Curso Basico de Aspen Hysys

InstruE-uctor: I-mail: j

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ng. Jojoseag: 75064

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uilar Samail.com

0170

alazarm

Curso Básico de Simulación de Procesos con Aspen Hysys

2 Ing. José Luis Aguilar Salazar


Ing. José Luis Aguilar Salazar 3

ADMINISTRADOR BÁSICO DE LA SIMULACIÓN OBJETIVOS Seleccionar los elementos básicos requeridos para desarrollar la simulación

de un proceso químico en Aspen HYSYS. Manejar algunas herramientas incluidas en el simulador que posibilitan la

determinación de propiedades de componentes. BASES PARA UNA SIMULACIÓN Paquete Fluido Aspen HYSYS utiliza el concepto de paquete fluidos o “Fluid Packages” como el contenido de toda la información necesaria para desarrollar cálculos de propiedades físicas y evaporaciones espontáneas de corrientes. El paquete fluido permite definir toda la información (propiedades, componentes, componentes hipotéticos, parámetros de interacción, reacciones, datos tabulados, etc) dentro de un archivo muy sencillo. Son tres las ventajas de esto, que son: Toda la información asociada se define en un solo lugar, lo que permite la fácil

creación y modificación de la información. Los paquetes fluidos pueden almacenarse como un archivo con extensión

“fpk” para usarlos en cualquier simulación. Pueden usarse varios paquetes fluidos en una misma simulación. Sin

embargo, todos los paquetes definidos se encuentran dentro del administrador básico de la simulación.

Administrador del Paquete Básico de la Simulación El “Administrador Básico de la Simulación” o “Simulation Basis Manager” es una ventana que permite crear y manipular cada paquete fluido en la simulación. Para desplegar esta ventana, abra un nuevo caso, haciendo clic en el botón “New Case” de la barra estándar de Aspen HYSYS. Observe en la Figura 1 que, por defecto, el “Administrador Básico de la Simulación” se despliega con la pestaña “Components” activa. En el “Administrador Básico de la Simulación”, el grupo “Component Lists” contiene los botones “View”, “Add”, “Delete”, “Copy”, “Import”, “Export” y “Refresh” con los cuales se observan, añaden, borran, copian, importan, exportan y actualizan los componentes incluidos en el paquete fluido. Acerque el puntero del Mouse a cada uno de estos botones y observe la anotación que aparece en la barra de estado. Debajo se observan las pestañas “Components”, “Fluid Pkgs”, “Hypotheticals”, “Oil Manager”, “Reactions”, “Component Maps” y “UserProperty”. En cada una de las ventanas correspondientes a las anteriores pestañas se agregan los componentes, las ecuaciones y las reacciones químicas que intervienen en el proceso químico a simular con el paquete fluido construido.

Curso Bás

4

Definici 1. Abra

izquieMana

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sico de Simul

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spen Hysys

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uevo paque

ng. José Luis A

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Simulación

ventana qa simulació

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Aguilar Salaz

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n

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Ing. Jo

deFig

4. Se

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5. Enpo

6. Hapa

7. Se

i-C

osé Luis Aguil

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F

eleccione laupo “Prope

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n el cuadro or defecto “B

aga clic soaquete fluid

eleccione loC5, n-C5, C

lar Salazar

con el nomr defecto, se

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Figura 4

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os componeC6 y H2O. L

Cu

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entana para

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en la parteintroduzca

4. Ecuación

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urso Básico d

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de Simulación

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n de Procesos

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te fluido

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Hysys

5

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Curso Bás

6

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Figu

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sico de Simul

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Figura 6

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lación de Proc

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spen Hysys

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ng. José Luis A

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nt” seleccioal paquete componen

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nte hipotéti

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Aguilar Salaz

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e clic sobre nentes en

de Aspen

one la opciófluido en

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componenhexano en one el botóana de títute hipotétic

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la ón ulo o.

co

Ing. Jo

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10. Ha

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Fi

osé Luis Aguil

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aga clic enpotético. S

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gura 8. Est

lar Salazar

7+ como neste caso, mezcla de t

Figura

n la pestañSolo se co

ing Pt”. Innknown Prodefinirlo com

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ombre de eno se conotal manera

7. Nombre

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e Propiedad

urso Básico d

este en el coce la estruque no se

de un com

de la ventunto de ebun valor deestimar todte, como se

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de Simulación

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n de Procesos

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component

s con Aspen

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del compuC7+, es d

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te hipotétic

Hysys

7

serve o y se er”.

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co

Curso Bás

8

11. Cuanla veapareHypoCom

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Fig Selecció En Asp

sico de Simul

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cesos con As

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spen Hysys

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In

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ng. José Luis A

e la ventanente hipotéclic sobre erupados e

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Aguilar Salaz

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Ing. Jo

desple

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osé Luis Aguil

egar en las

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Cierre est

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arse en múl

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lar Salazar

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urso Básico d

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de Gas” pxtensión .fp

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el botón “Ena del Admentra dentr

de Simulación

a opción “Paga clic en SI. Observ

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Basis Managrupo “Cu

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o y presionete.

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Hysys

9

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Curso Bás

10

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2. Spa

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sico de Simul

EDADES DE

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Haga clic enhaga clic e

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Haga clic enmuestra algu

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Haga clic enAspen HYSY

e vapor y la

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HYSYS faci”, correlacinámicas co

Haga clic enrupo con el

lación de Proc

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n la pestañaunas propies críticas en

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cesos con As

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spen Hysys

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ng. José Luis A

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Aguilar Salaz

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e contiene e opciones

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as” es de ent p”, ón

nt”

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as,

por ón

nta y

pía

un s.



2. Haga clic sobre el cuadro con un signo más a la izquierda de “Options”. Se desplegarán todas las propiedades físicas y termodinámicas disponibles en Aspen HYSYS para correlacionarlas con otras variables físicas.

3. Haga clic en el botón “Edit Properties” que se encuentra en la esquina inferior derecho y detalle las propiedades físicas y termodinámicas para cada uno de los componentes del sistema.

4. Cierre la ventana anterior, seleccione la propiedad “Latent Heat” que aparece en el cuadro derecho de la ventana “Tabular Package”

5. Haga clic sobre el cuadro con un signo más a la izquierda de “Information” y seleccione la opción “Latent Heat”.

6. Seleccione en el cuadro “Equation Shape” la opción polimérica o “Poly1”. Observe su escritura en el cuadro de abajo.

7. Haga clic en el botón “Cmp Plots”. Se desplegará una ventana con el título “LatentHeat” que muestra las curvas de calor latente en función de la temperatura para cada uno de los componentes de la lista.

8. Cierre la ventana anterior y haga clic sobre el botón “Cmp. Prop. Detail” para conocer mas detales sobre la propiedad. Se desplegará una ventana con el título “PropCurve: LatentHeat_Nitrogen” y con las pestañas “Variables”, “Coeff”, “Table”, “Plots” y “Notes”. Haga clic sobre cada una de ellas y detalle la información suministrada en cada una de ellas.

CASO DE ESTUDIO A continuación, despliegue la ventana “Component List View”, haga clic en la opción “Components” del grupo “Add Component”, seleccione los componentes n - heptano y n-octano y agréguelos a la lista de componentes seleccionados. Compare las propiedades del componente hipotético C7+ con las del n-C7 y n-C8 llenando la Tabla 1.

Tabla 1. Propiedades del n-Heptano, n-Octano y el compuesto hipotético C7+

PROPIEDAD C7+ C7 C8

Normal Boiling Point

Ideal Liquid Density

Molecular Weight



CORRIENTES Y MEZCLAS OBJETIVOS Especificar corrientes de materia y energía para desarrollar una simulación de

un proceso químico en Aspen HYSYS. Manejar algunas herramientas incluidas en el simulador que posibilitan la

determinación de propiedades de mezclas. INTRODUCCIÓN Clases de corrientes en Aspen HYSYS Aspen HYSYS utiliza el concepto de corrientes de materia y corrientes de energía. Las corrientes de materia requieren, para su completa definición, de la especificación del flujo y de aquellas variables que permitan la estimación de todas sus propiedades físicas y termodinámicas. Las corrientes de energía se utilizan para representar los requerimientos energéticos en unidades como intercambiadores de calor, bombas, etc. y se especifican, completamente, con solo la cantidad de energía intercambiada o transferida en dichas unidades. En Aspen HYSYS, la corriente de materia se observa, por defecto, de color azul, mientras que la corriente de energía es de color rojo. Corrientes de materia El elemento más simple que un diseñador de proceso debe especificar es una simple corriente homogénea. Las variables que definen a una corriente que contiene C componentes son:

Variables

Cantidad

Concentraciones C Temperatura 1 Presión 1 Flujo 1 Total de Variables

C + 3

Expresando las concentraciones en fracciones molares, Xi, se cumple una restricción de suma entre ellas, es decir que:

1 (1)

Por lo tanto, el número de variables de diseño, , que se requieren para especificar completamente una corriente de materia es la diferencia entre el número de variables



y el número de restricciones, es decir:

2 (2) De acuerdo a la ecuación (2), se define el estado termodinámico de una corriente de materia al conocerse la composición de una corriente de materia y otras dos propiedades, (fracción de vapor, temperatura, presión, entalpía o entropía) una de las cuales debe ser o la temperatura o la presión. Evaporación espontánea de una corriente de materia Cuando se especifica una corriente de materia con la información suficiente, Aspen HYSYS hace los cálculos apropiados de la evaporación espontánea. Es decir, si se especifican, por ejemplo, temperatura y presión calcula si la corriente es de una fase (líquida o vapor) o de dos fases líquido y vapor, etc. Dependiendo de las dos propiedades conocidas de la corriente de materia, Aspen HYSYS desarrolla uno de los siguientes cálculos de evaporación espontánea:

1. Isotérmica: T-P 2. Isoentálpica: T-H o P-H 3. Isoentrópica: T-S o P-S 4. Fracción de vaporización conocida: T-VF o P-VF

En la evaporación espontánea a una fracción de vaporización conocida entre 0.0 y 1.0, Aspen HYSYS calcula la presión o la temperatura dependiendo de la que sea especificada como variable independiente. Si se despliega un error, en este tipo de cálculo, significa que la fracción de vapor especificada no existe a las condiciones de presión o temperatura especificadas. Es decir, la presión especificada es mayor que la presión cricondenbárica o la temperatura especificada es de un valor a la derecha de la temperatura cricondentérmica sobre la envolvente estándar de presión – temperatura. Punto de rocío de una corriente de materia Si, además de la composición de una corriente de materia, se especifica una fracción de vapor de 1.0 y su temperatura Aspen HYSYS calculará la presión del punto de rocío. En forma similar, si en vez de especificar la temperatura se especifica la presión Aspen HYSYS calculará la temperatura del punto de rocío de la mezcla. Los puntos de rocío retrógrados se calculan especificando una fracción de vapor de -1.0. Punto de burbuja de una corriente de materia / Presión de vapor Una especificación de una fracción de vapor de 0.0 para una corriente define un cálculo de punto de burbuja. Si además se especifica o la temperatura o la presión, Aspen HYSYS calculará la variable desconocida presión o temperatura. Al fijar una temperatura de 100 °F la presión correspondiente al punto de burbuja es la presión de vapor a 100 °F.

Ing. Jo

INSTA Para instru

1.

2.

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4.

5.

osé Luis Aguil

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n de Procesos

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15

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Curso Bás

16

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sico de Simul

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Presione el molares.

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lación de Proc

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cesos con As

a especifica

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spen Hysys

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ng. José Luis A

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Aguilar Salaz

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zar

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la nte



Evaporación isoentálpica, T-H o P-H, de la corriente “Gas” 11. Borre la temperatura y mantenga la presión asignada en el punto 9.

Especifique una entalpía molar de -15000 kJ/kgmole. ¿Cuánto es la temperatura, la fracción de vapor, y la entropía molar de la corriente?

12. Borre la presión asignada en el punto 9 y mantenga la entalpía molar. Especifique una temperatura de de 980 °C. ¿Cuánto es la presión, la fracción de vapor y la entropía molar de la corriente?

13. Borre la temperatura anterior y asigne un valor de 2000 °C. ¿Cómo se explica el error que reporta Aspen HYSYS?

Punto de rocío de la corriente “Gas” 14. Asigne una fracción de vapor de 1.0 y una presión de 7500 kPa. ¿Cuánto es la

temperatura de rocío de la corriente “Gas” a la presión de 7500 kPa? 15. Borre la presión asignada y mantenga la fracción de vapor. Asigne una

temperatura de 100 °C. ¿Cuánto es la presión de rocío a la temperatura de 100 °C?

16. Asigne una fracción de vapor de -1.0 y una presión de 5000 kPa. ¿Cuánto y qué significado tiene la temperatura calculada?

Punto de burbuja de la corriente “Gas” 17. Asigne una fracción de vapor de 0.0 y una presión de 7500 kPa. ¿Cuánto es la

temperatura de burbuja de la corriente “Gas” a la presión de 7500 kPa? 18. Borre la presión asignada y mantenga la fracción de vapor. Asigne una

temperatura de -30 °C. ¿Cuánto es la presión de vapor de la corriente “Gas” a una temperatura de -30 °C?

19. Cambie la temperatura asignada en el punto 18 y asigne el valor de 100 °C. ¿Cómo se explica el error reportado por el simulador?

GUARDAR LA CORRIENTE “GAS” Se puede utilizar uno de varios métodos diferentes para guardar un caso en Aspen HYSYS.

1. Despliegue el menú “File” y seleccione la opción “Save As” para guardar el caso en una cierta localización y con el nombre “Gas”.

2. Despliegue el menú “File” y seleccione la opción “Save” para guardar el caso con el mismo nombre y en la misma localización.

3. Presione el botón “Save” en la barra estándar para guardar el caso con el mismo nombre.

INSTALACIÓN DE UNA CORRIENTE DE ENERGÍA EN ASPEN HYSYS Una corriente de energía se instala mediante el mismo procedimiento que una corriente de materia y solo necesita de una especificación que es el flujo calórico

Curso Bás

18

correspo

1. Scl

2. Hno4

3. E

inba

sico de Simul

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Haga doble ombre “Q-1.

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n el cuadrntroduzca eanda verde

lación de Proc

de objetospara abrirlaclic sobre e100” y su v

a 4. Ventan

o “Stream el valor de -e que indica

cesos con As

s no está aa. el botón “Eventana de

na de propie

Name” cam-10000 kJ/ha que la cor

spen Hysys

abierta sob

nergy Streapropiedad

edades de

mbie el noh en el cuarriente está

In

bre el escr

am” para des, como s

una corrien

ombre de ladro “Heat F

á completam

ng. José Luis A

ritorio, pres

esplegar lase observa

nte de ener

a corriente Flow (kJ/h)mente espe

Aguilar Salaz

sione la tec

a corriente d en la Figu

rgía

a “QHeat””. Observe

ecificada.

zar

cla

de ura

” e la



PROPIEDADES DE CORRIENTES DE MATERIA OBJETIVOS Construir diagramas de propiedades de estado de una mezcla. Determinar las propiedades críticas de una mezcla. Estimar propiedades físicas, termodinámicas y de transporte de una mezcla.

INTRODUCCIÓN Aspen HYSYS dispone de la opción “Utilities”, que es un conjunto de herramientas que interactúan con una corriente de materia suministrando información adicional para su análisis, como los diagramas presión-volumen-temperatura y otros. Después de instalada, la información anexada se convierte en parte del diagrama de flujo de tal manera que cuando cambian las condiciones de la corriente, automáticamente calcula los otros cambios en las condiciones afectadas. Los diagramas líquido-vapor disponibles para una corriente de composición desconocida son: Presión-Temperatura, Presión-Volumen, Presión-Entalpía, Presión-Entropía, Temperatura-Volumen, Temperatura-Entalpía y Temperatura-Entropía. Algunas otras facilidades incluidas dentro de la opción “Utilities” son las propiedades críticas, el diámetro o caída de presión en tuberías, tablas de propiedades, etc. DIAGRAMAS DE PROPIEDADES DE UNA CORRIENTE Para anexar un diagrama de propiedades a una corriente:

1. Instale un nuevo caso importando el paquete fluido “Planta de Gas” definido en la Práctica 1.

2. Instale una corriente de materia con el nombre de “Gas”, 10 °C, 7500 kPa, 100 kgmol/h y composición especificada como lo muestra la Figura 1.

3. Haga clic sobre la pestaña “Attachments” y luego haga clic sobre la página “Utilities”.

4. Dentro de la ventana desplegada, presione el botón “Create” para acceder a la ventana “Available Utilities” que se observa en la Figura 2.

5. Seleccione la opción “Envelope” y entonces presione el botón “Add Utility”. Se desplegará la ventana de título “Envelope: Envelope Utility-1” que se observa en la Figura 3. La página “Connections” de la pestaña del mismo nombre, muestra los valores máximos (Cricondenbárico y Cricondentérmico) y críticos de presión y temperatura para la envolvente de la corriente “Gas”.

6. Haga clic en la pestaña “Performance” y luego clic en la página “Plots” para observar el diagrama presión-temperatura que aparece por defecto, como se observa en la Figura 4. Compare los valores máximos y críticos de temperatura y presión de la Figura 3 con los determinados en el gráfico PT.

Curso Bás

20

7. P

de8. P

pádade

9. Dob

sico de Simul

Figu

Figu

Para incluir el grupo “C

Para observágina “Tabatos que ape la corrien

Despliegue bservar losurbuja y la

lación de Proc

ura 1. Com

ura 2. Utilid

la curva deCurves” quevar los datoble”. Observparecen tab

nte “Gas”. el cuadro “s datos nugráfica de c

cesos con As

posición de

dades dispo

e calidad 0e se encuenos numéricove en la Fbulados cor

“Table Typeuméricos dcalidad con

spen Hysys

e la corrient

onibles para

0.4, digite entra en la paos de presióFigura 5, enrresponden

e” y selecce presión

nstante de l

In

te de mater

a la corrien

este valor earte superioón-temperan el cuadron a la secci

cione las opy tempera

la corriente

ng. José Luis A

ria “Gas”

te “Gas”

en el cuadror derecha.atura, hagao “Table Tón del punt

pciones queatura para e “Gas”.

Aguilar Salaz

ro “Quality .

a clic sobre ype” que lto de burbu

e le permitael punto d

zar

1”

la os uja

an de

Ing. Jo

Figu

10

11

12

osé Luis Aguil

ra 3. Valore

Figur

0. Seleccionseleccionela corrient

1. En el cuauna línea

2. Para editaopción “Gventana qgráfico co

lar Salazar

es Máximos

ra 4. Diagra

ne nuevame el radio bte.

adro “Isotheisoterma d

ar el gráficGraph Contque le per

omo los obs

Cu

s y Críticos

ama Presió

ente la opbotón P-H p

erm 1” del gde dicha tem

co, presionetrol” del mmite hacer

servados en

urso Básico d

de temper

ón-Tempera

pción “Plotpara desple

grupo “Curvmperatura,

e el botón enú contex

r cambios n la Figura

de Simulación

ratura y pre

atura de la c

ts” y en eegar el diag

ves” digite como se ob

derecho dxtual despque modif6.

n de Procesos

esión de la c

corriente “G

el grupo “Egrama pres

el valor -14bserva en l

del Mouse legado. Se

fiquen la p

s con Aspen

corriente “G

Gas”

Envelope Tsión-entalp

4 °C para ina Figura 6

y seleccione desplegaresentación

Hysys

21

Gas”

Type” ía de

ncluir

ne la ará la n del

Curso Bás

22

13. Ovog

PROPIE Las propHYSYS Propertyseleccio

sico de Simul

Observe losolumen, terupo “Enve

Figura 5. D

Figura

EDADES CR

piedades cde acuerd

y” de la henada.

lación de Proc

s gráficos pmperatura

elope Type”

Datos numé

a 6. Diagram

RÍTICAS D

críticas y seo a la ecuerramienta

cesos con As

presión – v– entalpía .

éricos de Pu

ma Presión

DE UNA CO

eudocríticauación eleg

“Utilities”

spen Hysys

volumen, py tempera

unto de bur

n – Entalpía

ORRIENTE

s de una mida en el pfacilita dic

In

presión – eatura – ent

rbuja de la

a de la corri

mezcla sonpaquete flucha informa

ng. José Luis A

entropía, tetropía dispo

corriente “G

ente “Gas”

n estimadauido. La opación para

Aguilar Salaz

emperaturaonibles en

Gas”

as por Aspepción “Critic la corrien

zar

– el

en cal nte

Ing. Jo

TABL La hedentrofacilidvariab Una Tel sigu

1. 2.

3. 4.

osé Luis Aguil

1. Haga desple

2. Repita

3. En la vpresioFiguracorrien

LA DE PRO

erramienta “o de un in

dad calcula ble indepen

Tabla de Pruiente proc

Utilice la tSelecciondesplegarStream” ppropiedadaparece sSeleccionCambie e

lar Salazar

doble clic egar su ven

a los pasos

ventana “Ane el botón

a 7 y que nte “Gas”.

Figura 7. P

OPIEDADE

“Property Tntervalo de

variables ndiente esp

ropiedades cedimiento:

tecla clave ne la opciórá una venpermite seledes. En nueseleccionadne la Tempeel límite inf

Cu

sobre la ntana de pro

3 y 4 del in

Available Utn “Add Utilitdespliega

Propiedade

S DE UNA

Table” permcondicione

dependientecificada.

se añadirá

<Ctrl><U>ón “Propertyntana comoeccionar la estro caso sda. eratura comferior y su

urso Básico d

corriente “opiedades.

nciso anteri

ilities”, selety”. Se desplas propied

es críticas d

CORRIEN

mite examines, tanto etes para un

á a la corrie

para abrir y Table” y

o la que mcorriente a

se omite, po

mo la primeperior a 0

de Simulación

Gas” que

ior (3).

eccione la oplegará la vdades crític

de la corrien

NTE

nar las tenden forma tan intervalo

ente “Gas” d

la ventana y presione muestra la Fa la que se orque solo

ra Variable y 100 ° C

n de Procesos

aparece e

opción “Critventana qucas y seud

nte “Gas”

dencias de abular como conjunto

desde el m

Available Uel botón “A

Figura 8. E le va a anse tiene un

e independieC respectiv

s con Aspen

en el PFD

tical Propee aparece docríticas d

una propiemo gráfica. o de valore

enú “Tools

Utilities. Add Utility”

El botón “Sexar la tabna corriente

ente. vamente. E

Hysys

23

para

rty” y en la de la

edad, Esta

es de

” con

”. Se Select

la de e que

En el

Curso Bás

24

cu5. S6. C7. E

kP8. H

vao

9. PO

10. S

p

sico de Simul

uadro “# of eleccione l

Cambie al mn la matrizPa.

Haga clic enarias propiepropiedade

Presione el Observe Fig

Figura 8. V

eleccione lresione el b

lación de Proc

incrementsa Presión c

modo “Statez “State Va

n la página edades depes de fases

botón “Adura 9.

Ventana par

Figu

la opción “Mbotón “OK”.

cesos con As

s” digite el ncomo la sege”. alues” introd

“Dep. Proppendientess diferentesdd” para d

ra la constr

ura 9. Nave

Mass Dens.

spen Hysys

numero 4.gunda Varia

duzca los v

p” de la pes. Además,

s. desplegar

rucción de u

egador de v

sity” a parti

In

able indepe

valores 25

staña “Desipueden se

la ventana

una Tabla d

variables

r de la lista

ng. José Luis A

endiente.

00, 5000,

gn”. Es poser propieda

a “Variable

de Propieda

a del grupo

Aguilar Salaz

7500 y 900

sible escogades global

e Navigato

ades

o “Variable”

zar

00

ger es

or”.

” y

Ing. Jo

1112

13

14

osé Luis Aguil

1. Seleccion2. Presione

conductivmantenien

3. Haga clic donde se numéricam

4. Haga clicforma num

Figura

lar Salazar

ne la opciónel botón “Cidad térmndo temperen la pestpueden se

mente o grá

F

c sobre la mérica y tab

11. Densid

Cu

n “Thermal Calculate” pica a preraturas contaña “Perfo

eleccionar loáficamente

Figura 10. T

página “Tabular. Obse

dad y Cond

urso Básico d

Conductivitpara calculasiones de

nstantes de ormance” paos datos ca.

Tabla de pr

able” para erve Figura

uctividad té

de Simulación

ty” y presioar las propiee 2500, 50

0, 25, 50, 7ara desple

alculados pa

ropiedades

desplegar 11.

érmica de la

n de Procesos

one el botónedades den000, 750075 y 100 °Cgar la ventara visualiz

r los datos

a corriente

s con Aspen

n “OK”. nsidad más0 y 9000 C. tana, Figurazarlos tabul

s calculado

“Gas”

Hysys

25

sica y kPa

a 10, lados

os en

Curso Bás

26

15. Hplo

F

16. Cpo

DIMENS Dentro Sizing” especificunidad velocida

1. U2. S

deSpa

3. E

sico de Simul

Haga clic eresione el

os cálculos

Figura 12. G

Cierre la grresione el bservan en

SIONAMIEN

de la herrque estim

cadas. Se de longitu

ad, factor de

Utilice la teceleccione esplegará tream” perropiedadesparece selen el cuadro

lación de Proc

en la páginbotón “Viewrealizados

Gráficas de

ráfica anterbotón “Vie

n la Figura 1

NTO DE TU

ramienta “Uma el Rég

calcula el d y vicev

e fricción, v

la clave <Cla opción una ventanmite selecc

s. En nuestreccionada. o “Pressure

cesos con As

na “Plots”, w Plot” quese observa

densidad v

rior, seleccew Plot”. L13.

UBERÍA DE

Utilities” seimen de Fdiámetro m

versa y, adiscosidad,

Ctrl><U> pa“Pipe Siz

na como lacionar la coro caso se

e Drop (kP

spen Hysys

seleccionee se encuean en la Fig

versus Pres

cione la proLas gráfica

E CORRIEN

e encuentraFlujo de umáximo condicionalmeetc.

ara abrir la ving” y pre

a que muesorriente a laomite, porq

a/m)” digite

In

e la propientra a la de

gura 12.

sión para la

opiedad “Tas de los

NTE

a una opcuna corrienociendo lante, propie

ventana Avesione el bstra la Figua que se le que solo se

e el valor 1

ng. José Luis A

edad “Maserecha. La

a corriente

Thermal Cocálculos re

ción denomnte a las a caída deedades de

vailable Utilbotón “Addura 14. El b

va a anexae tiene una

10. Observ

Aguilar Salaz

s Density” s gráficas d

“Gas”

onductivity”ealizados

minada “Picondicion

e presión pe flujo com

ities. d Utility”. Sbotón “Selear la tabla dcorriente q

e que Aspe

zar

y de

” y se

pe es

por mo

Se ect de ue

en

Ing. Jo

osé Luis Aguil

HYSYS hcuadros “

Figura 13

lar Salazar

ha calculadCalculation

. Conductiv

Figura

Cu

o el diámen Type” y “S

vidad Térmi

14. Dimen

urso Básico d

etro máximoSchedule”.

ica versus P

sionamient

de Simulación

o catálogo

Presión par

to de una tu

n de Procesos

40, selecc

ra la corrien

ubería

s con Aspen

cionados e

nte “Gas”

Hysys

27

n los

Curso Bás

28

4. HFindey

CASOS Utilizand D C C

p D

40

sico de Simul

Haga clic enlujo (Estrat

ncluye proensidad) y factor de fr

F

DE ESTUD

do el simula

Determine laConstruya eConstruya g

resiones enDetermine e

0 °C, 110 k

lación de Proc

n la pestañtificado) depiedades parámetrosricción). Ob

Figura 15. R

DIO

ador Aspen

as propiedal diagrama ráficos de dntre 2000 kel régimen dkPa y un flu

cesos con As

ña “Performla corrient

de transpos adicionalebserve la Fi

Régimen de

HYSYS:

ades críticaP-T y P-H

densidad dkPa y 9000 de flujo de

ujo de 100 k

spen Hysys

mance” y obte “Gas” a orte (faseses del régimgura 15.

e Flujo de la

s del bencedel amoníae una mezckPa a tempuna mezc

kmol/h.

In

bserve el clas condicis, viscosidmen de flujo

a corriente

eno. aco. cla equimoperaturas dla equimola

ng. José Luis A

cálculo del ones espec

dad, densio (Número

“Gas”

olar de metade 30, 50 y ar de aceto

Aguilar Salaz

Régimen dcificadas qdad, flujo de Reynol

ano y etano100 °C. ona y agua

zar

de ue

y ds

o a

a a

Ing. Jo

OBJE

INTRO Diviso Un diva travcorrie

Siendlas coes:

F, es salida El bal

Para siguie

CCT

osé Luis Aguil

ETIVOS

DeterminfraccionaSimular corrienteComparamezclado

ODUCCIÓN

or de corri

visor de covés de un

entes en dos

do z, las coorrientes de

el flujo de a, i, es el nú

ance de en

una corrienentes variab

Corrientes dCorriente de

otal Variab

lar Salazar

DIVISORE

nar las vaador de correl desemps.

ar las espeores y fracc

N

ientes

rrientes simna tubería s corrientes

mposicionee salida, el

la corrienteúmero relat

nergía es da

nte de entrbles y ecua

Va

e entrada ye energía les

Cu

ES, MEZCL

riables de rientes.

peño de un

ecificacionecionadores.

mula el fracen varias

s se muestr

Figura 1. D

es en la cobalance de

e de entradivo a cada

ado por:

rada y dosciones:

ariables

y salida

urso Básico d

LADORES Y

diseño d

n mezclado

es requerid.

ccionamientcorrientes

ra en la Fig

Divisor de C

rriente de ae materia p

da y F1 y Funo de los

corrientes

de Simulación

Y FRACCI

de un divis

or, un frac

das en la

to del flujo s. Un diaggura 1.

Corrientes

alimento, ypara cada u

F2, son los C compon

s de salida,

3

n de Procesos

ONADORE

sor, un m

ccionador y

simulación

de una corrama para

y X’s las couno de los C

flujos de laentes.

, el sistema

Canti

3(C +1

3(C + 2) + 1

s con Aspen

ES

mezclador y

y un diviso

n de divis

rriente que a un diviso

mposicioneC compone

as corriente

a consta d

idad

+ 2) 1 = 3C + 7

Hysys

29

y un

or de

ores,

fluye or de

es en entes

(1)

es de

(2)

e las

Curso Bás

30

BalaBalaIguaIguaIguaTota Tota

Al dismide tres edecir, Q requierecon resprequiere Mezclad Los mezcuyos flagregac

Siendo Xel segunC compo

El balan

Siendo h El anális

sico de Simul

Ecua

ances de mance de enealdades entaldad de temaldad de preal Ecuacion

al de variab

nuir las C +especificac= 0 y, ade

e de la espepecto al flu

en “n – 1” re

dor de corr

zcladores luidos puedión. Un dia

X, fracción ndo númeroonentes es

ce de energ

h, las entalp

sis para los

lación de Proc

aciones o

ateria ergía re las concmperaturasesiones es

bles de dis

+ 2 especifciones. El demás, le asecificación dujo de la celaciones de

rientes

de corrienden tener grama de u

Figu

molar, i, eo relativo a

gía en el pr

pías especí

grados de

cesos con As

Restriccio

centraciones

seño

ficaciones ddivisor de Asigna la prede la relaci

corriente dee flujo.

tes represedistintas c

un mezclad

ura 2. Mezc

l primer núla corriente

roceso de m

íficas corre

libertad es

spen Hysys

ones

s de F y F1

de la corrieAspen HYSesión de la ión entre loe entrada.

entan la ocomposicioor de corrie

clador de co

mero del se, el balanc

mezclado s

spondiente

el siguient

In

1

3C+

ente de entrSYS es con

corriente dos flujos de

Para “n” c

operación dones, tempente se mu

orrientes

subíndice rece de mater

simplificado

es a cada u

te:

ng. José Luis A

Cantida

C 1

C – 1 1 1

2C + 2

+7 – (2C+2)

rada, resultnsiderado ade entrada. una corrie

corrientes d

de suma deraturas yestra en la

elativo al coria para cad

o es:

na de las c

Aguilar Salaz

ad

2

) = C + 5

ta un faltanadiabático,

Por lo tantente de salidde salida,

de corrienty estados d

Figura 2.

omponenteda uno de l

(3)

(4)

corrientes.

zar

nte es to, da se

tes de

e y os

)

)

Ing. Jo

CCT

BBT T

Al disfaltanadiabpara c La vacorrieentre Fracc Aspenrepresespecellas, mues

Siendcomp

osé Luis Aguil

Corrientes dCorriente de

otal Variab

Ec

alances dealance de eotal Ecuaci

otal de var

sminuir las te de dos ático, es dcompletar lo

ariable que ente de sal

las de las c

cionador d

n HYSYS dsenta la secificación d

ademas dtra en la Fig

do F’s los fonentes en

lar Salazar

Va

e entrada ye energía les

cuaciones

e materia energía iones

riables de

2C + 4 espespecificaecir, Q = 0os grados d

usualmenteida. Se sucorrientes d

e corriente

dispone de eparación d

de las fraccde otros cugura 3.

Figura 3

flujos de lan cada una

Cu

ariables

y salida

o Restricc

diseño

pecificacionciones. El 0 y, por lo de libertad.

e se fija engiere asignde entrada.

es

un fraccionde una cociones de uatro parám

3. Fracciona

as corrientede las corr

urso Básico d

ciones

nes de las dmezcladortanto, requ

n el diseño nar, a la co

nador de crriente en recuperaciómetros. Un

ador de cor

es, “z”, “y” ientes y “Q

de Simulación

3

3

dos corrienr de Aspenuiere de un

de un mezorriente de

corrientes odos corrie

ón de cadan esquema

rrientes o “S

e “x” las fQ” el calor re

n de Procesos

Canti

3(C +1

3(C + 2) + 1

Canti

C1

C +

C+7 – (C+1

ntes de entrn HYSYS na especific

zclador es e salida, la

o “Splitter” centes que ra compone

a de este f

Splitter”

fracciones equerido.

s con Aspen

idad

+ 2) 1 = 3C + 7

idad

C

+ 1

1) = 2C + 6

rada, resultes considecación adic

la presión menor pre

cuya simularequieren dente en unfraccionado

molares de

Hysys

31

6

ta un erado cional

de la esión

ación de la

na de or se

e los



Un balance de materia de componente “i” se expresa mediante la ecuación:

(5) Para C componentes, i = 1,…,C y, por lo tanto, se plantean C ecuaciones de balance de materia de componentes. Un balance de energía se expresa mediante la ecuación.

(6) El análisis de variables de diseño en un fraccionador de corrientes es el siguiente:

Variables Cantidad Corrientes de entrada y salida 3(C + 2) Corriente de energía 1 Total Variables 3(C + 2) + 1 = 3C + 7

Ecuaciones o Restricciones Cantidad Balances de materia C Balance de energía 1 Total Ecuaciones C + 1 Total de variables de diseño 3C+7 – (C+1) = 2C + 6

Al disminuir las C + 2 variables de la corriente de entrada, las variables que usualmente se fijan son “C” fracciones de recuperación de componentes en una corriente (por ejemplo, F1) y cuatro parámetros adicionales como las presiones o las temperaturas o las fracciones de vapor, Vf, de las corrientes de salida. SIMULACIÓN DE UN FRACCIONADOR DE CORRIENTES 1. Abra un nuevo caso, y defina el siguiente paquete fluido.

Ecuación: Peng Robinson Componentes: Etano, propano, i-butano, n-butano, i-pentano,

n-pentano y n-hexano Sistema de unidades: Field

2. Instale una corriente con las siguientes especificaciones:

Nombre: Uno Temperatura: 200 °F Presión: 500 psia Flujo Molar: 1000 lbmol/h

Ing. Jo

3. Ins

4. Ins

pe

5. Ha

suco

6. Ins4.

osé Luis Aguil

ComposiEtanoPropi-Butan-Bu

stale otra c

Nombre: TemperaPresión: Flujo MolComposi

n-Bui-Penn-Pen-He

stale un mestaña “Des

Nombre: EntradasSalida:

aga clic enugiere que orrientes destale un “S

lar Salazar

ción (Fracco ano ano tano

orriente co

atura:

lar: ción (Fracctano

ntano ntano

exano

mezclador dsign” de su

M- 100s: Uno, D

Alimen

la página asigne a l

e entrada. plitter” con

Fig

Cu

ción Molar):0.2 0.6 0.1 0.1

n las siguie

Dos 200 500 800

ción Molar):0.8 0.1 0.05 0.05

de corrienteventana de

0 Dos

to

“Parametela corriente

el nombre

gura 4. Con

urso Básico d

:

entes espec

°F psia lbmol/h

:

es (Mixer) e propiedad

ers” y obsee de salida

de “X-100”

nexiones de

de Simulación

cificaciones

y en la pádes introduz

rve que Asa la menor

” y conécte

e un “Splitte

n de Procesos

s:

ágina “Conzca los sigu

spen HYSYr presión e

elo como m

er”

s con Aspen

nnections” duiente:

YS, por defentre las de

uestra la F

Hysys

33

de la

fecto, e las

igura

Curso Bás

34

7. Hagapresi

8. HagacadaAspe

Figu

F 9. Haga

comp7 y 8

10. Insta“Des

sico de Simul

a clic en laones en las

a clic en laa uno de losen HYSYS c

ura 5. Espe

Figura 6. Fr

a clic en posiciones 8 ale un divisoign” de su v

Nombre: Entrada: Salida:

lación de Proc

página “Ps corrientesa página “Ss componencalcula las

ecificacione

racciones d

la pestañde las corr

or de corrieventana de

D- 100 Pro 2 Tres, Cua

cesos con As

Parameters”s de producSplits” parantes en la cfracciones

s de presio

e recupera

ña “Worksrientes prod

entes (Tee)e propiedad

atro

spen Hysys

” y especificto como sea especificacorriente “Pcorrespond

ones y fracc

ción de cad

sheet” y ductos del

) y en la páes introduz

In

que las frae observanar las fraccPro 1”. Obsdientes a la

ciones de v

da uno de l

observe lafraccionado

ágina “Conzca los sigu

ng. José Luis A

acciones de en la Figuciones de serve en la a corriente “

vapor en el

os compon

as condicor. Observe

nections” duiente:

Aguilar Salaz

e vapor y lra 5. recuperacióFigura 6 q“Pro 2”

“Splitter”

nentes

iones y le las Figur

de la pesta

zar

as

ón ue

as ras

ña

Ing. Jo

11. Ha

de12. Ob

osé Luis Aguil

Fi

aga clic en e la corrientbserve las e

lar Salazar

Figura 7.

igura 8. Co

la página “te de entradespecificac

Cu

Condicione

ncentracion

“Parameterda que saldciones de la

urso Básico d

es de las co

nes de las c

rs” y especidrá como laas corriente

de Simulación

orrietes del

corrientes d

ifique con ua corriente “es en el divi

n de Procesos

“Splitter”

del “Splitter

un valor de“Tres”. sor.

s con Aspen

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35

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Hysys

37

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Evaporador En el calentador que muestra la Figura 1, el propósito es vaporizar completamente la corriente “2”. Las corrientes “2” y “3” son de flujos y composiciones iguales, pero el calor suministrado a través del intercambiador de calor hace que sus temperaturas y presiones sean diferentes. Un balance de energía en el evaporador es el siguiente.

(1) Siendo F’s y h’s, los flujos de las corrientes y las entalpías de las corrientes y Q el flujo calórico cedido a la corriente “2”. El análisis entre variables, ecuaciones y especificaciones nos muestra que en un vaporizador hay C + 4 grados de libertad. Especificada la corriente de entrada, si se fija la caída de presión en el intercambiador, su especificación completa es posible alcanzarla de dos maneras a saber: Fijando el valor de “Q”, la ecuación (1) permite el cálculo de la entalpía de la

corriente “3” y Aspen HYSYS realiza un cálculo de evaporación espontánea P-H para su especificación completa.

Fijando el valor de la temperatura de la corriente “3”, Aspen HYSYS realiza un cálculo de evaporación espontánea T-P y, por lo tanto, de su entalpía. Con la ecuación (1) se calcula, entonces, el flujo calórico requerido en el evaporador.

Compresor El compresor que muestra la Figura 1 opera isoentrópicamente. Las corrientes “3” y “4” son de flujos y composiciones iguales pero se requiere un trabajo de compresión que se calcula con la siguiente ecuación:

11 (2)

Siendo k = Cp/Cv, P’s las presiones de las corrientes de entrada y salida y V3, el volumen específico de la corriente de entrada. Pero el trabajo real se calcula fijando una eficiencia isoentrópica para el compresor o mediante el cambio de entalpía entre las corrientes de salida y entrada en el compresor, es decir:

,ó

, (2)

En este tipo de compresor el número de grados de libertad es C + 4. Si se especifica completamente la corriente de entrada, el número de variables de diseño requeridas es dos.



Si se fija la presión de la corriente de salida (o el ΔP en el compresor) y la eficiencia del compresor, se calcula su trabajo isoentrópico con la ecuación (2) y su trabajo real con la primera igualdad de la ecuación. La entalpía de la corriente “4” se calcula con la segunda igualdad de la ecuación (3). Aspen HYSYS realiza un cálculo de evaporación espontánea P-H para la especificación completa de la corriente “4”. Condensador El análisis de los grados de libertad el condensador del ciclo de refrigeración de la Figura 1 es el mismo del evaporador, es decir, C+4. En este caso, se especifica la caída de presión y el ciclo converge satisfactoriamente. ¿Por qué converge con solo una especificación si se requieren dos adicionales a las C+2 de la corriente de entrada? SIMULACIÓN DEL CICLO DE REFRIGERACIÓN

1. Abra un nuevo caso y añada el siguiente paquete fluido:

Ecuación: Peng Robinson Componente: Propano Unidades Field

2. Haga clic sobre el botón “Enter Simulation Environment” cuando esté listo para empezar a construir la simulación.

3. Presione la tecla clave F11 instalar una corriente y desplegar su vista de propiedades.

4. Introduzca las siguientes especificaciones:

Nombre 1 Fracción de vapor 0.0 Temperatura 120 °F Flujo molar 100 lbmol/h Composición (Fracción molar)

Propano 1.0

5. Instale una válvula de Joule-Thompson seleccionando de la paleta de objetos el icono de nombre “Valve” y conéctela como se observa en la Figura 2.

6. Instale un evaporador seleccionando de la paleta de objetos el icono de

nombre “Heater” y conéctelo como se observa en la Figura 3. ¿Cuántas variables se necesitan introducir para que el conjunto Válvula-Evaporador quede completamente especificado?

Curso Bás

40

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12

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41

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dispone de otras opciones de análisis entre variables. En la página Tablas o “Tables” se observa información similar

13. Despliegue la ventana de propiedades de la Válvula y verifique si su operación es isoentálpica

14. Despliegue la ventana de propiedades del Compresor y verifique si su operación es isoentrópica. Si no es isoentrópica, entonces, ¿Qué tipo de operación se realizó en el compresor?

CASO DE ESTUDIO El distribuidor local propone a su planta la venta de una mezcla propano/etano de 95/5 (% molar). ¿Qué efecto, si lo hay, provoca esta nueva composición en el ciclo de refrigeración? Utilice el caso base para comparación y llene la siguiente tabla:

Propiedad

Caso Base: 100 % C3

Caso Base: 5 % C2, 95 % C3

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__________________

__________________

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__________________

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osé Luis Aguil

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Hysys

43

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(1)



Balance de energía

(2) Relaciones de equilibrio (N Ecuaciones)

(3) Restricciones

(4)

(5) El análisis de grados de libertad es el siguiente:

Variables Cantidad Corriente Vapor C + 2 Corriente Liquido C + 2 Corriente Calor 1 Total Variables 2C + 5

Ecuaciones y Restricciones Cantidad Balances de materia C Relaciones de equilibrio C Balance de energía 1 Restricciones 2 Total Ecuaciones y Restricciones 2C + 3 Total grados de libertad 2

Una especificación común es la que corresponde a una separación isotérmica. En este caso, se especifican la presión y la temperatura del separador. Separación instantánea isotérmica El cálculo de las corrientes de vapor y líquido para este tipo de separación suelen realizarse utilizando la ecuación (6) propuesta por Rachford y Rice (1952) que permite calcular la fracción de alimento vaporizado, V/F, suponiendo que las constantes de equilibrio son independientes de las concentraciones y solo dependen de la temperatura y la presión.



1

1 10 (6)

Separación instantánea adiabática Una especificación muy común es la que corresponde a una separación instantánea adiabática (Q = 0). En este caso, fijado Q, solo queda por asignar una variable, por ejemplo, la presión de operación del sistema. De esta manera, quedan por calcularse la temperatura y demás propiedades de las corrientes de salida. Dado que se desconoce la temperatura, el balance de energía queda acoplado y debe resolverse simultáneamente con la ecuación (6). Para ello, la ecuación (2) se expresa como una función de temperatura y fracción vaporizada de la siguiente manera:

, 1 1 (7)

Para la solución simultánea de las ecuaciones (6) y (7) se puede proceder de la siguiente manera:

1. Se supone una temperatura. 2. Se calcula la fracción de vaporización con la ecuación (6) y 3. Se verifican dichos resultados con la ecuación (7) definiendo un error para la

función g(T, V/F). SIMULACIÓN DE UN SEPARADOR DE FASES INSTANTÁNEO

1. Abra un nuevo caso y añada el siguiente paquete fluido: Ecuación: Peng Robinson Componentes: Etano, Propano, n-Butano, n-Pentano, n-Hexano Unidades: Field

2. Haga clic sobre el botón “Enter Simulation Environment” para desplegar la ventana PFD de Aspen HYSYS.

3. Presione con el botón derecho del Mouse el icono de la corriente de materia y en forma sostenida arrastre el Mouse hasta la ventana del PFD.

4. Introduzca las siguientes especificaciones: Nombre: F Temperatura: 150 °F Presión: 50 psia Flujo: 125 lbmole/h

Curso Bás

46

C

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12

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Hysys

47

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2. Borre la presión especificada para la corriente “F” e introduzca un valor de 150 °F para la temperatura manteniendo la entalpía molar introducida anteriormente. ¿Explique lo realizado y los cambios observados en la simulación?

3. Simule la separación para una presión de 50 psia y una fracción de vaporización de 0.4. Analice los resultados.

4. Simule la separación para una temperatura de 150 °F y una fracción de vaporización de 0.6. Analice los resultados.



SEPARADOR DE TRES FASES OBJETIVOS Separar en forma instantánea una corriente con un contenido de

hidrocarburos y agua. Determinar los puntos de rocío y burbuja para una mezcla de hidrocarburos –

agua. INTRODUCCIÓN Una corriente que contiene hidrocarburos y agua puede presentarse en varias fases, dependiendo de sus condiciones de estado. Los cálculos para determinar sus puntos de rocío y burbuja se describen en libros como “Design of Equilibrium Stage Processes” de Smith Buford D., McGraw-Hill (1963) y son de un relativo interés académico. Aspen HYSYS dispone de una unidad para separar, en forma instantánea, una carga que se alimente con tres fases, vapor, líquida y acuosa. SEPARACIÓN DE UNA MEZCLA DE HIDROCARBUROS – AGUA

1. Abra un nuevo caso y defina el siguiente paquete fluido: Ecuación: Peng Robinson Componentes: C1, C2, C3, i-C4, n-C4, i-C5, n-C5, H2O Unidades: SI

2. Entre al ambiente de simulación e instale una corriente con el nombre de “Alimento” y las siguientes especificaciones: Temperatura: 20 °C Presión: 200 kPa Flujo: 100 kgmol/h Composición (Fracción Molar):

Metano 0.10 Etano 0.03 Propano 0.04 i-Butano 0.08 n-Butano 0.10 i-Pentano 0.12 n-Pentano 0.13 Agua 0.40

3. Maximice la ventana de propiedades de la corriente “Alimento” y observe las condiciones de las tres fases que la componen en la Figura 1.

4. Haga clic en la página “Composition” y observe las composiciones correspondientes a dicha corriente en la Figura 2.

5. Presione el icono de nombre “3-Phase Separator” que se encuentra en la

Curso Bás

50

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Curso Bás

52

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PROCESOS CON RECICLO OBJETIVOS Especificar una corriente a partir de las especificaciones de otra corriente. Utilizar el botón Reciclo para estimar las propiedades de una corriente de

recirculación dentro de un proceso químico. INTRODUCCIÓN Los simuladores de proceso pueden clasificarse en modulares y orientados a ecuaciones. En el segundo modo de simulación, las ecuaciones de las unidades, corrientes y modelos termodinámicos se ensamblan y se resuelven simultáneamente. En el modo modular, los modelos termodinámicos y las ecuaciones de las unidades se almacenan como subprogramas o procedimientos que son llamados o requeridos en el orden de la conectividad de las corrientes para converger secuencialmente de acuerdo a la topología del diagrama de flujo. Este cálculo secuencial requiere de un procedimiento iterativo cuando existe una corriente de reciclo, dentro del proceso, que se asume como una material corriente abajo que debe ser de las mismas especificaciones que un material corriente arriba, conformándose lo que se denomina un lazo de reciclo o de recirculación. En Aspen HYSYS, un simulador modular secuencial, este procedimiento iterativo se realiza mediante la introducción de un bloque lógico denominado “Reciclo”, que se alimenta de la corriente abajo o “Corriente de Recirculación Calculada” y descarga la corriente arriba o “Corriente de Recirculación Asumida”. Los siguientes pasos se llevan a cabo durante el proceso de convergencia de un lazo de recirculación:

1. Aspen HYSYS utiliza las condiciones de la corriente asumida y resuelve el diagrama de flujo hacia delante hasta la corriente calculada.

2. Aspen HYSYS, entonces, compara los valores de la corriente calculada con los de la corriente asumida.

3. Basado en la diferencia entre los valores, Aspen HYSYS modifica los valores en la corriente calculada y traslada los valores modificados a la corriente asumida.

4. El proceso de cálculo se repite hasta que los valores en la corriente calculada se diferencien de los de la corriente asumida dentro de las tolerancias especificadas.

Para instalar la operación Reciclo en un proceso químico, seleccione el botón “Recycle” en la paleta de objetos, o haga clic sobre la opción Add Operation del menú Flowsheet y seleccione la opción Recycle.



PROCESO ESTUDIADO En el siguiente ejemplo, una corriente bifásica, F, es mezclada con una corriente de recirculación, RC, y alimentada al separador V-100. El vapor del V-100 es alimentado al expansor E- 100 y vaporizado nuevamente en el separador V- 101. La mitad del líquido que sale de este separador es alimentado a la bomba P-100 se recircula y mezcla con el alimento fresco. SIMULACIÓN EN ESTADO ESTACIONARIO

1. Abra un nuevo caso, seleccione el siguiente paquete fluido:

Ecuación: Peng Robinson. Componentes: Nitrógeno, bióxido de carbono, metano, etano,

propano, i-butano, n-butano, i-pentano, n-pentano, n-hexano, n-heptano y n-octano.

Unidades: Field.

2. Instale una corriente de materia con nombre “F” y las siguientes especificaciones:

Pestaña Worksheet Página Conditions Temperatura: 60 °F Presión: 600 psia Flujo molar: 1 MMSCFH Pestaña Worksheet Página Compositions (Fracción molar): Nitrógeno 0.0069 CO2 0.0138 Metano 0.4827 Etano 0.1379 Propano 0.0690 i-Butano 0.0621 n-Butano 0.0552 i-Pentano 0.0483 n-Pentano 0.0414 n-Hexano 0.0345 n-Heptano 0.0276 n-Octano 0.0206

3. Instale un separador de fases con el nombre de “V-100” y las siguientes

especificaciones:

Pestaña Desing Página Connections Inlets F1 Vapour Outlet V Liquid Outlet L



Pestaña Desing Página Parameters Pressure Drop 0 psi

4. Instale un expansor con el nombre de “E-100” y las siguientes

especificaciones:

Pestaña Design Página Connections Inlet V Outlet V1 Energy Qe Pestaña Worksheet Página Conditions Corriente V1 300 psia

5. Instale un separador con el nombre de “V-101” y las siguientes

especificaciones :

Pestaña Design Página Connections Inlets V1 Vapour Outlet V2 Liquid Outlet L2 Pestaña Design Página Parameters Pressure Drop 1.45 psia

6. Instale una Tee con el nombre de “TE-100” y las siguientes especificaciones:

Pestaña Design Página Connections Inlet L2 Outlets P, L3 Pestaña Design Página Parameters Flow Ratio 0.5

7. Instale una bomba con el nombre de “P-100” y las siguientes especificaciones:

Pestaña Design Página Connections Inlet P Outlet Rc Energy Qp Pestaña Design Página Parameters Efficiency 75% Pestaña Worksheet Página Conditions Corriente Rc 600 psi

Curso Bás

56

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COMPRESIÓN DE UN GAS EN TRES ETAPAS OBJETIVOS Especificar una corriente a partir de las especificaciones de otra corriente. Utilizar el botón Reciclo para calcular una corriente de recirculación dentro de

un proceso químico. Simular, en estado estacionario, un proceso de compresión de un gas en

varias etapas. PROCESO ESTUDIADO La corriente gaseosa de entrada y de nombre “Alimento” se encuentra a 50 °F y 80 psia y se comprime hasta 1000 psia en tres etapas. En cada una de las etapas de compresión el líquido que resulta después de un enfriamiento y separación de fases es recirculado a la entrada de la etapa de compresión que le antecede. Las condiciones de temperatura y presión son 120 °F y 200 psia después de la primera etapa de compresión, 120 °F y 500 psia después de la segunda etapa y 120 °F y 1000 psia después de la tercera etapa. La Figura 1 muestra el diagrama de flujo del proceso de compresión multietapa. PAQUETE FLUIDO COMPONENTES: Nitrógeno, Dióxido de carbono, Metano, Etano, Propano,

i-Butano, n-Butano, i-Pentano, n-Pentano, n-Hexano, n-Heptano y n-Octano.

ECUACIÓN: Peng-Robinson REACCIONES: No hay UNIDADES: Field SIMULACIÓN EN ESTADO ESTACIONARIO Corriente de alimentación: Instale la corriente “Alimento” con las siguientes especificaciones en la página “Conditions” de la pestaña “Worksheet” Temperatura 50 °F Presión 80 psia Flujo molar 250 lbmole/h En la página “Composition” de la pestaña “Worksheet” especifique las siguientes concentraciones para el alimento en fracciones molares: Nitrogeno 0.0069 CO2 0.0138 Metano 0.4827 Etano 0.1379 Propano 0.0690



i-Butano 0.0621 n-Butano 0.0552 i-Pentano 0.0483 n-Pentano 0.0414 n-Hexano 0.0345 n-Heptano 0.0276 n-Octano 0.0206 Para construir este diagrama de flujo, un conjunto de separadores, compresores, enfriadores y mezcladores tienen que instalarse con las especificaciones que aparecen a continuación. Las corrientes de recirculación se añadirán después que las operaciones se hayan instalado. Instale las operaciones con las especificaciones descritas a continuación: Mezclador MIX-100 Pestaña Design Página Connections Inlet Alimento Outlet EntradaV- 100 Pestaña Design Página Parameters Automatic Pressure Assignment Set Outlet to Lowest Inlet La corriente de recirculación RC-100 se instalará a este mezclador después que hayan sido instaladas todas las operaciones Separador V-100 Pestaña Design Página Connections Inlets EntradaV-100 Vapour Outlet VaporV-100 Liquid Outlet Liquido V-100 Compresor K-100 Pestaña Design Página Connections Inlet VaporV-100 Outlet EntradaE-100 Energy QK-100 Enfriador E-100 (Cooler) Pestaña Design Página Connections Feed Stream EntradaE-100 Product Stream SalidaE-100 Energy Stream QE-100 Pestaña Design Página Parameters) Pressure Drop 5 psi Especifique la temperatura y la presión de la corriente SalidaE-100 con valores de 120 °F y 200 psia respectivamente.



Mezclador MIX-101 Pestaña Design Página Connections Inlet SalidaE-100 Outlet EntradaV-101 Pestaña Design Página Parameters Automatic Pressure Assignment Set Outlet to Lowest Inlet La corriente de recirculación RC-101 se instalará a este mezclador después que todas las operaciones hayan sido instaladas. Separador V-101 Pestaña Design Página Connections Feed EntradaV-101 Vapour Outlet VaporV-101 Liquid Outlet Liquido V-101 Compresor K-101 Pestaña Design Página Connections Inlet VaporV-101 Outlet EntradaE-101 Energy QK-101 Enfriador E-101 (Cooler) Pestaña Design Página Connections Feed Stream EntradaE-101 Product Stream SalidaE-101 Energy Stream QE-101 Pestaña Design Página Parameters Pressure Drop 5 psi Especifique en la corriente SalidaE-101, T = 120 °F y P = 500 psia. Mezclador MIX-102 Pestaña Design Página Connections Inlet SalidaE-101 Outlet EntradaV-102 Pestaña Design Página Parameters Automatic Pressure Assignment Set Outlet to Lowest Inlet La corriente de recirculación RC-102 se añadirá al mezclador después que todas las operaciones hayan sido instaladas. Separador V-102 Pestaña Design Página Connections Feed EntradaV-102 Vapour Outlet VaporV-102 Liquid Outlet Liquido V-102



Compresor K-102 Pestaña Design Página Connections Inlet VaporV-102 Outlet EntradaE-102 Energy QK-102 Enfriador E-102 (Cooler) Pestaña Design Página Connections Feed Stream EntradaE-102 Product Stream SalidaE-102 Energy Stream QE-102 Pestaña Design Página Parameters Pressure Drop 5 psi Separador V-103 Pestaña Design Página Connections Feed SalidaE-102 Vapour Outlet VaporV-103 Liquid Outlet LiquidoV-103 Añada, ahora, las corrientes de recirculación, presione el botón “Define from other Stream” que se encuentra en el fondo de la ventana de propiedades de dichas corriente y utilice la ventana “Spec Stream As” para definirlas utilizando otras propiedades de las corrientes. Corrientes de recirculación 1. Especifique la corriente de recirculación RC-100 como la corriente LiquidoV-101 y

conéctela como un alimento al mezclador MIX-100. 2. Especifique la corriente de recirculación RC-101 como la corriente LiquidoV-102 y

conéctela como un alimento al mezclador MIX-101. 3. Especifique la corriente de recirculación RC-102 como la corriente LiquidoV-103 y

conéctela como un alimento al mezclador MIX-102. Las propiedades de las corrientes LiquidoV-101, LiquidoV-102 y LiquidoV-103 sirven como los estimativos iniciales para las corrientes de recirculación. Antes de instalar las operaciones Recycle, se sugiere colocar el resolvedor del diagrama de flujo en “Modo Holding”. Operaciones de recirculación RCY-1 – Feed: LiquidoV-101; Product: RC-100. RCY-2 – Feed: LiquidoV-102; Product: RC-101. RCY-3 – Feed: LiquidoV-103; Product: RC-102.

Coloque el revolvedor del diagrama de flujo en el “Modo Activo” haciendo clic en el icono “Solver Active” y la simulación convergerá satisfactoriamente.

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AJUSTE DE VARIABLES OBJETIVOS Simular, en estado estacionario, un separador de fases isotérmico con ajuste

de una variable Ajustar el valor de una variable para especificar el valor de otra variable

mediante el botón “Ajuste” INTRODUCCIÓN Separador de fases isotérmico Un separador de fases isotérmico separa a una mezcla que contiene una fase líquida y otra de vapor de acuerdo a las condiciones de equilibrio definidas por la temperatura y la presión del alimento al separador y sin un requerimiento calórico externo. Operación AJUSTE La operación lógica “Adjust” varía el valor de una variable de una corriente (variable independiente) hasta encontrar la especificación o valor requerido (variable dependiente) en otra corriente u operación. En un diagrama de flujo, una cierta combinación de especificaciones puede requerirse y no puede resolverse directamente. Problemas de estos tipos deben resolverse por medio de procedimientos de ensayo y error. La operación “Adjust” puede usarse para desarrollar automáticamente las iteraciones de ensayo y error que se requieren resolver rápidamente en un diagrama de flujo. La operación “Adjust” es extremadamente flexible. Le permite vincular variables de corriente en el diagrama de flujo en direcciones que no son posibles usando las operaciones unitarias ordinarias. Puede usarse para resolver para el valor deseado de una sola variable dependiente o se pueden instalar múltiples Adjust para resolver para los valores deseados de varias variables simultáneamente. La operación “Adjust” puede desempeñar las siguientes funciones:

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

2. Ajustar la variable independiente hasta que la variable dependiente se iguale al valor de la misma variable en otro objeto más un valor adicional

Para instalar el botón “Adjust”, seleccione el botón “Adjust” en la paleta de objetos. De otra manera, seleccione la opción “Add Operation” del menú “Flowsheet” y seleccione la opción “Adjust”.



PROCESO ESTUDIADO Una corriente de hidrocarburos saturados a -60 °F y 600 psia es alimentada a un separador de fases isotérmico con un flujo de 144 lbmol/h. Se requiere ajustar la temperatura del alimento para que el flujo del líquido que sale del separador sea de 100 lbmol/h PAQUETE FLUIDO COMPONENTES: Metano, Etano, Propano, i-Butano, n-Butano, i-Pentano,

n-Pentano, n-Hexano, n-Heptano, n-Octano ECUACIÓN: Peng Robinson UNIDADES: Field SIMULACIÓN EN ESTADO ESTACIONARIO Corriente de alimentación: Instale una corriente de nombre “Alimento” e introduzca las siguientes especificaciones: Pestaña Worksheet Página Conditions Temperatura -60 °F Presión 600 psia Flujo Molar 144 lbmol/h Pestaña Worksheet Página Composition Fracción Molar Metano 0.4861 Etano 0.1389 Propano 0.0694 i-Butano 0.0625 n-Butano 0.0556 i-Pentano 0.0486 n-Pentano 0.0417 n-Hexano 0.0486 n-Heptano 0.0278 n-Octano 0.0208 Separador de fases: Instale un separador de fases con nombre “V-100”, y especifique lo de la siguiente manera: Pestaña Design Página Connections Inlets Alimento Vapour Outlet Vapor Liquid Outlet Liquido

Ing. Jo

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BALANCES DE MATERIA

OBJETIVOS Hacer un balance global de materia entre dos corrientes manteniendo

constante el flujo de materia. Analizar las especificaciones de las corrientes balanceadas y su influencia en

sus condiciones. Verificar algunos cálculos de flujos desarrollados por Aspen HYSYS.

INTRODUCCIÓN Aspen HYSYS dispone de una operación lógica para hacer cálculos de balance de materia y energía entre corrientes de un proceso químico. La operación Balance de Masa y la operación Balance de moles desarrollan balances globales de materia donde solamente se conserva el flujo másico o molar entre las corrientes. Operación Balance de masa o “Mass Balance” Esta operación desarrolla un balance global donde solamente se conserva el flujo másico. Una aplicación es el modelamiento de reactores con estequiometria desconocida y disponiendo de los análisis de todos los alimentos y productos. Si se especifican las composiciones de todas las corrientes y el flujo para todas excepto una de las corrientes conectadas, la operación “Mass Balance” determinará el flujo de la corriente desconocida. Esto es una aplicación muy común en unidades de alquilación, hidrotratadores y otros reactores no estequiométricos.

1. Deben especificarse las composiciones para todas las corrientes. 2. El flujo debe especificarse para todas las corrientes excepto una de ellas. Aspen

HYSYS determinará el flujo de dicha corriente mediante un balance de masa. 3. La operación Mass Balance determina las masas equivalentes de los

componentes que se han definido para las corrientes de entrada y salida de la operación.

4. Esta operación no traslada presión ni temperatura. Operación Balance de moles o “Mole Balance” Esta operación desarrolla un balance global de moles sobre unas corrientes seleccionadas sin hacer balance de energía. Puede usarse para establecer balances de materia en secciones del diagrama de flujo o para transferir el flujo y composición de una corriente de proceso en una segunda corriente.

1. La composición no necesita especificarse en todas las corrientes. 2. No tiene consecuencias la dirección del flujo de la corriente desconocida. Aspen

HYSYS calculará el flujo molar del alimento a la operación basado en lo especificado para los productos o viceversa.

3. Esta operación no traslada presión ni temperatura



CASOS DE ESTUDIO BALANCE DE MASA En el siguiente ejemplo todos los componentes de una corriente gaseosa “Alimento” se convierten a propano puro en la corriente de salida “Producto. Seleccione a la ecuación Peng Robinson y los siguientes componentes: metano, etano, propano, i-butano, n-butano, i-pentano, n-pentano, n-hexano, n-heptano y n-octano. Especifique la corriente “Alimento” de la siguiente manera: Pestaña Worksheet - Página Conditions Nombre Alimento Temperatura 60 °C Presión 4000 kPa Flujo Molar 100 Kgmole/h Pestaña Worksheet - Página Composition (Fracción Mol) Metano 0.9271 Etano 0.0516 Propano 0.0148 i-Butano 0.0026 n-Butano 0.0020 i-Pentano 0.0010 n-Pentano 0.0006 n-Hexano 0.0001 n-Heptano 0.0001 n-Octano 0.0001 Especifique la composición de la corriente “Producto” como 100 % en Propano. Inserte una operación de balance de masa o “Mass Balance”. En la pestaña “Connections” de la ventana de propiedades de la operación Balance, introduzca las conexiones como muestra la ventana “BAL-1” de la Figura 1. Haga clic en la pestaña “Parameters” y seleccione la opción Masa o “Mass” como el tipo de balance o “Balance Type”. El balance resuelto corresponde a la siguiente ecuación:

, Siendo El flujo másico de la corriente “Alimento”, 3856 lb/h.

, La fracción molar de propano en el producto, 1. El flujo molar de producto desconocido. El peso molecular del propano o 44.10 lb/lbmol.

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La corriente “Producto” se encuentra subespecificada. ¿Por qué? Calcule y compruebe el flujo volumétrico. Agregue algunas condiciones para una especificación completa de la corriente “Producto”. BALANCE DE MOLES En el siguiente ejemplo, el balance en moles se usará para crear una corriente que tiene la misma composición molar y el mismo flujo de otra corriente pero a una diferente presión y temperatura. Abra un nuevo caso seleccionando los componentes metano, etano, propano, i-butano, n-butano, i-pentano, n-pentano, n-hexano y elija a la Ecuación de Peng Robinson para el cálculo de las propiedades. Instale una corriente de nombre “Gas” e introduzca las siguientes especificaciones Pestaña Worksheet - Página Conditions Nombre Gas. Temperatura 10 °C Presión 3930 kPa Flujo Molar 30 kgmole/h Pestaña Worksheet - Página Compositions (Fracción Mol) Metano 0.8237 Etano 0.1304 Propano 0.0272 i-Butano 0.0101 n-Butano 0.0059 i-Pentano 0.0016 n-Pentano 0.0009 n-Hexano 0.0002 Seguidamente, instale una corriente de material de nombre “Rocio” sin especificar ninguna información para ella en este punto. Ahora instale una operación Balance y en la pestaña “Connections” anexe las corrientes como se muestra en la Figura 4. Haga clic en la pestaña “Parameters” y seleccione la opción “Mole” en la sección donde se selecciona el tipo de balance o “Balance Type”. Haga clic en la pestaña “Worksheet” y observe en la Figura 5, que el Botón BAL-2 ha trasladado los datos correspondientes a los flujos de la corriente “Gas” a la corriente “Rocio” y si se despliega la página “Composition” se observa que también ha trasladado la información sobre las concentraciones. La corriente no muestra información de temperatura, presión o fracción de vapor requerida para completar su especificación.

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BALANCES DE CALOR OBJETIVOS Calcular el flujo global de calor de varias corrientes de un proceso químico,

mediante la opción HEAT del botón BALANCE. Verificar el resultado del cálculo hecho por el simulador Aspen HYSYS.

INTRODUCCIÓN Aspen HYSYS dispone de una operación lógica para hacer cálculos de balance de materia y energía entre corrientes de un proceso químico. La operación Balance de Calor desarrolla balances globales de calor donde solamente se conserva el flujo másico o molar entre las corrientes. Operación Heat Balance Esta operación desarrolla un balance global de calor sobre unas corrientes. Puede usarse para establecer balances de calor en secciones del diagrama de flujo o para transferir la entalpía de una corriente de proceso en una segunda corriente.

1. Deben especificarse los flujos de materia y las composiciones para todas las corrientes de materia. El flujo de calor no será trasladado a corrientes que no tengan especificadas las composiciones y el flujo, aún cuando haya solo un flujo de calor desconocido.

2. No tiene consecuencias la dirección del flujo de la corriente desconocida. Aspen HYSYS calculará el flujo de calor del alimento a la operación basado en lo especificado para los productos o viceversa.

3. Esta operación no traslada presión ni temperatura. 4. No se puede balancear el calor en una corriente material.

CASO DE ESTUDIO Abra un nuevo caso, seleccione la Ecuación de Peng Robinson y los componentes metano, etano, propano, i-butano, n-butano, i-pentano y n-pentano. Considere que dos corrientes calientes y dos corrientes frías intercambian calor y se necesita determinar el flujo total de calor al sistema. Instale las corrientes calientes y frías con las siguientes especificaciones: Corriente Caliente: “Cal-1” Pestaña Design – Página Conditions Temperatura 30 °C Presión 5000 kPa Flujo Molar 50 kgmol/h



Pestaña Design – Página Composition (Fracción Mol) Metano 0.95 Etano 0.05 Corriente Caliente: “Cal-2” Pestaña Design – Página Conditions Temperatura 20 °C Presión 5000 kPa Flujo Molar 100 kgmol/h Pestaña Design – Página Composition (Fracción Mol) Metano 0.5386 Etano 0.1538 Propano 0.0769 i-Butano 0.0692 n-Butano 0.0615 i-Pentano 0.0538 n-Pentano 0.0462 Corriente Fría: “Frio-1” Pestaña Design – Página Conditions Fracción de vapor 1.0 Presión 2000 kPa Flujo Molar 75 kgmol/h Pestaña Design – Página Composition (Fracción Mol) Metano 0.95 Etano 0.05 Corriente Fría: “Frio-2” Pestaña Design – Página Conditions Fracción de vapor 0.0 Presión 250 kPa Flujo Molar 100 kgmol/h Pestaña Design – Página Composition (Fracción Mol) Metano 0.02 Etano 0.98 Ahora instale el botón “Balance”, haga clic en la pestaña “Connections” y anexe las corrientes calientes y frías en la sección de las corrientes de entrada o “Inlet Streams” y en la sección de las corrientes de salida o “Outlet Streams” introduzca la corriente de nombre “QTotal”, como se observa en la Figura 1.

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BALANCES DE MATERIA Y ENERGÍA OBJETIVOS Calcular el flujo molar de una corriente de proceso enfriada en dos

intercambiadores en serie. Calcular la temperatura de la corriente entre los dos intercambiadores. Verificar los resultados anteriores con los obtenidos con la operación

BALANCE de Aspen HYSYS. INTRODUCCIÓN Operación Balance La operación Balance es una facilidad de propósito general para desarrollar balances de materia y calor. Solamente requiere los nombres de las corrientes que entran y salen a una operación. Para el Balance General pueden especificarse, también, las relaciones entre los componentes. La operación Balance puede usarse en paralelo con otras unidades para desarrollar balances de materia y energía globales debido a que Aspen HYSYS permite que corrientes entren y salgan a más de una operación. La operación Balance resolverá tanto en direcciones hacia delante como hacia atrás. CASO DE ESTUDIO ENFRIADORES EN SERIE Una corriente “Alimento” que contiene hidrocarburos saturados, nitrógeno y dióxido de carbono a 60 °F y 600 psia y de flujo desconocido se quiere enfriar hasta -60 °F mediante dos enfriadores en serie, E-100 y E-101. Las cargas calóricas y las caídas de presión en cada uno de los intercambiadores de calor son 1.2x106 Btu/h y 5 psi en el E-100 y 5x106 Btu/h y 2.5 psi en el E-101. Se requiere determinar el flujo molar a través de los enfriadores y la temperatura de la corriente “EntradaE-101”. La carga calórica en el intercambiador E-100 cumple la ecuación:

(1)

La carga calórica en el intercambiador E-101 cumple con la ecuación:

(2)

El flujo molar a través de los enfriadores es constante y desconocido, y el calor específico se puede asumir que también es constante pero es calculado por Aspen HYSYS, mediante la ecuación utilizada en el paquete fluido. Por lo tanto, se tiene un par de ecuaciones con dos incógnitas, a saber, el flujo y la temperatura de la corriente “EntradaE-101”. Aspen HYSYS resuelve este tipo de problema con la opción “Mole and Heat Balance”.



Abra un nuevo caso, seleccione los componentes: nitrógeno, anhídrido carbónico, metano, etano, propano, i-butano, n-butano, i-pentano, n-pentano, n-hexano, n-heptano y n-octano y la Ecuación de Peng Robinson como el paquete de propiedades. CORRIENTE DE ALIMENTACIÓN: Instale una corriente de nombre “Alimento” con las siguientes especificaciones: Pestaña Worksheet – Página Conditions Temperatura 60 °F Presión 600 psi

Pestaña Worksheet – Página Composition (Fracción Mol) Nitrógeno 0.0149 CO2 0.0020 Metano 0.9122 i-Pentano 0.0010 Etano 0.0496 n-Pentano 0.0006 Propano 0.0148 n-Hexano 0.0001 i-Butano 0.0026 n-Heptano 0.0001 n-Butano 0.0020 n-Octano 0.0001 ENFRIADOR E-100: Instale un enfriador de nombre E-100 e introduzca las siguientes especificaciones en la ventana de propiedades: Pestaña Design – Página Conections Inlet Alimento Outlet EntradaE-101 Energy QE-100

Pestaña Design – Página Parameters Caída de presión 5 psi Carga Calórica 1.2e+06 Btu/h ENFRIADOR E-101 Instale un enfriador de nombre E-101 e introduzca las siguientes especificaciones en su ventana de propiedades: Pestaña Design – Página Conections Inlet EntradaE-101 Outlet Producto Energy QE-101

Pestaña Design – Página Parameters Caída de presión 5 psi Carga calórica 2.5e+06 Btu/h

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osé Luis Aguil

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Curso Bás

82

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sico de Simul

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Aguilar Salaz

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BALANCE GENERAL OBJETIVOS Calcular, mediante Aspen HYSYS, los flujos y las composiciones

desconocidas en un mezclado de dos corrientes. Verificar los resultados reportados por Aspen HYSYS en cálculos de balances

de materia entre corrientes mezcladas. Calcular, mediante Aspen HYSYS, los flujos globales entre corrientes en las

que se conserva el flujo global de materia. Verificar los resultados reportados por Aspen HYSYS en cálculos globales de

balances de materia entre corrientes especificadas en composición y flujos. INTRODUCCIÓN Operación Balance La operación Balance es una facilidad de propósito general para desarrollar balances de materia y calor. Solamente requiere los nombres de las corrientes que entran y salen a una operación. Para el Balance General pueden especificarse, también, las relaciones entre los componentes. La operación Balance puede usarse en paralelo con otras unidades para desarrollar balances de materia y energía globales debido a que Aspen HYSYS permite que corrientes entren y salgan a más de una operación. La operación Balance resolverá tanto en direcciones hacia delante como hacia atrás. Operación Balance General La opción “General Balance” es capaz de resolver problemas de mayor envergadura. Resolverá un conjunto de “n” ecuaciones con “n” incógnitas desarrolladas a partir de las corrientes conectadas a la operación. Esta operación, a causa del método de solución, es considerablemente potente para los tipos de problemas que puede resolver. No solo puede resolver flujos y composiciones desconocidas en las corrientes conectadas, sino también relaciones que pueden establecerse entre los componentes en las corrientes. Cuando la operación determina la solución, la relación preestablecida entre los componentes se mantendrá.

1. La operación “General Balance” resolverá balances de materia y energía independientemente. Es aceptable una corriente de energía como entrada o salida.

2. La operación resolverá flujos y composiciones desconocidos y puede tener relaciones especificadas entre componentes en una de las corrientes.

3. Las relaciones pueden especificarse en base molar, másica o volumen de líquido

Curso Bás

84

CASOS REFORM Consideentre loprincipalagua pullamada Abra unmetano,las corrie Corrientmol de m Corrient Operaci“Connec

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sico de Simul

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lación de Proc

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ng. José Luis A

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Aguilar Salaz

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osé Luis Aguil

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lar Salazar

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Hysys

85

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Ejercicios A continuación se observan las ecuaciones que expresan los balances de materia y energía, además de la restricción entre las concentraciones de metano y agua en la corriente “Alimento”. Haga un análisis de grados de libertad y verifique que el sistema se encuentra completamente especificado, lo cual explica el por qué Aspen HYSYS desarrolla los cálculos. Compare los resultados obtenido entre sus cálculos y los obtenidos por Aspen HYSYS. Balances de materia y energía y restricciones: Balance de agua:

Balance de Metano:

Balance de monóxido de carbono:

Balance de dióxido de carbono:

Balance de energía:

Relación entre agua y metano en la corriente “Alimento”

1

COLUMNA DE DESTILACIÓN AZEOTRÓPICA Una mezcla de benceno y ciclohexano es separada en una columna que utiliza acetona como agente de arrastre. Benceno casi puro es producido en el fondo, mientras que una mezcla azeotrópica de acetona y ciclohexano se produce en el tope de la columna.



Se quiere determinar la cantidad necesaria de acetona para separar lo suficientemente la mezcla benceno – ciclohexano. El cálculo del flujo de acetona requerido, en base a un alimento fijo de benceno y ciclohexano, implica la solución de un conjunto de ecuaciones lineales, lo que significa que puede usarse la opción “General Balance”. Utilice la ecuación UNIQUAC como modelo de actividad e introduzca las siguientes corrientes Corriente “Alimento”: El flujo másico y las composiciones especificadas de la mezcla “Alimento” son 85 kg/h, 51.8 % en masa de benceno y 48.2 % en masa de ciclohexano. Corriente “Acetona”: La acetona utilizada es pura y solo se especifica su composición. Corriente “Azeótropo”: El producto de cabeza de la columna se especifica como una mezcla azeotrópica que contiene 68.76 % en masa de acetona y 31.24 % en masa de ciclohexano. Corriente “Benceno”: La corriente de fondo de la columna es benceno puro y se especifica solamente su composición. Operación Balance General La operación “General Balance” desarrollará balances de componentes individualmente, mientras que las operaciones “Mole o Mass Balances” solamente desarrollan balances de flujo globales y no pueden resolver este problema. Instale la operación General Balance con “Alimento” y “Acetona” como corrientes de entrada o “Inlet Streams” y “Azeótropo” y “Benceno” como corrientes de salida o “Outlet Streams”. Esta operación no realizará una solución completa pero calcula los flujos másicos de “Acetona”, “Azeótropo” y “Benceno” como se puede observar en el libro de trabajo. El flujo másico de acetona requerido es de 90.18 kg/h. Plantee los balances de materia y verifique los flujos de las corrientes “Acetona”, “Azeótropo” y “Benceno” que aparecen calculados en el libro de trabajo. Observe que se si se está usando la opción General Balance de esta forma, se debe borrarla antes de correr la columna. El diagrama de las corrientes balanceadas junto con la operación “General Balance” se muestra en la Figura 5. ¿Por qué las corrientes no están completamente especificadas? ¿Qué se puede hacer para especificarlas completamente? Ejercicios

1. Escriba las ecuaciones de balances y restricciones, si las hay, y verifique los flujos y las composiciones de las corrientes obtenidos por Aspen HYSYS.

2. Agregue algunas especificaciones requeridas para especificar completamente las cuatro corrientes.

Curso Bás

88

sico de Simul

Figura 5. B

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osé Luis Aguil

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lar Salazar

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urso Básico d

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Hysys

89

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Curso Bás

90

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sico de Simul

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Aguilar Salaz

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Ing. Joosé Luis Aguillar Salazar

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s con Aspen Hysys

91



PAQUETE FLUIDO COMPONENTES: Nitrógeno, Sulfuro de Hidrógeno, Dióxido de carbono, Metano, Etano, Propano, i-Butano, n-Butano, i-Pentano, n-Pentano, n-Hexano, Agua y C7+ (Hipotético, Temperatura de ebullición Normal 110 °C, (230 °F)) ECUACIÓN: Peng-Robinson SISTEMA DE UNIDADES: SI SIMULACIÓN EN ESTADO ESTACIONARIO Adicione las siguientes corrientes de materias: GasWell1, GasWell2, GasWell3 y GasWell4:

GasWell1 GasWell2 GasWell3 GasWell4

Temperatura °C 40 45 45 35

Presión kPa 4135 3450 <empty> <empty>

Flujo Molar kgmole/h 425 375 575 545

Fracción Molar

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H2S 0,0405 0,0237 0,0141 0,0000

CO2 0,0151 0,0048 0,0205 0,0000

C1 0,7250 0,6800 0,5664 0,0724

C2 0,0815 0,1920 0,2545 0,1288

C3 0,0455 0,0710 0,0145 0,2765

i‐C4 0,0150 0,0115 0,0041 0,1895

n‐C4 0,0180 0,0085 0,0075 0,1145

i‐C5 0,0120 0,0036 0,0038 0,0648

n‐C5 0,0130 0,0021 0,0037 0,0548

C6 0,0090 0,0003 0,0060 0,0329

C7+ 0,0252 0,0000 0,0090 0,0658

H2O 0,0000 0,0000 0,0909 0,0000

Agregando los segmentos de tuberías: El segmento de tubería se utiliza para simular una amplia variedad de situaciones de transporte de fluidos desde unas tuberías monofásico/multifásico con estimaciones rigurosas de transferencia de calor, hasta problemas de tuberías con gran capacidad de recirculado. Ofrece las comunes correlaciones más comunes de caídas de presión desarrollados por Gregory, Aziz, & Mandhane y Beggs & Brill. Una tercera opción, OLGAS, también está disponible como un método gradiente. Además están disponibles un gran número de correlaciones especializadas de caídas de presión. Cuatro niveles de complejidad en la estimación de transferencia de calor permiten encontrar una solución tan rigurosa como sea requerida aún cuando permite soluciones generalizadas rápidas para problemas muy bien conocidos.

Ing. Jo

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osé Luis Aguil

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lar Salazar

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Hysys

93

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Curso Bás

94

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sico de Simul

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Curso Bás

96

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osé Luis Aguil

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Curso Bás

98

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una concenctor consisontactor dea rica/pobrenerador. El chado del r110 °C. La

ete de pro

quete de Anson & Assbrio de sosas de alcaete de proprimentales Robinson, v

quete de pcializado pas. El modeonentes H2

as calculad

lar Salazar

ENDULZ

torres de amonar dimenente por lasoperación “S

N

o, una inscorriente deina, Para entración deste en 20 ete 6900 kPae, donde eregenerad

regeneradoamina pob

piedad de

Aminas consociates palubilidad deno-aminas

piedad. El pextensos rvarias fuent

propiedad dara permitielo de efic2S y CO2 das de la to

Cu

ZAMIENTO

mina en Asnsiones des torres de ASET”

stalación tíe gas naturaeste ejemploe 28 % entapas realea hasta 62es calentad

or tambiénor a 50 °C, bre es enfria

aminas

ntiene los mara su propel gas áciden contact

paquete derecogidos dtes inéditas

de aminasr la simulaiencia de basado en

orre, para a

urso Básico d

O DE GAS Á

pen Hysys.e las etapAmina.

ípica de tral saturadoo, una solun peso es es. La amin0 kPa anteo hasta 95

n consta demientras q

ado y recicl

modelos terpio simuladdo y los pato con H2S e propiedadde una coms y numeros

incorpora ación de coetapas cal las dimenmbas torre

de Simulación

ÁCIDO CO

. pas para c

ratamiento o con agua ción acuosusado com

na rica es fles que ing5 °C para ie 20 etapaque la aminlado al con

rmodinámicdor de planarámetros y CO2 han

d de aminambinación sas referen

un modeloolumnas socula la efi

nsiones de s: absorbed

n de Procesos

ON DEA

calcular las

de gas nes aliment

sa de Dietanmo medio lasheada drese al inteingresar co

as reales. Ena pobre etactor.

cos desarrontas de am

cinéticos psido incorp

a ha sido ajde los da

ncias técnic

o de eficieobre una bciencia delas etapas

dor y conta

s con Aspen

s eficacias

atural agritado a una nolamina (Dabsorbent

desde la preercambiadoomo alimenEl gas acides regenera

ollados por mina, AMSIMpara soluciporados enjustado a dtos interno

cas.

encia de etbase de et etapas des y condiciactor.

Hysys

101

s del

o es torre

DEA) e. El esión or de nto al do es ado a

D.B. M. El iones

n este datos os de

tapas tapas e los iones

Curso Bás

102

sico de Simullación de Proc

cesos con Asspen Hysys

Inng. José Luis AAguilar Salazzar

Ing. Jo

osé Luis Aguillar Salazar

Cuurso Básico d

de Simulaciónn de Procesoss con Aspen Hysys

103

Curso Bás

104

CONSTR Definien Para estlos siguiy DEAmEisenbe Adicion

1. Asi

sico de Simul

RUYENDO

ndo la base

te caso, usentes com

mine. Use rg y el mod

ando las c

Adicionar uniguientes va

lación de Proc

O LA SIMUL

e de la sim

sted deberáponentes: Nel modelo

delo de la fa

corrientes

na nueva alores:

cesos con As

LACIÓN

mulación

á usar el paN2, H2S, COtermodiná

ase vapor n

de aliment

corriente d

spen Hysys

aquete de O2, C1, C2,

ámico en sno ideal.

tos

de materia

In

propiedad C3, i-C4, n

solución ac

para el g

ng. José Luis A

de aminas n-C4, i-C5, ncuosa de a

as de entr

Aguilar Salaz

“Amine” con-C5, C6, H2

amina: Ken

rada con l

zar

on 2O nt-

os

Ing. Jo

2.

Adici SEPA CualqFWKO

osé Luis Aguil

Adicionar al contact

Los valoreuna vez q

onando las

ARADOR

quier agua O TK. Adici

lar Salazar

una seguntor de amin

es par la coque la opera

s operacio

libre arrasonar un se

Cu

nda corriena con los s

orriente de ación “Recy

ones unitar

strado por parador y p

urso Básico d

nte de mateiguientes v

materia “Dycle” este in

rias

el gas es provea la si

de Simulación

eria para elvalores:

DEA to Connstalado y c

primero reiguiente inf

n de Procesos

l alimento d

ntactor” sercalculado.

emovido enformación:

s con Aspen

de amina p

rán actualiz

n un separ

Hysys

105

pobre

zados

ador,

Curso Bás

106

¿Cuál es CONTAC El conta Adiciona

sico de Simul

s el flujo de

CTOR

ctor de am

ar una colum

lación de Proc

e agua en F

ina es simu

mna de abs

cesos con As

FWKO? ___

ulado usand

sorción con

spen Hysys

__________

do un “Abso

n las siguien

In

__________

orber” en A

ntes especi

ng. José Luis A

__

Aspen Hysy

ificaciones:

Aguilar Salaz

ys.

:

zar

Ing. Jo

El pacontaeficienbase columde la calculde líqintrodParam

1.

2. 3.

4.

osé Luis Aguil

quete de pctor y regncias espede la eta

mna como petapa para

lados las equido en laucir las dim

meters, pág

Introduzcadimension

Ejecute laUna vez etiqueta dSeleccioneficiencia

lar Salazar

propiedad dgenerador. cíficas de pa. Esos cparte del pa habilitar eeficiencias ea etapa y mensiones gina Amine

a las dimenes en unid

a columna. la Column

de Paramenar el radio

de los com

Cu

de amina rPara modlos componcálculos deaquete de este cálculoespecíficasel tiempo para cálcu

es.

ensiones mdades de ca

a ha conveeters.

botón Commponentes.

urso Básico d

requiere qudelar esto, nentes pare eficienciaamina. De

o. Las dimes de los co

de residelos de ami

mostradas ampo “Field

ergido, vay

mponent en

de Simulación

ue etapas en Aspen

ra el H2S ya propia s

eben propoensiones d

omponentesencia del vnas, camb

en la figud”.

ya a la pág

n el grupo E

n de Procesos

reales sean Hysys, sy CO2 en uson proporrcionarse la

de las etapas por estimvapor en eie los datos

ra de abaj

gina de Ef

Efficiency T

s con Aspen

n usados ese requierena etapa pcionados eas dimensias permiten

mación de ael líquido. s en la etiq

jo. Se dan

ficiencies e

Type para v

Hysys

107

en el e las por la en la iones n ser altura Para

queta

n las

en la

ver la

Curso Bás

108

5. Ir

co ¿Cuá H2S_

VÁLVUL La aminreduce h Adiciona

sico de Simul

r a la etiqueorriente de

ál es la con

__________

LA

a rica del hasta 620 k

ar una válvu

lación de Proc

eta Workshproducto d

centración

_________

Contactor skPa, que es

ula con los

cesos con As

heet para vde la Colum

de H2S y C

___ CO2___

se dirige astá cerca de

siguientes

spen Hysys

ver las conmna.

CO2 en el g

__________

una Válvue la presión

valores:

In

ncentracion

as dulce?

________

ula, VLV-10n de operac

ng. José Luis A

nes de H2S

00, donde lción del Reg

Aguilar Salaz

y CO2 en

la presión generador.

zar

la

se

Ing. Jo

SEPA Los gusandopera Adicio

INTER El AliRica/Prompeser re Adicio

osé Luis Aguil

ARADOR F

gases que do un tanqación de sep

onar un Sep

RCAMBIAD

mento al RPobre, L/R er los enlaceciclado al c

onar un inte

lar Salazar

FLASH

son despque flash paración.

parador con

DOR DE CA

RegeneradHEX, ante

ces de gas contactor.

ercambiado

Cu

rendidos, pde amina

n la informa

ALOR

or se caliees de entrar

ácido – am

or de calor c

urso Básico d

por flasheorica, Flash

ación mostr

enta a 95 r en el Regmina, por c

con los sigu

de Simulación

o, de la ah TK, que

rada a cont

°C en el generador donsiguiente

uientes valo

n de Procesos

amina rica e es instal

tinuación:

intercambdónde se ae permitién

ores:

s con Aspen

son removado como

iador de aaplica calor dole a la a

Hysys

109

vidos una

amina para

amina

Curso Bás

110

REGEN El Regeetapas rHervidorcomo coHervidorsuministuna conv Adiciona

sico de Simul

ERADOR

nerador dereales, de r y un Condonstantes dr deben qtradas. Un vergencia m

ar una colum

lación de Proc

e Amina eslos cuales

densador. Sde 0.8 para quedar coFactor de Amás rápida

mna de des

cesos con As

s modelados 18 son eSe asumenH2S y 0.15mo 1.0, s

Amortiguamy más esta

stilación co

spen Hysys

o como unaetapas en e las eficacia5 para CO2

sólo las emiento “Damable.

n la siguien

In

a Columna el cuerpo das del com

2. Las eficaetapas 1-1mping Facto

nte informa

ng. José Luis A

de Destilade la colum

mponente pacias del Co18 tendránor” de 0.4 p

ción.

Aguilar Salaz

ación. Hay 2mna más ara esta torondensadorn eficienciproporciona

zar

20 un rre r y as

ará

Ing. Jo

Ejecu MEZC La reen la aminase me

1.

2.

¿C ENFR Adicio

osé Luis Aguil

te la colum

CLADOR

posición decorriente d

a pobre, proezclan a las

Adicionar

Adicionar

Cuál es el fl

RIADOR

onar un enf

lar Salazar

mna.

e agua es de cabeza docedente ds mismas p

una nueva

un “Mixer”

lujo de “Ma

friador con

Cu

necesaria, del Regenedel Regeneresiones.

a corriente d

con la sigu

akeup H2O”

los valores

urso Básico d

puesto queerador. Unaerador, con

de materia.

uiente inform

”?________

dados aba

de Simulación

e se perdea operaciónagua de re

mación:

_________

ajo:

n de Procesos

erá agua enn de mezcleposición.

_________

s con Aspen

n el Contacado combiEsas corrie

Hysys

111

ctor y na la entes

Curso Bás

112

BOMBA Adiciona

Adicion SET El “SET”Variablemismas dos corrÁrea) de

1. Dco

2. Ir

-3

sico de Simul

A

ar una bom

ando oper

” es una oe de Proces

variables drientes de me dos interc

Doble clic somo se mu

r a la etique35 kPa com

lación de Proc

ba con la s

raciones u

peración eso específicde proceso materia, o ecambiadore

sobre el icoestra en la

eta de Paramo se mues

cesos con As

iguiente inf

nitarias lóg

n estado eca en relaci

en dos objel UA (Coes de calor.

ono del “Ssiguiente f

ameters. Fijstra a contin

spen Hysys

formación:

gicas

estacionarioión con otrajetos igualeficiente Glo

ET”. Compfigura:

ar el multipnuación:

In

o, usado paa variable. es; por ejemobal de Tra

plete la etiq

plicador a 1

ng. José Luis A

ara fijar el La relaciónmplo, la temansferencia

queta de C

1, y el desp

Aguilar Salaz

valor de un es entre lmperatura e

a de calor p

Connection

plazamiento

zar

na as en

por

ns

o a

Ing. Jo

RECI El recbloqucorrieproce

En esinicialto Rerecirc

1.

osé Luis Aguil

CLO

ciclo instalae es condi

ente de receso de la co

Aspen Hydiagrama Aspen Hycorriente Basado ela corrientEl processe igualeespecifica

ste caso, mente será

ecycle” y eulación con

Doble cliclas conex

lar Salazar

a un bloqucionado a circulación onvergencia

ysys usa de flujo ha

ysys compasumida. n la diferente asumidao del cálcuen a los adas.

la corrientá remplazael Contactonverja.

c sobre el icxiones desd

Cu

ue teórico ela corrienteasumida.

a:

las condicasta la corriepara los va

ncia entre lo. lo se repitede la co

te de amindo por la nor y Rege

cono “Recde la lista de

urso Básico d

en la corriee de recircuLos pasos

iones de ente calcula

alores de la

os valores,

e hasta queorriente as

na pobre “nueva corrienerador se

ycle”. En lesplegable

de Simulación

ente del pulación calcs siguientes

la corrienteada. a corriente

Aspen Hys

e los valoresumida de

“DEA to Cente de ame ejecutará

la etiqueta como se m

n de Procesos

roceso. El culado y els tienen lu

e asumida

e calculada

sys modific

es en la corentro de

Contactor” mina pobre án hasta q

Connectiomuestra a c

s con Aspen

alimento el producto ugar duran

a y resuelv

a con los d

a los valore

riente calculas toleran

que se escalculada “

que el cicl

ons selecciontinuación

Hysys

113

en el es la

nte el

va el

de la

es en

ulada ncias

stimó “DEA o de

ones n:

Curso Bás

114

2. Ir

de

ANALIZ El Gas Nentrada aproximaCO2 y Hde 2.0 % ¿Cuál es ¿Cuál es ¿Se han

sico de Simul

r a la etiquee abajo:

ZANDO LOS

Natural Ácide gas

adamente H2S. Las es% (volumen

s el % (v) d

s el nivel de

n cumplido

lación de Proc

eta Parame

S RESULT

ido entrantde 1250 28 % (pespecificacio) de CO2 y

de CO2 en e

e H2S en pp

las especifi

cesos con As

eters. Comp

GUARD

TADOS

e contuvo Kmol/h (2

so) de Diennes de tran4 ppm (vol

el gas dulce

pm (v)?___

icaciones?_

spen Hysys

plete la etiq

DE SU CAS

4.1 % CO2

5 MMSCFntanolaminansporte de umen) de H

e?________

__________

_________

In

queta como

SO

2 y 1.7 H2SFD), una a (DEA) fugas por tu

H2S.

_________

_________

__________

ng. José Luis A

o se muestr

S. Para nuesolución c

ue usado pberías no p

__________

__________

_________

Aguilar Salaz

ra en la figu

estro flujo dcirculante dpara removpermites m

_________

_________

__________

zar

ura

de de ver ás

_

_

_



DESHIDRATACIÓN DE GAS NATURAL CON TEG OBJETIVOS Simular una unidad típica de deshidratación con TEG. Determinar el punto de rocío de agua en un gas.

INTRODUCCIÓN En la industria del proceso de gas natural, es necesario deshidratar o remover el vapor de agua presenta en el gas natural porque en cabeza del pozo, los fluidos del reservorio generalmente están saturados con agua. El vapor de agua en el gas natural puede causar los siguientes problemas: Formación de hidratos sólidos, a bajas condiciones de temperatura, esto

puede causar obstrucción de válvulas, accesorios o tuberías. La presencia de agua junto a H2S y CO2 puede causar problemas de

corrosión. El agua puede condensarse en la línea de tubería causando problemas de

erosión o corrosión. Generalmente, una unidad de deshidratación es usado en plantas de gas para acondicionarlo a especificaciones de venta. Existen muchos procesos diferentes disponibles para la deshidratación entre ellos están: Glicoles, Sílica Gel o Tamices Moleculares. Formación de Hidratos En las líneas de gas se producen condensados por efecto de la caída de la temperatura, que se acumulan en los puntos bajos de la instalación. Si el condensado contiene agua libre, se pueden formar cristales de hidratos. Para que se formen cristales de hidratos, debe existir además de agua, C1, C2 y en menor medida C3 y C4. Existen varias formas de predecir en qué condiciones se formarán los hidratos. El software de simulación predice, para una determinada composición del gas, a que presión y temperatura se formarán. Existe un método basado en la constante de equilibrio sólido vapor para C1, C2 y C3. Existen también varios métodos gráficos. La deshidratación del gas es la forma más efectiva de evitar la formación de hidratos y hielo que provocan obstrucciones. También se inhibe la formación de hidratos por calentamiento o inyectando productos anticongelantes, según el caso. Como inhibidores se usan el Etilén Glicol, recuperable o el Metanol, no recuperable.

Curso Bás

116

sico de Simullación de Proccesos con Asspen Hysys

Inng. José Luis AAguilar Salazzar

Ing. Jo

PROC En es(TEG8 etapTEG sde es(900 p PAQU COMPEtanoECUASISTE SIMU Adici Adicioespec

Adiciolos sig

osé Luis Aguil

CESO EST

ste ejemplo), un gas sapas, el TEGse utiliza ute ejemplo psia).

UETE FLUI

PONENTESo, Propano,ACIÓN: PeEMA DE UN

LACIÓN E

onando las

onar una ccificaciones

onar una seguientes va

lar Salazar

UDIADO

o estudiareaturado con

G utilizado ena torre dees bajar el

IDO

S: Nitrógen i-Butano, nng-RobinsoNIDADES:

EN ESTADO

s corriente

corriente ds:

egunda coralores:

Cu

emos un pn agua ingres una solu

e una sola el punto de r

no, Sulfuron-Butano, i-on SI

O ESTACIO

es de mate

de materia

riente de m

urso Básico d

roceso de resa a una ución al 99 etapa y operocío del ag

o de Hidró-Pentano, n

ONARIO

eria

para el g

materia para

de Simulación

deshidratatorre de co% en peso

era a presiógua hasta -

geno, Dióxn-Pentano,

gas de en

a el aliment

n de Procesos

ación con ontacto con o. Para la reón atmosfé-10 °C (-14

xido de ca Agua y TE

ntrada con

to de TEG a

s con Aspen

Tri-Etilén GTEG, que

egeneracióérica. El obj

°F) a 6200

rbono, MeEG.

las siguie

al contacto

Hysys

117

Glicol tiene

ón del jetivo 0 kPa

tano,

entes

r con

Curso Bás

118

Los valode recirc Mezcladseca. Paentrar al“Water to

¿Cuál ede que e Separadprimero

sico de Simul

ores de la cculación ha

dor “Saturaara asegural contactor.o Saturate”

s la fraccióel gas se en

dor “FWKOen un sepa

lación de Proc

corriente “Tya sido inst

ate”: La coar la satura Adicionar

”.

ón de vaponcuentre sa

O TK”: Cuarador, adic

cesos con As

TEG Feed” talado y ca

omposición ación con aun mezclad

r de la coraturado?___

ualquier agcionar un se

spen Hysys

serán actualculado.

del gas naagua, el gasdor para m

riente “Gas_________

ua libre areparador y

In

alizados un

atural se has es mezcl

mezclar las

s+H2O”? ¿__________

rrastrado cproveer la

ng. José Luis A

na vez que

proporcionlado con agcorrientes:

Cómo nos _________

con el gas siguiente in

Aguilar Salaz

la operació

nado en bagua antes d“Inlet Gas”

aseguram__________

es removidnformación

zar

ón

se de ” y

os __

do :

Ing. Jo

¿Cuá¿Cuá Contaadiciocolum

VálvuVLV-1con lo

Interc105 °antessiguie

osé Luis Aguil

nta agua esl es la temp

actor “TEGone una colmna.

ula “VLV-1100. La preos siguiente

cambiador°C (220 °F de ingres

entes valore

lar Salazar

s removidaperatura de

G Contactlumna de a

00”: La coesión de saes valores:

r de calor “F) en el intsar al regees:

Cu

a por el sepe formación

tor”: Ahorabsorción c

orriente “Ralida será c

“L/R HEX”tercambiadoenerador. A

urso Básico d

arador?___ de hidrato

ra puede scon las sigu

Rich TEG” ecalculada p

: El alimenor de TEGAdicionar u

de Simulación

_________ del “Gas to

ser simulauientes esp

es flasheadposteriorme

to al regenG Pobre/Ricun intercam

n de Procesos

__________o Contacto

ado la torrpecificacion

da a travéente. Adicio

nerador es cco (Lean/Rmbiador de

s con Aspen

__________r”?_______

re de contnes y ejecut

és de la váonar una vá

calentado hRich), L/R He calor con

Hysys

119

_____ ____

tacto, tar la

álvula álvula

hasta HEX, n los

Curso Bás

120

Columncon unarehervid

1. A

2. P

“Pm

3. E Mezcladregeneraque el ba

sico de Simul

na de Destia columna or y una eta

Agregue una

Ponga el FParameters

más rápida pjecute la co

dor “Makeador, por taalance de m

lación de Proc

ilación “TEde destilacapa ideal.

a columna d

Factor Ams”) a Adaptapara esta columna.

eup TEG”:anto una comateria se

cesos con As

EG Regeneción. El re

de destilaci

mortiguaciónable “Adapolumna.

: El TEG orriente de rmantenga.

spen Hysys

erator”: El generador

ión al caso

n (en la ptive”. Esto

se pierde reposición

In

regeneradconsiste e

, con los sig

página “Sproducirá

en pequede TEG se

ng. José Luis A

dor de TEGen un cond

guientes da

Solver” de la converg

eñas cantide requiere p

Aguilar Salaz

G es simuladdensador,

atos:

la pestaencia muc

dades en para asegur

zar

do un

ña ho

el rar

Ing. Jo

1.

2.

¿Cuá Bombque e

Intercpara con la

osé Luis Aguil

Adicionar

Agregar u

l es el flujo

ba “P-100”entre en el C

cambiadorenfriar el T

a siguiente

lar Salazar

una corrien

un mezclad

de “Makeu

”: Una bomContactor. A

r de calor “TEG que reinformación

Cu

nte de mate

or con la si

up TEG”?__

mba se instAgregue un

“E-100”: Unetorna al cn:

urso Básico d

eria:

guiente info

__________

tala para lena bomba c

n segundo contactor. A

de Simulación

ormación:

__________

evantar la pcon la siguie

intercambiAdicionar u

n de Procesos

__________

presión deente inform

ador de can intercam

s con Aspen

_________

l TEG antemación:

lor es agrembiador de

Hysys

121

____

es de

gado calor

Curso Bás

122

RECICLestimó oRecycle”recircula

1. Dco

2. Ir

de

sico de Simul

LO: En estoriginalmen” calculada

ación conve

Doble clic soonexiones t

r a la etiquee abajo:

lación de Proc

e caso, la nte se rempa y el contaerja.

obre el icontal como m

eta Parame

cesos con As

corriente dplazará conactor y rege

no “Recycleuestra la si

eters. Comp

spen Hysys

de materian la nueva enerador se

e”. Sobre laiguiente fig

plete la etiq

In

a TEG pobcorriente d

e ejecutará

a pestaña ura:

queta como

ng. José Luis A

bre “TEG Fde TEG po

án hasta qu

Conection

o se muestr

Aguilar Salaz

Feed” que obre “TEG ue el ciclo d

ns, realice l

ra en la figu

zar

se to

de

as

ura

Ing. Jo

Utilidcorrie

Ligueventasobreentonsobrepestaen las

osé Luis Aguil

¿Cuál es ¿Cómo ccorriente

dad de Forente en Asp

Clic sobredisponiblePresione Doble clicUtilities. aparecerá

e una utilidna de utilid

e el botón Aces la vent

e el botón ña Perform

s figuras:

lar Salazar

la temperacompara es“Gas to Co

rmación depen HYSYS

e el menú des aparecerCTRL + U c sobre unClic en e

á.

dad de fordades dispoAdd Utility.tana de forSelect Str

mance. Aq

Cu

tura de formsto con lantactor”?

e HidratosS.

de Tools yrá. y la ventan

na corrienteel botón C

rmación deonibles, sel Si la utilida

rmación de ream y seuí se verá

GUAR

urso Básico d

mación de ha temperatu

s: Hay tres

y selecciona

na de utilidae. Sobre la

Create y la

e hidratoseccionar Had no se enhidratos inleccionar lel reporte

RDE SU CA

de Simulación

hidratos enura de for

s formas de

ar Utilities

ades dispona pestaña Aa ventana

s a la corriHydrate Fro

ncuentra asndica que rea corrientede los cálc

ASO

n de Procesos

n la corrientrmación de

e ligar una

s. La ventan

nibles apareAttachmende utilidad

iente “Saleomation Utsociada coequiere unae “Sales Gculos tal co

s con Aspen

te “Sales Ge hidrato d

a utilidad a

na de utilid

ecerá. nts, seleccdes dispon

es Gas”: Etility y hagan una corria corriente

Gas”. Vaya omo se mu

Hysys

123

as”? de la

a una

dades

cionar nibles

En la a clic ente, . Clic a la

estra



ANALIZANDO LOS RESULTADOS Uno de los criterios usados para determinar la eficiencia de la unidad de deshidratación es el punto de rocío del agua en el gas seco, también es normal determinar la cantidad de agua presente en el gas en libras de agua por millón de pies cúbicos estándar de gas Verifique las condiciones del gas seco. CASO DE ESTUDIO Para optimizar la regeneración de TEG, es frecuente agregar un gas de corte “Stripping Gas”, agregue un gas de corte que provenga de la corriente “Sales Gas” que tenga los siguientes datos: Flujo = 50 Kgmol/h T = 70 °C P = 110 kPa Comente los resultados.



PLANTA DE GAS REFRIGERADA OBJETIVOS Simular, en estado estacionario, una versión simplificada de una planta de

enfriamiento de un mezcla de hidrocarburos gaseosa Ajustar la temperatura la corriente de alimento a un separador de fases al

valor del punto de rocío de otra corriente a una determinada presión Especificar un intercambiador de calor de carcasa y tubos para completar sus

grados de libertad Analizar relaciones entre variables del proceso mediante la opción Databook

del Aspen HYSYS INTRODUCCIÓN En este ejercicio se modelará una versión simplificada de una planta de gas refrigerada. Una mezcla gaseosa que contiene hidrocarburos, agua, sulfuro de hidrógeno, nitrógeno y dióxido de carbono a 15 °C y 6200 kPa se enfría hasta conseguir condensarlo completamente a una temperatura de 15.18 °C. Se utiliza como medio enfriante una fracción fría del mismo alimento que es recirculada para extraer calor del vapor en un intercambiador de calor. Después de un segundo enfriamiento, dicho vapor se condensa parcialmente, la mezcla de dos fases se separa, se recoge el líquido como el producto enfriado y se aprovecha el vapor para el primer enfriamiento. Grados de libertad de un intercambiador de calor incluyendo su configuración Las variables del sistema son las 4(C + 2) de las cuatro corrientes de materia, el flujo calórico intercambiado entre ellas y las dos variables de dimensionamiento del intercambiador (coeficiente global y área de transferencia de calor), es decir, 4C + 11. Las ecuaciones del sistema son C balances de materia, C igualdades en concentraciones en ambas corrientes intercambiando calor, un balance de energía y una ecuación de diseño, es decir, 2C +2. Las variables de diseño son, por lo tanto, 2C + 9 Si se especifican las dos corrientes de entrada, se reducen a cinco los grados de libertad requeridos para especificar completamente al intercambiador. Aspen HYSYS, en su ventana de propiedades, asiste para la introducción de estas cinco especificaciones faltantes. PROCESO ESTUDIADO La corriente “Alimento” a 15 °C y 6200 kPa, se somete a una separación de fases, en el recipiente V-100, incluido para eliminar la posible formación de condensado. El vapor “VaporV-100” se enfría en dos intercambiadores en serie, E-100 y E-101,



condensando una fracción de dicho vapor. La mezcla líquido-vapor, “Liquido Vapor”, a una temperatura de -15.18 y 6130 kPa °C se separa en el recipiente V-101, recogiéndose el líquido como el producto enfriado y el vapor se recircula como medio enfriante en el intercambiador E-100. El intercambiador E-101 es un enfriador de especificaciones simplificadas disponible en Aspen HYSYS. Un objetivo de la simulación es ajustar la temperatura de la corriente, “LiquidoVapor”, que alimenta al separador V-101 a la temperatura de rocíode la corriente “Vapor”. El punto de rocío de la corriente gaseosa producto “Vapor” no debe exceder de – 15°C a 6000 kPa. Una operación Balance se utilizará para evaluar el punto de rocio del producto gaseoso “Vapor” a 6000 kPa. PAQUETE FLUIDO COMPONENTES: Nitrógeno, Sulfuro de Hidrógeno, Dióxido de carbono, Metano, Etano, Propano, i-Butano, n-Butano, i-Pentano, n-Pentano, n-Hexano, Agua y C7+ (Hipotético, Temperatura de ebullición Normal 110 °C, (230 °F)) ECUACION: Peng-Robinson SISTEMA DE UNIDADES: SI SIMULACION EN ESTADO ESTACIONARIO Corriente de alimentación: Instale la corriente de nombre “Alimento” e introduzca en su ventana de propiedades las siguientes especificaciones:

Nombre: Temperatura: Presión: Flujo Molar:

Alimento 15°C (60°F) 6200 kPa (900 psia) 1440 kgmole/hr (3175 lbmole/hr)

Composición (Fracción Molar)

N2 0.0066 H2S 0.0003 CO2 0.0003 C1 0.7575 C2 0.1709 C3 0.0413 i-C4 0.0068 n-C4 0.0101 i-C5 0.0028 n-C5 0.0027 C6 0.0006 C7+ 0.0001 H2O 0.0000 Separador de fases V-100: Instale un separador de fases seleccionándolo de la paleta de objetos, colóquele nombre “V-100”, e introduzca la siguiente información en

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Página Connections: Pestaña Connections Inlet Streams Vapor Outlet Streams VaporRocio Página Parameters: Pestaña Parameters Balance Type Mole En la página “Conditions” de la pestaña “Worksheet” especifique una presión de 6000 kPa (875 psia) a la corriente “VaporRocio” y asigne el valor de la fracción de vapor correspondiente a temperatura de punto de rocío, es decir uno (1.0) ¿Cuánto es la temperatura de rocío de la corriente “Vapor”? La temperatura de rocío requerida es de – 15°C. El obtenido a 6000 kPa es

¿mayor o menor? Asumiendo que se fija la presión, ¿Qué otro parámetro afecta a la temperatura

de rocío? ¿Cómo se puede cambiar la temperatura de rocío en la simulación?

AJUSTE DE LA TEMPERATURA DE LA CORRIENTE “LIQUIDOVAPOR” QUE ALIMENTA AL SEPARADOR V-101 Un objetivo de la simulación es alimentar al separador de fases V-101 a una temperatura correspondiente al punto de rocío de la corriente “Vapor” a 6000 kPa, es decir, -19.48 °C. Para ello se introduce un botón de ajuste y se despliega su ventana de propiedades para la introducción de sus especificaciones. En la página “Connections” de la pestaña del mismo nombre, seleccione la variable a ajustar presionando el botón “Select Var...” en el grupo “Adjusted Variable” para abrir el navegador de variables o “Variable Navigator”. De la lista de objetos u “Object” seleccione la corriente “LiquidoVapor”. De la lista de variables o “Variable” que está ahora visible seleccione la temperatura y presione OK para aceptar la variable y regresar a la vista de propiedades del botón de ajuste. Para seleccionar la variable objetivo presione ahora, el botón “Select Var...” en el grupo “Target Variable” para desplegar la ventana “Select Target Variable for ADJ-1”, seleccione “VaporRocio” en la lista de objetos u “Object” y Temperatura en la lista de variable o “Variable” y presione OK para aceptar la variable y regresar a la vista de propiedades del botón de ajuste. Escribe el valor de – 19.48 °C en el cuadro “Specified Target Value”. Abra la página “Parameters”, mantenga los parámetros que aparecen por defecto y presione el botón “Start” para empezar los cálculos. Para observar el progreso de la operación ajuste abra la pestaña “Monitor”. La Figura 5 muestra las especificaciones introducidas para la operación de ajuste. ¿Cuánto es la temperatura de la corriente de salida del E-100 para alcanzar la

especificación del punto de rocío?

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osé Luis Aguil

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131

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1. Despliegue la ventana de propiedades del intercambiador y haga clic en la pestaña “Rating” y observe el dimensionamiento global en cuanto a configuración de la unidad y la información calculada sobre la geometría y el coeficiente global de transferencia que Aspen HYSYS está proponiendo.

2. Haga clic sobre el radio botón “Shell” y observe la información sugerida por Aspen HYSYS sobre el banco de tubos, la carcasa y los bafles.

3. Haga clic sobre el radio botón “Tube” y observe la información sugerida por Aspen HYSYS sobre las dimensiones y las propiedades de los tubos.

4. Haga clic sobre la pestaña “Performance” y observe en la página “Details” información global y detallada sobre el desempeño del intercambiador.

5. Haga clic sobre la página “Plots” y observe el gráfico de Flujo calórico versus Temperatura de las corrientes que intercambian calor a través del intercambiador.

6. Despliegue el cuadro “Plot Type” y observe los diferentes gráficos que muestran el desempeño del intercambiador.

7. Haga clic sobre la página “Tables” y observe la información numérica correspondiente al perfil de las corrientes por carcasa y tubo.

8. Haga clic en la pestaña “Worksheet” y observe las condiciones de las corrientes de entrada y salida y verifique que se cumplen las especificaciones introducidas para la simulación de la operación del intercambiador.

CASO DE ESTUDIO: Variación de la temperatura de la corriente “VaporRocío” debida a cambios en la temperatura de la corriente “LiquidoVapor” La herramienta “Case Study” de Aspen HYSYS permite monitorear la respuesta en estado estacionario de variables de proceso claves ante cambios en otras variables en el proceso. Se seleccionan las variables independientes a cambiar y las variables dependientes a monitorear. Aspen HYSYS varia las variables independientes al mismo tiempo y con cada cambio calcula los valores de las variables dependientes. En vez de utilizar la operación Ajuste para hallar la temperatura de la corriente “LiquidoVapor” requerida para alcanzar el punto de rocío del producto gaseoso “Vapor” se puede utilizar la herramienta “Case Study” para examinar un intervalo de valores de temperaturas de la corriente “LiquidoVapor” y de temperaturas de punto de rocío. Antes de instalar el “Case Study”, el botón Ajuste tiene que desactivarse de tal manera que no cause conflictos con el Case Study. Para ello abra la ventana de propiedades del botón Ajuste, señale el cuadro de verificación correspondiente a la opción “Ignored” y cierre la ventana. Del menú “Tools” seleccione la opción “Databook”, para abrir su ventana de especificaciones. En la página “Variables” presione el botón “Insert” para abrir la ventana “Variable Navigator”. Seleccione “LiquidoVapor” de la lista de objetos u “Object” y Temperatura de la lista de variables y presione OK para completar la selección de la primera variable. Repita

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na tiene 5e ingresa pr. En lugar

a la operacimna con la el caso sea

proceso (i

corriente deinstalar un

s “10” y “5”.

e “9” a 5 ps

tes datos e

os, automác en el botó

a para quelas condic

Aguilar Salaz

5 etapas, por la primede definir lón SET pacorriente d

a manipuladincluyendo

e materia dna operació

si por deba

en la pági

áticamente ón siguiente

e la columciones en

zar

un era as

ara de do la

del ón

ajo

na

la e.

na la

Ing. Jo

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Antescondepesta

osé Luis Aguil

mna, entonconocen, poente para ir

ágina final caso usarenuación apa

s de ejecutensador y aña Desing

lar Salazar

ces puede ior tanto dej

a la página

permite reemos diferearecerá la s

tar la columademás de, aparecerá

Cu

ntroducir lajaremos esa final.

ealizar alguentes especsiguiente ve

mna se debe las especá la siguient

urso Básico d

a informacióstos datos

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de Simulación

ón. En esteen blanco

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n de Procesos

e caso las to, de un c

s típicas enclic en el b

ente “6” coa la página

s con Aspen

emperaturaclic en el b

n columnasbotón “Done

omo alimena Monitor e

Hysys

141

as no botón

s. En e”. A

nto al en la

Curso Bás

142

Desactivlas sigui

Si la colu“Run”. ¿Cuál es Para comintercam Mezclar corriente Agreguesalida se Instale o101) con Agregueeste enfenfriado Finalme7000 kPsalida “E

sico de Simul

ve las dos eentes espe

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s el flujo de

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las corriene “11”.

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e otro enfriafriador tendr será “13”

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lación de Proc

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e ha ejecut

e la corrient

simulación NG” deben s

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ador para drá una ca

e un compriencia adias”.

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GUARD

spen Hysys

la columna

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ndo una op

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s corrientes

mezcla de esión de 20

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DE SU CAS

In

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adiabática a “QK-101”

s de energ

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SO

ng. José Luis A

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__________

de gas provpara expor

Mixer”, la s

estándar d”.

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mprimidos corriente d

la corrient75 % y la

Aguilar Salaz

uego agreg

n de ejecut

_________

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de 75 %.

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hasta 30 °de salida d

te “13” hascorriente d

zar

ue

tar

__

del

la

La

QK-

C, del

sta de



TREN DE FRACCIONAMIENTO DE LÍQUIDOS DEL GAS NATURAL OBJETIVOS Determinar los grados de libertad requeridos para especificar una columna de

absorción o destilación y una bomba. Simular columnas de destilación o de absorción. Simular una planta que transforma dos corrientes de gas natural en varios

productos hidrocarbonados enriquecidos en alguno de ellos. PROCESO ESTUDIADO En el proceso a simular a continuación se utiliza un tren de tres columnas separadoras que utilizan como materia prima dos corrientes con un cierto contenido de hidrocarburos saturados. En la primera se obtiene un gas natural de alto contenido en metano; en la segunda se obtienen dos productos en forma de vapor y líquido enriquecidos en etano y en la tercera se obtienen dos productos líquidos concentrados, el uno en propano y el otro en los hidrocarburos más pesados. La primera columna es un absorbedor con rehervidor, la segunda es una columna de destilación con condensador parcial y la tercera es una columna con condensador total. La Figura 1 muestra el diagrama de flujo final de la planta descrita. La primera columna o de-metanizadora es un absorbedor con rehervidor, dos alimentos y una carga calórica. El vapor producido es rico en metano y los fondos son bombeados a una segunda columna. Para C componentes y N etapas de equilibrio, los grados de libertad requeridos para una completa especificación en esta columna son:

2 2 10 (1) Si se especifican, completamente, la dos corrientes de alimentación los grados de libertad requeridos para el diseño están dados por:

2 6 (2) Por lo tanto, se requieren seis especificaciones si el simulador asigna 2N especificaciones por defecto. La bomba utilizada para impulsar los fondos, requiere de C + 4 especificaciones. Si se conocen las condiciones de la corriente de entrada, queda en definitiva un faltante de dos especificaciones. La segunda columna o de-etanizadora y la tercera columna o de-propanizadora requieren de nueve especificaciones. La recuperación de líquidos del gas natural es muy común en el procesamiento de este. Tiene como propósito, usualmente:

Curso Bás

144

1. Pco

2. P3. M

va

SIMULA Abra un

ECU

Instale la

NTPFC

Instale lanombre asistente

sico de Simul

Producir gaondensar e

Producir un Maximizar laaliosos que

Figura 1

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ComponenteUnidades:

as siguienteNombre:

emperaturaPresión:

lujo molar: Composición

NitrógCO2: MetanEtanoPropai-Butan-Buti-Pentn-Penn-Hexn-Hepn-Oct

a columna “Reboiled

e, conecte

lación de Proc

as transporen la tuberíagas con esa recuperace el gas).

1. Tren de F

ESTADO E

o y defina e Pe

es: N2 Fie

es dos corr

a:

n (Fraccióngeno:

no: o: ano: ano: ano: tano: ntano: xano: ptano: tano:

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cesos con As

rtable (libra). specificacioción de líqu

Fraccionam

ESTACIONA

el siguienteeng Robinso2, CO2, C1 eld

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Mol) 0.00250.00480.70410.19210.07060.01120.00850.00360.00200.00030.00020.0001

zadora con que aparentes como

spen Hysys

re de hidr

nes comercuido (cuand

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ARIO

e paquete flon – C8

eriales F

sia bmol/h

5 8

6 2 5 6 0 3 2

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o lo muestr

In

rocarburos

ciales. do los prod

íquidos del

uido

F2 - 120 °F332 psia475 lbm

0.00570.00290.72270.11760.07500.02040.01970.01470.01020.00370.00470.0027

“T-100” sealeta de ora la Figur

ng. José Luis A

pesados

ductos líqui

Gas Natur

F a

mol/h

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Aguilar Salaz

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dos son m

ral

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zar

an

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de del

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Ing. Jo

conec+06 B

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osé Luis Aguil

ctada al plaBtu/h

Figur

one el botente informa

Stage Pressiler Pressur

one el botentes estim

nal Top Stanal Reboile

one el botóe la última pYS abrirá, e lo muestr

a?

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a especificándola com

lar Salazar

ato cuatro e

ra 2. Corrie

ón “Next” ación:

sure: re:

ón “Next” ativos opcio

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n “Next” papágina del entonces, laa la Figura

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Cu

es una cor

ntes conec

para abrir

330 psia 335 psia

para abrir onales de t

rature Estimture Estima

ara continuaasistente y

a ventana da 3. ¿Cuán

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vhd Prod Rcación activ

urso Básico d

rriente de e

ctadas a la c

la página

la siguientemperatura

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ar. Para esty, por lo tande propiedantas espec

e la pestañque la colu

que hay cde Tope oha asignado

Rate” introva y desact

de Simulación

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(2 de 4)

nte página a:

-126.80.60

te caso, nonto, presionades de la cificaciones

ña “Design”umna no hacero gradoo “Ovhd Po un valor n

oduzca un tivando las

n de Procesos

n un flujo c

e-metaniza

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(3 de 4)

4 °F 0 °F

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” y observaa convergido de liberProd Rate”numérico.

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s con Aspen

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dora

e introduzc

e introduci

stra informan “Done”. Aue se obsetroducido h

ará por la bdo. En el curtad porqu” se encue

2950 lbmestán.

Hysys

145

2.0e

ca la

ir los

ación Aspen

rvará hasta

anda uadro ue la entra

mol/h,

Curso Bás

146

Presioneconvergetemperametano Aunque resultar con proalternativlas corrie

Haga cpropieda

sico de Simul

Figura 3.

Figura

e el botónencia com

atura, presióen la corrie

la columncolumnas q

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lic sobre ades de la c

lación de Proc

Ventana de

a 4. Especi

n “Run”, smo se obsón y flujos ente “V”?.

na convergque no pueindeseable

ecificar o coroducto de

la página columna.

cesos con As

e propiedad

ificaciones

i es neceserva en la través de

gió, no es eden convees si camoncentraciola columna

“Specs” d

spen Hysys

des de la co

de la colum

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de la pesta

In

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mna de-met

a que la verde. Ob

na. ¿Cuánt

especificar producen condicione

uperaciones

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ng. José Luis A

-metanizad

tanizadora

simulación bserve loso es la frac

flujos porcorrientes es del alis de compo

gn” de la

Aguilar Salaz

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rque puedede productimento. Uonentes pa

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zar

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Ing. Jo

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osé Luis Aguil

one el botócificación.

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Figura 5

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la página “cificación rvándose ladel vapor de

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lar Salazar

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5. Especifica

ana anterioad aunque e añadió co

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urso Básico d

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na “Specs”dido otra eimativo y no

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de Simulación

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Hysys

147

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vapor mo lo

a los ue la a.

ve la erger es el



Observe el comportamiento y desempeño de la columna desplegando las ventanas de las pestañas “Parameters”, “Performance” y “Worksheet”. Instale una bomba para impulsar los fondos de la columna de-metanizadora como alimento a la columna de-etanizadora y especifíquela de la siguiente manera: Pestaña Design – Página Connections Name P-100 Inlet F3 Outlet F4 Energy W1 Pestaña Worksheet – Página Conditions Corriente F4 Pressure 405 psia

Instale la columna de-etanizadora, haciendo doble clic sobre el icono “Distillation Column” que se encuentra en la paleta de objetos. Esta columna opera a 2760 kPa, contiene 14 etapas de equilibrio y su objetivo es producir un producto de fondo que contenga etano en una relación de 0.01 con respecto al propano. Introduzca la siguiente información: Connections Página 1 de 4 Name T-101 No. of Stages 14 Feed Stream/Stage F4 / 6 Condenser Type Partial Overhead Outlets V1, D1 Bottoms Liquid Outlet F5 Reboiler Energy Stream Qr1 Condenser Energy Stream Qc1 Pressure Profile Página 2 de 4 Condenser Pressure 395 psia Condenser Pressure Drop 5 psi Reboiler Pressure 405 psia Optional Estimates Página 3 de 4 Optional Condenser Temperature Estimate 25 °F Optional Reboiler Temperature Estimate 200 °F Presione el botón “Done” en la página 4 y haga clic sobre la página “Monitor” de la ventana de propiedades de la columna e introduzca las siguientes especificaciones verificadas como activas:

Ing. Jo

OverhDistillaReflux Presioproparelació Abra Selecintrod

F En laespecespeccorriedicha Obse Instaleetanizválvul Pesta NomEntradSalida PestaF6

osé Luis Aguil

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one el botóano en la cón de dicho

la página “Sccione la opuzca la info

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aña Works 245

lar Salazar

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elación entr

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n – Página V- 100

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Cu

700 0 kg 2.5 (

para correre fondos d

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re etano y p

esactive lacreada. L

te. ¿Cuántode-etanizadle la relació

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gina Condit

urso Básico d

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r la columnde la colume la relación

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a de destilac

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ons

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de Simulación

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” para creario” como e

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e fondos depanizadora.

s con Aspen

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a especificaespecificaci

etanizadora

ate” y activporque se

y propano tre sus flujo

e la columnaEspecifiqu

Hysys

149

ano y es la

ación ión e

a

ve la e ha en la

os en

a de-ue la



Instale la columna de-propanizadora, haciendo doble clic sobre el icono “Distillation Column” que se encuentra en la paleta de objetos. Esta columna opera a 1520 kPa, contiene 24 etapas de equilibrio. Se buscan dos objetivos con esta columna. El primero es producir un producto de cabeza que no contenga más del 1.5 % molar de i-C4 y n-C4, y el segundo es que la concentración de propano en el producto de fondo debe ser menor que 2 % molar. Introduzca la siguiente información: Connections – Página 1 de 4 Name T-102 No. of Stages 24 Feed Stream/Stage F6 / 11 Condenser Type Total Overhd Liquid Outlet D2 Bottoms Liquid Outlet F7 Reboiler Energy Stream Qr2 Condenser Energy Stream Qc2 Pressure Profile – Página 2 de 4 Condenser Pressure 230 psia Condenser Pressure Drop 5 psi Reboiler Pressure 240 psia Presione el botón “Done” y haga clic sobre la página “Monitor” de la ventana de propiedades de la columna e introduzca las siguientes especificaciones verificadas como activas. Distillate Rate 240 kgmole / hr Reflux Ratio 1.0 (Molar) Presione el botón “Run” para correr la columna. ¿Cuánto es la fracción molar de propano en las corrientes de tope y fondo de la columna de-propanizadora? Abra la página “Specs” y presione el botón “Add” para crear dos nuevas especificaciones. Para especificar la composición de los butanos en el tope de la columna, seleccione la opción “Column Component Fraction” como el tipo de especificación e introduzca la información que aparece en la Figura 8. Para especificar la concentración de propano en el fondo, seleccione la opción “Column Component Fraction” como el tipo de especificación e introduzca la información que aparece en la Figura 9.

Ing. Jo

Fig

En la y activ Obsesimula

osé Luis Aguil

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Figura 9.

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lar Salazar

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Hysys

151

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Curso Basico de Aspen Hysys

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