CURSO_HYSYS.pdf

1HYSYS - BASICO

Construir y Ejecutar un Modelo de Proceso

Manuel Del Villar

2Expectativas del Curso

Entender la filosofa del HYSYS

Definir corrientes

Definir Operaciones Unitarias

Propiedades Fsicas Corrientes Cambiadores de Calor Columnas de Destilacin

3Modelo de Proceso

Definir el Problema a ser Simulado

Iniciar el HYSYS

Crear una nueva simulacin

Definir el Diagrama de Flujo usando la Interface Grfica

4Esquema de Simulacin

Informacin necesaria: Alimentaciones a la Planta - Flujos, composiciones,

condiciones de Temperatura y Presin Informacin de Servicios Auxiliares Informacin a calcular - Balance de Materia,

Especificacin de Productos, Cargas trmicas. Informacin de Equipo - Para evaluacin y/o Diseo

Tomar Informacin de: Diagramas de Flujo de Proceso Bases de Diseo de Proceso Descripcin del Proceso Cliente Datos de Operacin de la Planta

5Abriendo el HYSYS

Abrir el HYSYS Ir a Inicio (Start) Programas (Programs) AEA Technology HYSYS:Proces 2.2.0 Entrada (Enter)

6Abriendo HYSYS

Crear un Archivo: File Simulacin en Blanco (Nueva) Simulacin Existente

7Abriendo HYSYS (Cont.)

Seleccionar File

Seleccionar New Case

New

Case

File

8Definir el Modelo Termodinmico

La siguiente pantalla aparece y se deber definir: La Termodinmica. Los componentes.

Botn para Adicionar Componentes y definir

la Termodinmica


Seleccionar Add y se sobrepondr una ventana

10

Definir el Modelo Termodinmico

Modelos Termodinmicos en HYSYS EOSs. Se refiere a las Ecuaciones de Estado mane-

jadas por el HYSYS. Tpicamente estas ecuaciones de estado son tiles para simular sistemas basados en hidrocarburos a moderadas y altas temperaturas y presiones. (Ej. Metano, Etano, Propano, etc.)

Activity Models. Se refiere a los modelos de solucin basados en el clculo de los coeficientes de actividad, estos modelos son tiles para simular sistemas altamente no ideales a moderadas condiciones de temperatura y presin. (Ej. Qumicos, Aldehidos, Cetonas, Etheres, Agua, alcoholes, etc)

11


Ecuaciones de Estado en HYSYS GCEOS Lee-Kesler Plocker MBWR Peng Robinson PRSV Sour PR Sour SRK Soave Redlich Kwong Zudkevitch Joffe

12


Modelos de Solucin en HYSYS Chien Null Extended NRTL General NRTL Margules NRTL Uniquac Van Laar Wilson

13


En la mayora de los casos se usar una ecuacin de estado, y la ms recomendada es la de Peng-Robinson

14

Seleccionar Componentes

Ya definida la termodinmica, el siguiente paso es seleccionar los componentes que conforman nuestro sistema, para ello hay que cambiarnos al Men Components

15


Ya en el Men Components, hay que seleccionar de la lista de componentes disponibles los componentes en nuestro sistema y despus presionar el botn Add Pure

16


Si se da el caso de tener componentes Hipotticos, presionar el botn Hypothetical

17


Nuestra ventana cambia de forma

Para adicionar un componente hipottico presionar

18


Aparece el men del administrador de componentes hipotticos.

Cambiar el Nombre a C7+

Si conocemos la estructura molecular

19


Aparece nuestro men para construir nuestra molcula

20


Ejemplo. Construir la molcula del Heptano.

CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 = C7H16

Una ves definido, salir del men

21


Estructura del componente.

La estructura de nuestro componente ha sido definido

Estimar propiedades no definidas

22


Diferentes vistas del MenUna vez definido,

salir del men

Propiedades Crticas

Propiedades Varias

Propiedades Trmicas

23


Men de componentes Hipotticos.

Adicionar nuestro componente hipottico

24


Otra forma de adicionar

nuestro componente hipotticoAlimentar las

propiedades conocidas

Presionar el botn para estimar propiedades

Propiedades estimadas en color rojo.

Propiedades alimentadas en color azul.

Cambiar al men de Propiedades Criticas

25


Una vez seleccionados los componentes de nuestro sistema, nos vamos al men Binary Coeffs.

Parmetros de Interaccin Binarios

26


En este Men podemos observar los coeficientes de Interaccin Binaria tpicos de cada Ecuacin de Estado. Aunque no es recomendable, se pueden eliminar estos Coeficientes.

27


Finalmente hay que cerrar esta ventana dando un clic con el botn izquierdo del Mouse en el botn con una cruz en la parte superior derecha de nuestra ventana

28


Regresamos a nuestra ventana anterior y esta nos muestra en la ventana de paquetes actuales de propiedades fsicas que tenemos 9 componen-tes y se seleccion a la Ecuacin de Estado dePeng-Robinson.

Enter Simulation Environment

Va al Medio Ambiente de Simulacin (Ventana de

Simulacin)

29


En caso de que se requiera modificar la termodinmica, hay que presionar el icono con la forma de un matraz.

30

Diagrama de Flujo

Ventana del Diagrama de Flujo

Zoom Out

Ajusta el Diagrama de Flujo a la Pantalla

Nombre del Diagrama de flujo

Pantalla de Simulacin

Barra de Mens

Zoom In

Abre un Nuevo Archivo

Muestra el Balance de Materia & E.

Muestra el Diagrama de Flujo

Abre un Archivo

Inicia la Simulacin

Detiene la Simulacin

31

Diagrama de Flujo

Colocando Iconos de Operaciones Unitarias

Conectando corrientes a los bloques

Cambiando el sistema de unidades de nuestra corrida

32

Paleta de Operaciones Unitarias

Paleta con Iconos de Operaciones Unitarias

Flash2 Tanque

Barra de Mens

Cambiado-res de calor

Bombas

Corriente de Energa

Intercambiadores LNG

Soloaires

Valvulas

Corriente de proceso

Compresores y Expansores

Divisor

Mezclador

Columnas de Destilacin

Columnas de Destilacin

Recirculacin

Adjust

Sub-Diagra-mas de Flujo

Reactores

Segmento de tubera

Set

Hoja de Clculo

33

Operaciones Unitarias

Ir a la Paleta de Operaciones Unitarias (F4)

Buscar el icono de la Operaciones Unitarias deseadas - Mezcladores/Divisores, Cambiadores de Calor, etc.

Dar Clic en el icono y arrastrar a la Ventana del Diagrama de Flujo. (Pantalla de Simulacin)

34

Definir Corrientes

Buscar el icono en la paleta

Arrastrar el Icono

Dar doble Clic con el Mouse

35

Definir Corrientes

Dando condiciones de Operacin

Dar Clic en Edit para Alimentar las Composiciones

Alimentar la Temperatura

Alimentar la Presin

Alimentar el Flujo

36

Definir Corrientes

Alimentando las Composiciones

Normalizar las Composiciones

Regresar al men anterior

37

Definir Corrientes

Vista de Una corriente totalmente definida

Salir del mende corrientes

El color Verde y el OK, nos indica que todo ha sido definido

El Color Azul nos indica que son datos Alimentados

El Color Negro nos indica que son datos Calculados

38

Operaciones Unitarias ms Comunes en HYSYS

Mezcladores y Divisores

Separadores

Cambiadores de Calor

Bombas

Vlvulas

Compresores y turbinas

Columnas de Destilacin, Absorcin, Agotamiento, Extraccin Lquido-Lquido

39


Usados para mezclar y dividir corrientes

Mezcladores - Mezclan 2 o ms corrientes

Divisores - Divide una corriente en 2 o ms corrientes. Se puede especificar cualquiera de los dos, flujo o fraccin de flujo de n-1 corrientes de salida.

40


Mens tpicos de Mezcladores

Corrientes a ser Mezcladas

Corriente con la Mezcla

Igualar todas las Presiones

Toma la Presin ms baja

41


Mens Tpicos de Divisores.

Corriente a ser Dividida

Corrientes con una fraccin de la alimentacin

Flujo o Fraccin Corrientes

42

Separadores

Flash2 - Flasheo de una o ms corrientes en una corriente vapor y otra lquida. Hay que especificar las condiciones del flash.

Flash3 - Flasheo de una o ms corrientes en tres corrientes, una en fase vapor ,otra en fase lquida ligera y una fase lquida pesada (Acuosa). Hay que especificar las condiciones del flash. Usada para modelar un decantador con una fase vapor.

43

Separadores

Separador Lquido-Vapor.

Corriente de Alimentacin

Corriente con el Vapor Separado

Corriente con el Lquido Separado

Corriente con el Calor aadido y/o removido

Si es un decantador

Cada de Presin

44

Separadores

Separador Lquido-Lquido-Vapor.

Alimentacin

Corriente con el Vapor separado

Corriente con el Calor aadido y/o removido

Corriente con el Lquido pesado separado

Corriente con el Lquido ligero separado

Cada de Presin

Tag del equipo

45


Heater (Calentador) - Calentamiento de una corriente - Puede ser calor

sensible y/o cambio de fase. Hay que especificar las condiciones de salida

(temperatura, deltaP) o la carga trmica,

Cooler (Enfriador) Enfriamiento de Una corriente - Puede ser calor

sensible y/o cambio de fase. Hay que especificar las condiciones de salida

(temperatura, deltaP) o la carga trmica

46


Calentador, Enfriador, etc.


Corriente de Energa Suministrada y/o Removida

Corriente Calentada y/o Enfriada

Energa a Suministrar o Remover

Cada de Presin

47


Intercambiador de Calor Intercambian calor dos corrientes Se deben de definir para cada corriente:

Condiciones de entrada. Delta_P, o Presin a la Salida. Temperatura de salida.

48


Intercambiador de Calor

Corriente de entrada lado Tubos

Corriente de entrada lado Coraza

Corriente de Salida lado Coraza

Cada de Presin lado Coraza

Cada de Presin lado Tubos

Corriente de Salida lado Tubos

49


Comportamiento del Intercambiador de Calor

Acercamiento mnimo (Pinch)

LMTD Curva de Transferencia de Calor

50


Soloaire Intercambian calor una corriente contra Aire Se debe de definir para la corriente de Proceso:

Condiciones de entrada. Delta_P, o Presin a la Salida. Temperatura de salida.

Se debe de definir para la corriente de Aire: Condiciones de entrada.

51


Soloaire

Corriente de Salida

Corriente de Entrada

Tag del Equipo

Temp. de Entrada del Aire

Configuracin del equipo

Temp. de Salida del Aire

Cada de Presin

52


Intercambiadores de Calor tipo NGL (Plate Finn)

53


Intercambiadores de Calor tipo NGL (Plate Finn)Cada de Presin

Corriente de Entrada

Corriente de Salida

54



Carga Trmica

Acercamiento Mnimo

LMTD

Informacin de cada corriente

55



Gran Curva Compuesta

56



Curvas individuales (Por corriente)

57



Curvas de transferencia de calor por

corriente

Selecciona la Corriente

58

Modificadores de Presin

Bombas. (Fase Lquida) Incrementa la Presin del Fluido de una corriente. Se debe de definir para la corriente de Proceso:

Condiciones de entrada. Delta_P, o Presin a la Salida.

Vlvulas. (Fase Lquida o Vapor) Disminuye la Presin del Fluido de una corriente. Se debe de definir para la corriente de Proceso:

Condiciones de entrada. Delta_P, o Presin a la Salida. Proceso Isoentlpico

59


Bombas.


Corriente a la Salida

Corriente de energa

Eficiencia de la Bomba

Potencia a suministrar

Incremento en la Presin

60


Vlvulas.


Corriente de Salida

Cada de Presin

61


Compresores. (Fase Vapor) Incrementa la Presin del Fluido de una corriente. Se debe de definir para la corriente de Proceso:

Condiciones de entrada. Delta_P, o Presin a la Salida. Proceso Isoentrpico

Expansores. (Fase Vapor) Disminuye la Presin del Fluido de una corriente. Se debe de definir para la corriente de Proceso:

Condiciones de entrada. Delta_P, o Presin a la Salida. Proceso Isoentrpico

62


Compresores.


Corriente de Salida

Corriente de Energa

Eficiencia del Equipo

Potencia a Suministrar

Tag del Equipo

63


Expansores.


Tag. Del Equipo Corriente de Salida

Corriente de Energa

Eficiencia del Equipo

Potencia de equipo

64

Cambio de Unidades

Cambio de Unidades en nuestra Simulacin

Marcar con el cursor el

comando Tools

Seleccionar Preferencias

65

Cambio de Unidades


Seleccionar el men de variables

66

Cambio de Unidades


En Unidades

Seleccionar el sistema de

unidades de nuestra

preferencia

67

Cambio de Unidades

Crear un nuevo sistema de unidades (Clone)

Presionar el botn Clone

Seleccionar el sistema de

unidades que queremos copiar

o clonar

68

Cambio de Unidades


Una ves presionado el botn Clone se crea un

nuevo sistema de unidades que en este caso se llama

NewUser

69

Cambio de Unidades


Re-nombrar nuestro nuevo

sistema de unidades

70

Cambio de Unidades


Modificar las unidades que se

tienen por default para el nuevo sistema

Colocar el cursor en la unidad a ser modificada

71

Cambio de Unidades

Crear un nuevo sistema de unidades (Clone) Una ves creado nuestro nuevo sistema de unidades

mediante la copia de uno existente, lo que resta es solo cambiar las unidades en que nos interesa que aparezca nuestro reporte.

1HYSYS - PROPIEDADES FISICAS

Generar propiedades fsicas, y preparar la impresin de reportes

Manuel Del Villar


Generacin de propiedades fsicas

Preparacin de reportes


3Abriendo el HYSYS


4Abriendo HYSYS

Abrir un archivo existente: File Simulacin Existente (Open)


Seleccionar File

Seleccionar Open Case

Open

Case

File

6Generacin de Propiedades Fsicas

Balance de Materia

Presionar con el Mouse el Icono para mostrar el Balance de Materia y

Energa


Balance de Materia

Observe que solo se tienen dos mens o hojas de trabajo en el fondo de la pantalla, uno es el de Streams y el otro es el de

Unit Ops

Para editar estos mens, colocar el puntero del Mouse sobre cualquiera de los mens Streams y Unit Ops y dar un clic con el botn derecho

del Mouse.


Balance de Materia

Seleccionar Setup del men que nos aparece,

dando un clic con el botn izquierdo del

Mouse


Balance de Materia

Hoja Seleccionada

Este botn nos sirve para ordenar de forma ascendente o descendente las

corrientes involucradas en el Men o hoja de trabajo que seleccionamos. Botn para adicionar

mas hojas de trabajo

Botn para adicionar una o varias

propiedades en el Balance de Materia

Botn para cancelar una o varias hojas de

trabajo

10

Generacin de Propiedades Fsicas

El Men del Setup anterior nos sirve para:

Adicionar una nueva hoja de trabajo. Adicionar mas propiedades a una hoja de trabajo

existente. Adicionar propiedades a una nueva hoja de trabajo.

Por ejemplo: Adicionemos la Densidad en la hoja de trabajo

Streams Adicionemos una nueva hoja de trabajo con Densidad,

Viscosidad, Conductividad Trmica, Capacidad Calorfica y Tensin Superficial

11


Balance de Materia

!Seleccionar el Botn Add!Buscar Mass Density

Aceptar la seleccin

Densidad

muestra nuestra seleccin

Selecciona todas las propiedades

12


Balance de Materia

Muestra la nueva Propiedad

Salir

13


Balance de Materia

Invocar de nuevo el

Men Setup

Muestra la nueva Propiedad

14


Balance de Materia

Adicionar una nueva hoja de trabajo,

Presionar Add con el Mouse

15


Balance de Materia

Seleccionar Sream, dando un clic con el

Mouse

Aceptar

16


Balance de MateriaRenombrar nuestra

nueva hoja de trabajo como Propiedades

17


Balance de Materia

Eliminar las Propiedades de las corrientes que el

simulador nos da por Default para despus

adicionar las propiedades que

requerimos.

Seleccionamos una por una y despus

presionamos el botn Delete

18


Balance de Materia

Ya estando sin las propiedades originales, presionamos el botn

Add y seleccionamos las propiedades que

necesitamos.

19


Balance de Materia

Propiedades fsicas

Salir

20


Balance de Materia

Propiedades fsicas

Observe que se adiciono un nuevo Men, o libro de trabajo llamado

Propiedades

21

Generacin de Reportes

Balance de Materia

Para imprimir el Libro de Trabajo, hay que

posicionar el puntero del cursor en la barra que esta a un lado de las hojas de

trabajo y presionar el botn derecho del Mouse

22


Balance de Materia

Seleccionamos Print DataSheet

Ampliamos el directorio

All Pages

Seleccionamos las hojas que vamos a imprimir, estas deben

de tener una cruz dentro del cuadro, en el ejemplo se estn

seleccionando todas.

Ver un Preview

Imprimir

Para imprimir a un archivo ASCI

23


Balance de Materia

Vista de la Impresin normal a Impresora.

24


Balance de Materia Vista de la Impresin en ASCI

25



Al igual que con el Balance de Materia, hay que posicionar el puntero del cursor en la barra que esta a un lado de las hojas de trabajo y presionar el botn derecho del Mouse

Seleccionamos Print DataSheet

26



Expandimos los libros de trabajo

disponibles

Seleccionamos las hojas y /o libros que requerimos imprimir

Impresin

Preview

27



28



PROBLEMA 1

1

Como primer ejercicio, definir las siguientes corrientes usando elsimulador de procesos HYSYS:

Componente Agua de Refrige- DeC2 DeC4Enfriamiento rante OvrHd OvrHdFrac Mol Frac Mol lb-mol/hr lb-mol/hr

Nitrgeno 0 0 17.76520 0CO2 0 0 720.2441 0.39290Metano 0 0 713.6695 0.00850Etano 0 0.0051 819.2071 58.9093Propano 0 0.9883 111.8423 700.591i-Butano 0 0.0037 0.038600 110.610n-Butano 0 0.0029 0.008900 265.211i-Pentano 0 0 0 2.49990n-Pentano 0 0 0 0.83610Hexane+ 0 0 0 0.01090H2O 1.0 0 0 0

Temperatura F 90.0 ? ? ?Presin Psia 75.0 14.7 473.0 215.0V/F ? 0.2845 1.0 1.0

Despus de observar cuidadosamente los resultados generadospor el Simulador, obtenga los parmetros faltantes en el prrafoanterior

CARACTERIZACION DE FRACCIONESDE PETROLEO

PROBLEMA 2

1

CARACTERIZACION DE LA FRACCION PESADA DEUNA MEZCLA DE GAS NATURAL-CRUDO

LOS DATOS DE LA MEZCLA GAS NATURAL-CRUDO ESTOMADA DEL ARTICULO PRESENTADO PORWIESPAPE Y COLABORADORES, REF: J. CHEM. & ENG.DATA, VOL 22(3), 1977, LA CUAL CONSISTE DE LOSSIGUIENTES COMPONENTES:

COMPONENTE % MOLMETANO 47.47ETANO 6.51PROPANO 4.89n-BUTANO 6.61n-PENTANO 6.87HEXANO 7.59HEPTANOS_+ 20.06TOTAL 100.00

PARA EL CASO DE LOS HEPTANOS +, NO HAY UNENSAYO (ASSAY) QUE NOS PERMITA CARACTERIZARLA FRACCION PESADA Y SOLO SE CUENTA CON LASIGUIENTE INFORMACION:

PESO MOLECULAR 181.0

GRAVEDAD ESPECIFICA 0.8259


PROBLEMA 2

2

EL OBJETIVO ES CARACTERIZAR LA FRACCION DEHEPTANOS_+ TAL QUE REPRODUZCA LOS DATOS DEEQUILIBRIO LIQUIDO-VAPOR OBSERVADOS EXPERI-MENTALMENTE POR WIESPAPE Y COLABORADORES

1) CARACTERICE LA FRACCION PESADA (HEPTA-NOS_+) COMO UN SOLO COMPONENTE(HIPOTETICO) USANDO LAS PROPIEDADESPROMEDIO SUMINISTRADAS

ANALICE LA PREDICCION DE LA FRACCIONVAPORIZADA (V/F) EMPLEANDO LOS MODELOSTERMODINAMICOS DE PENG_ROBINSON,SOAVE_REDLICH_KWONG Y GRAYSON_STREED.

SUPONGA QUE LOS PARAMETROS DEINTERACCION BINARIA ENTRE LA FRACCIONPESADA HEPTANOS_+ CON RESPECTO A OTROSCOMPONENTES ES CERO Y OBTENGA DE NUEVOLA FRACCION VAPORIZADA (V/F) EMPLEANDOLOS MODELOS TERMODINAMICOS DEPENG_ROBINSON, SOAVE_REDLICH_KWONG.

2) CARACTERICE LA FRACCION PESADA (HEPTA-NOS_+) COMO UNA FRACCION DE PETROLEO(OIL) USANDO LAS PROPIEDADES PROMEDIOSUMINISTRADAS Y EFECTUE EL MISMO ANALISISSOLICITADO EN EL PUNTO ANTERIOR.


PROBLEMA 2

3

EFECTO DE LOS PARAMETROS DE INTERACCION BINARIA EN LA FRACCIONVAPORIZADA (V/F) DEL EJEMPLO DE LA MEZCLA GAS NATURAL-CRUDO A UNATEMPERATURA DE 250F CARACTERIZANDO LA FRACCION PESADA COMO UNSOLO COMPONENTE HIPOTETICO.

PRESION (V/F) PENG_ROBINSON SOAVE_RED_KWONG GRAYSPSIA EXP Kij=0 Kij Kij=0 Kij STREED1795 0.38112095 0.33052295 0.27102545 0.22162845 0.1529 % DE ERRORRELATIVO PROMEDIO

EFECTO DE LOS PARAMETROS DE INTERACCION BINARIA EN LA FRACCIONVAPORIZADA (V/F) DEL EJEMPLO DE LA MEZCLA GAS NATURAL-CRUDO A UNATEMPERATURA DE 250F CARACTERIZANDO LA FRACCION PESADA COMO UNASERIE DE COMPONENTES DISCRETOS.

PRESION (V/F) PENG_ROBINSON SOAVE_RED_KWONG GRAYSPSIA EXP Kij=0 Kij Kij=0 Kij STREED1795 0.38112095 0.33052295 0.27102545 0.22162845 0.1529 % DE ERRORRELATIVO PROMEDIO


PROBLEMA 2

4


PROBLEMA 2

5

SOLUCION

EFECTO DE LOS PARAMETROS DE INTERACCION BINARIA EN LA FRACCIONVAPORIZADA (V/F) DEL EJEMPLO DE LA MEZCLA GAS NATURAL-CRUDO A UNATEMPERATURA DE 250F CARACTERIZANDO LA FRACCION PESADA COMO UNSOLO COMPONENTE HIPOTETICO.

PRESION (V/F) PENG_ROBINSON SOAVE_RED_KWONG GRAYSPSIA EXP Kij=0 Kij Kij=0 Kij STREED1795 0.3811 0.3145 0.3581 0.3101 0.3499 0.35342095 0.3305 0.2347 0.2923 0.2306 0.2830 0.30292295 0.2710 0.1744 0.2440 0.1712 0.2340 0.27022545 0.2216 0.0876 0.1766 0.0870 0.1665 0.23052845 0.1529 0.0 0.0816 0.0 0.0725 0.1850% DE ERRORRELATIVO PROMEDIO

EFECTO DE LOS PARAMETROS DE INTERACCION BINARIA EN LA FRACCIONVAPORIZADA (V/F) DEL EJEMPLO DE LA MEZCLA GAS NATURAL-CRUDO A UNATEMPERATURA DE 250F CARACTERIZANDO LA FRACCION PESADA COMO UNASERIE DE COMPONENTES DISCRETOS.

PRESION (V/F) PENG_ROBINSON SOAVE_RED_KWONG GRAYSPSIA EXP Kij=0 Kij Kij=0 Kij STREED1795 0.3811 0.3425 0.3793 0.3379 0.3714 0.34282095 0.3305 0.2289 0.3177 0.2642 0.3084 0.29012295 0.2710 0.2133 0.2795 0.2092 0.2625 0.25292545 0.2216 0.1332 0.2093 0.1312 0.1989 0.21422845 0.1529 0.0138 0.1194 0.0175 0.1097 0.1662% DE ERRORRELATIVO PROMEDIO

PROBLEMA 3

1

Se requiere condensar el fluido de los domos (Overhead) de unacolumna De-Butanizadora, y posteriormente enfriar hasta 110F,de acuerdo con el esquema siguiente:

CWR

DeC4 Cond. Cond. Frio

Condensador CWS

Para la solucin de este problema, usar las corrientes definidasen el problema 1 para el agua de enfriamiento y para el lado deproceso usar la corriente DeC4 OvrHd.

Como condensador se empleara un Soloaire (Cambiadorenfriado por aire), y como enfriador se utilizara un intercambiadorde tubos y coraza, enfriado con agua.

Se tiene una cada de presin de 5 Psi para el condensador,enfriador lado proceso y tambin para el lado de Tubos (Agua deEnfriamiento).

Para el agua de enfriamiento se puede considerar una mximatemperatura de retorno de 115F.

La cantidad de la mezcla a condensar es la siguiente:

1,142.0 Lb-mol/Hr

PROBLEMA 3

2

Obtener la Informacin Requerida para disear losintercambiadores:

Condensador

a) Curva de Condensacin.b) Propiedades fsicas tanto a la entrada como a la salida del

condensador.c) Carga trmica.

Enfriador

a) Flujo de agua de enfriamiento.b) Propiedades fsicas lado proceso tanto a la entrada como a la

salida.c) Carga trmica.

Nota: Para simular el condensador, usar un enfriador de HYSYS y cambiar el "Icono" por el de un soloaire.

PROBLEMA 4

1

Se requiere condensar el fluido de los domos (Overhead) de unacolumna De-Ethanizadora de acuerdo con el esquema siguiente:

Retorno SuministroRefrigerante Refrigerante

DeC2 Condensado

Condensador

Para la solucin de este problema, usar las corrientes definidasen el problema 1 para la corriente DeC4 OvrHd y Refrigerante.

Como condensador se empleara un LNG Exchanger (Cambiadortipo Plate Fin o de placas corrugadas).

Se tiene una cada de presin de 0.5 Psi para el condensador, ypara el lado del refrigerante, esta es despreciable.

El refrigerante es vaporizado en su totalidad al condensar losvapores del domo de la De-Etanizadora

La cantidad de la mezcla a condensar es la siguiente:

2,383.0 Lb-mol/Hr

PROBLEMA 4

2

Obtener la informacin requerida para disear el intercambiadorde calor:

Lado Condensacin.

a) Curva de Condensacin.b) Propiedades fsicas tanto a la entrada como a la salida del

condensador.c) Carga trmica.

Lado Ebullicin.

a) Flujo de Refrigerante.b) Propiedades fsicas lado proceso y lado refrigerante tanto a la

entrada como a la salida.

Nota: Para simular el condensador, usar la operacin unitaria del de HYSYS para un "LNG Heat Exchanger"

Thu Jul 12 17:32:06 2001 Case: D:\Hysys\Curso\LaSalle\Problems\CW_Loop.hsc Flowsheet: Case (Main)

P-100

A

B

HP_P-100

C

D

E

F

TEE-100

E-100

E-101

E-102

E-103

G

Q_E-100

Q_E-101H

Q_E-102I

J

Q_E-103

MIX-100

K

PIPE-100

L

Q_Pipe

Q_CT

Cooling_Tower

Corriente_A

7,000,000lb/hrP = 14.696T = 90 F

P=74_Psia

Cambiadoresde_Calor Delta_P=10_PsiTsal = 115 F

SegmentoDe_TuberiaL_=_1,000_mtsDiam = 24"T Aire = 80 FU = 0.15

Distribucion

C = 0.2*AD = 0.4*AE = 0.2*AF = 0.2*A

PROBLEMA 11

1

DESFOGUES

Calcular el sistema de desfogue de acuerdo con la figura anterior, las corrientes 1,3 y6 se definen a continuacin:

C O R R I E N T E S COMP. 1 3 6

Frac Mol Frac Mol Frac MolC1 0.0454 0.1333 0.1000C2 0.0454 0.2000 0.1500C3 0.4543 0.2667 0.2500CO2 0.2277 0.0667 0.0500N2 0.2272 0.3333 0.4500TOTAL 1.0 1.0 1.0

TEMPERATURA.F 100.0 120.0 140.0PRESION.Psia 200.0 300.0 400.0FLUJO lb-mol/h 220.0 150.0 200.0

La presin de descarga de la corriente 10 esta a la presin atmosfrica.

PROBLEMA 11

2

Para resolver los segmentos de tubera, suponga que no hay perdidas al ambiente,esto es, un coeficiente de transferencia de calor en la tubera de cero. As mismo,cuando defina las TEE's mezcladoras, especifique en parmetros que las presiones alas TEE's son iguales.

Esquema con la solucin del problema.

1HYSYS - CHARACTERIZACION

Caracterizacin de Fracciones de Petrleo

Manuel Del Villar


Destilacin D-86

Destilacin D-1160

Destilacin TBP

Caracterizacin de Fracciones de Petrleo

Propiedades Fsicas Corrientes

3Fracciones de Petrleo

OBJETIVO:

REPRESENTAR LAS PROPIEDADES DE MEZCLAS COMPLETAS COMO CONDEN-SADOS, PETROLEO CRUDO, FRACCIONES DE PETROLEO (GASOLINAS, TURBOSINAS, KEROSINAS, DIESEL, ETC), Y LIQUIDOS DE FRACCIONES SINTETICAS MEDIANTE UNA SERIE DE PSEUDOCOMPONENTES O COMPONENTES HIPOTETICOS.

4Fracciones de Petrleo.

NORMALMENTE ES IMPRACTICO O IMPOSIBLE EL REPRESENTAR CADA COMPONENTE EXISTENTE EN UNA MEZCLA COMPLEJA COMO UN PETROLEO CRUDO, YA QUE PUEDEN ENCONTRARSE MILLONES DE COMPONENTES EN DICHOS CRUDOS

5Fracciones de Petrleo

HYSYS ACEPTA 6 METODOS ANALITICOS PARA EL ENSAYO (ASSAY) DE FRACCIONES DE PETROLEO. TBP: DESTILACION TBP (TRUE BOILING

POINT) ASTM D86: DESTILACION D86 ASTM D1160: DESTILACION D1160 D 2887: DESTILACION SIMULADA A

PARTIR DE CROMATOGRAFIA EFV: VAPORIZACION FLASH EN

EQUILIBRIO (EQUILIBRIUM FLASH VAPORIZATION)

ANALISIS CROMATOGRAFICO

6Destilacin TBP

ANALISIS TBP:

UN ANALISIS TBP SE EFECTUA EN UN APARATO DE DESTILACION BATCH FRACCIONADA OPERADO CON RELACIONES DE REFLUJO DE 5 A 1 MAYORES Y CON UN MUMERO DE ETAPAS TEORICAS ENTRE 15 Y 100.

LAS DESTILACIONES TBP CONDUCIDAS A LA PRESION ATMOSFERICA O A VACIO, SON ACEPTADAS POR LOS METODOS DE CARACTERIZACION EN EL SIMULADOR DE PROCESOS HYSYS.

7Destilacin TBP

TBP

8Destilacin TBP

TBP

9Destilacin D-86

ANALISIS ASTM D86

EN EL DESARROLLO DE UN ANALISIS ASTM D86SE UTILIZA UN APARATO DE DESTILACION BATCH, PERO A DIFERENCIA DEL USADO EN UN ANALISIS TBP, EL ENSAYO SE EFECTUARA TAMBIEN EN UN MATRAZ ENGLER, PERO SIN EL REFLUJO Y SIN ZONA DE RECTIFICACION. (ZONA EMPACADA)

LA DESTILACION ASTM D86 ES USADA PARA LA CARACTERIZACION DE FRACCIONES DE PETROLEO LIGERAS Y MEDIANAS (GASOLINA, KEROSENO, TURBOSINA, DIESEL, ETC.).

10

Destilacin D-86

EL SIMULADOR DE PROCESOS "HYSYS" CORRIGE LA DESTILACION ASTM D86 POR PRESION BAROMETRICA Y ROMPIMIENTO DE MOLECULAS (CRACKING)

11

Destilacin D-86

Bases

12

Destilacin D-86

Matraces

Probetas Graduadas

13

Destilacin D-86

Vista Superior

Vista Lateral

14

Destilacin D-86

15

Destilacin D-1160 (Vaco)

ANALISIS ASTM D1160

PARA EFECTUAR UN ANALISIS ASTM D1160 SE REQUIERE DE UN APARATO DE DESTILACION BATCH SIMILAR AL DEL ANALISIS O DESTILACION ASTM D86 PERO CON LAS DIFERENCIAS EN QUE SE REALIZA A PRESIONES MENORES QUE LA ATMOSFERICA Y LA REFRIGERACION Y/O CONDENSACION NO SOLO SE EFECTUA A LA SALIDA DEL MATRAZ ENGLER, TAMBIEN SE LLEVA A CABO EN EL CUELLO DEL MATRAZ Y EN LA TOMA HACIA UNA BOMBA DE VACIO (SELLO).

16


ESTA DESTILACION SE EFECTUA EN FRAC-CIONES DE PETROLEO PESADAS (GASOLEO ATMOSFERICO, RESIDUO ATMOSFERICO, GASOLEO LIGERO DE VACIO, GASOLEO PESADO DE VACIO, RESIDUO DE VACIO, ACEITE CICLICO PESADO, ETC.).

17


Esquema

18

Destilacin D-2887

ANALISIS D2887

EN ANALISIS D2887 CONSISTE EN SIMULAR UNA CURVA DE DESTILACION, A PARTIR DE DATOS CROMATOGRAFICOS. LA CURVA RESULTANTE ES REPORTADA COMO PUNTOS DE EBULLICION CONTRA % PESO.

19

Destilacin EFV

ANALISIS EFV

EL ANALISIS E.F.V. (EQUILIBRIUM FLASH VAPORIZATION) ES REPORTADO COMO CURVA DE TEMPERATURA CONTRA UN % DEL VOLUMEN LIQUIDO DESTILADO, PERO ESTANDO EL TOTAL DEL VAPOR EN EQUILIBRIO CON EL LIQUIDO NO VAPORIZADO TODO ESTO A UNA PRESION CONSTANTE.

CADA PUNTO DE LA CURVA EFV REPRESENTA UN EXPERIMENTO.

20

Destilacin EFV

EL NUMERO DE EXPERIMENTOS O CORRIDAS NECESARIAS PARA DEFINIR UNA CURVA EFVVARIA DE ACUERDO CON LA PENDIENTE DE LA MISMA. NORMALMENTE, SE REQUIERE AL MENOS CINCO PUNTOS.

21

Destilacin EFV

Aparato EFV

22

Abriendo el HYSYS

Abriendo el HYSYS Ir a Inicio (Start) Programas (Programs) AEA Technology HYSYS:Proces 2.2.0 Entrada (Enter)

23

Abriendo HYSYS

Abriendo un Archivo: File Simulacin en Blanco (Nueva) Simulacin Existente

24

Abriendo HYSYS (Cont.)

Seleccionar File


New

Case

File

25

Definiendo el modelo Termodinmico

La siguiente pantalla aparece y se deber Definir: La Termodinmica. Los componentes.


la Termodinmica

26


Seleccionar Add y se sobre-pondr una ventana

27


Modelos Termodinmicos en HYSYS EOSs. Se refiere a las Ecuaciones de Estado

Manejadas por el HYSYS. Tpicamente estas Ec. De Estado nos son tiles para simular sistemas basados en hidrocarburos a moderadas y altas temperaturas y presiones. (Ej. Metano, Etano, Propano, etc.)

Activity Models. Se refiere a los modelos de Solucin Basados en el calculo de los coeficientes de Actividad, estos modelos nos son tiles para simular sistemas altamente no ideales a moderadas condiciones de temperatura y presin. (Ej. Qumicos, Aldehidos, Cetonas, Etheres, Agua, alcoholes, etc)

28



29


En la mayora de los casos se usara una ecuacin de estado, y la mas recomendada es la de Peng-Robinson

30

Seleccionando Componentes

Ya definida la termodinmica, el siguiente paso es seleccionar los componentes que conforman nuestro sistema, para ello hay que cambiarnos al Men Componentes

31


Ya en el Men Componentes, hay que seleccionar de la lista de componentes disponibles los componentes en nuestro sistema y despus presionar el botn Add Pure

32


Una ves seleccionados los componentes, hay que cerrar esta ventana dando un clic con el botn izquierdo del Mouse en el botn con una cruz en la parte superior derecha de nuestra ventana.

33


Regresamos a nuestra ventana anterior y esta nos muestra en la ventana de paquetes actuales de propiedades fsicas que tenemos 8 componen-tes y se seleccion a la Ec. de Edo. de Peng-Robinson.

Enter Oil Manager.

Va al Administradorde Crudos.

34

Fracciones de Petrleo

Administrador de Fracciones de Petrleo (Crudos)

Va al Medio Ambiente del Administrador de Crudos.

35


Administrador de Crudos.

Presionar el botn Add para caracterizar un nuevo Crudo.

36


Ambiente de Caracterizacin

Curvas de Densidad

Propiedades Globales

Tipo de Ensayo

Ligeros

Curvas de Peso Molecular

Curvas de Viscosidad

37


Caracterizar la mezcla de Naftas identificada con la siguiente destilacin:

% Vol. ASTM D-86 5 180F Densidad Estndar @60F = 45.27 lb/pie3 10 185F 20 192F 30 201F 40 207F 50 214F 60 220F 70 232F 80 248F 90 285F 95 346F 98 406F

38



Alimentar la DensidadBulk

PropertiesDensidad Estndar

39


Ambiente de CaracterizacinLigeros

40


Ambiente de CaracterizacinDestilacin

de la MezclaUnidades de la

Destilacin

Alimentar la destilacin, Presionar el Boton Edit Assay

41



Destilacin de la Mezcla

Tabla para alimentar la Destilacin de la Mezcla

42


Ambiente de Caracterizacin Otras Propiedades Case

43


Ambiente de Caracterizacin Propiedades aun no calculadas

Curvas de trabajo

44



Curva de Destilacin D_86 Alimentada

Botn para calcular nuestro Assay

45



Botn para calcular nuestro Assay

46


Ambiente de CaracterizacinSalir

Curvas de trabajo calculadas y completas

47


Ambiente de Caracterizacin Una ves calculado nuestro Assay, hay que definirlo

en Cut/Blend, para posteriormente instalarlo en nuestro diagrama de flujo.

Men para el mezclas y cortes de Assay

48



Adicionar una nueva mezcla

Mezclas (Assays) Disponibles

49



Aparece nuestro Assay

Hay que adicionar nuestro Assay

50


Ambiente de CaracterizacinCase

51


Ambiente de CaracterizacinCurvas de diferentes

destilaciones

Diferentes curvas Calculadas a partir de la D-86 de nuestro Assay

Nos indica que nuestra mezcla a sido

calculada.

52


Ambiente de Caracterizacin Diagrama de Distribucin.

Nafta

Keroseno

Diesel Ligero Diesel

Pesado

53


Ambiente de CaracterizacinSalir

Comparativo del Ajuste de nuestro

Aassay

54



Retorna al ambiente de Caracterizacin

55


Ambiente de Caracterizacin Instalar nuestro Assay en una corriente usada en el

diagrama de flujo

56



Retorna al ambiente Bsico de propiedades fsicas

Assay Instalado en la corriente Feed

57



Retorna al ambiente de Simulacin

58


Ambiente de Simulacin

Corriente Feed conteniendo la caracterizacin de nuestro Assay

59


Ambiente de Simulacin

Caracterizacin consistente en la incorporacin de 18 componentes hipotticos

incluyendo su composicin.

60


Ambiente de SimulacinDefinir Temperatura, presin y Flujo

Propiedades fsicas calculadas para la corriente

PETROINDUSTRIAL ECUADOR SHUSHUFINDI CRUDE ASSAY

UOP/MAY, 1991

PETROINDUSTRIAL SHUSHUFINDI CRUDE ASSAY

TABLA OF CONTENTS

PAGE

TBP DISTILLATION - NARROW CUTS 2

CRUDE OIL INSPECTIONS 4

GASOLINE AND NAPHTHA INSPECTIONS 5

KEROSENE INSPECTIONS 6

DIESEL INSPECTIONS 8

GAS OIL INSPECTIONS 9

RESIDUE INSPECTIONS 11

UOP K VS. TBP NARROW CUT MIDPOINT 12

UOP K VS. NARROW CUT MID WT. PCT. 13

REFRACTIVE INDEX VS. NARROW CUT MID WT. PCT. 14

CUMULATIVE WT. PCT. VS. CRUDE TBP DISTILLATION 15

CUMULATIVE VOL. PCT. VS. CRUDE TBP DISTILLATION 16

PETROINDUSTRIAL SHUSHUFINDI CRUDE ASSAY ANALYSIS UOP 31-1129

TBP DISTILLATION - NARROW CUTS ------------------------------

CUT END POINT SP. GR. R. I.NO. C F WT% CUM W VOL% CUM V API @60 F @ 25 C---- --- --- ---- ----- ---- ----- ---- ------ ------ 1 32 89 0.9 0.9 1.3 1.3 105.0 0.5983 1.3584 2 37 98 0.2 1.1 0.3 1.6 100.0 0.6112 1.3676 3 42 107 0.2 1.3 0.3 1.9 95.0 0.6247 1.3667 4 47 116 0.2 1.5 0.3 2.2 90.0 0.6388 1.3765 5 52 125 0.4 1.9 0.5 2.7 87.0 0.6476 1.3769 6 57 134 0.3 2.2 0.4 3.1 84.0 0.6566 1.3725 7 62 143 0.3 2.5 0.4 3.5 80.2 0.6684 1.3763 8 67 152 0.3 2.8 0.4 3.9 77.9 0.6757 1.3783 9 72 161 0.3 3.1 0.4 4.3 74.7 0.6862 1.3833 10 77 170 0.4 3.5 0.5 4.8 72.1 0.6950 1.3846 11 82 179 0.5 4.0 0.6 5.4 69.5 0.7040 1.3914 12 87 188 0.5 4.5 0.6 6.0 67.2 0.7121 1.3956 13 92 197 0.8 5.3 1.0 7.0 64.3 0.7227 1.3980 14 97 206 0.7 6.0 0.8 7.8 62.3 0.7301 1.4026 15 102 215 0.8 6.8 0.9 8.7 60.8 0.7358 1.4060 16 107 224 1.0 7.8 1.2 9.9 59.9 0.7393 1.4075 17 112 233 1.0 8.8 1.2 11.1 59.0 0.7428 1.4096 18 117 242 1.4 10.2 1.6 12.7 57.8 0.7475 1.4109 19 122 251 1.1 11.3 1.3 14.0 56.8 0.7515 1.4142 20 127 260 0.9 12.2 1.0 15.0 55.0 0.7587 1.4171 21 132 269 1.0 13.2 1.1 16.1 54.7 0.7599 1.4200 22 137 278 1.4 14.6 1.6 17.7 53.8 0.7636 1.4221 23 142 287 1.1 15.7 1.2 18.9 52.1 0.7708 1.4246 24 147 296 1.0 16.7 1.1 20.0 51.8 0.7720 1.4257 25 150 303 1.6 18.3 1.8 21.8 51.4 0.7736 1.4273 26 160 320 0.6 18.9 0.7 22.5 49.2 0.7831 1.4324 27 170 338 0.4 19.3 0.4 22.9 48.3 0.7870 1.4348 28 180 356 1.0 20.3 1.1 24.0 47.3 0.7914 1.4374 29 190 374 0.9 21.2 1.0 25.0 46.9 0.7932 1.4391 30 200 392 1.8 23.0 2.0 27.0 45.3 0.8003 1.4413 31 210 410 2.8 25.8 3.0 30.0 44.1 0.8058 1.4468 32 220 428 2.4 28.2 2.6 32.6 41.6 0.8174 1.4518 33 230 446 0.9 29.1 0.9 33.5 39.3 0.8285 1.4554 34 240 464 1.1 30.2 1.2 34.7 38.8 0.8309 1.4589 35 250 482 1.6 31.8 1.7 36.4 37.4 0.8378 1.4633 36 260 500 2.8 34.6 2.9 39.3 36.0 0.8448 1.4677 37 270 518 2.1 36.7 2.2 41.5 35.0 0.8498 1.4714 38 280 536 2.1 38.8 2.1 43.6 32.8 0.8612 1.4775 39 290 554 0.8 39.6 0.8 44.4 32.8 0.8612 1.4779 40 300 572 1.8 41.4 1.8 46.2 33.2 0.8591 1.4778 41 310 590 3.0 44.4 3.1 49.3 33.4 0.8581 1.4733


TBP DISTILLATION - NARROW CUTS ------------------------------

CUT END POINT SP. GR. R. I.NO. C F WT% CUM W VOL% CUM V API @60 F @ 25 C---- --- --- ---- ----- ---- ----- ---- ------ ------ 42 320 608 0.7 45.1 0.7 50.0 33.8 0.8560 1.4748 43 330 626 3.0 48.1 3.0 53.0 32.7 0.8618 1.4774 44 340 644 1.4 49.5 1.4 54.4 31.1 0.8702 1.4812 45 350 662 1.5 51.0 1.5 55.9 29.8 0.8772 1.4863 46 360 680 1.1 52.1 1.1 57.0 28.7 0.8833 1.4888 47 370 698 1.7 53.8 1.7 58.7 28.0 0.8871 1.4927 48 380 716 1.4 55.2 1.4 60.1 27.4 0.8905 1.4952 49 390 734 1.6 56.8 1.6 61.7 25.8 0.8996 1.4963 50 400 752 0.5 57.3 0.5 62.2 25.5 0.9013 1.4973 51 410 770 1.0 58.3 1.0 63.2 25.0 0.9042 1.4916 52 420 788 1.9 60.2 1.8 65.0 23.1 0.9153 1.4967 53 430 806 1.0 61.2 1.0 66.0 23.0 0.9159 1.4985 54 440 824 1.1 62.3 1.0 67.0 22.2 0.9206 1.5009 55 450 842 0.7 63.0 0.7 67.7 21.6 0.9242 1.5033 56 460 860 0.8 63.8 0.8 68.5 20.9 0.9285 1.5054 57 470 878 3.8 67.6 3.6 72.1 20.4 0.9315 1.5088 58 480 896 1.5 69.1 1.4 73.5 20.0 0.9340 1.5116 59 490 914 1.7 70.8 1.6 75.1 19.8 0.9352 1.5125 60 500 932 1.2 72.0 1.1 76.2 19.5 0.9371 1.5129 61 510 950 2.1 74.1 2.0 78.2 19.5 0.9371 1.5155 62 520 968 0.8 74.9 0.7 78.9 18.0 0.9465 1.5158 63 524 975 0.4 75.3 0.4 79.3 17.0 0.9529 1.5165BTMS 975+ 24.7 100.0 20.7 100.0 4.7 1.0389


CRUDE OIL INSPECTIONS

API 30.7 Specific Gravity @ 60 F 0.8724 Sulfur, wt% 0.79 Hydrogen Sulfide, ppm


GASOLINE & NAPHTHA INSPECTIONS

Fraction, F C5- C5-212 212-356

Yield, vol% 3.6 7.0 15.5

Position on Crude, vol% 0.0- 1.6- 8.6- 3.6 8.6 24.1

API 76.6 54.3 Specific Gravity @ 60 F 0.6800 0.7615 Sulfur, wt%


KEROSENE INSPECTIONS

Fraction, F 356-482 356-590

Yield, vol% 12.3 25.3

Position on Crude, vol% 24.1- 24.1- 36.4 49.4

API 41.6 37.9 Specific Gravity @ 60 F 0.8274 0.8353 Sulfur, wt% 0.093 0.28 Copper Strip Corrosion 1A Doctor Test SWEET UOP K Factor 11.70 11.71 Carbon, wt% 85.98 Hydrogen, wt% 13.73 Aniline Point, F 136.6 Acid Number, mg KOH/g 0.01 0.04 Smoke Point, mm 22 19 Cetane Index 48.6 Pour Point, F -25 Freezing Point, F -58.9 Carbon Residue, wt% 0.01 0.01 Carboon Residue, 10% BTMS, wt% 0.03 Kinematic Viscosity @100 F, cst 2.23 Kinematic Viscosity @210 F, cst 0.95 Flash Point, F 146 162 FIA, vol% Aromatics 17.5 Olefins 2.0 Saturates 80.5


KEROSENE INSPECTIONS

Fraction, F 356-482 356-590

ASTM Distillation, D86, F Initial Boiling Point 358 379 5% 368 402 10% 384 412 20% 394 432 30% 402 450 40% 412 467 50% 418 486 60% 428 502 70% 436 520 80% 448 540 90% 462 562 95% 473 574 Endpoint 492 586

Recovery, vol% 99.0 98.0 Residue, vol% 1.0 2.0 Loss, vol% 0.0 0.0


DIESEL INSPECTIONS

Fraction, F 356-716 590-680

Yield, vol% 36.0 7.7

Position on Crude, vol% 24.1- 49.4- 60.1 57.1

API 35.2 29.9 Specific Gravity @ 60 F 0.8488 0.8767 Sulfur, wt% 0.44 0.71 Copper Strip Corrosion 1A Nitrogen, ppm 122 UOP K Factor 11.66 11.67 Carbon, wt% 85.86 Hydrogen, wt% 13.42 Aniline Point, F 151 Ash, wt% 0.001


GAS OIL INSPECTIONS

Fraction, F 680-770 770-860 860-975

Yield, vol% 6.0 5.3 10.8


API 25.7 23.9 20.6 Specific Gravity @ 60 F 0.9001 0.9106 0.9303 Sulfur, wt% 0.93 1.0 1.2 Copper Strip Corrosion 1A 1A UOP K Factor 11.79 11.90 Carbon, wt% 85.86 85.84 Hydrogen, wt% 13.20 13.13 Nitrogen, ppm 642 687 Ash, wt% 0.001


GAS OIL INSPECTIONS

Fraction, F 680-770 770-860 860-975

Elements, ppm Iron 0.1 0.1 Nickel


RESIDUE INSPECTIONS

Fraction, F 716+ 860+ 975+

Yield, vol% 39.9 31.6 20.8


API 13.4 9.8 4.8 Specific Gravity @ 60 F 0.9765 1.0014 1.0382 Sulfur, wt% 1.6 1.74 1.94 Copper Strip Corrosion 1A Heptane Insolubles, wt% 10.67 12.57 19.28 Pentane Insolubles, wt% 9.75 18.08 25.75 Nitrogen, ppm 0.39 Ash, wt% 0.03 Acid number, mg KOH/g 0.03 0.04 Pour Point, F 95 115 195 Conradson Carbon Residue, wt% 12.51 14.75 Kinematic Viscosity @122 F, cst 4815 Kinematic Viscosity @210 F, cst 175.3 773.5 46235 Flash Point, F 445 430 Penetration @77 F, 200g, 5sec 138 10 Penetration @115 F, 50g, 5sec 380+ Ductility, cm 150+ 9 Asphaltenes, wt% Toluene 9.07

ASTM Distillation, D1160, F 5% 854 10% 882 20% 929 30% 973 Cracked @35% 1005

Elements, ppm Nickel 78 95 Vanadium 140 180 Lead 0.5 Copper 0.2 Sodium 4.3 Potassium


PROBLEMA 6

1

CARACTERIZAR LA SIGUIENTE MEZCLA DE NAFTASY OBTENER LAS CURVAS DE DESTILACION TBP,ASTM D-86, Y D-1160.

DATOS DE LA MEZCLA DE NAPHTHAS

ASTM% VOL D86 F 5 180.010 185.020 192.030 201.040 207.050 214.060 220.070 232.080 248.090 285.095 346.098 406.0

DENSIDAD ESTANDARD @ 60F = 45.27 Lb/Ft3

FLUJO = 13,500 BARRILES/DIA


PROBLEMA 7

1

CARACTERIZAR EL SIGUIENTE CRUDO Y OBTENERLAS CURVAS DE DESTILACION ASTM D-86, Y D-1160Y DESTILACION TBP.

ANALISIS DE LIGEROS

COMPONENTE % VOL.AGUA 0.0METANO 0.0ETANO 0.0PROPANO 0.008i-BUTANO 0.012n-BUTANO 0.058i-PENTANO 0.099n-PENTANO 0.130

DATOS DEL CRUDO

% VOL TBP F API PESO MOLECULAR = 146.71 0 - 40 65.9 GRAVEDAD API = 29.10 5 245 5.2 FACTO DE WATSON = 11.7010 294 50.820 380 44.330 463 38.540 565 33.150 637 29.160 749 26.570 848 24.180 942 19.290 1127 9.6


PROBLEMA 8

1

CARACTERIZAR EL SIGUIENTE CRUDO Y OBTENERLAS CURVAS DE DESTILACION ASTM D-86, D-1160 YDESTILACION TBP.

ANALISIS DE LIGEROS

COMPONENTE % VOL.AGUA 0.0ETANO 0.050PROPANO 0.210i-BUTANO 0.630n-BUTANO 1.430i-PENTANO 1.840n-PENTANO 1.760T O T A L 5.920

DATOS DEL CRUDO

P.M.=203.38 GRV. ESP=0.8449 FCW =11.66 (UOP)

% VOL TBP F P.M. Lb/Ft3 0 -4.9 27.066 20.095 2 43.9 62.719 37.042 5 96.5 72.151 39.30010 174.3 96.766 43.12815 224.5 111.558 45.00520 268.4 124.446 46.87130 345.6 150.250 48.93140 433.8 185.794 50.00550 529.6 227.819 52.17460 631.4 279.619 54.142


PROBLEMA 8

2

% VOL TBP F P.M. Lb/Ft370 750.7 350.277 55.74980 908.3 451.787 58.11290 1143.7 602.854 62.22395 1330.4 689.357 67.08998 1547.7 779.172 70.606100 1575.0 845.843 72.947

1HYSYS - DESTILACION

Construir y Ejecutar un Modelo de Proceso

Manuel Del Villar


Entender la filosofa del HYSYS

Definir corrientes

Definir una Columna de Destilacin


3Modelo de Proceso

Definir el Problema a ser Simulado

Iniciar el HYSYS

Crear una nueva simulacin

Definir el Diagrama de Flujo usando la Interface Grfica

4Esquema de Simulacin

Informacin necesaria: Alimentaciones a la Planta - Flujos, composiciones,

condiciones de Temperatura y Presin Informacin de Servicios Auxiliares Informacin a calcular - Balance de Materia,

Especificacin de Productos, Cargas trmicas. Informacin de Equipo - Para evaluacin y/o Diseo

Tomar Informacin de: Diagramas de Flujo de Proceso Bases de Diseo de Proceso Descripcin del Proceso Cliente Datos de Operacin de la Planta

5Abriendo el HYSYS


6Abriendo HYSYS

Crear un Archivo: File Simulacin en Blanco (Nueva) Simulacin Existente


Seleccionar File


New

Case

File


La siguiente pantalla aparece y se deber definir: La Termodinmica. Los componentes.


la Termodinmica


Seleccionar Add y se sobrepondr una ventana

10


Modelos Termodinmicos en HYSYS EOSs. Se refiere a las Ecuaciones de Estado mane-

jadas por el HYSYS. Tpicamente estas ecuaciones de estado son tiles para simular sistemas basados en hidrocarburos a moderadas y altas temperaturas y presiones. (Ej. Metano, Etano, Propano, etc.)

Activity Models. Se refiere a los modelos de solucin basados en el clculo de los coeficientes de actividad, estos modelos son tiles para simular sistemas altamente no ideales a moderadas condiciones de temperatura y presin. (Ej. Qumicos, Aldehidos, Cetonas, Etheres, Agua, alcoholes, etc)

11



12


Modelos de Solucin en HYSYS Chien Null Extended NRTL General NRTL Margules NRTL Uniquac Van Laar Wilson

13


En la mayora de los casos se usar una ecuacin de estado, y la ms recomendada es la de Peng-Robinson

14


Ya definida la termodinmica, el siguiente paso es seleccionar los componentes que conforman nuestro sistema, para ello hay que cambiarnos al Men Components

15


Ya en el Men Components, hay que seleccionar de la lista de componentes disponibles los componentes en nuestro sistema y despus presionar el botn Add Pure

16


Una ves seleccionada la Termodinmica y los Componentes en nuestra Simulacin, Cerramos esta ventana

17


Regresamos a nuestra ventana anterior y esta nos muestra en la ventana de paquetes actuales de propiedades fsicas que tenemos 9 componen-tes y se seleccion a la Ecuacin de Estado dePeng-Robinson.

Enter Simulation Environment

Va al Medio Ambiente de Simulacin (Ventana de

Simulacin)

18


En caso de que se requiera modificar la termodinmica, hay que presionar el icono con la forma de un matraz.

19

Destilacin - Mtodo Corto

Los mtodos cortos nos son muy tiles cuando no se tiene conocimiento de un equipo de destilacin similar al que queremos disear, ya que nos da informacin bsica para efectuar una corrida preliminar.

HYSYS emplea el mtodo de Fenske Underwood para el calculo de columnas simples reflujadas y calcula en numero mnimo de etapas tericas y el reflujo mnimo.

20


Ejemplo

Se quiere disear una columna De-Propanizadoray se tiene la siguiente informacin: Composicion

C1 10.0 C2 3.0 C3 4.0 Clave Ligero iC4 8.0 Clave Pesado nC4 10.0 iC5 12.0 nC5 13.0 nC6 40.0

21


Mtodo Corto

En nuestra paleta de Operaciones Unitarias

encontramos el Icono para la destilacin por mtodos cortos

22


Icono en HYSYS

Arrastramos con el Mouse el icono de la columna de destilacin basada

en un mtodo corto.

23


Alimentando la informacin bsica de nuestra columna. Producto Domos

Producto Fondos

Item del EquipoCalor en Cond.

Calor en Reherv.

Alimentacin

Define la Fase del producto del Domo

de la columna

24


Datos a la Columna Comp. Clave ligero

MenParmetros

Comp. Clave Pesado

Presin Domos

Presin Fondos

Relacin de Reflujo Externo

25


Icono de la Columna Calculada

26


Resultados

27


Resultados

28

Destilacin - Ejemplo

Ejemplo

Frecuentemente se utiliza un Turboexpansor en los esquemas de proceso para recuperar Etano del Gas Natural. El gas es enfriado hasta condensar parcialmente el Metano y el Etano, y posteriormente es separado en un Tanque Flash, la corriente liquida es flasheada en una vlvula tipo Joule-Thompson para reducir la presin y as obtener un enfriamiento adicional y finalmente se alimenta a una columna De-Metanizadora.

29


El vapor del Tanque Flash se enva a unTurboexpansor en donde este proceso reduce aun mas la temperatura.

La corriente producto del proceso de expansin se enva a un Separador Flash y la corriente liquida se alimenta al primer plato de la columna De-Metanizadora.

El producto de la Columna De-Metanizadora en los fondos, es una corriente conteniendo C2+.

30


La alimentacin a la planta entra a 60F y 600 Psia

Componente lb-mol/hr!Nitrogeno 1.49!CO2 0.20!Metano 91.22!Etano 4.96!Propano 1.48!i-Butano 0.26!n-Butano 0.20!i-Pentano 0.10!n-Pentano 0.06!n-Henano 0.03!TOTAL 100.00

31


Instalar un Enfriador (Cooler) conectando las corrientes 1 y 2, la carga trmica asociada a este enfriador deber de almacenarse en la corriente Q_E-100, la cada de presin es de 15 psi y la temperatura a la salida deber ser de -105F

La corriente 2 entra a un separador Flash (HP-SEP). Las corrientes del liquido y vapor sern 3 y 4 respectivamente

La corriente 4 entra a un expansor y sale la corriente 5 como producto de la expansin. La eficiencia adiabatica del expansor es del 75% y la expansin se efecta hasta 330 psia. La energa asociada a este expansor se almacenara en la corriente HP_K-100 .

32


A continuacin, instalar un separador Flash (LP-SEP) en donde el liquido y vapor se almacenaran en las corrientes 6 y 7 respectivamente.

La corriente 3 entra a una vlvula en donde se expande hasta 335 psia.

Ambas corrientes de alimentacin a la columna De-Metanizadora estn ahora definidas, por lo que ahora se puede instalar la operacin unitaria Column.

La columna De-Metanizadora es un Absorbedor Agotado con Calor (Reboiled_Absorber) con 6 etapas tericas. La corriente 6 se alimenta al plato No. 1 y la 9 al plato No. 3.

33


La presin en el plato No. 1 es de 330 psia mientras que en el plato No. 6 es de 335 psia.

Como especificacin para nuestra columna, el Metano en los fondos no debe de ser mayor del 2%en nuestro producto de fondos.

34


Instalando la Columna

Seleccionando el tipo adecuado de

Columna

35


Instalando la Columna

Dar doble clic en el icono de la

columna

36


Configuracin de la Columna. Diagrama de Flujo. Destilado Vapor

Clave del equipo

Alimentacin al primer plato

Alimentacin plato No. 3

Producto de FondosCalor en el Rehervidor

Al terminar, presionar el Botn Next

37


Configuracin de la columna. Presiones en el equipo.

Presin Domos

Presin Fondos


38


Configuracin de la columna. Estimado de las temperaturas en el equipo.


39


Configuracin de la columna. Estimado del Boil Up.

Al terminar, presionar el Botn Done

Boil-Up

40


Configuracin de la columna. Actualizacin de la especificacin de la columna.

Ir al Men Monitor

41


Definiendo las Especificaciones de nuestra columna

Definir una nueva especificacin

Especificacin Actuales

Especificacin Activa Estimados

Grados de Libertad

42


Especificaciones de la columna

Posibles Especificacin

Seleccionar Column Comp. Ratio

Men Parmetros Men Summary

43


Especificaciones de la columna Especificacin

Activa

Nueva Especificacin

Grados de Libertad

Iteraciones empleadas en

resolver la columna

Perfil de Temperaturas

44


Esquema final de Simulacin.

Equipo de Refrigeracin

De-Metanizadora

Expansor

Vlvula de Joule-Thompson

Separador Alta Presin

Separador Baja Presin

45


Resultados Plato a Plato de nuestra corrida. Numero de Plato

Relacion de Reflujo

Perfil de Temperaturas

Liquido en los platos

Vapor en los platos

Presiones

Alimentacines

Carga trmica en Rehervidor

Producto de Fondos

Producto de Domos

Men Summary

46


Resultados Plato a Plato de nuestra corrida.Men Results

Propiedades Plato a Plato

Resultados Graficados

Resultados Tabulados

47


Resultados Plato a Plato de nuestra corrida.

Propiedades Plato a Plato Graficadas

48



Propiedades Plato a PlatoTabuladas

49



Propiedades Plato a PlatoGraficadas

50



Propiedades Plato a PlatoTabuladas

51


Exportando corrientes Internas

Men del Flowsheet

SubmenInternal Streams

Ambiente de Simulacin de nuestra Columna

Adicionar una corriente

interna

52


Exportando corrientes internas.Despus de adicionar una corriente interna

aparece una nueva lnea

Alimentar el nombre de nuestra corriente

Definir de que etapa ser la corriente a

exportar

Tipo, Define la fase

Cruzar el cuadro de Export

Dejar como Net

53


Exportando corrientes internas.Una vez definida la lnea con todos sus parmetros, justo

despus de cruzar el cuadro de Export, aparecer en nuestro diagrama de flujo la corriente a exportar

Lnea totalmente definida

54


Exportando corrientes internas.

Cabe hacer notar que el exportar corrientes internas de una Columna no afecta la solucin de nuestra columna, solo se deber de recalcular de nuevo para que sea vaciada la informacin de dicha corriente.

Usualmente estas corrientes se exportan para poder simular equipos perifricos como el condensador, rehervidor o bien algn intercambiador lateral que tenga nuestra columna.

DESTILACION

1

PRINCIPIOS GENERALES

ETAPAS REQUERIDAS PARA EFECTUAR LASIMULACION DE UNA COLUMNA DE DESTILACION

1) DETERMINAR EL FLUJO DE ALIMENTACION Y SUCOMPOSICION

a) ANALISIS CROMATOGRAFICOb) OBTENER UN ENSAYO DE LABORATORIO PARA

LA ALIMENTACION O BIEN DE LOS PRODUCTOS

2) FIJAR CONDICIONES DE OPERACION:

a) TEMPERATURAS, PRESIONES, RELACION DEREFLUJO, CARGAS TERMICAS

b) EN CASO DE DISEO, UN METODO CORTOPUEDE SER DE MUCHA AYUDA

3) DETERMINAR LA SEPARACION DE LOSPRODUCTOS:

a) ANALISIS CROMATOGRAFICO DE LOSPRODUCTOS

b) FRACCIONAMIENTO DE PRODUCTOS (GAPS YOVERLAPS)

c) CUANDO SEA POSIBLE DETERMINAR LOSCOMPONENTES CLAVES (LIGERO Y PESADO)

DESTILACION

2

PRINCIPIOS GENERALES (CONT'N)

UN ANALISIS DE UNA COLUMNA EXISTENTEPUEDE SER DE MUCHA AYUDA EJEMPLO:

% RECUPERADOCOMPONENTE NBP F DEL DESTILADO

1 30 100 2 44 100 3 50 100 4 70 95 CL LIGERO 5 95 50 6 115 5 CL PESADO 7 160 0.01 8 180 0 9 200 010 220 0

4) ESPECIFICANDO LA COLUMNA

a) DETERMINE EL NUMERO DE PLATOS TEORICOS.- PARA CHEQUEO, MULTIPIQUE LA EFICIENCIA

DE PLATO A LOS PLATOSACTUALES

- PARA DISEO, SUPORGA UN NUMERO DEPLATOS TEORICOS

(LOS METODOS CORTOS PUEDEN SER MUYVARIADOS EN LA DETERMINACION DE LOSPLATOS TEORICOS REQUERIDOS )

b) LOCALIZAR LA(S) ETAPA(S) DE ALIMENTACIONc) LOCALIZAR CALENTADORES Y ENFRIADORES EN

LA COLUMNA

DESTILACION

3

PRINCIPIOS GENERALES (CONT'N)

5) CALCULO HIDRAULICO DE LA COLUMNA

a) CHEQUEO

SUMINISTRAR LOS DETALLES DE PLATOS YBAJANTES PARA DETERMINAR LASINUNDACIONES Y CAIDAS DE PRESION

b) DISEO

SUMINISTRAR CARGAS HIDRAULICAS YDETERMINE DIAMETRO DE LOS PLATOS,NUMERO DE PASOS, DETALLES DE PLATOS, ETC.

c) METODOS COMUNES PARA EVALUAR Y DISEARCOLUMNAS:

KOCH (EL METODO MASCONSERVADOR)

GLITCH (EL SIGUIENTE METODO MASCONSERVADOR)

NUTTER (EL METODO MAS OPTIMISTICO)

MANUALES DE DISEO DE LOS METODOSANTERIORES ESTAN DISPONIBLES EN OFICINASDE VENTA Y/O REPRESENTACION DE LOSFABRICANTES A QUIEN LOS SOLICITE.

DESTILACION

4

GRADOS DE LIBERTAD

PARA CADA ESPECIFICACION QUE SE REQUIERA ALCANZAR(VARIABLE INDEPENDIENTE), DEBE ESTAR RELACIONADACON UNA VARIABLE QUE PUEDA SER CALCULADA (VARIABLEDEPENDIENTE)

VARIABLES TIPICAS EN CULUMNAS DE DESTILACION

CARGAS TERMICASREHERIVADOR Y CONDENSADOR ENFRIADORESY/O CALENTADORES LATERALES.

EXTRACCIONES

EXTRACCIONES LATERALES DE VAPOR Y/OLIQUIDOS DESTILADO LIQUIDO EN COLUMNA CONAMBOS PRODUCTOS EN EL DOMO (CIMA), ESTO ES,DESTILADO LIQUIDO Y DESTILADO VAPOR.

ALIMENTACIONES

VAPOR DE AGOTAMIENTO ACEITE POBRE PARAABSORSION

ESPECIFICACINES TIPICAS EN COLUMNAS DE DESTILACION

COMPOSICION DE LOS PRODUCTOSTEMPERATURAS Y FLUJOS EN PLATOSFLUJO DE PRODUCTOS (PRODUCCION)RELACION DE REFLUJOPROPIEDADES DE PRODUCTOSDENSIDAD, PESO MOLECULAR, VISCOSIDAD, ETC.PUNTOS DE DESTILACIONES ASTM O TBP

DESTILACION

5

ESPECIFICACIONES TIPICAS

DEETANIZADORA

ESPEC'S: RECUPERACION DE C3C2/C3 EN FONDOS

VARIABLES:CARGA TERMICA ENCONDENSADOR YREHERVIDOR

DEBUTANIZADORA

ESPEC'S: nC4 EN FONDOSiC5 EN DOMOS (CIMA)


DEPROPANIZADORA

ESPEC'S: RECUPERACION DE C3iC4 EN FONDOS


SEPARADOR DENAPHTHA

NAPHTHA PESADA

NAPHTHA LIGERA

ESPEC'S: D86 95% DE Lt. NAPHTHAD86 5% DE Hvy. NAPHTHA


DESTILACION

6

ESPECIFICACIONES TIPICAS (CONT'N)

AGOTADOR EN UNAPLANTA DE GAS DE UNA

FCC

ESPEC'S: C2 EN FONDOS

VARIABLES:CARGA TERMICA ENREHERVIDOR

CONDENSADOR PARCIAL

iC4

ESPEC'S: C2 EN FONDOS

VARIABLES:CARGA TERMICA ENREHERVIDOR

DE-ISO BUTANIZADORAEN UNA PLANTA DE

ALQUILACION

iC4

nC4

ALQUILADO

ESPEC'S: PUREZA DE iC4PUREZA DE nC4RVP DEL ALQUILADO

VARIABLES:FLUJO DE EXTRACCIONDE nC4CARGAS TERMICAS ENREHERVIDOR YCONDENSADOR

DESTILACION

7

EFICIENCIA DE PLATO

NO SE HAN DESARROLLADO MODELOS GENERALIZADOSPARA EL CALCULO DE LA EFICIENCIA DE PLATOS, LOSCUALES NOS DEN PREDICCIONES ADECUADAS DE TODAS LASCOLUMNAS.

LAS EFICIENCIAS DE PLATO DEBEN SER DETERMINADASMEDIANTE EL USO DE:

FACTORES DE EXPERIENCIA

JUICIO EDUCADO

EFICIENCIA GLOBAL CONTRA EFICIENCIA LOCAL

GLOBAL = No. DE PLATOS TEORICOS No. DE PLATOS REALES

LOCAL:- LAS EFICIENCIAS VARIAN DE PLATO A PLATO- EL VAPOR EN EQUILIBRIO ES MODIFICADO- UN EJEMPLO DE ESTE ULTIMO ES EL

METODO DE "MURPHEE"

DESTILACION

8

EFICIENCIA DE PLATOS ( CONT'N)

EFICIENCIAS EN DIFERENTES TIPOS DE PLATOS:

LOS DATOS OBTENIDOS DE PLANTA NO SON LOSUFICIENTEMENTE BUENOS COMO PARA DISTINGUIRDIFERENCIAS EN LA EFICIENCIA DE PLATO LAS CUALESSEAN IMPUTABLES A LAS DIFERENCIAS O TIPOS DEPLATOS.

INCENTIVOS PARA EL CAMBIO DE PLATOS:

SU COMPORTAMIENTO OPERACION A BAJAS CARGAS.CAIDA DE PRESIONPROBLEMAS MECANICOSCOSTOCORROSIONAUMENTO DE CAPACIDAD

DESTILACION

9

DETERMINACION DE EFICIENCIAS DEPLATO

DATOS REQUERIDOS

a) PLANOS ACTUALIZADOS DE LA COLUMNA

- DIAGRAMA DE FLUJO- DIAGRAMAS DE TUBERIA E INSTRUMENTACION- DIAGRAMAS MECANICOS- DIAGRAMAS DE LOS INTERNOS

b) ANALISIS CONFIABLES

- ALIMENTACION- PRODUCTOS

c) MEDICIONES CONFIABLES

- REFLUJO- CARGATERMICA REHERVIDOR

SECCION DE RECTIFICACION

SECCION DE AGOTAMIENTO

DESTILADO

PRODUCTO DE FONDOS

DESTILADOVAPOR

REHERVIDOR

CONDENSADOR

DESTILACION

10

DETERMINACION DE EFICIENCIAS DEPLATO (CONT'N)

PROCEDIMIENTO:

1) SUPONGA UNA EFICIENCIA GLOBAL DE PLATO ENTODA LA COLUMNA Y CONSTRUYA EL ESQUEMA DEPROCESO EN "HYSYS", (INICIALMENTE SUPONGA LAMISMA EFICIENCIA EN AMBAS SECCIONES DE LACOLUMNA).

2) EFECTUE LAS SIMULACIONES RESPECTIVAS HASTAALCANZAR LAS SEPARACIONES OBTENIDAS ENPLANTA, CHEQUE EL REFLUJO Y/O LA CARGATERMICA DEL REHERVIDOR.

3) SI EL REFLUJO O CARGA TERMICA DEL REHERVIDORES BAJO, REDUSCA EL NUMERO DE ETAPAS EN ELESQUEMA DE PROCESO.

4) PARA UN MEJOR ACERCAMIENTO, ESPECIFIQUE LASEPARACION DEL COMPONENTE CLAVE LIGERO YFIJE EL REFLUJO, CHECAR LA SEPARACION DELCOMPONENTE CLAVE PESADO.

SI LA COMPOSICION CLAVE PESADO ES MUYALTO EN LOS DOMOS (CIMA), BAJE EL PLATO DEALIMENTACION SI LA COMPOSICION DELCOMPONENTE CLAVE PESADO ES MUY BAJASUBA EL PLATO DE ALIMENTACION.

5) VUELVA A LA ETAPA 2 SI ES NECESARIO.

DESTILACION

11

EFICIENCIAS GLOBALES DE PLATO

TIPO DE COLUMNA No. DE PLATOS EFICIENCIA REALES TIPICOS (PLATOS TEORICOS)

ABSORBEDOR/AGOTADOR 15-25 20-30AGOTADOR LATERAL (VAPOR) 4-6 (2)AGOTADOR LATERAL (CALOR) 6-8 (3-4)ABSORBEDOR CON CALOR 25-40 45-55DEETANIZADORA 30-35 65-70DEPROPANIZADOR 35-40 70-80DEBUTANIZADORA 38-45 85-90ALKY DE ISOBUTANIZADORA 75-90 85-90(REFLUJADA)ALKYL DE ISOBUTANIZADORA 55-70 55-65(SIN REFLUJO)SEPARADOR DE NAPHTHA 30-35 70-75SEPARADOR DE C2 110-130 95-98SEPARADOR DE C3 200-250 95-98SEPARADOR DE C4 70-80 85-90ENDULZAMIENTO DE GAS CON 20-24 (4-5)AGOTADOR DE AMINA 20-24 (9-12)

COLUMNAS EMPACADAS ESTIMADO 1 PLATO TEORICO POR PIE DE EMPAQUE

DESTILACION

12

EFICIENCIAS GLOBALES DE PLATO(CONT'N)


COLUMNA DE CRUDO 35 - 45 50 - 55 GLOBAL

ZONA DE AGOTAMIENTO ( 1 - 2 )

ZONA DE FLASH-GALOLEO ( 3 - 4 )

GASOLEO - DIESEL ( 4 - 5 )

DIESEL - KEROSENO ( 3 - 4 )

KEROSENO - NAPHTHA ( 4 - 5 )

NAPHTHA - DOMOS ( 6 - 8 )

REFLUJOS - (PUMPAROUND) ( 2 - EXT Y RET)

CRUDO

VAPOR DE AGOTAMIENTO

GAS

GASOLINA

NAPHTA

KEROSENO

DIESEL

GASOLEO ATM

RESIDUO

DESTILACION

13



COLUMNA DE VACIO 50 - 55 GLOBAL

SECCION DE AGOTAMIENTO ( 1 - 2 )

ZONA DE FLASH - HVGO ( 2 - 3 )

SECCION DE HVGO ( 2 )

SECCION DE LVGO ( 2 )

CRUDO DESPUNTADO

VAPOR DE AGOTAMIENTO RESIDUO DE VACIO

HVGO

(GASOLEO PESADO DE VACIO)

LVGO

(GASOLEO LIGERO DE VACIO)

NO CONDENSABLES Y VAPOR

COLUMNA DE VACIO

DESTILACION

14



FRACCIONADOR PRINCIPAL 24 - 35 50 - 55 GLOBALDE UNA PLANTA FCC

ENFRIADOR DE FONDO ( 1 )

ZONA DE QUENCH ( 1 - 2 )

QUENCH - HGO ( 2 - 3 )

HGO - LGO ( 3 - 4 )

LGO - DOMOS COLUMNA ( 5 - 7 )

EFLUENTE DEL REACTOR

GAS COMBUSTIBLE

AGUA ACEITOSA

GASOLINA NO ESTABILIZADA

REFLUJO

VAPOR DEL DOMODE LA COLUMNA

ACUMULADOR DE REFLUJO

CONDENSADOR

ACEITE CICLICO LIGERO

ACEITE ESPONJA RICO

RESIDUO ATMOSFERICO

VAPOR DE AGOTAMIENTO

ACEITE ESPONJA POBRE

ACEITE CICLICO PESADO

DESTILACION

15

ANALISIS DEL PLATO DE ALIMENTACION(METODO CORTO)

METODO DE HENGSTEBECK

COLUMNA OPTIMIZADA

CARGA TERMICA ENREHERVIDOR ES MINIMA

Ln (X / X )LK HK

DOMO ALIM. FONDO

PLATO

Ln (X / X )LK HK

DOMO ALIM. FONDO

PLATO

Ln (X / X )LK HK

DOMO ALIM. FONDO

PLATO

Ln (X / X )LK HK

DOMO ALIM. FONDO

PLATO

ZONA MUERTA

DESTILACION

16

ALGORITMO DE SOLUCION

METODOLOGIA

EL AGORITMO ES ITERATIVO, E INICIA DESDE UN ESTIMADOINICIAL DE LOS PERFILES DE FLUJO Y TEMPERATURA DE LACOLUMNA.

LA CONVERGENCIA SE ALCANZA CUANDO SE CUMPLE CON:

-BALANCE TERMICO EN TODOS LOS PLATOS.

-EQUILIBRIO DE FASES EN TODOS LOS PLATOS

-QUE SE CUMPLAN TODAS LAS ESPECIFICACIONES FIJAS ALA COLUMNA

METODO "INSIDE/OUT"

VARIABLES INDEPENDIENTES

USA FACTORES DE AGOTAMIENTO (K V/L) EN LUGARDE TEMPERATURAS Y FLUJOS DE CADA ETAPA.

DESTILACION

17

ALGORITMO DE SOLUCION (CONT'N)

DOS LOOPS BASICOS DE CONVERGENCIA

INNER LOOP (LAZO INTERNO)

-UTILIZAR MODELOS SENCILLOS PARA ESTIMARVALORES DE "K" Y ENTALPIAS

-FACTORES DE AGOTAMIENTO Y DE EXTRACCION DEPRODUCTOS COMO VARIABLES ITERATIVAS

-LAS INVERSIONES DE MATRICES SON APROXIMADASDESPUES DE LA SOLUCION RIGUROSA DE UNJACOBIANO

-LOS BALANCES DE CALOR Y EL CUMPLIMIENTO CONLAS ESPECIFICACIONES ES ALCANZADO.

OUTER LOOP (LAZO EXTERNO)

-SE UTILIZAN TODOS LOS PARAMETROS DEPENDIEN-TES DE LA TERMODINAMICA Y SE PRUEBAN PORCONVERGENCIA

-LAS CONDICIONES DE LAS ETAPAS TEORICAS SEPRUEBAN A CONDICIONES DE EQUILIBRIO.

DESTILACION

18

ESTIMADOS INICIALES

1) ESTIMAR LOS FLUJOS DE TODOS LOS PRODUCTOSYA SEA EN MOLES, MASA O VOLUMEN.

NOTA: LOS ESTIMADOS DE LOS PRODUCTOS DE DOMO(CIMA) Y FONDOS DEBERAN SER LO MASCERCANO POSIBLE A LA SOLUCION, YA QUE ESMUY SENSIBLE LA CONVERGENCIA A ESTOSDATOS.

2) ESTIMAR LA RELACION DE REFLUJO O FLUJO DEREFLUJO.

NOTA: UN ALTO ESTIMADO, USUALMENTE ES MEJOR.

3) ESTIMAR LA TEMPERATURA DE PLATOS CLAVECOMO:

- CONDENSADOR - PRIMER PLATO DEL DOMO - PLATO DEL FONDO - REHERVIDOR

4) SUMINISTRAR LA PRESION DEL PRIMER PLATO DELDOMO

5) SUMINISTRAR LA PRESION EN LA ZONA DE FLASHEN COLUMNAS DE CRUDO Y COLUMNAS A VACIO.

DESTILACION

19

FALLAS EN LA CONVERGENCIA DECOLUMNAS

PRINCIPALES FALLAS EN LA CONVERGENCIA DECOLUMNAS

1) LAS ESPECIFICACIONES DE LA COLUMNA SONINALCANSABLES O ESTAN EN CONFLICTO.

NOTA: EL INNER LOOP FALLA EN EL I/O(INPUT/OUTPUT) DE LA COLUMNA

2) EL AGUA LIBRE QUEDA ATRAPADA EN PLATOS INTERME-DIOS DE LA COLUMNA.

NOTA: HYSYS OBLIGA AL AGUA A IR AL DOMO (CIMA)DE LA COLUMNA Y ENVIA UN MENSAJE.

3) MODELOS TERMODINAMICOS INAPROPIADOS O ALTAMEN-TE NO IDEALES.

4) ESTIMADOS INICIALES MUY MALOS

- TERMPERATURAS - FLUJOS

DESTILACION

20

FALLAS EN LA CONVERGENCIA DECOLUMNAS ( CONT'N)

ESTRATEGIA PARA OBTENER UN DIAGNOSTICO

1) ANTES DE HACER CAMBIOS, CHECAR TODOS LOS DATOSDE ENTRADA

2) NO ESPERE QUE LOS RESULTADOS DE COLUMNAS SINCONVERGER NOS DEN MUCHA INFORMACION.

3) SIMPLIFIQUE EL PROBLEMA SI SE REQUIEREN OBTENERRESULTADOS DE UNA CORRIDA QUE ALCANCE LACONVERGENCIA.

DESTILACION

21

FALLAS EN LA CONVERGENCIA DECOLUMNAS (CONT'N)

SINTOMAS Y PROBABLES CAUSAS

1) FLUJOS INTERNOS MUY GRANDES O MUY PEQUEOS

CAUSAS: - REFLUJO ESPECIFICADO, MUY BAJO - NO HAY SUFICIENTE EVAPORACION - EXTRACCION DE PRODUCTOS MUY GRANDE - EN INTERCAMBIADORES DE CALOR LATERALES,

DEMASIADA EXTRACCION O ADICION DE CALOR

DEMACIADA EXTRACCIONDE CALOR SECA ELLIQUIDO DEL PLATO No. 3

3

4

5

RECOMENDACION:ESPECIFIQUE LOS FLUJOS EN ZONAS DE BAJO FLUJOPARA OBTENER Y ANALIZAR UNA CORRIDA QUEALCANCE LA CONVERGENCIA

DESTILACION

22


2) TEMPERATURAS MUY ALTAS EN LA COLUMNA

CAUSAS:

RECUPERACION DEL COMPONENTE CLAVE LIGEROMUY ALTA

FLUJOS DE LOS PRODUCTOS DEL FONDO MUY BAJOS

3) TEMPERATURAS MUY BAJAS EN LA COLUMNA

CAUSAS:

RECUPERACION DEL COMPONENTE CLAVE PESADOMUY ALTA

FLUJOS DE LOS PRODUCTOS DEL FONDO MUY ALTOS

4) PERDIDA DEL DESTILADO LIQUIDO O VAPOR EN UNACOLUMNA CON CONDENSADOR PARCIAL

CAUSAS:

LA TEMPERATURA FIJADA EN EL CONDENSADOR ESMUY ALTA

LA TEMPERATURA FIJADA EN EL CONDENSADOR ESMUY BAJA

DESTILACION

23


INSUFICIENTE VAPOR EN LA ALIMENTACION PARAGENERAR EL VAPOR DE LOS DOMOS (CIMA) DE LACOLUMNA

5) OSCILACIONES DE LA CONVERGENCIA DE LA COLUMNAMUY CERCANAS A LA SOLUCION

CAUSAS:

LA TERMODINAMICA USADA (ECUACIONES DEESTADOS O METODOS EMPIRICOS PARA LADETERMINACION DEL EQUILIBRIO LIQUIDO VAPOR) ESALTAMENTE NO IDEAL.

LA LOCALIZACION DEL PLATO DE ALIMENTACION ESINCORRECTA

INADECUADO NUMERO DE PLATOS EN LASSECCIONES DE RECTIFICACION Y/O AGOTAMIENTO

6) MULTIPLES SOLUCIONES A UN MISMO PROBLEMA

CAUSAS:

EXISTE UNA ESPECIFICACION QUE NO DEFINE UNASOLA SOLUCION.

DESTILACION

24


DIAGNOSTICO

FALLA INMEDIATA

Checar laacondiciones detemparatura y

presion

Checar que elplato de

alimentacionexista.

Checar losestimados delos productos

Checar que lasespecificacionesno esten sobrecomp. Que no

existan

Checar la existenciade reflujo en el 1erplato, y agotamientoen el ultimo plato

ERROR EN EL EQUILIBRIO

FALLA OSCILACION

Columna con unsistemaaltamente no

Cambiar el factorde "Damping" a

0.2 a 0.7.Default de 1.0

Variasextracciones

de Agua

Checar latemperatura del

Domo, si esta muyfria, adicionar unaextraccion de agua.

Checar elbalance de

materia

DESTILACION

25


DIAGNOSTICO

HEAT AND SPEC ERROR

FALLA

Si no se estaobteniendo la

pureza deseada,adicionar mas

platos

Checar parauna

mejor/peorpureza que la

requerida

Inicia con erroresmuy grandes

Checar los flujosestimados de los

productosEspecificar menoscomponentes en laespecificacion dela columna.

IMPRIMIR PRODUCTOS

OSCILACION

Componentescon un puntode ebullicionmuy cercano

Componentesdando bueltasen la

Adicionaruna

extraccionlateral de

agua

DESTILACION

PROBLEMA 9

1

Se tiene una corriente proveniente de una planta de gas a laque se pretende De-Etanizar, esto es cortar desde Etano yms ligeros del Propano y ms pesados.

Componentes Flujo lb-mol/hr T=90FP=475 psia

Nitrgeno 15.59Co2 341.70Metano 526.52Etano 339.02Propano 576.48i-Butano 88.79n-Butano 222.45i-Pentano 59.22n-Pentano 61.59n-Hexano 134.57

El propano presente en domos no debe ser mayor a 16.0 lb-mol/hr, la relacin de reflujo es de 1:1 y no hay extraccin dedestilado liquido.

S esta proponiendo para este servicio una columna existenteque cuenta con 27 platos

CURSO_HYSYS.pdf

Documents

Transcript of CURSO_HYSYS.pdf