Tutorial Hysys 3.2 l5y6u

1 Ing. Ignacio Velásquez Soza E

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INDICE PASOS BASICOS

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DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA DEL TUTORIAL

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¿Comenzar un nuevo trabajo?

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¿Seleccionar una opción termodinámica?

5

¿Seleccionar componentes?

5

¿Seleccionar unidades de ingeniería?

5

¿Crear un diagrama de flujo?

7

¿Definir las corrientes de la alimentación?

10

¿Ingresar los Parámetros del equipo?

12

¿Corriendo la simulación?

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¿Repaso de los resultados?

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¿Generación de un reporte de salida?

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TUTORIAL HYSYS 3.2 Esta clase particular proporciona las habilidades básicas para SIMULAR CON HYSYS. HYSYS es un programa para simular equipos o plantas completas de procesos, y la mejor manera de dominarlo será usándolo. Aquí proporcionamos una descripción paso a paso de cómo solucionar un problema de estabilización de condensado de gas natural. PASOS BASICOS ¿Los diez pasos básicos siguientes se utilizan para realizar una simulación de un diagrama de flujo en HYSYS? ¿Comenzar un nuevo trabajo? ¿Seleccionar una opción termodinámica? ¿Seleccionar componentes? ¿Seleccionar unidades de ingeniería? ¿Crear un diagrama de flujo? ¿Definir las corrientes de la alimentación? ¿Ingresar los Parámetros del equipo? ¿Corriendo la simulación? ¿Repaso de los resultados? ¿Generación de un reporte de salida? Recomendamos salvar su trabajo en cada paso DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA DEL TUTORIAL. El problema que se solucionará en esta clase particular se ilustra en el cuadro 1. Es una planta de estabilización de condensado. El gas ingresa al sistema en las condiciones de la alimentación mostradas. En nuestro trabajo tomamos una unidad existente y deseamos determinar nuevas condiciones de funcionamiento y cualquier modificación necesaria. Los requisitos del diseño son como sigue: 1. El punto de condensación cricondothermico (el posible más alto) del gas del producto debe ser 20 ºF o menos. 2. El condensado estabilizado (corriente 9) debe tener un contenido máximo de propano del 1%.

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Cuadro 1 Condensate Stabilizer Feed:

HX-1

HX-2 (Cooler)

Valve

Stabilizer

P out = 125 psia

12 stages

T = 75. F

P drop Tubes = 5 psi

P drop = 5 psi

P = 200. psia

P drop Shell = 5 psi

T out = -5 F

N2 = 100.19 lb-mol/hr

Vap. Frac. (1) = 1.0

C1 = 4505.48

Feed stage = 1 Bottom draw = 30 lb-moles/hr

Column P drop = 5 psi

C2 = 514.00 C3 = 214.00 iC4 = 19.20 nC4 18.18

=

iC5 = 26.40 nC5 = 14.00 nC6 = 14.00

¿Comenzar un nuevo trabajo? File New Case

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¿Seleccionar una opción termodinámica? Seleccionar una opción termodinámica significa básicamente seleccionar un modelo o método para el calculo del equilibrio de fases líquido-vapor y seleccionar un método o modelo para calcular el balance de calor. Usted hace esto usando simulation Basis Manager en la barra del menú.

Presione: Fluid Pkgs: Add Peng-Robinson Cerrar ventana ¿Seleccionar componentes? Presione: Components; View

Seleccionar los diferentes componentes integrantes del sistema marque el componente y haga clic en Add Pure y cierre la ventana. ¿Seleccionar unidades de ingeniería? Presione: Enter Simulatrion Enviroment 5 Ing. Ignacio Velásquez Soza E

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Elija en la barra del menú Tools: Prefeerences: Variables Defina el sistema a usar SI o Ingles (Field), si es necesario personalice el sistema de unidades

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¿Crear un diagrama de flujo? Para dibujar el diagrama de flujo que usted trabajará con la paleta, como se muestra en la figura:

Observe por favor lo siguiente sobre la paleta: ¿La primera flecha de color azul indica corrientes de flujo? ¿La segunda flecha roja permite al introducir corrientes de energía en el diagrama de flujo? ¿Las cajas siguientes color gris permiten al introducir diferentes equipos al diagrama de flujo? Las siguientes cajas en color verde son operaciones lógicas. Hay cuatro operadores lógicos que se utilizan sobre todo en modo de estado estacionario. Éstos son SET, ADJUST, BALANCE, RECYCLE, y Spreadsheet la hoja de balance. El resto de las operaciones lógicas de la unidad se utiliza sobre todo en modo dinámico y será discutido posteriormente, así como una explicación más cuidadosa de cada opción disponible. ¿El señalar a una caja con el cursor despliega una pequeña etiqueta descriptiva que indica lo que representa cada caja? ¿El señalar a una caja y hacer click con el botón izquierdo del ratón activarán la función correspondiente? El señalar a una caja y hacer click con el botón izquierdo del ratón habilita una paleta secundaria de las opciones del icono a ser exhibidos. Crear un diagrama de flujo es el proceso de poner iconos de las operaciones 7 Ing. Ignacio Velásquez Soza E

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de la unidad en la pantalla, conectándolos con las corrientes de flujo y energía. Todas estas operaciones se pueden realizar usando la paleta. Alimentación: Comenzaremos poniendo iconos de las operaciones de la unidad en el diagrama de flujo. Por convención, HYSYS requiere que cada corriente venga de una operación en la unidad y vaya a una operación de la unidad. Por lo tanto, debemos poner un icono de la alimentación en el diagrama para servir como unidad "fuente" para la corriente de la alimentación (1). Haga clic en la flecha azul de la paleta y arrastre hasta la pantalla Éste es un buen lugar para comenzar, Luego continué marcando cuatro corrientes y un intercambiador de calor (Heat Exchanger), como se muestra:

Para unir las corrientes de materia con el equipo, haga doble clic en el equipo y aparecerá la pantalla siguiente:

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Una vez que ingresa las corrientes correspondientes de entrada y salida al intercambiador de calor y cierra la ventana el diagrama de flujo aparece como sigue:

De esta manera se continúa construyendo el resto del diagrama.

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¿Definir las corrientes de la alimentación? Ahora estamos en condiciones de definir las corrientes de la alimentación. Esto se puede hacer realizando doble click directamente en la corriente que deseamos especificar. La caja de diálogo de las corriente 1 aparecerá como sigue:

¿Observe por favor los puntos siguientes sobre esta caja de diálogo? El primer campo, llamado Stream Name permite que usted incorpore una etiqueta o un nombre de la corriente. Este nombre puede ser hasta 16 caracteres alfanuméricos, y aparecerá en el diagrama cuando usted cierra esta caja de diálogo. Los cuatro campos; Fracción de la fase vapor; la temperatura, la presión, y la entalpía, definen las características termodinámicas de la corriente. Según la regla de fases de Gibbs, una vez que se dé la composición, especificando dos de las cuatro características termodinámicas de una mezcla definirá las otras dos. Así, definiendo la composición, la temperatura, y la presión define la fracción de vapor y la entalpía. Alternativamente, definiendo la composición, la presión, y la entalpía definirá la fracción de vapor y la temperatura. HYSYS, sin embargo, por convención, no permite esta libertad. Puesto que las entalpías se calculan, el cálculo de cualquier entalpía de la corriente es un proceso complicado que es propenso a errores. Por esta razón, HYSYS no permite que usted incorpore entalpía en la corriente. Por lo tanto, para definir cualquier corriente en HYSYS, el debe definir la composición de esa corriente, y dos variables adicionales la temperatura, la presión, o la fracción del vapor. Las unidades del flujo del total de los campos y las unidades de los componentes trabajan juntas para proveer al una variedad de maneras 10 Ing. Ignacio Velásquez Soza E

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de definir las composiciones de la corriente. Las fracciones que no suman a 1.0 se normalizan automáticamente haciendo click en la caja de diálogo. Si hace doble clic en el campo molar flow la siguiente pantalla se desplegara.

Ahora, déjenos incorporar los datos. Comencemos con temperatura. Muévase por favor al campo de la temperatura haga clic en él. Marque en el campo apropiado, 75 º F . Coloque el cursor en el campo de la presión. Introduzca 200 Psia en este campo. Después, bajemos al campo de Molar Flow, hacemos doble clic izquierdo en este campo y marcamos Mole Flow y luego vamos al nitrógeno. Baje por favor el cursor hasta que señala al campo a la derecha del nitrógeno. Introduzca 100.19 lbmol/hr en este campo. De manera similar, incorpore los números siguientes en sus campos correspondientes: N-hexano 14; del N--pentano 14; i-pentano 26.4 del N-butano 18.18 del i-butano 19.2;del propano 214 del etano 514 del metano 4505.48 introducir esta información de la corriente presionando el botón [ok], si la información es correcta cambia el color a verde, cerramos la ventana y en el diagrama de flujo debe cambiar la corriente a azul.

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Estamos listos ahora para ingresar los parámetros del equipo.

¿Ingresando los Parámetros del equipo? Especificando el primer Intercambiador de calor (Heat Exchanger) De una manera similar a las corrientes, pueden ingresarse los parámetros de equipo, haciendo doble clic directamente en el equipo. Una caja de diálogo de entrada de especificaciones del equipo aparecerá: 12 Ing. Ignacio Velásquez Soza E

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AHORA, INGRESEMOS LOS DATOS A LA PANTALLA La caída de presión para ambos lados del intercambiador en 5 psi. Nosotros necesitamos especificar la primera corriente para estar a su dewpoint. Nosotros hacemos esto especificando la fracción de vapor de la corriente en 1. Especificamos lo siguiente: Parameters Model : Weighted ∆P = 5 Psi

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Worksheet Vapour fraction stream 2 = 1

Epecs: Heat balance: Active

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Esto completa la entrada para esta unidad. Nosotros necesitamos guardar esta información y cerrar la caja del diálogo ahora. Usted hace esto haciendo clic en el botón [OK]. Especificando el segundo Intercambiador de calor (Cooler) Mueva el cursor al segundo Intercambiador de calor y haga doble clic. El menú para un cooler aparecerá. Especifique Intercambiador 2. Parameters Pressure drop = 5

Worksheet Temperature of stream 3 = -5 ºF

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Especificando el separador. En nuestro ejemplo, el equipo es un separador de líquido y vapor y no requiere ninguna especificación. Por lo tanto, no necesitamos incorporar ninguna entrada para esta unidad. Especificando la válvula... Incorporemos la presión de salida para la válvula. Mueva por favor el cursor a la válvula y haga doble clikc. La caja de diálogo de la válvula aparecerá. Puesto que nuestra presión de salida, para esta unidad es 125 psia, introduzca por favor 125 en la presione el botón [OK]. Esto termina la entrada para la unidad de la válvula. Valve VLV100: Worksheet Outlet pressure = 125 Especificando la torre de estabilización: Haga un doble clic en la torre. La caja de diálogo de la columna de destilación de Reboiler absorber aparecerá. Hay cuatro páginas según lo indicado por la pantalla. En la primera página se especifica las corrientes de materia y energía; el número de etapas, que es 12, y la localización de la etapa de la alimentación, que es etapa número 1. Por lo tanto, termine por favor su pantalla según lo demostrado abajo:

En la segunda página necesitamos incorporar la presión superior, que es 125 psia; la caída de presión en la columna, es de 5 psi; Por lo que la presión en el Reboiler es de: 130 Psi. En la pagina 3 es opcional, si disponemos debemos especificar la temperatura en el tope de la columna y la temperatura en el Reboiler, 16 Ing. Ignacio Velásquez Soza E

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En la pagina 4 se debe especificar Buil-up Ratio Especifique 1.38 Presione Done Ingrese a Monitor y especifique: Botom Prod Rate: 30 lbmol /h Activa Verifique que los grados de libertad de la columna estén en cero

¿Corriendo la simulación? Para correr la simulación, haga clic en el comando Run de la barra del menú. Esto hará correr el menú: Deseamos realizar un análisis en estado 17 Ing. Ignacio Velásquez Soza E

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estacionario, así que seleccione para funcionar toda la opción. El programa primero volverá a inspeccionar los datos y enumerará cualquier error y/o advertencia en la pantalla. Si, no tenemos ningún error. El cálculo entonces procederá. Para terminar, la caja de mensaje aparecerá de color verde, con el mensaje "ha convergido". ¿Repaso de los resultados? Ahora que la simulación se completo, deseamos repasar los resultados antes de imprimir una copia. Hacemos esto usando los comandos Reports y Utilities en la barra de menú Tools. Con estos comandos, comprobaremos si hemos resuelto los criterios del diseño. Comprobando el punto de condensación cricondentérmico. (cricondentherm dewpoint.) Si hemos elegido la temperatura apropiada en el intercambiador de calor número 2, el punto de condensación cricondentherm para la corriente del producto (gas) (la corriente 7) será 20º F o menos. El punto de condensación cricondentherm, es la temperatura más alta del punto de roció de una mezcla a cualquier presión. La manera más simple para que identifiquemos la temperatura más alta del punto de roció del gas del producto es trazar la envolvente de todas las temperaturas del punto de roció del gas, es decir trazar un diagrama de fases. Ahora hagamos eso. Plot: Stream 7 Hacer doble click en la corriente 7 Attachments Utilities: Create: Envelopes: Add Utilities

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Punto criocondentherm: 18.99 ºF Perfomance: hidrate; Plots; Table

Comprobando la pureza de la corriente de fondo. Nuestra segunda especificación requiere que el por ciento de propano en la corriente 9 sea del 1%. Podemos comprobar y ver si hemos alcanzado esta especificación usando el comando de los resultados de la corriente. Señale la 19 Ing. Ignacio Velásquez Soza E

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corriente 9 y haga doble clic. Cuando usted hace esto, el menú de los resultados aparecerá.

Deseamos comprobar las composiciones de la corriente, y deseamos hacerlo en por ciento molar. Por lo tanto, debemos primero fijar nuestras unidades de flujo. Señale Molar Flow y haga doble clic y marcamos fracción molar y observamos que no alcanza la especificación:

Fracción Molar de Propano: 2.45 % Verificar que la corriente de fondo de la columna contenga menor en fracción molar en propano que 1%, para tener un condensado estabilizado. Colocar una nueva especificación en la columna: 20 Ing. Ignacio Velásquez Soza E

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Deseamos cambiar nuestra especificación del índice de flujo inferior a una especificación de la pureza. Por lo tanto, debemos comenzar cambiando el modo de la especificación. Para hacer esto, haga doble clic en la torre y especifique: Specification Botom Prod Rate: 30 lbmol /h Comp Fracción Add Column Component flow Stream 9 Componente: Propano Spec Value: 0.01

Monitor Botom Prod Rate: 30 lbmol /h Estimada Comp Fracción: 0.01 Activa

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Verifique la corriente 9 haciendo doble clic y luego molar flow y observe la fracción molar propano.

¿Generación de un reporte de salida? Para generar un reporte haga clic en Reports del menú Tools, y seleccione los objetos que se va a imprimir en el reporte, siguiendo los siguientes pasos: Reports: Create

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Como ejemplo imprimiremos los datos de la columna de destilación y el diagrama de fases Insert Data sheet: T-100 COL (1) All pages: Add Envelope Utility-3 : Add

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