Post on 28-Apr-2017
©2010 José Luis Aguilar Salazar. All rights reserved
SIMULACIÓN DE PROCESOS CON
ASPEN HYSYS
Presentado por: Ing. José Luis Aguilar Salazar
e-mail: joseaguilar.ja@gmail.com
Telf.: 75064075 & 72170170
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CURSO BÁSICO DE SIMULACIÓN DE PROCESOS CON ASPEN HYSYS 2006
Objetivos Básicos:Una vez concluido el curso el estudiante será capaz de:
• Comprender el entorno en el que se maneja Aspen Hysys.• Ingresar componentes y definir un paquete de fluidos.• Realizar cálculos termodinámicos.• Hacer balances de materia y energía.• Simular equipos de transferencia de masa y calor.• Simular plantas petróleo y gas natural.
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La simulación de procesos se ha convertido en una herramienta básica y fundamental para los ingenieros en la etapa de formación y en el ejercicio de su profesión.
Los simuladores de procesos se utilizan en las industrias para:
Elaboración de proyectos. Diseño y especificación de equipos. Localización y resolución de problemas. Control de procesos. Optimización.
INTRODUCCIÓN
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Se aplica a todo tipo de industrias :
- Exploración & Producción.
- Plantas de separación y tratamiento de gas
- Refinación del petróleo
- Petroquímica.
- Química y Farmacéutica.
- Metalúrgica
- Aceitera
- Azucarera
INTRODUCCIÓN
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La simulación es la representación de un proceso o fenómeno mediante un modelo, que permite analizar sus características.
A través del modelo se trata de explicar el comportamiento de un proceso, sistema o unidad industrial.
Los modelos se establecen a través de ecuaciones basadas en Leyes Fundamentales:
1. Continuidad (Balance de Materia)
2. Balance de Energía
3. Balance de Cantidad de Movimiento
4. Ecuaciones de Transporte
INTRODUCCIÓN
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Leyes Fundamentales (Cont)
5. Ecuaciones de Estado
6. Equilibrio
7. Actividad
8. Cinética Química
Con el fin de que el modelo se aproxime más a la realidad, éste se torna complejo en su formulación y difícil en su resolución. De ahí la necesidad de emplear métodos numéricos ya sean programados por el usuario o Simuladores de Procesos comerciales
Los simuladores de procesos son paquetes computacionales que resuelven los modelos utilizando métodos numéricos
INTRODUCCIÓN
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Los simuladores de procesos se han convertido en una herramientabásica para los estudiantes de Ingeniería e Ingenieros que se desempeñanen la industria.
Existen muchos simuladores comerciales para diferentes aplicaciones:mecánicas, procesos, hidráulica, estructural, etc.
Los simuladores comerciales enfocados a los procesos son:
- ASPEN HYSYS
- CHEMCAD
- PRO II / PROVISION
- PIPE-FLO
- PIPESIM
- OLGA
INTRODUCCIÓN
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HYSYS es un simulador de Procesos, estático secuencial modular,aplicado a la industria química, petroquímica, refinación, exploración& producción, farmacéutica y ambiental
Permite realizar simulaciones en estado estacionario y dinámico,calculo de propiedades Fisicoquímicas, dimensionamiento de equiposincluyendo costos. Calculo de cargas de calor, requerimientos deenergía, equilibrio químicos y de fases
Herramienta de apoyo en la elaboración de proyectos en todas susetapas (Conceptual, Básica, Detalle)
Herramienta para Optimizar Procesos existentes e incrementar larentabilidad
ASPEN HYSYS
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BASE DE DATOS
- Contiene mas de 1700 componentes sólidos, líquidos y gaseosos- Propiedades Fisicoquímicas de las sustancias puras.- Parámetros de Interacción Binaria para el calculo de coeficiente de actividad- Electrolitos.
CARACTERIZACIÓN DE FRACCIONES DE PETRÓLEO
- Correlaciones especificas para fracciones livianas y pesadas.- Modelos de interconversión de curvas de destilación
ASPEN HYSYS
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MODELOS TERMODINÁMICOS
Contiene mas de 35 modelos matemáticos para equilibrios L-V; L-L y calculo de Entalpías
ASPEN HYSYS
Modelos de actividad Ecuaciones de estado Miselaneos
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OPERACIONES UNITARIAS
HYSYS posee un integración grafica que permite modelar mas de 40 diferentes operaciones Unitarias:
Acumuladores FlashColumnas de Destilación, azeotropica, Columnas de Extracción .Reactores Continuos y BatchCompresoresTurbinasBombasIntercamabiadores de CalorSeparadorMezcladoresControladoresTuberíasVálvulas de bloqueo y Control
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MÓDULOS ADICIONALESHYSYS contiene módulos adicionales como ser:
- RefSYS Ops- Upstream Ops- HTFS, HTFS+ (intercambiadores de Calor)- PIPESYS (Tuberías)- SPS-HYSYS Tuberias (Cristalización - Secado – Ciclones)- OLGA- SULSIM- HYSIM
ASPEN HYSYS
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DEFINIR UNIDADES
SELECCIONAR LOS COMPONENTES
SELECCIONAR EL MODELO
TERMODINAMICO COMPONENTES
INTRODUCIR FLUJOS Y
CONDICIONES DE LAS CORRIENTES
DE ENTRADA
HACER DIAGRAMA DE
PROCESO
INTRODUCIR PARAMETROS DE
DISEÑO O DE EVALUACION
HACER AJUSTE ADICIONALES
(CONTROLADOR)
INTERPRETAR RESULTADOS
ASPEN HYSYS
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MODELOS TERMODINÁMICOS
Antes de la era de la computadora el 40% del tiempo de un proyecto era invertido en validar los modelos termodinámicos.
La selección de un Modelo Termodinámico adecuado para la predicción de la Entalpia (H) y la Constante de Equilibrio (K) es fundamental para el proceso de simulación.
La selección de un modelo inapropiado puede resultar en problemas de convergencia y resultados erróneos.
Cada modelo es apropiado solamente para ciertos tipos de compuestos y limitado a ciertas condiciones de operación
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El proceso de selección debe hacerse tomando en cuenta las siguientes consideraciones:
Componentes del proceso y composición Rangos de Presión y Temperatura Fases involucradas Naturaleza de los componentes Disponibilidad de Información
El proceso de selección es “Profesional” no computacional
MODELOS TERMODINÁMICOS
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MODELOS TERMODINÁMICOS
Hay 4 categorías de Modelos Termodinámicos:
Ecuaciones de Estado (E-o-S) Modelos de Actividad (Coeficiente de Actividad) Empíricos Especial para Sistemas Específicos
Modelos EOS Modelos de ActividadHabilidad limitada para representar líquidos no-
idealesPueden representar líquidos altamente
No-Ideales
Consistentes en la región crítica Inconsistentes en la región crítica
Pueden representar ambas fases líquida y gaseosa
Representa solamente la fase líquida. La gaseosa debe ser representada aún por
un modelo EOS
Los parámetros se extrapolan bien con la temperatura
Los parámetros binarios son altamente dependientes de la temperatura
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Ecuaciones de Estado (E-o-S)
1. Peng-Robinson (PR)
MODELOS TERMODINÁMICOS
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Ecuaciones de Estado (E-o-S)2. Lee-Kesler
MODELOS TERMODINÁMICOS
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Modelos de Actividad
1. Margules
MODELOS TERMODINÁMICOS
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Modelos de Actividad2. NRTL (Non-Random Two Liquid Equation)
MODELOS TERMODINÁMICOS
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1. HIDROCARBUROS
APLICACIÓN METODO PARA EL VALOR DE K
METODO PARA LA ENTALPIA
Hidrocarburos en GeneralPresión > 1 bar Soave-Redlich-Kwong (SRK) SRK
Hidrocarburos en GeneralPresión > 1 barCriogenicos < - 70°C
Peng-Robinson (PR) PR
Compuestos SimplesPresión > 1 bar
Benedict-Webb-Ruben-Starlind (BWRS) BWRS
Hidrocarburos PesadosPresiones Moderadas 7 bar<P<200 barTemperaturas -18°C a 430°C
Grayson-Streed (GS) Lee Kessler (LK)
Hidrocarburos PesadosPresiones Moderadas P< 7 barTemperaturas 90°C a 200°C
ESSO LK
Hidrocarburos PesadosPresiones Bajas Maxwell-Bonell K-Charts LK
Hidrocarburos - AguaHidrocarburos - Gases Elliot-Suresk-Donohue (ESD) SRK
Alifáticos Halogenados MSRK SRK
MODELOS TERMODINÁMICOS
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2. QUIMICOS
APLICACIÓN METODO PARA EL VALOR DE K
METODO PARA LA ENTALPIA
Soluciones Ideales Presión de Vapor (VAP) SRK
2 fases líquidas No-IdealesAzeotropos HeterogéneosP (0-4atm) T(275-475K)
UNIFAC LATE
Altamente No-IdealesAzeotropos Homogéneos Wilson LATE
2 fases líquidas Altamente No-IdealesAzeotropos Heterogéneos NRTL LATE
2 fases líquidas Altamente No-IdealesAzeotropos Heterogéneos UNIQUAC LATE
2 fases líquidas Altamente No-IdealesAzeotropos Heterogéneos MARGULES LATE
2 fases líquidas Altamente No-IdealesAzeotropos Heterogéneos TK WILSON LATE
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2. QUIMICOS (cont.)
APLICACIÓN METODO PARA EL VALOR DE K
METODO PARA LA ENTALPIA
Alifáticos Halogenados MSRK LATE
Moderadamente No-IdealesAzeotropos Homogeneos
Van Laars LATE
Compuestos Polares en Soluciones Regulares MSRK (4 parámetros) LATE
Compuestos Polares en Soluciones No-Ideales
SRK Predictivo LATE
Soluciones No-Ideales con Sales Disueltas Wilson LATE
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3. ESPECIALES
APLICACIÓN METODO PARA EL VALOR DE K
METODO PARA LA ENTALPIA
Gases disueltos en Agua Ley de Henry
Endulzamiento de Gases H2S-MEA-DEA Amina Amina
H2S-CO2-NH3 disueltos en Agua Sour Water - PR SRK
Metanol con Gases Livianos NRTL SRK
Compuestos Ionicos disueltos en agua (HCL,NH3,HNO3) PPAQ SRK o LATE
Deshidtratación de Hidrocarburos usando Tri-etilen glicol TEGV - PR SRK
Método para Polimeros Flory-Huggins (FLOR) LATE
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4. MODELOS PARA SISTEMAS
APLICACIÓN METODO PARA EL VALOR DE K
Procesos con gases criogenicos PR
Separación de Aire PR
Torres de Crudo Atmosferico PR,GS
Torres de Vacio PR,GS, ESSO
Torres de Etileno Lee Kesler Plocker
Torres de Crudo Atmosferico PR,GS
Sistemas con alto contenido de H2 PR o GS
Reservorios PR
Vapor Paquetes de Vapor, o GS
Inhibidores de humedad PR
Sistemas Químicos Modelos de Actividad
Alquilación con HF PR, NRTL
Hidrocarburos donde la solubilidad del Agua es importante Kabadi Danner
MODELOS TERMODINÁMICOS
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MODELOS TERMODINÁMICOS