor.

10. Hacemos clic en el botn Next

11. En la casilla Condenser pressure especificamos la presin del condensador

12. En la casilla Condenser Pressure Drop especificamos la cada de presin a travs del

condensador

13. En la casilla Reboiler Pressure especificamos la presin del rehervidor

14. Hacemos clic en el botn Next.

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

rehervidor.


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

reflujo.

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

19. Hacemos clic en la pestaa Design y luego clic en la pagina Spec

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

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

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

definamos dentro de la torre tales como:

Flujo de los productos

Tasa de reflujo

Temperatura de los platos, etc.

20. Dentro de la casilla Column Specifications hacemos clic en el botn Add para agregar

y especificar restricciones en la columna.

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

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

denominada Degrees of Freedom).

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

los clculos pertinentes para la simulacin de la torre.

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

clic en el botn Run la barra de estado en la parte inferior de la ventana se tornara de color

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

estado se tornara roja indicando un mensaje de Unconverged.


35

Definiendo una torre de absorcin con condensador

1. Agregamos la torre haciendo clic en el siguiente icono

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


4. En la casilla bottom stage inlet especificamos la corriente de alimentacin para el fondo

de la torre.

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

Stream

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

eleccin definimos las corrientes msicas respectivas:

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

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

condensador

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

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

fondo.


9. En la casilla Condenser pressure especificamos la presin del condensador

10. En la casilla Condenser Pressure Drop especificamos la cada de presin a travs del

condensador

11. En la casilla Bottom Stage Pressure especificamos la presin del rehervidor


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

la torre.


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

reflujo.



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





Tasa de reflujo








36







Definiendo una torre de absorcin

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



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

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

Top Stage Inlet

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

5. Especificamos en la casilla Bottom Stage Inlet la alimentacin en el fondo de la torre.

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

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

Outlet


9. Especificamos la presin en el tope de la torre en la casilla Top Stage Pressure

10. Especificamos la presin en el fondo de la torre en la casilla Bottom Stage Pressure


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








Tasa de reflujo








37







Definiendo una torre de absorcin con rehervidor

1. Agregamos el equipo haciendo clic sobre el siguiente icono



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

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

Top Stage Inlet

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

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

6. Especificamos una corriente de energa en la casilla Reboiler Energy Stream

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

Outlet


9. Especificamos la presin en el tope de la torre en la casilla Top Stage Pressure

10. Especificamos la presin del rehervidor en la casilla Reboiler Pressure

11. Hacemos clic en Next

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


14. Hacemos clic en Done







Tasa de reflujo








38







Definiendo una torre de extraccin liquido-liquido

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

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


4. En la casilla Top Stage Inlet agregamos la corriente de alimentacin en el tope de la

torre.

5. En la casilla Botton Inlet Stage agregamos la corriente de alimentacin en el fondo de la

torre.

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

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

fondo de la torre.


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


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

12. Hacemos clic en Done

A continuacin podemos correr la torre haciendo clic en el botn Run. Si todas las

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

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

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

Definiendo una torre Trifsica

1. Agregamos el equipo haciendo clic en el siguiente icono

2. Elegimos uno de los siguientes modelos de torres:

a. Distillation (destilacin)

b. Refluxed Absorber (Absorcin con reflujo)

c. Rebolier Absorber (Absorcin con rehervidor)

d. Absorber (Absorcin)



39

4. En la casilla Number of Stages especificamos el nmero de etapas de la torre.

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

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

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

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

explicados para cada tipo de torre (destilacin, absorcin, etc)

Definiendo un separador de componentes

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





Definiendo una torre de destilacin (shortcut)

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

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

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

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


40

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






41

Casos de estudio.

Unidad de procesamiento de Gas Natural:

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

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

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

fraccion dada de propano.

El diagrama de flujo del proceso es el siguiente:

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

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

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

Casos de estudio


42

Para comenzar, creamos un nuevo caso haciendo clic en el siguiente icono . A continuacin se nos abrir el Simulation basis manager donde especificaremos los componentes y el sistema termodinmico, pero antes procederemos a editar las preferencias del programa para mostrar las unidades de flujo molar en millones de pies cbicos estndar por da (MMSCFD), para as tener una mayor comodidad al manipular los flujos en la simulacin.

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

En la ventana que se nos mostrara, nos dirigimos a la pestaa Variables y en la casilla Available Unit Sets procedemos a clonar el set de unidades Field haciendo clic sobre l, y luego hacemos clic sobre el botn Clone


43

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

Ahora nos dirigimos a la casilla Display Units y buscamos el flujo molar para que dichas unidades sean especificadas como Millones de pies cbicos estndar por da (MMSCFD)

Luego cerramos la ventana y nos regresamos al Simulation Basis Manager

Para la simulacin utilizaremos como paquete termodinmico Peng-Robinson, y los siguientes componentes:

Nitrgeno (N2)

Dixido de carbono (CO2)

Metano (CH4)

Etano (C2H6)

Propano (C3H8)

i-butano (C4H10)

n-butano (C4H10)

Una vez agregados los componentes, y especificado el sistema termodinmico procedemos a entrar al entorno de simulacin haciendo clic en el botn Enter simulation environment desde la ventana principal del Simulation Basis Manager


44

Una vez en el entorno de simulacin agregamos dos corrientes msicas con la siguiente informacin:

Corriente Propiedad

Feed 1 Feed 2

Flujo molar (MMSCFD) 6 4

Temperatura (F) 60 60

Presin (Psia) 600 600

Fraccin molar N2 0.01 0.02

Fraccin molar CO2 0.01 0

Fraccin molar CH4 0.6 0.4

Fraccin molar C2H6 0.2 0.2




Luego de especificar las corrientes de alimentacin, agregamos el mezclador MX-100 y la corriente de salida MixerOut la cual ser calculada automticamente al anexarla a la salida del mezclador, debido a que las entradas estn completamente especificadas.

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

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


45

A continuacin agregamos el intercambiador de calor Gas/Gas, creamos las corrientes msicas

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

Nos vamos a la pagina Parameters y especificamos una cada de presin de 10 Psia tanto para el

lado tubo como para el lado carcasa:


46

Hacemos clic en la pestaa Rating y nos dirigimos a la pagina Sizing

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

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

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

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

corriente dentro del intercambiador.

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

intercambiador de calor, la razn por la cual no se han realizado completamente los clculos es

debido a que falta informacin en las corrientes msicas involucradas con el equipo, las cuales

especificaremos luego.

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

de procesos


47

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

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

Nos vamos a la pagina Parameters y especificamos una cada de presin de 10 psi.


48

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

para realizar los clculos.

Si hacemos clic en la pestaa Worksheet podemos notar que la temperatura de la corriente de

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

La temperatura de la corriente de alimentacin ser calculada cuando el intercambiador

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

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

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

procesos

Hacemos doble clic sobre el equipo, especificamos la corriente ColdGas como alimentacin del

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

LTSLiq para el producto de fondo. Al especificar todas las corrientes HYSYS realizara los clculos

de manera automtica y el equipo quedara completamente especificado.


49

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

la pagina Specs dentro de la pestaa Design como muestra la imagen:

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

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

los grados de libertad deben ser igual a cero).

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

restriccin y debemos especificar otra para correr la simulacin.

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

temperatura de 10 0F.

Para agregar la

restriccin hacemos

clic sobre el botn

Add y especificamos

los valores como se

muestra en la imagen


50

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

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

denominada SalesGas.

A continuacin agregaremos el segundo mezclador de corrientes a la simulacin para unir las

corrientes SepLiq y LTSLiq para alimentar la torre de destilacin.

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

doble clic sobre el equipo.

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

y especificamos las corrientes msicas y de energa como lo indica la imagen:


51

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

Propiedad Valor Presin del condensador 200 Psia

Presin del rehervidor 205 Psia

Temperatura del condensador 40 0F

Temperatura del rehervidor 200 0F

Flujo de vapor 2.0 MMSCFD

Relacin de reflujo 1

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

realizar los clculos de la torre, pero dado que deseamos tener una fraccin especifica de propano

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

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

un valor de estimacin para que los clculos se den en el menor nmero de iteraciones posibles.

En la ventana de propiedades de la torre, nos vamos a la pagina Monitor dentro de la pestaa

Design.


52

Una vez aqu desactivamos la casilla Active para la especificacin Ovhd Vap Rate, y luego

hacemos clic en el botn Add Spec..

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

Para terminar nos vamos a la pagina Connections dentro de la pestaa Design y hacemos clic

en el botn Run


53

Unidad de procesamiento de crudo:

En el siguiente caso de estudio, simularemos una instalacin para fraccionamiento de petrleo, en

la que se procesan 100000 barriles/da de petrleo crudo para producir nafta, kerosene, diesel,

gasoil atmosfrico y productos de residuo atmosfricos. El petrleo crudo (precalentado aguas

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

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

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

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

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

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

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

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

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

vapor sobrecalentado.

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

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

crudo.


54

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

Propiedades del crudo

Peso molecular 300.00

Densidad API 48.75

Ensayo de Densidad API

%Vol Liq Destilado Densidad API

13.0 63.28

33.0 54.86

57.0 45.91

74.0 38.21

91.0 26.01

Componentes livianos (%Volumen de liquido)

Propano 0.00

i-Butano 0.19

n-Butano 0.11

i-Pentano 0.37

n-Pentano 0.46

Ensayo de destilacin TBP (True Boiling Point)

Porcentaje de volumen Liquido destilado

Temperatura (0F) Peso molecular

0.0 80.0 68.0

10.0 255.0 119.0

20.0 349.0 150.0

30.0 430.0 182.0

40.0 527.0 225.0

50.0 635.0 282.0

60.0 751.0 350.0

70.0 915.0 456.0

80.0 1095.0 585.0

90.0 1277.0 719.0

98.0 1410.0 838.0

Ensayo de Viscosidad

% Vol Liq Destilado Viscosidad (cp)

@100 0F Viscosidad (cp)

@210 0F

10.0 0.20 0.10

30.0 0.75 0.30

50.0 4.20 0.80

70.0 39.00 7.50

90.0 600.00 122.30


55

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

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

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

pestaa Variables.


56

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

botn Clone.

Un nuevo set de unidades aparecer denominado NewUser el cual renombraremos como

Field-Density.

Dentro de la seccin Display Units buscamos la celda para la unidad de densidad estndar

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

Realizamos lo mismo para cambiar tambin la unidad Mass Density de lb/ft3 a API

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

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

Manager para especificar los componentes y el paquete termodinmico a usar para la simulacin

de la unidad de procesamiento de crudo.


57

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

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

pestaa Components y hacemos clic en el botn Add

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

especificaremos los siguientes componentes:

Agua

Propano

i-Butano

n-Butano

i-Pentano

n-Pentano


58

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

Manager nos dirigimos a la pestaa Fluid Package.

Hacemos clic en el botn Add y en la ventana siguiente especificamos Peng-Robinson como

nuestro paquete termodinmico a usar para la simulacin.


59

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

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

Para ello nos dirigiremos a la pestaa Oil Manager dentro del Simulation Basis Manager y

hacemos clic en el botn Enter Oil Environment

A continuacin se abrir la ventana de propiedades de caracterizacin de crudo, bajo la cual

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

para la simulacin.

En esta ventana hacemos clic en el botn Add para agregar los valores obtenidos mediante los

ensayos de laboratorio.


60

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

Suministrar datos para definir los ensayos.

Crear componentes hipotticos realizando distintos cortes de crudo mediante los ensayos

suministrados

Agregar los componentes hipotticos al paquete termodinmico que vamos a usar.

Al hacer clic en el botn Add en la ventana de caracterizacin de crudo, se nos abrir la siguiente

ventana

En la seccin Assay Definition podemos ver dos casillas en las cuales especificaremos Used para

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

El resto de las casillas

las especificamos como

muestra la imagen


61

Del lado derecho veremos la seccin Input Data en la cual iremos agregando todos los datos

provenientes de los ensayos de laboratorio.

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

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

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

Composition.


62

Nos vamos a la pestaa Calculation Defaults y especificamos los siguientes valores para las

casillas dentro de la seccin Extrapolation methods

Nos regresamos a la pestaa Input Data, hacemos clic en Distillation, en la casilla Assay

Basis especificamos Liquid Volume y luego hacemos clic en el botn Edit Assay

En la nueva ventana

especificamos los siguientes

valores


63

Al finalizar de especificar los valores hacemos clic en el botn Ok y regresamos a la seccin

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

especificaremos los siguientes valores:

A continuacin hacemos clic en Density y luego en Edit Assay para especificar los siguientes

valores:

Podemos notar que la

columna Assay

Percent est en negro

indicndonos que no

podemos modificarla

debido a que

previamente

especificamos el peso

molecular como una

variable dependiente


64

Hacemos clic en Ok para volver a la seccin Input Data y luego hacemos clic en Viscosity1

En la seccin Viscosity Curve seleccionamos la opcin Use Both, nos aseguramos que en la

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

Assay para especificar los siguientes valores:

Realizamos lo mismo para la opcin Viscosity2 pero especificamos una temperatura de 210 0F y

especificamos los siguientes valores en la tabla:


65

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

laboratorio para nuestra muestra de crudo, por lo que a continuacin hacemos clic en el botn

Calculate para que HYSYS realice los clculos pertinentes para simular dichos ensayos y

cerramos la ventana para as regresar a la ventana de propiedades de caracterizacin de crudo.

Una vez en la ventana de propiedades de caracterizacin de crudo, nos vamos a la pestaa

Cut/blend y hacemos clic en el botn Add para abrir una nueva ventana donde

especificaremos los cortes del crudo.


66

Una vez en esta ventana hacemos clic en el botn Add y HYSYS automticamente creara los

componentes hipotticos (esto debido a que la opcin AutoCut esta activada en la casilla Cut

Option Selection)

HYSYS calcula los componentes hipotticos de la mezcla de crudo basndose en los siguientes

parmetros:

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

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

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

El IBP o punto de ebullicin inicial, es el punto de inicio para el primer

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