Integración IV UTN FRN Año 2014

Profesor: Ing. Miguel Aranda JTP: Ing. Ezequiel Krumrick

TP 9. Introducción al Simulador1.

Creación de un paquete de fluidos.

El simulador condensa toda la información necesaria para realizar los cálculos de flash y de

propiedades físicas en el Simulation Basis Manager. Esto permite definir toda la información

pertinente (paquete de propiedades, componentes, componentes hipotéticos, coeficientes de

interacción, reacciones químicas, etc.) en el mismo lugar. Este enfoque presenta tres ventajas:

La modificación de la información contenida se facilita al estar concentrada en un único lugar.

Los Paquetes de Fluidos pueden ser exportados en bloque para ser reutilizados en cualquier

simulación.

Se pueden utilizar múltiples Paquetes de Fluidos dentro de la misma simulación, siempre y

cuando todos estén definidos dentro del mismo Basis Manager.

El Simulation Basis Manager es una pantalla que permite manipular todos los Paquetes de Fluidos

presentes en la simulación. Siempre que se comience con una nueva simulación (con New Case), el

simulador pasa directamente a esta pantalla. En la primera hoja del Simulation Basis Manager se

definen los componentes que van a participar de la simulación. En la segunda hoja, se presenta una

lista de los Paquetes de Fluidos con sus Flowsheets

asociados y permite la modificación de cada Paquete

de Fluidos. Tal como mencionamos anteriormente, se

pueden utilizar múltiples paquetes de propiedades

dentro de la misma simulación asignándolos a distintos

flowsheets. Dentro del grupo Current Fluid Packages

encontraremos los siguientes botones:

View - nos permite examinar un Paquete de Fluidos seleccionado

Add - permite agregar un Paquete de Fluidos a la simulación

Delete - elimina el Paquete de Fluidos de la simulación

Copy - copia el Paquete de Fluidos seleccionado. Crea un Paquete de Fluidos idéntico al

seleccionado

Import - permite traer un Paquete de Fluidos desde el disco rígido

Export - permite grabar un Paquete de Fluidos en un archivo para ser reutilizado posteriormente

En este ejemplo mostramos, paso a paso, la construcción de un Paquete de Fluidos y la creación de

una corriente en el workbook de el simulador.

Parte 1: Creación de un Paquete de Fluidos.

Seleccione el icono New Case para crear una nueva simulación.

En la hoja Components, presionar el botón Add. En Components List View, seleccione los

componentes N2, H2S, CO2, C1, C2, C3, i-C4, n-C4, i-C5, n-C5, y C6 mediante el botón Add Pure. Ir

1 Bibliografía: SimBasis – Manuales de Hysys / Unisim.

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a la hoja Fluid Pkg. Cree un Paquete de Fluidos seleccionando el botón Add del Simulation Basis

Manager.i

En Fluid Package, seleccione la ecuación de estado Peng Robinson.

Parte 2: Creación de un Compuesto Hipotético.

Ir nuevamente al Simulation Basis Manager. Seleccionar la opción Hypothetical para agregar un

componente hipotético al Paquete de Fluidos. Los compuestos hipotéticos pueden ser usados para

simular mezclas que no se encuentren entre los componentes puros. Usaremos un hipotético para

modelar la fracción mas pesada que el hexano. Para crear este compuesto hipotético, seleccione el

botón Add Hyppo. Dentro de la misma ventana colocar el nombre del componente, en este caso

C7+. La información mínima que le debemos suministrar al componente hipotético depende del

Normal Boiling Point (NBP). Si el valor del NBP del hipotético es menor que 371.1 C (700 F),

solamente con este dato es suficiente para que el simulador estime el resto de las propiedades. En el

caso de que sea mayor, es necesario ingresar otro valor (Molecular Weight o Ideal Liquid Density).

Cuando el NBP es desconocido, hay que ingresar el MW y la Ideal Liquid Density.

En nuestro ejemplo el NBP del C7+ es de 107.22 C (225 F). Presione el botón Estimate Unknown

Props para estimar el resto de las propiedades.

Con esto, el componente hipotético esta totalmente

definido. Volver a Components y agregar el

hipotético a la lista de componentes. Cada

hipotético que se crea es parte de un Hypo Group.

Por defecto, este hipotético se encuentra en

HypoGroup1. Podemos agregar grupos adicionales

y cambiar de grupo los hipotéticos. Esto se hace en

la hoja Hypotheticals del Simulation Basis Manager. Con esto ya hemos completado la instalación de

un Paquete de Fluidos. Para Ingresar al entorno de simulación, presionar el botón Enter Simulation

Environment del Simulation Basis Manager.

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Parte 3: Como instalar una corriente en el Workbook.

Una vez que se haya seleccionado Enter Simulation Environment, el programa pasa al PFD. En el

caso de querer instalar la corriente desde el Workbook seleccionar el icono Workbook de la barra de

iconos. Las corrientes se instalan en el Workbook al especificar un

nombre para la corriente. En este caso el nombre de la corriente

será 1. Otra manera de instalar una corriente es hacerlo desde el

PFD, presionando mediante el botón izquierdo del mouse la flecha

Azul de la barra de objetos (Object Palette) e instalarla mediante

un click en cualquier lugar del PFD. Acceder al View Properties

de la corriente haciendo doble click sobre la flecha instalada en el

PFD (otra forma de acceder es mediante el botón derecho del mouse y seleccionar de la lista View

Properties).

Mueva el puntero del mouse a la celda Molar Flow (en el workbook o en la pantalla conditions de la

corriente 1) y haga “doble click”con el botón izquierdo del mouse. Aparece una pantalla donde se

ingresa la composición. No es necesario entrar ceros para componentes que no se encuentren en la

mezcla. La función Normalize asignará ceros a las celdas vacías. Si se estuvieran ingresando

fracciones mol, masa o volumen, no es necesario asegurarse que los números ingresados estén

entre 0 y 1, la función Normalize puede calcular

fracciones. Observamos que el simulador calcula

automáticamente el flujo másico y el flujo volumétrico

estándar del liquido. Instalamos tres corrientes con las

composiciones del cuadro a la derecha.

Suministre un valor de Temperatura de 85 F y una

Presión de 400 psia para la corriente 2. No es necesario suministrar los valores en la unidad en que

esté trabajando el simulador, simplemente escriba el valor numérico de la variable y presione el

menú desplegable que se genera automáticamente a la derecha. Seleccione las unidades deseadas.

El simulador convierte automáticamente el valor suministrado en las unidades por defecto. Tan

pronto como se suministra la información de T y P, el simulador calcula automáticamente la fracción

de vapor y la entalpía. Para demostrar el efecto de aumentar la presión, especificamos la presión de

la corriente 2 a 800 psia. Para realizar un cálculo de punto de rocío (por ejemplo a 800 psia), primero

borre el valor de Temperature de la corriente 2. A continuación, especifique el valor de Vapour

Fraction como 1.0. El simulador calcula automáticamente la temperatura de punto de rocío. Grabe

esta simulación presionando el icono con el diskette.

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i PAQUETES DE PROPIEDADES Peng-Robinson

Puede utilizarse para simular procesamiento de hidrocarburos en general. Peng-Robinson (y todas

las ecuaciones cúbicas de estado similares, como ser SRK) no puede simular procesos donde la fase

líquida sea fuertemente no ideal (por ejemplo compuestos polares en fase líquida). Ha sido extendido para

1. Plantas de gas

a. Plantas de ajuste de punto de rocío (LTS).

b. Turboexpander.

c. Plantas de absorción refrigerada.

d. Columnas de destilación (demetanizadoras, deetanizadoras, depropanizadoras, estabilizadoras de

gasolina).

2. Plantas de refinería.

a. Columnas atmosféricas, vacío

b. Fraccionadoras de FCC, gas con de FCC.

c. Columnas de fraccionamiento de delayed coker, hydrocracker.

d. Procesos de refinería con presencia de hidrógeno. (se puede usar Grayson Streed también).

3. Endulzamiento de gas con glicoles (TEG)

a. Simulación de la planta. Predicción de las condiciones de

operación.

b. Para estudios ambientales: predice correctamente de las

emisiones de BTX en este tipo de plantas.

4. Cuando NO usar Peng Robinson :

a. Predicción de concentraciones de hidrocarburos en agua (o de agua en hidrocarburos) en el rango de

PPM (por ejemplo para estudios ambientales. Usar Kabadi-Danner (unicamente).

b. Para endulzamiento de gas o LPG con alcanolaminas (usar módulo de Aminas).

c. Solubilidad de H2S, CO2 y NH3 en agua. Usar Sour-PR o Sour-SRK.

Kabadi-Danner

Es un SRK modificado especialmente para predecir con precisión la concentración de hidrocarburos en

agua en el rango de ppm.

Módulo de Aminas

Este módulo trata de manera especial las columnas de destilación. Utilizando este módulo se puede

predecir la absorción de CO2 y H2S utilizando alcanolaminas.

Modelos de aguas amargas (Sour PR y Sour SRK)

Estos modelos toman en cuenta la disociación de los componentes H2S, CO2 y NH3 en especies

iónicas y su interacción con el agua. Es el único módulo de propiedades fuera de los modelos de electrolitos

(y el de aminas, en su rango de aplicación) que toma en cuenta especies iónicas en solución. De aplicación

especialmente para calcular la solubilidad de estos componentes en agua.

Grayson-Streed

Grayson Streed es un modelo de aplicación para procesamiento de hidrocarburos en general.

También puede usarse para procesos con alto contenido de hidrógeno. Para el tratamiento del agua utiliza

tablas de vapor en lugar de la ecuación de estado misma, por lo que los resultados son ligeramente mas

precisos para el agua que con otras opciones (por ejemplo Peng-Robinson)

Tablas de vapor (ASME steam y NBS steam)

Solo pueden ser utilizadas para el cálculo de propiedades del agua.