primeros pasos hysys

Apuntes clase Simulacin y Optimizacin de Procesos Qumicos Pgina 1

ndice 1. Primeros pasos por hysys .......................................................................................................................................... 2

1.1. Introducir lista de componentes ....................................................................................................................... 4

1.2. Fluid packages .................................................................................................................................................... 8

1.3. Diagrama del proceso ...................................................................................................................................... 13

1.4. El caso de estudio ............................................................................................................................................ 44

1.5. Obtencin de propilenglicol por hidrlisis del xido de propileno ................................................................. 50

1.5.1. Componentes........................................................................................................................................... 51

1.5.2. Ecuaciones de estado (Fluid package) ..................................................................................................... 51

1.5.3. Diagrama de proceso ............................................................................................................................... 52

1.5.4. Reaccin ................................................................................................................................................... 55

1.5.5. Reactor ..................................................................................................................................................... 61

1.5.6. Columna de destilacin ........................................................................................................................... 66

2. Ejercicio del examen ................................................................................................................................................ 87

2.1. Composicin .................................................................................................................................................... 88

2.2. Reaccin ........................................................................................................................................................... 94

2.3. Reactor ............................................................................................................................................................. 95

2.4. Torre destilacin .............................................................................................................................................. 98

2.5. Preguntas examen ......................................................................................................................................... 104

2.5.1. Condicin de entrada del agua? .......................................................................................................... 104

2.5.2. Presin de la corriente de entrada a la columna de destilacin ........................................................... 106

2.5.3. Composicin de etilenglicol en la corriente final por la que se obtiene el producto ............................ 106

2.5.4. Indicar a que temperatura debera operar el reactor para mejorar la selectividad del etilenglicol. Y si el producto deseado fuese el dietilenglicol? ......................................................................................................... 107

ASPEN ONE V8 HYSYS


1. Primeros pasos por hysys

Se le da a new para empezar un nuevo ejercicio Vamos a realizar el siguiente ejercicio


1.1. Introducir lista de componentes

Componentlist es la lista de todos los componentes qumicos Fluid pack es la lista de sistemas termodinmicos Metod asistan indica cual es el mejor mtodo termodinmico que cree mejor para cada caso Cuando existen reaccin se pueden meter en reactions Componentlist se deciden los componentes que se han de meter


La primera parte del ejercicio consiste en introducir los componentes de la lista. En este ejercicio estn aqu indicados.


En rojo abajo ponen los detalles de cosas que fallan o faltan


Ya introduciendo los componentes Se meten los primeros compuestos en base de carbono


1.2. Fluid packages

Nuestro segundo paso es introducir el modelo Fluid Packages En este caso se trata de un Peng-Robinson. Como se ve en la siguiente imagen se puede poner


Si en mi modelo no estn los coeficientes binarios completos hay que completarlos. El nico mtodo que complementa es unifacvle vapores lquidos en equilibrio, si es lquido lquido debera pinchar el de abajo LLE. Pinchando en slo los desconocidos me calculan los que no conozco Todo sistema que tenga sustancias polares (agua) necesita sistema modelo de actividad Los que tengan sustancias apolares (petrleo, gases) necesita sistema dinmico Para este primer ejercicio se deja el peng.-robinson


Una vez completado las propiedades hemos metido lo bsico. Luego nos vamos a simulacin


1.3. Diagrama del proceso

Se pincha en simulacin y se dibuja el proceso por etapas. La tabla de ayuda se esconde y aparece con F4. Las corrientes azules son de materia. Las rojas son de energa. El semforo se pone en pausa si hay algn clculo que da error o falla. No vuelve a funcionar hasta que el semforo lo coloquemos de nuevo en verde. El sistema de unidades el trae unos cuantos bsicos. Se pincha dos veces sobre la corriente de materia


En streamname se pone feed que es como se llama en el ejercicio a esa corriente Hay que darle la composicin, el caudal, De las tres siguientes hay que dar dos: presin, temperatura y fraccin de la fase vapor(porcentaje vapor y lquido en la mezcla).


Tras meter los datos del problema la franja amarilla me canta que falta la composicin. En la tabla de la izquierda meto la composicin

Si se meten los caudales de cada uno de los componentes Procedemos a meter los datos que tenemos en el enunciado del problema en el apartado de composicin. Tener en cuenta que hay que cambiar a fraccin molar


Si son fracciones molares abajo debe dar uno


Al meter la temperatura en farenheit me la ha calculado a grados centgrados. Se ha puesto la franja en verde porque el ha calculado el resto de los datos. Supongamos que no metemos los dos valores. De temperatura y presin. Supongamos que tenemos el lquido en un punto de burbuja [temperatura a la que empieza a formar vapor) punto de roco a la que empieza a condensar los vapores] Si le digo que la fraccin vapor es todo cero me calcula la temperatura del punto de burbuja a esa presin. Si cambiamos la presin me cambia la temperatura. Si le cambio la fraccin de vapor a 1 (todo vapor) me cambia la temperatura


Pinchando sobre la tabla podemos modificar variables


Si le meto la densidad En la tabla podemos ver ms a la derecha las fases lquidas y vapor sus condiciones


Si pinchamos en la pestaa worksheet marca todas las corrientes de entrada y salida del equipo. Hay que introducir la cada de presin o deltaP que se produce al lquido cuando llega a la vlvula.


Worksheet aparece en todos los equipos Metemos el separador


Metemos una bomba


Como en los casos anteriores tenemos que ponerle las entradas y las salidas. Las entradas ya las debemos tener en el desplegable. Las salidas si an no las hemos introducido deberemos escribir su nombre y automticamente se unirn cuando metamos los datos que les correspondan ms adelante.


Se me han pasado algunos pasos


Se recomienda ir a la ayuda para ver que equipo y forma de clculo que tiene cada uno. Simple en point considera que la variacin de la temperatura es linear. Esto solo es verdad si la diferencia de temperatura es muy grande. Slo se puede usar si no hay cambio de fase. El simple weighted no considera que se lineal. Divide el cambiador de calor en segmento y hace los clculos segmentos por segmentos. En rigorous requiere conocer todas las dimensiones y caractersticas internas del cambiador de calor. Si la conoces bien el clculo es mucho ms preciso. Tiene su propia pestaa. En el ejercicio vamos a usar el simple


Ft es un factor de clculo para los cambiadores de calor cuando tenemos corriente cruzada. Lo dejamos por defecto.


Aqu se cambia el icono a uno que nos guste ms


Metemos los datos de shellout


1.4. El caso de estudio El objetivo modificar una variable independiente para ver cmo se comporta la dependiente

Aadir las variables a trabajar


El objeto a controlar vlvula1. Corresponde en el enunciado a la VLV-101 porque le cambiamos el nombre para probar por valvula1


Queremos controlar la presin

Rangos de medida


Pulsar Run para ejecutar


El mximo es el punto ideal de trabajo para maximizar la cantidad de propano en la salida Hay que tener en cuenta que si dejo esto as mi presin drop se ir a 300. As que podemos volver al paso previo para el clculo de este mximo o poner la presin ms ptima para que se obtenga la cantidad de propano en la salida.


1.5. Obtencin de propilenglicol por hidrlisis del xido de propileno

Como antes la secuencia es:

1. Introducir los componentes de la reaccin que est escrita arriba. La forma ms fcil de localizarlos es por la frmula

2. Seleccionar Fluid Package que en este caso es UNIQUAC 3. Introducir los flujos (simulation) de entrada en el mezclador. Teniendo en cuenta siempre meter las

cantidades de cada uno. 4. Introducir el mezclador marcando los flujos de entrada que ya deben estar metidos y poniendo el nombre en

el flujo de salida. 5. Introducir la reaccin en el reactor qumico. Recordar que esto est en Propieties no en simulation. 6. Luego introducir el reactor. 7. As vamos siguiendo introduciendo los componentes.

Seguidamente est con imgenes del proceso.


1.5.1. Componentes

1.5.2. Ecuaciones de estado (Fluid package) Aadimos los componentes y seguidamente Fluid package

De tanto probar hay dos basis. Borro uno y trabajo con uno slo.


1.5.3. Diagrama de proceso Vamos a Simulation


En simulation metemos los flujos de entrada

Que no se os olvide como a mi meter en la composicin cual est y cual no est. Si no se introduce esto luego se ver un halo amarillo alrededor del dibujo que nos indica que algo falla. En este caso de arriba se ve que el primero es cero, el segundo es 1 y del tercero tampoco hay nada en el flujo de entrada. Como se observa en el dibujo se me haba pasado y cuando llegu al reactor tena deficiencias que me hizo volver pasos atrs.

Si en vez de la composicin est en mass fracction est en otro tipo como mass flow podemos pinchar en basis y luego seleccionar el tipo


En esta imagen de arriba se ve en amarillo porque cuando se saco la impresin no se haban metido los datos del PropOxide y daba error.


1.5.4. Reaccin Nos vamos a reactions

Para cada reactor hay que definir el grupo de reacciones. Le damos a aadir reaccin.

Segn los datos que tengamos tendremos reacciones de conversin, de equilibrio o como en este caso de cintica.


Sealamos que es una reaccin cintica

Es importante introducir primero que componentes estn en la reaccin, en ambas partes.


Seguidamente hay que introducir los coeficientes estequiomtricos. Ser menos uno para este caso los que estn a la izquierda y ms uno los que estn a la derecha de la reaccin.


Tipos de fases en los que ocurre la reaccin. Si las fases en que ocurre la reaccin son lquidas se pone la sealada. Si hay fase vapor la de arriba. Si hay combinacin de las fases la combinadaliquid.


La temperatura mxima y mnima no recuerdo haberla tocado. Lo que si he tocado es la unidad base y rateunits. En este caso se pone la unidad lbmole/ft3 porque en el enunciado del problema me deca que A tena esas unidades.

Ponemos los valores de entrada y al poner la unidad cambia los valores si esta difiere de la que tenemos estandarizada. Hay que poner que es combinadeliquid porque hay parte lquida y vapor. Si no se pone al final no se resuelve.

Como se observa en amarillo hay que aadir FP (fluid package)


Una vez aadido el paquete termodinmico se pone en verde. Seal de que la cosa va bien.

1.5.5. Reactor Aadimos el reactor


Rx Ven, RxProd y Refrigerante Liq los meto sin poner nada de datos. En parmetros metemos los que tenemos del enunciado Un reactor es isotrmico si la entrada es igual a la salida Un reactor es adiabtico ?

No olvidar meter la cada de presin si la conocemos.


Nos falta algn detalle ms, por eso no se obtiene an en verde. Aadimos en la pestaa reactions, la reaccin. El reactor se hace adiabtico poniendo en el duty 0 Si es isotermo me voy a worksheet y le doy a la corriente de salida la misma que la de entrada. Y l me calcula la energa que debo aportar o retirar. Si en duty da un valor negativo hay que sacar calor y si es positivo hay que aportarla.


1.5.6. Columna de destilacin Pues ahora al trabajo duro. Toca meter la columna de destilacin.


Metemos los datos de la columna.

Dejamos el estndar


De esto no tengo detalles, lo dejo en blanco


Le damos a Done

Nos vamos a monirtor


Como se puede observar a datos que sobran y me falta la Fraccin molar del agua por meter que es un dato que tengo. Le damos a aadir spec..

Seleccionamos ColumnComponentFraction


Ahora nos vamos a sumary y lo activamos


Se observa que el grado de libertad dice menos 1. Esto es porque hay ms incgnitas que funciones. Por lo tanto hay que eliminar algo. Si le damos a Run nos lo va a cantar slo. No obstante con desactivar el siguiente se soluciona


Apuntes clase 3-6-14

Si el condensador es total todo el vapor pasa a liquido. Si es parcial parte de vapor y parte de lquido En entrada y salida de corrientes a la columna puede entrar muchas o varias En donde pone el n de etapas es el terico. Si se pone el n reales hay que ir luego a la parte de eficacia de platos y poner la eficacia de cada uno Hay que tener en cuenta se entra por el plato contando de arriba abajo o al revs. El plato de entrada puede variar segn el sentido de conteo. A la corriente de salida si hubiera hay que darle un nombre, decir si vas a sacarlo de la fase vapor o la fase lquida. Tambin hay que indicar de que plato sale.


Le damos a seguir

Si no sabes el tipo de caldern que tenemos en la base de columna dejamos el que est por defecto


Aqu se pone las presiones y perdidas de presiones que se ponen en el caldern y el condensador


Aqu se ponen los datos que sepamos de temperatura

Rate es el caudal RR relacin de reflujo l/d: cantidad de liquido que reciclo partido por la destilado. Un valor de 1 es que un 50% lo devuelvo a la columna y el otro 50 es el destilado.


Ahora le damos a Done. Me falta un dato que es el de la fraccin molar del agua.

Como se ve la columna no ha convergido Nos vamos a monitor y especificaciones . Trabajamos con la de monitor


Fijaros que abajo a la derecha pone grados de libertad. Hay que meter tantas especificaciones como corrientes tengo. Se ve que hay una activada que no tiene informacin. Eso no sirve para nada. Por ello hay que poner otra. Quitamos esa y se me pondr un valor de 1. Esto indica que me falta una ecuacin, un grado de libertad. Hay que meterle un dato. Han dicho que la fraccin molar del caldern es cinco por diez a menos tres molar de agua.

En nuestro caso es fraccin de un componente en la columna Se mete en el reboiler la fraccin, en el hervidor.


si ponemos stream es la etapa y si ponemos stage es todo. .Ahora se le da a run y se obtiene la convergencia.


En diseo me ha dado el perfil de temperatura, presin y flujo que tengo en la columna Si nos vamos aparametros vemos los datos por cada plato

Si nos vamos a estimaciones nos dice donde estn las concentraciones de cada componente . sirve para saber de que plato sacar cada componente


Si nos vamos a eficacia, aqu deberamos modificar la eficacia si fueran platos reales. El caldern siempre se considera una etapa terica. El condensador igual.

En la pestaa rating podemos hacer una columna con varias secciones


Aqu se pueden poner los tipos de rebosadero, tipos de platos, tamaos y dems. En workseet nos dice que ha pasado.

Aqu vemos que el agua sale por

Sale por el destilado y el objetivo por la cola.


Ejercicio Simulacin de una columna con corrientes laterales

Para un caso de estudio para este caso

Para este cado


Buscamo el heptano

La variante independiente es la componente de reflujo La variable independiente me pide valor mximo y mnimo


Hemos puesto dos valores aleatorios Damos a run y vemos resultados

Se observa que al ir aumentando la corriente de reflujo el heptano sale ms por la correiente dos que por la uno. Va disminuyendo la cantidad que sale de la corriente 1


2. Ejercicio del examen


2.1. Composicin


2.2. Reaccin


2.3. Reactor


2.4. Torre destilacin


2.5. Preguntas examen

2.5.1. Condicin de entrada del agua? En la entrada inicial

En el reactor las condiciones de entrada son


En el destilador la composicin era

En el destilado


2.5.2. Presin de la corriente de entrada a la columna de destilacin

2.5.3. Composicin de etilenglicol en la corriente final por la que se obtiene el producto


2.5.4. Indicar a que temperatura debera operar el reactor para mejorar la selectividad del etilenglicol. Y si el producto deseado fuese el dietilenglicol?


La mejor selectividad para el Etilen est entorno a 40C Para el dietilen hay que ampliar el rango de temperatura


Para el dieteilenglicol la temperatura optima est en 280C

primeros pasos hysys

Documents