Manual Hysis Aspen Ronald Portales

HYSIS-ASPEN 7.1 CALCULOS BASICOS DE INGENIERIA QUIMICA

ING. CIP RONALD PORTALES CALLAO ESITED

1 DE SEPTIEMBRE DE 2013

Autor: Ing. CIP Ronald Portales

Contenido EJERCICIO 1: ...................................................................................................................................................................... 1

CALCULO DE PRESION Y TEMPERATURA: ......................................................................................................................... 5

FLUJO DE FLUIDOS ............................................................................................................................................................ 9

POTENCIA DE BOMBA ................................................................................................................................................... 9

COMPRESORES ............................................................................................................................................................ 12

PERDIDA DE CARGA .................................................................................................................................................... 14

TURBINAS .................................................................................................................................................................... 16

TRANSMISION DE CALOR ................................................................................................................................................ 18

TRANSFERENCIA DE MASA .............................................................................................................................................. 20

DESTILACIÓN FLASH .................................................................................................................................................... 20

DESTILACION, METODO CORTO (SHORCUT): EJEMPLO 1 ........................................................................................... 22

COLUMNA DE DESTILACIÓN POR MÉTODOS CORTO (SHOTCUT COLUMN): EJEMPLO 2 ........................................... 26

EJERCICIO 1: Para una línea presurizada, en el que se encuentra una mezcla equimolar de propano y n-butano

en equilibrio a 20°C y con una fracción vaporizada de 0.9; se desea determinar:

La presión del sistema.

Crear un nuevo caso, usar Peng Robinson como: Fluid Pakgs.

Crear una corriente y asignarle los datos indicados.

La presión se estima de inmediato (automáticamente) Ver las composiciones en compositions.

Paso 1: CLIC en FILE/NEW/CASE


Paso 2: Seleccionar componentes.

Paso 5: Seleccionar modelo termodinámico, para nuestro caso será Peng Robinson.

CLIC EN Add

Paso 3: Ingresar Nombre del

componente: por nombre o por

Formula (hacer clic en la respectiva

pestaña)

Paso 4: Hacer doble clic en el

componente de interés y luego

cerrar la ventana.


Paso 6: Ubicar modelo “Peng Robinson” y cerrar la ventana.

2) Clic en Fluid Pkgs

1) Clic en Add ( para seleccionar modelo termodinámico)

Paso 7: Finalmente hacemos clic en Enter

Simulation Enviroment


Paso 8: Insertar una corriente de

“MATERIAL STREAM” FLECHA AZUL

ARRASTAR LA FLECHA AZUL HACIA EL

AREA DE TRABAJO (ZONA VERDE)

Paso 9: Ingresamos los datos del problema.

Hacemos clic en la pestaña conditions: fracción

de vapor, y temperatura.


CALCULO DE PRESION Y TEMPERATURA: Estimar la presión y temperatura más alta a la que puede

existir equilibrio líquido vapor de la mezcla de gas natural crudo con una composición de:

60% metano

20% etano

10% propano

5% n-butano

5% n-pentano.

1. Crear un nuevo caso, usar Lee-Kessler-Plocker como Fluid Pakgs.

2. Crear una corriente y asignarle los datos indicados.

3. La presión se estima de inmediato (automáticamente) Ver las composiciones en compositions.

PASO 1: SELECCIONAR COMPONENTES:

Ingresamos las composiciones de

cada uno de los componentes:

“MEZCLA EQUIMOLAR”

Luego clic en “OK”

RESULTADO: EL PROGRAMA CALCULA

LA PRESION DE LA CORRIENTE A LAS

CONDICIONES ESPECIFICADAS.

P= 348 KPa


PASO 2: SELECCIONAR MODELO TERMODINAMICO:

PASO 3: Insertar un corriente

PASO 4: Ingresar Composiciones:


Hacer clic en OK

PASO 5: Hacer clic en

Tools/Utilities,

seleccionar la opción

ENVELOPE UTILITY.

PASO 6: Hacer doble clic en Envelope

Utility , seleccionar la corriente “1”


HACER CLIC EN LA PESTAÑA

PERFORMANCE


FLUJO DE FLUIDOS

POTENCIA DE BOMBA Determinar la potencia necesaria de una bomba centrífuga (eficiencia de 45%) para hacer circular un flujo de 300

m3/h de agua de enfriamiento que ingresará a un sistema de condensación de gases de tope. El agua está disponible

a 30° C. Asumir la presión de succión es de 1 bar y la presión de descarga debe ser de 5 bar.




COMPRESORES En una unidad de hidrodesulfurización se debe estimar la capacidad (potencia) del compresor del hidrógeno de

recirculación.

Se dispone de la siguiente información:

- H2 recirculado: 1.5 MMSCFD

- Presión de entrada del H2 al compresor 600 psig

- Presión de salida del H2 del compresor 1000 psig

- Temperatura de entrada 500 °F.

- Compresor centrífugo con 90% eficiencia

Paso 1: Seleccionamos sustancia de trabajo, H2.

Paso 2: Seleccionamos modelo termodinámico, Peng Robinson.

Paso 3:

Paso 4: Seleccionar las unidades con las que se trabajara, hacer clic en: Tools/Preferences/Variables

Insertar compresor.


Paso 5: Ingresar los datos del problema (datos en color azul)

Paso 6: Ingresar composición de la corriente de entrada:

Paso 7: Ingresar eficiencia

Paso 8: Mostrar resultados en una tabla, Clic derecho sobre el icono del compresor.

Clic en Show Table.


Paso 9: Resultados

PERDIDA DE CARGA Se genera 15 Tm/h de vapor a 17kg/cm2 y 240°C en una caldera, el mismo será transportado hacia unos

intercambiadores de calor mediante una tubería de 50m de longitud y 6” Sch. 40 de acero al carbono. Estimar las

propiedades de ingreso del vapor a la entrada del intercambiador de calor considerando que la tubería está

perfectamente aislada.

Definir propiedades del vapor de entrada.

Instalar un “pipe segment”.

En Rating, hacer click en “Append Segment”.

Ingresar datos.

PASO 1: Ingresar componentes (WATER)

PASO 2: Ingresar modelo termodinámico (ASME)

PASO 3: Ingresar segmento de tubería en el área de trabajo.

PASO 4: Pestaña Design/Connections/ Especificar corrientes de materiales y energía.


PASO 5: Ingresar condiciones de operación a la entrada y salida.

Paso 6: Perdida de energía.


TURBINAS Entra vapor establemente a una turbina adiabática de

4200kPa y 380°C; y sale a 1700kPa y 310°C. si la potencia de eje es de 270kW. Determine la eficiencia de la turbina y

el flujo másico de vapor que circula por la misma.

Definir propiedades del vapor de entrada.

Instalar un “expander”.

En Design/ Parameters, borrar la eficiencia asumida de 75%.

Ingresar datos de corrientes de entrada y salida

PASO 1: Ingresar componentes.

PASO 2: Ingresar modelo termodinámico.

PASO 3: Ingresar equipo ( expansor ) , corrientes de alimentación y de energía, seleccionar corrientes de entrada y

salida. PESTAÑA DESIGN/CONNECTIONS

PASO 4: En la pestaña WORKSHEET, ingresar condiciones de operación y composición de la corriente de entrada.


PASO 5: CLIC DERECHO EN LA TURBINA/SHOW TABLE


TRANSMISION DE CALOR Se desea determinar la cantidad de calor necesario para pre-calentar hasta el punto de burbuja a una mezcla

de alcoholes previa su separación por destilación. La mezcla está constituida por etanol (20%), 1-propanol

(41%), iso-butanol (38%) y agua (1%). El número entre paréntesis indica el porcentaje en volumen de cada

componente. El flujo de la mezcla es de 1000 kg/h y está a las condiciones de 5 bar y 25ºC.

Suponer una caída de presión de 0.3 a través del intercambiador.

PASO 1: Ingresar componentes.

PASO 2: Ingresar modelo termodinámico (WILSON).

PASO 3: Ingresar Heater, corrientes de alimentación, productos y energía. Hacer las conexiones tal como se indica en

la figura.

Paso 4: Ingresar condiciones de operación, y composición de la corriente de entrada.


RESULTADOS:


TRANSFERENCIA DE MASA

DESTILACIÓN FLASH

Un kmol/hr de una corriente que contiene:

Etanol (40 % mol),

Agua (30 % mol)

Acetona (30 % mol),

Ingresa a una unidad flash a 73 °C y 1 atm abs. para someterse a un flash adiabático. Determinar la

composición y flujos de las corrientes de líquido y vapor generadas.

Crear un nuevo caso, declarar componentes, utilizar la ecuación de SRK como Fluid Pkgs. Ingresar al

entorno de simulación para establecer el PFD.

Asignar la composición, presión, flujo y temperatura a la corriente de entrada.

INGRESAR COMPOSICIONES


En Workbook podremos ver los resultados y composiciones.

INGRESAR CONDICIONES DE

OPERACION


DESTILACION, METODO CORTO (SHORCUT): EJEMPLO 1 Se desea separar una mezcla gaseosa de 100 moles por hora constituida por:

El propano tiene que estar presente en el fondo a lo mucho en un 2% el n-hexano en un 1% en el tope.

La carga está en punto de burbuja y 250 psia.

La columna opera a esa Presión y la relación de reflujo es de 2.

Diseñar una columna de destilación continua para conseguir las especificaciones deseadas usando una Shortcut

Distillation column de Aspen Hysys y reportar:

La relación de reflujo mínimo, el número mínimo de etapas, número de etapas calculado, etapa óptima de

alimentación, composiciones del destilado y corriente de fondo, y las cargas térmicas del reboiler y condensador.



Ingresamos composición de la Alimentación:

En la pestaña DESIGN/PARAMETERS, ingresamos los componentes ligeros y pesados en el destillado y en el fondo

respectivamente.


En la pestaña WORSHEET/CONDITIONS, ingresamos las condiciones de operación ( VALORES EN COLOR AZUL)

RESULTADOS: HACEMOS CLIC EN PERFORMANCE.


COLUMNA DE DESTILACIÓN POR MÉTODOS CORTO (SHOTCUT COLUMN): EJEMPLO 2 Una corriente a razón de 100 kmol/hr compuesta de ethanol (50 % mol) y n-propanol (50 % mol) es alimentada a una columna de

destilación continua a temperatura ambiente (298 K) y presión atmosférica. La caída de presión a través de la columna es

despreciable y se usa una relación de reflujo de 1.5. Alrededor del 93 % mol de etanol en la alimentación y 5 % mol de n-propanol

en la alimentación es deseado a estar presentes en la corriente de destilado.

Diseñar una columna de destilación continua para conseguir las especificaciones deseadas usando una Shortcut column en HYSYS

y reportar el número total de etapas, numero mínimo de etapas, ubicación de la etapa de alimentación, relaciones de reflujo mínimo

y calculado, concentraciones del destilado final y corriente de fondo, y cargas de calor del rehervidor (reboiler) y condensador.

PASO 1: SELEECIONAMOS COMPONENTES. PASO 2: SELECCIONAMOS MODELO TERMODINAMICO, fluid package.

PASO 3:

PASO 4:


PASO 5: Hacemos las conexiones tal como se indica en la figura, pestaña DESIGN/CONNECTIONS

PASO 6: INGRESAMOS LAS CONDICIONES DE OPERACIÓN, pestaña WORKSHEET/CONDITIONS

PASO 7: RESULTADOS


PASO 8: EN WORK BOOK

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