Curso: Simulación HYSYS (Estacionario) TEMA 1 ... - IqTMA-UVa

Curso: Simulación ─ HYSYS (Estacionario) TEMA 1Caso Práctico. Software comercial de simulación de procesos químicos. Fundamentos de la simulacióncon HYSYS. Ayuda.CASO PRÁCTICOCaso práctico Planteamiento Comprimir una corriente de aire (20ºC, 1bar, 300/kg/h) con uncompresor de desplazamiento positivo hasta 6 bar.Resolución 'manual'1. Calcular la entalpía de la corriente de entrada (P, T, x i , EOS)2. Eficacia de la compresión politrópica.3. Variación de entalpía en el compresor.4. Entalpía de la corriente de salida.Iniciar HYSYSPantallaBotonesObject Status Trace WindowStatusPerformanceSlider• Status: descripción breve del elemento señalado por el cursor.• Object Status: situación instantánea de la simulación. Variables pendientes de definir,...• Trace Window: Listado permanente de acciones realizadas (cálculos, errores, grabarficheros,...)• Performance Slider: ajusta la relación cálculo/respuesta de la interface.Ingeniería de Procesos y Sistemas SIMULACIÓN: HYSYS (Estacionario) Tema 1 ─ p.1/10

Secuencia de definiciónCaso práctico Simulación Etapas de definición del proceso1. Preferencias de la simulación (denominación de corrientes,unidades, formatos,...)2. Modelos (termodinámicos y empíricos): equilibrio entre fases,cinéticas de reacción, cálculo de propiedades,...3. Diagrama de flujo: operaciones y conectividad.4. Variables de operación.Preferencias de la simulación• /Tools /Preferences /Variables /Units: EuroSI (la presión en bar)• Cerrar (X)• /File /New /Case• /File /Save: CursoHYSYS_01.hscSimulation Basis Manager• Componentso Master component list: View• Match: Air [Add pure]o Cerrar (X)• Fluid Pkgs: Addo Prop Pkg• Filter:EOSs• Base Property Package:o Cerrar (X)• Enter Simulation Enviroment:Peng RobinsonIngeniería de Procesos y Sistemas SIMULACIÓN: HYSYS (Estacionario) Tema 1 ─ p.2/10

SOFTWARE COMERCIAL DE SIMULACIÓN DE PROCESOS QUÍMICOSSoftware desimulación deplantas deprocesosquímicosProgramas comercialesObjetivosFLOWTRAN, PROCESS, DESIGN 2000, ASPEN, ChemCAD,HYSYS, ,...Determinar el DIAGRAMA DE FLUJO y las CONDICIONES DEOPERACIÓN que conducen a un diseño óptimo del proceso.• Maximizar el beneficio.• Minimizar el consumo energético y de materias primas.• Minimizar la producción de residuos.• Optimizar la puesta en marcha y apagado.• Optimizar la controlabilidad y estabilidad del proceso.Estructura de un simuladorElementos de unsimulador• Rutina de ejecución (gestión del programa).• Base de datos de propiedades físicas• Paquete de modelos para el cálculo de propiedadestermodinámicas y de transporte.• Subrutinas de cálculo de operaciones.• Interfaz de usuario.• Otros: optimización, análisis de sensibilidad, simulacióndinámica, correlación de propiedades,...Especificacionesde HYSYSMétodos para el cálculode propiedadesEcuaciones de estado• Cúbica 'propia' generalizada• Kabadi Danner• Lee Kesler Plöcker• BWRS• Peng Robinson (PR, PRSV, +Sour Water)• Soave Redlich Kwong (+Sour Water)• Zudkevitch JoffeeIngeniería de Procesos y Sistemas SIMULACIÓN: HYSYS (Estacionario) Tema 1 ─ p.4/10

Coeficientes de actividad• Margules• Van Laar• Wilson• UNIQUAC• NRTL• Chien-NullEcuaciones semiempíricas• Chao Seader• Grayson StreedModelos de presiones de vapor• Antoine• Braun K10• Esso tabularMisceláneos• Amine Pkg• ASME Steam• Glycol PPkg• NBS Steam• MBWR, ...Vapor: Ideal, RK, Virial, PR, SRKPropiedades calculadasOperacionesCalculadas por HYSYS según modelos preestablecidos, atendiendo altipo de componentes y condiciones.Propiedades termodinámicas• Densidad• Entalpía• Entropía• Capacidad caloríficaPropiedades de transporte• Viscosidad• Conductividad térmica• Tensión superficialHeat Transfer Equipment• Air Cooler• Cooler/Heater• Heat Exchanger• Fired Heater (Furnace)• LNGPiping Equipment• Mixer• Pipe Segment• Tee• Valve• Relief ValveRotating Equipment• Compressor/Expander• Reciprocating Compressor• PumpIngeniería de Procesos y Sistemas SIMULACIÓN: HYSYS (Estacionario) Tema 1 ─ p.5/10

Separation Operations• Separator / 3-Phase Separator / Tank• Shortcut Column• Component Splitter• ColumnHerramientas de análisisSolid Separation Operations• Simple Solid Separator (Simple Filter)• Cyclone• Hydrocyclone• Rotary Vacuum Filter• Baghouse FilterReactors• CSTR• Plug Flow Reactor (PFR)• Conversion / Equilibrium / Yield / GibbsLogical Operations• Adjust• Balance• Boolean Operations• Digital Point• Parametric Unit Operation• Recycle• Set• Spreadsheet• Stream Cutter• Transfer Function• Optimizer• Process Data Tables• Data Recorder• Strip Charts• Case StudiesIngeniería de Procesos y Sistemas SIMULACIÓN: HYSYS (Estacionario) Tema 1 ─ p.6/10

Utilities• Boiling Point Curves• CO2 Freeze Out• Cold Properties• Composite Curves• Critical Properties• Data Reconciliation• Depressuring - Dynamics• Derivative• Envelope• FRI Tray Rating• Hydrate Formation• Master Phase Envelope• Parametric• Pipe Sizing• Production Allocation• Property Balance• Property Table• Tray Sizing• User Property• Vessel SizingIngeniería de Procesos y Sistemas SIMULACIÓN: HYSYS (Estacionario) Tema 1 ─ p.7/10

FUNDAMENTOS DE LA SIMULACIÓN CON HYSYSConceptosBásicosFlowsheet ySubflowsheet• Permiten la subdivisión del sistema en 'pequeños' diagramas másmanejables y con características propias.• Elementos característicos de cada subflowsheet:o Fluid Packageo Operaciones y corrienteso PFDo Workbooko Entorno de pantalla• Cargar ejemplo:/File /Open /Case:• C:\Archivos de programa\AspenTech\Aspen HYSYS V7.3\Samples\ Propylene GlycolProduction Process.hsc• En vista PFD: seleccionar 'Column', [Botán dcho], 'Open PFD'• /Tools /Workbooks: ver corrientes y operaciones en 'Main' y en'COL1'.• Acceso rápido a elementos:'Object Navigator'‘Flowsheet Summary’Entornos (Enviroments)• Permiten focalizar la simulación en un área o aspecto concreto. Haycinco entornos distintos:o Basis Enviroment. Selección de los modelos de cálculo depropiedades, componentes, reacciones,...o Oil Characterization Enviroment. Caracterización defracciones de petróleo. Creación de pseudocomponentes.o Main Flowsheet Enviroment. Diagrama de flujo principal.o Subflowsheet Enviroment. Diagrama de flujo 'anidado'.o Column Enviroment. Un tipo particular de subflowsheetdestinado a la simulación de columnas. Ejemplospredefinidos.• Relación entre entornos y secuencia natural:• En el recálculo subsiguiente a una modificación se respeta lajerarquía de entornos: sólo se recalcula el entorno afectado y sus'descendientes'.Ingeniería de Procesos y Sistemas SIMULACIÓN: HYSYS (Estacionario) Tema 1 ─ p.8/10

Característicasdel softwareElementosBásicos de laInterfaceInteractividadPFDWorkbookProperty View• Cualquier modificación o información adicional en lasespecificaciones del diagrama se propaga por el mismo en ambasdirecciones, forzando el cálculo de los elementos afectados, siempreque se disponga de la suficiente información. Esta evolución sepropaga hasta donde pueda alcanzar.• Representación gráfica del diagrama de flujo, incluyendooperaciones, corrientes y tablas.• Tablas con la relación y características de operaciones y corrientes.• Formularios propios de cada corriente/operación, con suscaracterísticas.Ingeniería de Procesos y Sistemas SIMULACIÓN: HYSYS (Estacionario) Tema 1 ─ p.9/10

AYUDAAyuda enHYSYSOn-line• Línea de status, Object Status Window, Trace Window.• F1: ayuda de contexto• Ejemplos:C:\Archivos de programa\AspenTech\Aspen HYSYS V7.1\SamplesDocumentaciónHYSYS Documentation: HYSYSInicio/Todos los programas/AspenTech/AspenONE V7.1 Documentation/Aspen Engineering V7_1/Aspen HYSYSAspenHYSYSSimBasisV7_3-RefAspenHYSYSV7_3-UnitOpsAspenHYSYSDynModelV7_3-RefAspenCOMThermoV7_3-RefAspenHYSYSV7_3-CustAspenHYSYSOLIIF_V7_3-RefSetting up the simulation environment in detailComplete reference of all unit operationsUsing dynamic simulationsTailored thermodynamic packageAdvanced automation of HYSYS processesInterface with OLI for electrolyte systemsIngeniería de Procesos y Sistemas SIMULACIÓN: HYSYS (Estacionario) Tema 1 ─ p.10/10