DISEÑO DE PROCESOSPRÁCTICAS DE HYSYS

INTRODUCCIÓN

Simular no es diseñar¿Hysys es una herramienta

imprescindible para diseñar?

Los parámetros de diseño como numero de tubos de un intercambiador de calor , diámetro de la carcasa y número de platos de una columna no pueden ser calculados por Hysys.

Hysys es una herramienta que proporciona una simulación de un sistema que se describe con anterioridad

Hysys puede emplearse como herramienta de diseño, probando varias configuraciones del sistema para optimizarlo.

Se debe tener en cuenta que HYSYS SIMULA Y EL INGENIERO DISEÑA

Limitaciones de los simuladoresSe debe tener en cuenta que los resultados de una simulación no son siempre fiables y estos se deben analizar críticamente.Hay que tener en cuenta que los resultados dependen de:- La calidad de los datos de entrada- De que las correlaciones empleadas sean las apropiadas (escoger bien el paquete termodinámico)- Elección adecuada el proceso.

1. INTRODUCCIÓN AL ENTORNO HYSYS

1.1 ENTORNO HYSYS1.1.1 Abrir SesiónAbra HYSYS haciendo clic en:Iniciar > Programas > Hyprotec > HYSYS 3.2 > HYSYS

1.1.2. Iniciar un nuevo caso

Haciendo clic en el botón New Case Aparece la ventana del administrador básico de simulación Simulation Basis Manager El Simulation Basis Manager contiene una serie de pestañas que iremos describiendo a lo largo del curso.

1.2 INGRESO DE COMPONENTES

1.2.1. Seleccionamos la etiqueta Components del Simulation Basis Manager y hacemos clic en Add con lo cual aparece la librería de componentes. Esta librería en su parte izquierda tiene tres conceptos: Components (Los que están en la base de datos del programa), Hypotetical (Cuando vamos a formular un componente nuevo) y Other.

1.2.2. Usted puede seleccionar componentes para su simulación usando varios métodos diferentes: MATCH, COMPONENT LIST y FAMILY FILTER. Seleccione de la librería de componentes Cloroformo, Tolueno, Etanol, H2O, Oxígeno y Nitrógeno.

Nota: se puede añadir un rango de componentes resaltando el rango entero y presionando el botón Add Pure.

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 recomendados para ese paquete.

Seleccionando la opción 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

Aparecen varios compuestos con formula CH4 y muestra los sinónimos por que esta activada la opción

Al adicionar el compuesto salen de la lista los sinónimos. Pero queda CH4 correspondiente al Refrig-50 (otro compuesto diferente)

Al seleccionar los componentes Cloroformo, Tolueno, Etanol, H2O, Oxígeno y Nitrógeno se ve lo siguiente.

1.2.3 El nombre de la lista de componentes, en este caso es: Lista clase 1 Nombre estudiante,presione la tecla <Enter>

Y cierre la ventana, con lo cual de regreso al Simulation Basis Manager aparece la lista creada

La base de datos que trae HYSYS es muy grande, pero es un simulador muy orientado a la empresa petroquímica, y es difícil encontrar componentes de otro tipo de empresas, como son los sulfatos, óxidos ... y demás componentes inorgánicos.

Las últimas versiones de HYSYS ya incluyen el paquete de electrolitos, donde podemos incluir sustancias que están en forma de electrolitos y pueden variar las propiedades coligativas de la mezcla.

También podemos incluir algunos componentes, que aunque no están en la base de datos, se pueden adicionar ingresando sus parámetros característicos del componente (Esto lo veremos más adelante).

1.3 El Paquete de Fluidos: Fluid Package

1.3.1 Concepto de Fluid PackageEl Paquete de Fluidos contiene toda la información para cálculos físicos de las propiedades de componentes. Al abrir la pestaña Fluid Pkgs del Simulation Basis Manager, se pueden usar múltiples Fluid Packages dentro de una simulación asignándoselos a diferentes flowsheets y acoplando los flowsheets.

1.3.2  Selección del Fluid PackageEl segundo paso para la simulación es definir el Fluid Package. Este paso es muy importante y no se debe tomar a la ligera, ya que definirá la base de la simulación. Si tenemos una buena base, tendremos una buena simulación, pero si introducimos un error desde el principio, este se agravará con el desarrollo de la simulación.

Para definir el Fluid Package:1.  En el Simulation Basis Manager  seleccione la etiqueta Fluid Pkgs hacer clic en el botón Add. 2. Seleccionar Activity Models y seleccionar NRTL como el paquete de propiedades (Property Package) para este caso. y seleccione la lista de componentes para la cual deseamos colocar la opción termodinámica (Lista de clase 1 – Adriana A)  y También debemos seleccionar la opción para el vapor en la esquina superior derecha

3.  Ir a la etiqueta de coeficientes binarios (Binary Coeffs). Presione el botón Unknowns Only para estimar los coeficientes ausentes. Ver las matrices Aij, Bij y aij seleccionando el botón correspondiente. La matriz Aij es mostrada a continuación:

1.3.3   Exportando  Fluid PackagesHYSYS permite exportar Fluid Packages para usarlos en otras simulaciones. Esta funcionalidad le permite crear un simple y común  Fluid Package el cual usted puede usarlo en múltiples casos.1. Sobre la etiqueta de  Fluid Pkgs resalte el Fluid Package Clase 1- Adri2. Presione el botón Export.3. Ingrese un único nombre (Export 1- Adri) para el Fluid Package y presione el botón OK.

Ahora que el Fluid Package está completamente definido, usted está listo para seguir adelante y empezar a construir la simulación. Presione el botón:Enter Simulation Environment

1.4   Guardar el Trabajo      Usted puede guardar su trabajo en cualquier momento para lo cual debe ir al menu  >  File > Save as   Y darle un nombre (LISTA CLASE 1).

1.5   Seleccionando un  Sistema de Unidades     El sistema de unidades predeterminado en HYSYS es el SI, es posible cambiar el sistema de unidades usado para exteriorizar las diferentes variables.1. Del menú Tools, seleccione Preferences.

2. Cambie a la etiqueta Variables, y vaya a la página Units.

3. Si no ha seleccionado ya, seleccione el sistema deseado. Usted está en libertad para usar cualquier sistema.

4. Luego cierre esta ventana haciendo clic en      para volver a la simulación.

1.5. 1   Cambiando Unidades para una Especificación 1.- Para cambiar las unidades debemos seleccionar Tools del menú principal; posicionar el cursor sobre Preferences, como se hizo anteriormente.2.   Presionar Tool Tips3. Seleccionar  User Defined Unit Set

4. Seleccionar la pestaña Variables, y seleccionando Units, aparecen los sistemas de unidadesNotar que la unidad por defecto para la presión es kPa. Deseamos cambiarla a atm.  

5.  Presionar el botón Clone. NewUser aparecerá resaltado en Unit Set Name Este es el nombre que asigna HYSYS al nuevo set de unidades; para cambiarlo debemos ingresar el nombre que decidimos asignarle al set de unidades que se utilizará para este caso (Set unidades clase 1 Adriana) en esta casilla y al hacer Enter se actualiza el nombre en el campo Available Unit Sets..

6.  Nos movemos hasta la celda Pressure haciendo click en kPa. Abrir la lista desplegable de las unidades disponibles en la Barra. Haciendo click en atm, seleccionaremos la nueva unidad. El nuevo conjunto de unidades queda así definido. Presionando el botón Close se regresa al entorno de simulación.

Para guardar el sistema de unidades definido presionar Save Preference Set

Para cargar este sistema en un trabajo cualquiera Load Unit Set.

Ejercicio 1.

1. Crear un nuevo caso2. Adicionar los compuestos Benceno y Tolueno3. Nombrar esta lista como Ejercicio1-NOMBRE1. Seleccionar el paquete termodinámico Wilson y

como modelo de actividad elegir SRK para el vapor

2. Asociar ese paquete termodinámico a la lista de componentes antes creada.

2.  ENTORNO DE LA SIMULACIÓN

2.1  Ingresar al entorno de la simulación. Desde el Simulation Basis Manager hacemos clic en Enter Simulation Environment.

Simulation Environment es la pantalla principal de HYSYS donde realizaremos las simulaciones. En este medio la simulación se hace muy visual y fácil de llevar. Hay otro medio de simulación en HYSYS que veremos más adelante:  el Workbook

Simulation Environment.

Simulation Basis Manager

La Paleta de Objetos se usa para seleccionar el equipo o el tipo de corriente que queremos introducir en el sistema de simulación. Para ocultar o hacer visible la paleta de objetos hay que pulsar F4 o pulsar el icono

Paleta de Objetos

La paleta se puede dividir en cuatro secciones:-Corrientes: Materia ( ) y Energía ( ). -Equipos de separación de fases, presión, transferencia de calor y reactores, -Equipos de transferencia de masa (destilación, absorciòn…) -Operaciones lógicas

2.2    Adicionando corrientes En HYSYS, hay dos tipos de corrientes, Material y Energía (deben especificarse).Existe varias formas para adicionar las corrientes en HYSYS.En este ejercicio, usted adicionará tres corrientes para representar las alimentaciones a un desorbedor (Stripper) de aire. Cada corriente será adicionada usando un método diferente de ingreso.

2.2.1   Ingresando Corrientes desde la Paleta de Objetos: 1. Pulsar en la paleta de objetos la flecha azul, es la correspondiente a una corriente de materia, y con el cursor nos colocaremos en el PFD, volvemos a pulsar.

2. Para dar especificaciones a la corriente hacemos doble clic en la corriente y aparece el visor de propiedades de las corrientes. Se puede cambiar el nombre de la corriente simplemente escribiendo un nombre nuevo en la caja Stream Name.

3. Cambie el nombre de corriente para Etanol y seleccionemos la opción Composition en el menú Worksheet

En HYSYS se puede seleccionar la base para definir las composiciones haciendo clic en la opción Basis, apareciendo la caja de diálogo siguiente:

4.  Seleccionamos la opción para las composiciones Flujo de masa en este caso (Mass Flows), cerramos la caja y regresamos a la caja anterior donde ingresamos los flujos de masa de los componentes

Ingresar las siguientes flujos másicos.

5. Presione el botón OK cuando se han ingresado todos los flujos de masa.

6. Si regresamos a Condiciones, vemos lo siguiente

Se ha actualizado las cantidades de masa y moles de la corriente, pero la corriente no está totalmente especificada para lo cual es necesario ingresar dos parámetros de los que están indicados con azul y la palabra <empty>. La falta de información para definir completamente la corriente indica la barra amarilla de la parte inferior.     7. Cerrar el visor de Propiedades de las corrientes.

2.2.2   Ingresando Corrientes desde el Workbook

2. Ingrese el nombre de la corriente, Tolueno en la celda **New**.

1. Para abrir o desplegar el Workbook, presione el botón de Workbook sobre la barra de botones.

3. Para especificar composición hacer doble click en <empty> de la columna tolueno fila Mass Flow

3. Al regresar a la ventana del PFD se tiene ahora la nueva corriente ingresada

1.  Pulsando <F11> cuando estamos en modo simulación, aparece  el visor de propiedades. En la celda Stream Name Colocamos Aire

2.2.3   Ingresando Corrientes desde La Barra de Menú

2.  Seleccionamos la opción Compositions donde se puede cambiar de base de unidades para las corrientes seleccionando Basis, o seleccionando directamente Edit. En este caso ingresamos la corriente como fracciones molares.

3. Al regresar a la ventana del PFD se tiene ahora la nueva corriente ingresada. Hay 3 corrientes de color azul claro que indica que las corrientes no están completamente especificadas.

Guarde su Trabajo

2.3.  Cálculos Instantáneos

HYSYS puede efectuar 5 tipos de cálculos instantáneos sobre las corrientes:

P-T Vf-P Vf-T P-Entalpía Molar T-Entalpía Molar.

Una vez que la composición de la corriente y dos parámetros cualquiera de temperatura, presión, fracción de vapor o la entalpía molar son conocidas, HYSYS realiza un cálculo instantáneo en la corriente, calculando los otros dos parámetros.

Con las capacidades instantáneas de HYSYS, se calcula el punto de rocío y punto de burbuja.

Especificando una fracción de vapor de 1 y ya sea la presión o la temperatura de la corriente, HYSYS calculará la Temperatura o la Presión de Rocío.

Para calcular la Temperatura o la Presión de Burbuja, debe introducirse una fracción de vapor de 0 y cualquier presión o cualquiera temperatura.

2.3.1   Ejemplos de Cálculos Instantáneos

1. Efectuar un cálculo instantáneo T-P en la corriente  Tolueno.    -Hacer doble clic en la corriente Tolueno

- Fijar la presión en  14.7 psia  y la temperatura en 90C°.

¿Cual es la fracción de vapor?  

En el PFD hay 3 corrientes, 2 azul claro y la de tolueno es de color de color azul oscuro que indica que esta corriente tiene cero grados de libertad.

Respuesta. La fracción de vapor es 0Nota: El cambio de color de la barra inferior a verde indica que la corriente Tolueno ha sido definida completamente

2. Efectuar un cálculo de punto de rocío en la corriente  Tolueno. - Hacer doble clic en la corriente Tolueno- Establecer la presión en 101.4 kPa (14.7 psia). - Borrar la temperatura y Especificar una fracción de vapor de 1.¿Cuál es la temperatura de punto de rocío? Respuesta. La temperatura de Punto de Rocío es 100°C

3. Efectuar un cálculo de punto de burbuja en la corriente  Tolueno.

- Establecer la presión en 101.4 kPa (14.7 psia).

- Especificar una fracción de vapor de 0.

¿Cuál es la temperatura de punto de burbuja? Respuesta. La temperatura de Punto de Burbuja es 89.68ºC

Ejercicio de clase:

Realice el calculo en el flash para esta corriente. Ajuste una presión de 7500 kPa y una temperatura de 10C. Cual es la fracción de vapor?

Realice el calculo de punto de rocío a esta corriente. Fije una presión de 7500 kPa Cual es la temperatura de rocío?

A continuación se presenta la composición de la corriente de gas:

Flujo 100 kg/h

2.4 UTILITIES

Los UTILITIES disponibles en HYSYS son un conjunto de herramientas útiles que interactúan con su proceso, proporcionando información adicional de corrientes o las operaciones.

Adicionando un Utilitario del Stream Property View

Al igual que con la mayoría de objetos en HYSYS, hay un número de formas para adicionar utilitarios para corrientes.

El utility Property Table le permite examinar tendencias de propiedades sobre un rango de condiciones en formatos tabulares y gráficos. Esta utility calcula variables dependientes para rangos de variable independiente. Realiza gráficos con curvas parámetricas.

Ejercicio de clase: Un utility  Property Table será adicionado a la corriente Tolueno desde

el visor de propiedades de corriente.

1. Ingresamos al Menú Tools para abrir la ventana Available Utilities.

2. Hacemos Clic en Utilities y aparece el menú Available Utilities. Seleccione Property Table desde el menú en la derecha y presione el botón Add Utility. Se mostrará la Property Table.

3. Presione el botón Select Stream

4. Seleccione la corriente Tolueno. Presione el botón OK para regresar a la etiqueta Ind. Prop.

5. Por defecto, la Temperatura es seleccionada como Variable 1, y la Presión es seleccionada como Variable 2.

- Cambiar el Upper Bound (límite superior) a 100oC- Cambiar el Lower Bound (límite inferior) de la

temperatura a  85oC .- Fijar el número de incrementos en 10. - Para la Presión variable, use el menú desplegable para

cambiar Mode a  State.

6.  Ingrese los siguientes valores para la presión en State Values: 90 kPa, 100 kPa, 101.3 kPa, 110 kPa, y 120 kPa.

7. Cambiar a la página Dep. Prop. Pulsar Add

8. Aparece el Variable Navigator para seleccionar la propiedad. Seleccionar Mass Density de la lista desplegada. (Es posible seleccionar múltiples propiedades dependientes)Pulsar OK

9. Regresamos a Property Table, donde aparece la variable seleccionada. y regresamos a Property Table, donde aparece la variable seleccionada.

Pulsar Calculate para calcular la Variable seleccionada (Mass Density) para la corriente Tolueno a temperatura y presión.

10. La barra verde significa que se ha logrado convergencia en los cálculos. 

Luego seleccionar la etiqueta Performance para mostrar la densidad calculada. puede examinar los resultados Property Table mediante una tabla o en  formatos gráficos para lo cual en la etiqueta Performance debe Table o Plots. 

Seleccione  Plots  y luego View Plot

Completando la información de las corrientes

Añada las siguientes temperaturas y presiones a las corrientes de aire, etanol y tolueno y adicione un caudal de 18 000 kg/h a la corriente Aire. Presionar Enter cada vez que ingrese un dato. 

Guarde estas tres corrientes como: Clase 2. Adriana

2.6   COMPONENTES HIPOTÉTICOS

Un componente hipotético puede ser:

• Componentes puros• Mezclas definidas• Mezclas indefinidas• Sólidos

Que no se encuentra en la base de datos de Hysys

Hysys tiene varios métodos de estimación para asegurar la representación adecuada del comportamiento de los componentes hipotéticos adicionados. También hay métodos para estimar los coeficientes binarios entre componentes hipotéticos.

También sirve para clonar los componentes de la lista disponible en hysys y luego los pueden modificar sus especificaciones

Estos compuestos se pueden usar en reacciones.

Los compuestos hipotéticos no pertenecen a un paquete de fluidos específico dentro de la simulación por que en su creación son puestos en el Hypo Group. Debido a que estos componentes no pertenecen a un paquete específico estos pueden ser compartidos por varios paquetes en una misma simulación.

La información mínima requerida por Hysys para estimar las propiedades del componente hipotético se resumen en la tabla siguiente:

Punto normal de ebullición Información mínima requerida

< 700 F (370 C) Punto normal de ebullición

> 700 F (370 C) Punto normal de ebulliciónDensidad del líquido

No se conoce o es un sólido Densidad del líquidoPeso molecular

En este caso se trata de estimar propiedades físicas para componente que no esta en la base de datos del programa. Para ilustrar el procedimiento estimaremos las propiedades físicas del componente 1,1,2-Trimetilciclohexano (1,1,2-Trimethylcyclohexane)

1.  Abrir un nuevo caso

Adicionando un nuevo componente

2. Clic sobre el botón  Add. en la opción  Hypotheticals en el Simulation Basis Manager

3. Definimos el nombre del grupo de componentes (CompNuevos1), al grupo que pertenece (Hydrocarbon), y haciendo clic en ADD HYPO el nombre del componente (1,1,2-Trimethylcyclohexane)

4. Hacer clic en la etiqueta View, En esta ventana debemos colocar la estructura de la molécula para lo cual debemos hacer clic en Structure Builder.

5. Se construirá la estructura de la molécula en base a los sub-groupos.  La siguiente Figura muestra la estructura para el componente  "highboiler

 

Sub-grupo Adicionar

CH3 3

CH2 4

-C- 1

CH 1

Nota: Idealmente se debe usar grupos cíclicos saturados. Pero como este grupo no está disponible en Hysys, usamos subgrupos más pequeños para construir la molécula. Esto resultará en algunas inexactitudes en nuestros cálculos.

Sub-grupo Adicionar

CH3 3

CH2 4

-C- 1

CH 1

8.   Para construir la molécula:

a)   Ubicar el sub-grupo, resáltelo, y luego dé un clic sobre el botón Add Group.

Sub-grupo Adicionar

CH3 3

CH2 4

-C- 1

CH 1

También introduzcan el número de veces que el grupo está en la molécula.

b)   Una vez que usted ha añadido todos los subgrupos necesarios, la barra de estado dará la lectura Complete. Cerrar la ventana y se abre la ventana siguiente

c)   Luego hacer Clic en el botón Estimate Unknown props. 

Las propiedades del componente de alto punto de ebullición han sido estimadas y ahora las propiedades del componente pueden ser Visualizadas o graficadas como una función de la temperatura. Por ejemplo las constantes críticas serán:

e)  Guarde su trabajo con el nombre Nuevo Comp Adri).

3.1   El Visor de Propiedades de Corrientes    Durante la simulación podemos ver las propiedades de cualquier corriente. Para esto debemos hacer doble clic en la corriente deseada y se abre el visor de propiedades.

3.  EXAMINANDO LOS RESULTADOS 

También podemos variar cualquier propiedad marcada con azul y determinar los demás valores.

3.2   Imprimiendo el TrabajoEn HYSYS usted tiene la posibilidad de imprimir datos para corrientes, operaciones y libros de trabajo.

3.2.1  Colocar Nombre y Logo para mostrar en los reportes

Nombre de la simulación como PropFisicas  y el Tag como son sus iniciales.

El nombre de la simulación aparece en alguno de los reportes que usted genere.

2)  Para insertar el logo de la empresa

Introducir nombre de la empresa, ubicación y Logo

3.2.2   Imprimir  datos del Workbook

2. Clic derecho sobre la barra de títulos del Workbook.

1. Abrir el Workbook.

3. Seleccione Print Datasheet

4. Usted puede seleccionar para imprimir o previsualizar cualquier de las hojas de datos disponibles (presione el botón + para ver todas las hojas de datos disponibles).

Haciendo clic sobre la caja activa o desactiva la hoja de datos para imprimir o previsualizar

Para imprimir datos para una corriente individual visualizar la corriente y seguir el mismo procedimiento anterior.

3.2.3   Imprimir  datos para una corriente individual

1. Doble Clic sobre la corriente

2. Clic derecho sobre la barra de títulos de la pagina de la corriente

 Los paquetes de propiedades incorporados en HYSYS proveen predicciones precisas de: Propiedades termodinámicas, Físicas y de transporte para hidrocarburos, no-hidrocarburos y fluidos químicos y producto petroquímicos.

La base de datos consta de un mas de 1500 componentes y más de 16000 coeficientes binarios.

Si un componente de la biblioteca no puede ser encontrado dentro de la base de datos, están disponibles una serie de métodos de estimación para crear completamente componentes hipotéticos definidos.

4.   HYSYS Y TERMODINÁMICA

TIPOS MODELOS TERMODINÁMICOS DE HYSYS:

• EOSs (Ecuaciones de estado).• Modelos de actividad. • Modelos Chao Seader (Semi empíricos).• Modelos de presión de vapor (valores de K para

presión de vapor)

SE DEBE TENER EN CUENTA QUE ESTOS TIENEN RANGO DE TEMPERATURA, PRESIÓN CONCENTRACIÓN EN SU

APLICACIÓN.

TIPOS MODELOS TERMODINÁMICOS DE HYSYS:

• EOSs (Ecuaciones de estado).• Modelos de actividad. • Modelos Chao Seader (Semi empíricos).• Modelos de presión de vapor (valores de K para

presión de vapor)• Misceláneos

SE DEBE TENER EN CUENTA QUE ESTOS TIENEN RANGO DE TEMPERATURA, PRESIÓN CONCENTRACIÓN EN SU

APLICACIÓN.

EOS•Las EOS ofrecidas en Hysys son mejoras y modificaciones de las EOS de Peng-Robinson (PR) y Soave-Redlich-Kwong (SRK). •Son modificaciones: PRSV, Zudkevitch Joffee (ZJ) y Kabadi Danner (KD). •Son para: aceite, gas y aplicaciones petroquímicas

•Peng-Robinson EOS (PR) es generalmente la recomendada soporta un amplio rango de condiciones de operación y una gran variedad de sistema

• Las opciones del paquete de propiedades para Peng-Robinson son PR, Sour PR, y PRSV.

• Las opciones de la ecuación de estado Soave-Redlich-Kwong son SRK, Sour SRK, KD y ZJ.

•Modelos de actividad.

Proporcionan una predicción bastante confiable de las propiedades de hidrocarburos en un amplio rango de condiciones.

- Aplicación esta limitada a los compuestos no polares o poco polares.

- Producen los mejores resultados cuando son aplicados en la región de operación para la cual los parámetros de interacción fueron obtenidos.

La siguiente es un breve resumen de las opciones termodinámicas recomendadas para los coeficientes de actividad para diferentes aplicaciones.

Aplicación Margules Van Laar Wilson NRTL UNIQUAC

Sistemas binarios Aplicable Aplicable Aplicable Aplicable Aplicable

Sistemas de Múltiple componentes

Aplicación limitada

Aplicación limitada Aplicable Aplicable Aplicable

Sistemas azeotrópicos Aplicable Aplicable Aplicable Aplicable Aplicable

Equilibrio Liquido-Liquido Aplicable Aplicable Aplicación

limitada Aplicable Aplicable

Sistemas diluidos Cuestionable Cuestionable Aplicable Aplicable Aplicable

Sistemas de asociación individual Cuestionable Cuestionable Aplicable Aplicable Aplicable

Polímeros No Aplica No Aplica No Aplica No Aplica Aplicable

Extrapolación Cuestionable Cuestionable Bueno Bueno Bueno

Modelos de Presión de Vapor:

• Usados para mezclas ideales a bajas presiones como: sistemas de hidrocarburos y mezclas como cetonas y alcoholes, donde el comportamiento de la fase líquida es aproximadamente ideal.

• Los modelos pueden ser utilizados como primera aproximación a sistemas no ideales.

• Todas las opciones de presión de vapor son modelos de presión de vapor.

•Modelos Chao Seader (Semi empíricos).Son correlaciones para calcular equilibrios, también entalpías y entropías para liquido y vapor.

Para la elección de paquetes termodinámicos también existen los arboles de decisiones.

EJERCICIO 2. Simular el siguiente proceso: bombeo de agua

Especificaciones Cantidad / unidades

Componente Agua

Paquete termodinámico NRTL

Temperatura de entrada -20C

Presión de entrada 101.3 KPa

Presión de la corriente de salida 202.6 KPa

Flujo molar de entrada 0.5551 Kmol/h

Cuanto es el Q?

Cual es la temperatura de corriente de salida?

Analizar los resultados en una hoja WORD , y grabar el archivo con sus nombres y la fecha en el escritorio. Enviar a

aristizabaladriana@yahoo.com

SOLUCIÓN DE EJERCICIO DE CLASE:

SE BOMBEA AGUA SÓLIDA. CONCLUSION: LOS RESULTADOS DE HYSYS DEBEN ANALIZARSE CUIDADOSAMENTE.

4.4   Propiedades Físicas y Termodinámicas

Ejercicio 3:

Determinar las propiedades físicas para el Benceno y Tolueno

1. Iniciar un nuevo caso

2. Adicionar los compuestos Benceno y tolueno

3. Elegir el paquete termodinámico Wilson con modelo de vapor SRK (no ideal)

4. Ingresar al PFD e insertar una corriente de materia de nombre Alimentación.

5. Grabar con su nombre

4.5  Generación de las tablas de Propiedades   

      Para generar tablas de propiedades usted debe definir corrientes ya que Hysys está preparado para computar solamente propiedades de corrientes

4.5.1  Condición de la Corriente

Especificar la corriente Alimentación con la siguiente información:

Temperatura = 200 oFPresión =  100 psiaFlujo másico = 1000 lb / hr

Ingresar las composiciones molares especificando esta corriente como puro Benceno.

Hasta acá hemos definido las condiciones de la corriente

4.5.2  Generar la Tabla de Propiedades

1) Desde el menú del tope seleccionar Tools/Utilities.

Primero estimaremos la Capacidad Calorífica Molar y la Densidad de la corriente de Benceno  como una función de la temperatura.  Los pasos son los siguientes.

2) Seleccionar Property Table  de la lista de utilitarios disponibles (Available Utilities) y hacer clic en el botón Add Utility.

Nombrar la Property Table  como: Capacidad calorífica molar

Presione el botón Select Stream.

Seleccionar el objeto: corriente Alimentación

Establecer :

Para la variable 1 especificar como Independent variable 1 : Pressure y mode : state. 

El mode determina si usted quiere declarar los valores actuales o usar un rango de valores dentro de los limites especificados superior e inferior.

Luego ingrese como State Value el valor de 300 psia. 

Usted puede ingresar  mas de un valor para State values  si lo desea ( Por ejemplo si usted desea el valor de la propiedad a 200 psia)

A continuación fijal la  Independent variable 2 como Temperatura , mode como  incremental y luego fijar el límite superior (Uper Bound) como 400 F, Limite inferior (Lower bound) as 50 F y número de incrementos como 10.

 A continuación clic en  Dep. Prop. 

Hacer clic en Add, para abrir la siguiente ventana

Bajo la columna Variable seleccionar  Molar Heat capacity  y hacer clic en OK.

Una vez seleccionada esta propiedad presionar el botón Add y seleccionar la propiedad Molar Density.

Presionar el botón OK para retornar al Property Table

Luego al hacer clic en el botón Calculate

Se efectúan los cálculos y la barra inferior se torna de color verde

En la pestaña Performance, los resultados pueden visualizarse haciendo clic en Table o Plot.

En la opción Table se visualizan los datos numéricos en una tabla ara ambas propiedades

En la opción Plots se visualizan en gráficas donde se debe seleccionar la propiedad

Usted puede imprimir la gráfica haciendo clic en el botón derecho del mouse sobre la gráfica.

Los atributos de la gráfica pueden ser controlados seleccionando la opción  graph control.

Para generar un reporte sobre la tabla de propiedades hacer un clic sobre el botón Tools / Reports.

Aparece la siguiente ventana:

Clic Create. Y dar un nombre al reporte.

Y dar como nombre al reporte:

Reporte Ejercicio 3 –Nombre estudiante

Luego hacer clic insert datasheet.

Seleccione la tabla de propiedades que usted creó y luego Add  al reporte.

Usted puede ver el reporte antes de imprimirlo. Presionando el botón Preview en la ventana Report Buider

4.6   Generando Curvas de Presión de Vapor 

Para generar una tabla de presión de vapor seguir el mismo procedimiento citado anteriormente

Seleccionar Tool/utilities Seleccionar Property Table Luego Add Utility

Especificar lo siguiente:Name: Curva presión de vaporStream: Alimentacion

Para la Variable 1:Independent Variable 1 como Vapor Fraction y mode State  y determinar su condición para 0.5 (50 % de vapor).

Para la variable 2. Independent Variable 2 como Temperatura a la cual deseamos hacer el cálculo, mode Incremental  (Lower Bound 50 F y Upper Bound 550 F con incremento de 10)

Pasamos a la página Propiedades Dependientes (Dep Prop).

Presionar Add

Y seleccionar Presión

Esto nos dará la presión a la cual 50 % de la alimentación es vapor bajo la temperatura especificada.

Al adicionar esta propiedad la barra de estado se torna amarilla.

Luego presionar Calculate y la barra inferior se torna de color verde

Ahora podemos ver la presión  a la cual la alimentación tiene 50 % de vapor a 300 F haciendo clic en la etiqueta Performance

Gráfica :Presión de Vapor vs. Temperatura

4.7  Generando Diagramas XY

Para generar diagramas XY debemos tener registrada la extensión : 57_equilibrium     Ejercicio 4. Generar los diagramas XY para la mezcla Etanol-Agua.

1)  Crear la lista de componentes, Ethanol y Water (Pueden haber mas componentes en la lista).2) Seleccionar el paquete de fluido Wilson con modelo de vapor PR .

Insertar una corriente de materia en el PFD con las siguientes especificaciones:

Nombre: Etanol-aguaTemperatura: 80 CPresión: 101.3kPaFlujo molar: 1 kmole /h

Composición en fracción molar: Xagua = 0.76 y Xetanol = 0.24

En el menu principal seleccionar Flowsheet / Add Operation

Seleccionar: Extensions / Equilibrium Plots y luego Add

Seleccionamos el par de componentes para los cuales deseamos armar el diagrama XYPlot, la presión (o la temperatura).

Se abre la siguiente ventana

Presionando el botón Plot se despliega el diagrama: X vs Y de etanol

Si se elije la opción Diagrama TXYPlot se obtienen la grafica de Xetanol vs T para la presión de 101.3 kPa los valores de Yetanol de burbuja y rocío.

Referencias

MONTCADA, Luis. Simulación de Procesos con Hysys. 2006

Hysys User Guide.