Aspentench Simulacion de Procesos Con Aspen Hysys 2006
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8/16/2019 Aspentench Simulacion de Procesos Con Aspen Hysys 2006
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SIMULACI N DE PROCESOS CON
ASPEN HYSYS 2006
Ing. José Luis Aguilar Salazar
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INTRODUCCIÓN
La simulación de procesos se ha convertido en unaherramienta 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.
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. Análisis de riesgos operativos (HAZOP).
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INTRODUCCIÓN
Se aplica a todo tipo de industrias :
- Exploración & Producción.
- Plantas de separación y tratamiento de gas
- Refinación del petróleo
- Petro uímica.
- Química y Farmacéutica.
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- Aceitera
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- Azucarera
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INTRODUCCIÓN
La simulación es la representación de un proceso o fenómeno, .
A través del modelo se trata de explicar el comportamiento de un, .
Los modelos se establecen a través de ecuaciones basadas enLe es Fundamentales:
1. Continuidad (Balance de Materia)
. a ance e nerg a
3. Balance de Cantidad de Movimiento
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4. Ecuaciones de Transporte
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INTRODUCCIÓN
Leyes Fundamentales (Cont)
5. Ecuaciones de Estado
6. Equilibrio
7. Actividad
.
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 deemplear métodos numéricos ya sean programados por el usuario oSimuladores de Procesos comerciales
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los modelos utilizando métodos numéricos
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INTRODUCCIÓN
Los simuladores de procesos se han convertido en una herramientabásica para los estudiantes de Ingeniería e Ingenieros que se desempeñanen la industria.
mecánicas, procesos, hidráulica, estructural, etc.
Los simuladores comerciales enfocados a los procesos son:-
- CHEMCAD
- PRO II PROVISION- PIPE-FLOW
- PIPESIM
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- OLGA
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CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS DESIMULACIÓN
Los simuladores más empleados son:
1. Simuladores globales u orientados a ecuaciones.
- Las ecuaciones que rigen cada equipo se integran entre sí, dando origen a un
planta a simular.
- La solución del problema consiste en resolver un gran sistema de ecuacionesalgebraicas, por lo general, altamente no lineal.
Desventajas
- Problemas de convergencia- Existencia de varias soluciones matemáticamente factibles, por ser el sistema
fuertemente no lineal.
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- Pérdida de la asociación entre la ecuación y el equipo correspondiente
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CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS DESIMULACIÓN
.
- Estos simuladores resuelven cada tipo de equipo por separado usando lastécnicas que son adecuadas para el mismo.
- El flujo de información coincide con el “flujo físico” de la planta.
-matemático.
- El enfoque en la teoría secuencial modular impone conocer las condiciones deas corrientes e entra as
- Calculan las condiciones de las corrientes de salida y los correspondientes
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CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS DESIMULACIÓN
2. Simuladores Secuenciales (Cont.)
Ventajas
- Convergencia rápida.
- Existe asociación entre la ecuación y el equipo.
Desventajas
-objetivos, por lo que la tarea de optimización no se puederealizar en forma directa.
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CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS DESIMULACIÓN
2. Simuladores Secuenciales (Cont.)
Elementos de un Simulador Secuencial
- Corriente: Mezcla de multicomponentes caracterizadas por el caudal,composición y estado termodinámico
- Modulo: Representa un equipo, unidad de proceso o una operaciónmatemática
MODULO
Parámetros
Corriente deEntrada
orr en e eSalida
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del Modulo
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CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS DESIMULACIÓN
2. Simuladores Secuenciales (Cont.)
Resolución de los modelos de los módulos una a la vez en unadeterminada secuencia
Conociéndose las alimentaciones el modulo es calculado y sus salidasdeterminadas
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DISEÑO DE PROCESOS
Los ingenieros deben producir documentos
diseñar
El diseño de plantas de procesos llevaestán mas inmersos en dos que son:
Ingeniería BásicaIngeniería de Detalle
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INGENIERÍA BÁSICA
Es realizado principalmente por Ingenierosu m cos.
Define los aspectos centrales de la planta
Genera los siguientes documentos:
Descri ción del rocesoDiagrama de entrada y salidaDiagrama de bloques genéricos
Diagramas de Flujo de Bloques (BFD)Diagrama de Flujo de Proceso (PFD)
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INGENIERÍA BÁSICA
Diagrama de flujo del proceso: Documento queescr e a secuenc a e operac ones que
conforman el procesoagrama e en ra a y sa a:
Diagrama de bloques genéricos: Basado en elanterior, incluye nuevos bloques que representan
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las áreas de las plantas (Separación, Reacción….)
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INGENIERÍA BÁSICA
Diagramas de Flujo de Bloques (BFD): Incluyecon c ones pr nc pa es e operac n, n ormac n
importante (rendimiento, conversiones….), balances
Diagrama de Flujo de Proceso (PFD): Incluye loslazos de controles rinci ales balances de materia y energía definitivos y especificación de equipos.(Este tipo de diseño se lleva a cabo en hysys)
Hoja de datos (Data Sheet): Especifica los equiposdurante la Ingeniería Básica
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INGENIERÍA DE DETALLE
Características:Se lleva a cabo en un grupo interdisciplinario de
ingenieros
física de la planta
Diagrama de tuberías e Instrumentación (PID oP&ID)
e asa en e y espec ca a em s me ro ylongitudes de tuberías, servicios industriales, drenajes,espesores, materiales, instrumentos de control.
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INGENIERÍA DE DETALLE
Diagrama de tuberías e Instrumentación (PID o
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INGENIERÍA DE DETALLE
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INGENIERÍA DE DETALLE
Hojas de datos (Data Sheet): Especificacionest cn cas e os equ pos.
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ASPEN HYSYS
HYSYS es un simulador de Procesos, estático secuencial modular,aplicado a la industria química, petroquímica, refinación, exploración
& producción, farmacéutica y ambiental
r r z r u r y ,calculo de propiedades Fisicoquímicas, dimensionamiento de equipos
incluyendo costos. Calculo de cargas de calor, requerimientos de,
Herramienta de apoyo en la elaboración de proyectos en todas sus
Herramienta para Optimizar Procesos existentes e incrementar larentabilidad
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ASPEN HYSYS
BASE DE DATOS
- Contiene mas de 1500 componentes sólidos, líquidos y gaseosos
- Propiedades Fisicoquímicas de las sustancias puras.- Parámetros de Interacción Binaria para el calculo de coeficiente de actividad- Electrolitos.
BASE DE CRUDOS- Contiene propiedades de muchos Crudos a partir de datos experimentales
CARACTERIZACIÓN DE FRACCIONES DE PETRÓLEO- Correlaciones especificas para fracciones livianas y pesadas.- Modelos de interconversión de curvas de destilación
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ASPEN HYSYS
MODELOS TERMODINÁMICOS
- -Entalpías
Modelos de actividad Ecuaciones de estado Miselaneos
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ASPEN HYSYS
OPERACIONES UNITARIAS
HYSYS posee un integración grafica que permite modelar mas de 40 diferentesoperaciones Unitarias:
Acumuladores FlashColumnas de Destilación, azeotropica,
Columnas de Extracción .
CompresoresTurbinas
BombasIntercamabiadores de CalorSeparadorMezcladores
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Tuberías Válvulas de bloqueo y Control
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ASPEN HYSYS
MÓDULOS ADICIONALESHYSYS contiene módulos adicionales como ser:
- RefSYS O s
- Upstream Ops
- HTFS, HTFS+ (intercambiadores de Calor)- PIPESYS (Tuberías)
- SPS-HYSYS Tuberias (Cristalización - Secado – Ciclones)
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- SULSIM
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ASPEN HYSYS
SELECCIONAR LOSSELECCIONAR EL
MODELO
UNIDADESCOMPONENTES TERMODINAMICO
COMPONENTES
FLUJOS Y
CONDICIONES DELAS CORRIENTES
DE ENTRADA
HACERDIAGRAMA DE
PROCESO
INTRODUCIRPARAMETROS DE
DISEÑO O DEEVALUACION
HACER AJUSTE ADICIONALES
INTERPRETAR
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(CONTROLADOR)
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MODELOS TERMODINÁMICOS
El proceso de selección debe hacerse tomando en cuenta
Rangos de Presión y Temperatura
Fases involucradas Naturaleza de los componentes
Disponibilidad de Información
El proceso de selección es “Profesional” no computacional
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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 Actividad
Habilidad limitada para representar líquidos no-ideales
Pueden representar líquidos altamenteNo-Ideales
Pueden representar ambas fases líquida y
gaseosaRepresenta solamente la fase líquida. Lagaseosa debe ser representada aún por
un modelo EOS
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temperatura
dependientes de la temperatura
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MODELOS TERMODINÁMICOS
Ecuaciones de Estado (E-o-S)
. eng- o nson
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MODELOS TERMODINÁMICOS
Ecuaciones de Estado (E-o-S)
. ee- es er
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MODELOS TERMODINÁMICOS
Modelos de Actividad
. argu es
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MODELOS TERMODINÁMICOS
Modelos de Actividad
. on- an om wo qu qua on
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MODELOS TERMODINÁMICOS
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MODELOS TERMODINÁMICOS
2. QUIMICOS
APLICACIÓNMETODO PARA EL METODO PARA
Soluciones Ideales Presión de Vapor (VAP) SRK
2 fases líquidas No-IdealesAzeotropos Heterogéneos UNIFAC LATE
- a m -
Altamente No-IdealesAzeotropos Homogéneos
Wilson LATE
2 fases líquidas Altamente No-IdealesAzeotropos Heterogéneos
2 fases líquidas Altamente No-IdealesAzeotropos Heterogéneos
UNIQUAC LATE
2 fases líquidas Altamente No-IdealesAzeotropos Heterogéneos
MARGULES LATE
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Azeotropos Heterogéneos TK WILSON LATE
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MODELOS TERMODINAMICOS
2. QUIMICOS (cont.)
APLICACIÓN
VALOR DE K
LA ENTALPIA
Alifáticos Halogenados MSRK LATE
Moderadamente No-IdealesAzeotropos Homogeneos
Compuestos Polares en Soluciones
Regulares
MSRK (4 parámetros) LATE
ompues os o ares en o uc onesNo-Ideales
SRK Predictivo LATE
Soluciones No-Ideales con SalesDisueltas
Wilson LATE
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MODELOS TERMODINÁMICOS
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MODELOS TERMODINÁMICOS
3. ESPECIALES
APLICACIÓNMETODO PARA EL METODO PARA
Gases disueltos en Agua Ley de Henry
Endulzamiento de Gases H2S-MEA-DEA
H2S-CO2-NH3 disueltos en Agua
Sour Water - PR SRK
Metanol con Gases Livianos NRTL SRK
Compuestos Ionicos disueltos enagua (HCL,NH3,HNO3)
PPAQ SRK o LATE
Deshidtratación de Hidrocarburosusando Tri-etilen glicol
TEGV - PR SRK
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Método para Polimeros Flory-Huggins (FLOR) LATE
MODELOS TERMODINÁMICOS
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MODELOS TERMODINÁMICOS
4. MODELOS PARA SISTEMAS
METODO PARA ELVALOR DE K
Procesos con gases criogenicos PRSeparación 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
,Inhibidores de humedad PR
Sistemas Químicos Modelos de Actividad
Al uilación con HF PR NRTL
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Hidrocarburos donde la solubilidad del Agua esimportante
Kabadi Danner
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