Problemas Hysys Dinámico

8/12/2019 Problemas Hysys Dinmico

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SIMULACIN DE PROCESOSCasos de estudio

HYSYS


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Arquitectura Bsica de Hysys

Arquitectura Bsica de Hysys

a) Conceptos bsicos en HYSYS1. Arquitectura Multi-Flowsheet.

Mtodo flexible e intuitivo que permite:- Descomponer un proceso complejo en procesos menores con componentes ms concisos.- Simular cada unidad del proceso en forma independiente del proceso completo, pero ligado a l,construyendo un sub-flowsheet con sus corrientes y operaciones unitarias accesorias.- Usar paquetes termodinmicos independientes para cada flowsheet.

2. El concepto de Medio Ambiente (Environment).

Hysys Environments permite acceder e ingresar informacin en una cierta y determinada rea o medio

ambiente del programa, mientras que las otras reas estn en modo hola (esperando) hasta que sefinalice la tarea en el rea de inters. Hay 5 Environments :

- Basis (se crean, definen y modifican los Paquetes de Fluidos a ser utilizados incluyen, como mnimo, elpaquete de propiedades y los componentes-)- Oil Characterization (se caracterizan cortes de petrleo)- Main Flowsheet (se define mayoritariamente la topologa del flowsheet principal)- Sub-Flowsheet (se define la topologa del sub-flowsheet)- Column (se define la topologa de una particular Columna Sub-Flowsheet)

b) Herramientas- Clculos interactivos y acceso instantneo de la informacin.- Inteligencia incorporada al programa que le permite conocer cuando la informacin disponible es

suficiente para efectuar un clculo y corregir los clculos flash en forma automtica.- Operacin modular: Todas las operaciones unitarias y/o corrientes pueden realizar todos los clculossiempre que se especifique la informacin mnima necesaria en cada caso o la misma se transmita atravs de las corrientes ligadas. La informacin, completa o parcial, se transmite en forma bi-direccional.

c) Elementos de Interfase PrimariosFormas alternativas para acceder e ingresar informacin del proceso a HYSYS.- El Diagrama de Flujo de Proceso (The Process Flow Diagram -PFD-)- Workbook.- Property View.


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Problema 1. Simulacin estacionaria de una planta de tratamiento de gas

En este ejemplo se simula una planta de tratamiento de gas por refrigeracin. Las condiciones de laalimentacin a la planta son las siguientes:

Composicin Feed 1 Feed 2N2 0.01 (fraccin molar) 0.02 (fraccin masa)

CO2 0.01 0.00C1 0.6 0.40C2 0.2 0.20C3 0.1 0.20

i-C4 0.04 0.10n-C4 0.04 0.08

Condiciones Feed 1 Feed 2Temperatura 60 F 60 F

Presin 41.37 bar 600 psiaFlujo molar 6 MMSCFD 4 MMSCFD

La alimentacin ingresa a un separador de entrada ( InletSep ), en l se separan los lquidos que ingresana la planta y son alimentados a la columna depropanizadora. El gas del separador es enfriado a travs deun intercambiador Gas/Gas y de un enfriador de propano ( Chiller ). La cada de presin en elintercambiador de calor es de 10 psi, tanto del lado de la coraza como de los tubos. El intercambiadorGas/Gas posee un paso de los tubos por la coraza y funciona en contracorriente. La diferencia detemperaturas entre la corriente caliente SepVap y la corriente fra OutletGas, no debe ser inferior a 10 F.La temperatura del enfriador deber ser ajustada hasta que la temperatura del punto de roco del gastratado cumpla con la especificacin del gasoducto. La cada de presin en el enfriador es de 10 psi. Loslquidos condensados en el enfriador se separan en el separador de baja temperatura ( LTS ), mientras elgas es retornado al intercambiador Gas/Gas para pre-enfriar la alimentacin. Los lquidos provenientes delseparador de baja temperatura LTSep se mezclan con los provenientes del separador de entrada y sealimentan a la columna depropanizadora en la etapa 5. La funcin de la columna es separar loscomponentes ms livianos. La columna tiene 10 etapas ideales y las presiones de tope y fondo son 200 y205 psia respectivamente.El objetivo de este proceso es obtener un gas tratado con una temperatura mxima de punto de roco de15 F a 800 psia, y un producto (corriente LiquidProd ) con una concentracin mxima de 2% (fraccinmolar) de propano. En la Figura se muestra el flowsheet propuesto para la planta de tratamiento. (1MMSCFD=1000000 Standard Cubic Feet per Day = 28316.8 m3/Dia)


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TAREAS PROPUESTAS1. Verificacin de la temperatura de punto de roco.La verificacin de la temperatura de punto de roco de hidrocarburo se realiza utilizando la operacinBALANCE ( BAL-1 ) que transfiere los flujos molares de los componentes de la corriente de gas tratado auna corriente DewPt . Se efecta un clculo de punto de roco sobre la corriente DewPt especificando sufraccin de vapor en 1.0 y su presin en 800 psia. Si no se ha logrado la temperatura de punto de rocobuscada con la temperatura seleccionada para el Enfriador, la operacin ADJUST ( ADJ-1 ) permite ajustarla temperatura del Enfriador (corriente ColdGas ) hasta que sea alcanzada la temperatura del punto deroco de 15 F en la corriente DewPt . En este ejemplo, se sugiere proporcionar un valor inicial de 10 F parala temperatura del Enfriador, y luego usar la operacin ADJUST para converger al valor correcto detemperatura de punto de roco de hidrocarburo.

Informe tcnicoConfeccionar un Informe Tcnico que incluya:1. Informar la temperatura que se debe especificar a la salida del enfriador para asegurar la temperaturade punto de roco de hidrocarburo deseada.


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Problema 2. Simulacin dinmica y control de una planta de tratamiento de gas

En este ejemplo se simula una planta de tratamiento de gas por refrigeracin. Se parte de las condicionesde estado estacionario descritas en el problema 1. Se desea analizar la conducta dinmica del sistema ydisear un sistema de control automtico. Se plantea el esquema de control descrito en la figura. Losdatos de vlvulas, controladores, servicios y utilidades son los siguientes:

Vlvulas

Nombre VLV-SepP 10 psi

Corriente de entrada LiqSepCorriente de salida LiqExit


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Nombre VLV-LTSepP 5 psi

Corriente de entrada LTSepLiqCorriente de salida LTSepLiqExit

Nombre VLV-TowerP 363 psi

Corriente de entrada TowerInletCorriente de salida TowerIn

Calentador

Nombre HeaterP 9 psi

Corriente de entrada TowerInCorriente de salida TowerFeed

Corriente de energa Heater Q

Corriente de proceso: TowerFeedTemperatura: 24.73 F

Vlvula del rehervidor

Nombre VLV-ReboilerP 25 psi

Corriente de entrada LiquidExitCorriente de salida LiquidProduct

Dimensiones de los platos en la columna de destilacin

Tipo: Vlvula

Corriente: OvhdP = 202.6 psia

ControladoresControlador de nivel (separador InletSep)

Accin DirectKc 2

PV Minimun 0%PV Maximun 100 %

Set Point 50 %


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Controlador de nivel (separador LTSep)

Accin DirectKc 2

PV Minimun 0%PV Maximun 100 %Set Point 50 %

Controlador de nivel (condensador de la columna de destilacin)

Accin DirectKc 1Ti 5 min


Set Point 50 %

Process Variable Source Condenser, liquid percent levelOutput Target Object Reflux

Vlvula de control del condensador

Tipo de flujo Flujo molarMin. Flujo 0 lb/hMax. Flujo 500 lb/h

Controlador de nivel (Reboiler)

Accin DirectKc 0.1Ti 3 min


Set Point 50 %Process Variable Source Reboiler Liquid Percent

Output Target Object Reb Duty

Carga del Reboiler

Tipo de flujo Flujo molar

Min. Available 0 Btu/hMax. Available 6E6 Btu/h

Controlador de temperatura (Cold gas)

Accin DirectKc 1Ti 10

PV Minimun -20 FPV Maximun 20 F

Set Point 9.123 FProcess Variable Source ColdGas Temperatura

Output Target Object C3Duty


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Carga calorfica del Chiller


Controlador de temperatura (Etapa superior de la torre depropanizadora)


PV Minimun 50 FPV Maximun 130 F

Set Point 86 FProcess Variable Source Main TS, Top Stage Temperature

Output Target Object C3Duty

Carga calorfica del condensador


Controlador de temperatura (9 etapa de la columna de destilacin)


PV Minimun 110 FPV Maximun 260 F

Set Point 184 FProcess Variable Source Main TS, StageTemperature, 9_Main TS

Output Target Object VLV-Reboil

Tareas propuestas1. Monitorear la conducta dinmica de las variables de proceso: flujo molar de la corriente TowerFeed, %de nivel de lquido en el separador InletSep, % de nivel de lquido en el separador LTSep, temperatura dela corriente ColdGas.


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Anexo. Problema 2Especificaciones dinmicasStreams Tab

Pressure Flor Specs

Unknown sizes


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Problema 3. Simulacin estacionaria de una planta para la produccin de propilenglicol

El xido de propileno es combinado con agua para producir propilenglicol en un reactor de tanque conagitacin continua (CSTR). La corriente de salida del reactor es luego alimentada a una columna dedestilacin, donde la mayora del glicol es recuperado en la base de la torre. El diagrama de flujo paraste proceso es mostrado a continuacin:

El xido de propileno y el agua son combinados en un mezclador. La corriente mezclada es alimentada aun reactor que opera a presin atmosfrica, en el cual se produce el propilenglicol. La corriente deproductos del reactor es luego alimentada a una torre de destilacin donde se recupera esencialmentetodo el propilenglicol.

Corrientes de proceso:

Componente PropOxide WaterFeedPropylene Oxide 1 (fraccin molar) 0Propylene Glycol 0 0

Water 0 1 (fraccin molar)Propiedades PropOxide WaterFeedTemperatura 75 F 75 F

Presin 1.1 atm 16.17 psiaFlujo molar 150 lbmol/h

Flujo msico 11000 lb/h

Datos del reactor:

[ ]hft/lbmole)13E7.1(TeAk

OHCk r

:Cintica

OHCOHCOH

3RT/32400RT/E

63OHC

283632

283

==

=

+

Rxn Phase: CombinedLiquidVolumen del reactor: 280 ft 3, Nivel del lquido: 85%. Reactor isotrmicoLos productos del reactor son enviados a una columna de destilacin con 10 etapas. La alimentaciningresa por el quinto plato. La presin en el condensador es 15 psia, y en el rehervidor es de 17 psia. Larazn de reflujo en el condensador es 1 (base molar). El flujo de salida de vapor del condensador esdespreciable. La fraccin molar de agua en el producto no debe ser superior a 0.005.


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Informe tcnico1. Especifique la temperatura de operacin del reactor para alcanzar una conversin del 95 % de

oxido de propileno.2. Estudiar el efecto de la temperatura del reactor sobre la carga calorfica del refrigerante en el

reactor y la produccin de propilenglicol (Flujo molar).


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Problema 4. Simulacin dinmica y control de una planta para la produccin de propilenglicol

El xido de propileno es combinado con agua para producir propilenglicol en un reactor de tanque conagitacin continua (CSTR). La corriente de salida del reactor es luego alimentada a una columna dedestilacin, donde la mayora del glicol es recuperado en la base de la torre. Para la simulacin dinmica,se partir del caso resuelto en estado estacionario. El flowsheet se muestra en la figura:

Datos:Temperatura ambiente: 77 FDifusin de N 2 hacia el reactor desde la corriente de ventilacin

Se plantea el siguiente sistema de control automtico:

Los parmetros para los controladores son los siguientes

Controlador de nivel:

Accin DirectKc 2Ti 10 minutes


Set Point 85 %


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Controlador de flujo de xido de propileno:

Accin ReverseKc 0.1Ti 5 minutes

PV Minimun 0 lb/hPV Maximun 18000 lb/h

Set Point 8712 lb/hPV PropOxide (Mas Flow)OT VLV-PropOxide

Controlador de flujo de agua:

Accin ReverseKc 0.1

Ti 5 minutesPV Minimun 0 lb/hPV Maximun 22000 lb/h

Set Point 11000 lb/hPV WaterFeed (Mas Flow)OT VLV-WaterFeed

Controlador de temperatura:

Accin DirectKc 1.75Ti 5 minutes

PV Minimun 0 lb/hPV Maximun 70 F

Set Point 300 FPV Reactor (Vessel Temperatura)OT Coolant

Coolant (min duty) 0 Btu/hCoolant (max duty) 1E7 Btu/h

Monitorear la conducta dinmica de las variables porcentaje de nivel de lquido, temperatura del reactor ycomposicin molar del propilenglicol en la corriente de productos, flujo molar de agua de alimentacin yflujo molar de xido de propileno de alimentacin.


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Anexo Problema 4. Asistente dinmicoStreams Tab

Others Tab


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Problema 5

En una refinera se usa una torre desmetanizadora para separar el gas natural de una corriente gaseosade hidrocarburos ligeros mezclados (1) con la composicin que se da a continuacin. Sin embargo, losclculos indican que se desperdicia una cantidad importante de energa en el proceso. En la figura sepresenta un sistema mejorado propuesto. Calcule la temperatura (F), la presin (psig) y la composicinde todas las corrientes de proceso.La corriente de gas de entrada est a 120 F y 588 psig y se enfra en los tubos de un intercambiador decalor gas-gas de flujo paralelo haciendo pasar la corriente del domo de la torre (8) por el lado de la coraza.La diferencia de temperatura entre las corrientes de salida (2) y (4) del intercambiador de calor debe ser de10 F. Observe que la cada de presin a travs de los tubos es de 10 psia, y de 5 psia en el lado de lacoraza. La corriente de alimentacin (2) se pasa por un enfriador en el que la temperatura baja hasta -84F y hay una prdida de presin de 5 psi. Se utiliza un separador instantneo adiabtico para separar elvapor parcialmente condensado del gas remanente. El vapor pasa despus por una turbina de expansiny se alimenta al primer plato de la torre a 125 psig. La corriente lquida (5) se pasa por una vlvula quereduce la presin a la del tercer plato inferior. La turbina de expansin transfiere el 90% de su energa alcompresor. La eficiencia respecto a una compresin adiabtica es del 80% para el expansor y del 75%para el compresor. Las necesidades del proceso son tales que la razn metano-etano en los lquidos deldesmetanizador (flujo L) debe ser de 0.015 por volumen. El requerimiento de calor sobre la caldera esvariable a fin de lograr sta razn. La corriente de alimentacin al proceso es de 1 x 10 6 lb-mol por da.

Componente Mol %Nitrgeno 7.91

Metano 73.05Etano 7.68

Propano 5.96Isobutano 0.99n-butano 2.44

Isopentano 0.69n-pentano 0.82

C6 0.42C7 0.31

Total 100.00

La torre tiene 10 platos. La corriente (8) ingresa al plato (1) y la corriente (9) ingresa al plato (3). Losplatos se cuentan de arriba hacia abajo. La razn de reflujo en el condensador es 1 (Molar).


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Problema 6. Planta de produccin de Etilenglicol.

El Etilen Glicol (EGlycol) se obtiene por reaccin del Oxido de Etileno (C2Oxide) y agua, y posterior separacin enuna columna de destilacin. En la Fig. se presenta el flowsheet del proceso. La columna de destilacin opera a

presin atmosfrica, posee 10 etapas ideales. La fraccin (molar) de agua en la corriente de fondo debe ser inferior a0.002

Las condiciones de las corrientes de alimentacin al sistema, se indican en la Tabla

Las corrientes de alimentacin se mezclan previamente en un Mixer. La corriente resultante ingresa a un reactortanque agitado continuo que funciona a temperatura constante y a 10 atm de presin. Las reacciones, que se describenen Tabla, ocurren en fase lquida. El reactor tiene un volumen de 8 m 3, se supone cada de presin nula y mantiene unnivel de lquido de 85 %.

En la Tabla se indican los datos cinticos.

Tareas Propuestas


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1. Resuelva el balance de materia y energa asociado al proceso.2. Sabiendo que el Databook es una facilidad del HYSYS que permite registrar el valor de las variables claves de un

proceso ante diferentes escenarios, utilice esta herramienta para examinar como varan la carga de enfriamiento alreactor y la velocidad de produccin del etilen glicol con la temperatura del reactor, cuando sta asume el valor de98C, 180C y 271C.3. Utilizando la operacin lgica SET, compare la calidad del producto obtenido cuando se establece la relacin molarde los reactivos OE/H 2O en la entrada al Mixer en: 0.2; 1 y 1.5. Sugerencia: Utilizar adems la herramienta CaseStudy (Databook).4. Calcule el caudal de agua necesario para producir 10000 Kg/h de Eglicol, si la relacin de reactivos OE/H 2O es 0.2.Utilice la operacin lgica ADJUST.5. Considere que el agua separada en la torre de destilacin se recicla al reactor y se mezcla con una corriente fresca,como se muestra en la Fig. 2. Se debe utilizar la operacin lgica RECYCLE.Datos necesarios:Corriente AliFresca: T = 25 C, Caudal molar: 200 kmol/h, Presin: 1atm.Bomba: Presin de la corriente de salida (Reciclo): 10 atm.

INFORME TCNICOConfeccione un Informe Tcnico que incluya:1. Las hiptesis, consideraciones y/o datos utilizados para ingresar la informacin del proceso almodelo estacionario que construy con HYSYS.2. Informe los resultados en forma de tabla, indicando las condiciones para las corrientes de entrada y salida(materiales y energa) para cada equipo, obtenidos durante la simulacin estacionaria.3. Informe como afecta la temperatura del reactor a la velocidad de produccin del producto, y el requerimiento deenfriamiento en el reactor.4. Analice el impacto de la relacin de reactivos sobre el rendimiento del proceso.


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Problema 6. Transporte de gas natural

La siguiente figura muestra la configuracin fsica de un sistema para el transporte de gas natural sobre unmapa topogrfico. El sistema consiste de una red de tuberas distribuidas sobre un rea deaproximadamente 1 milla cuadrada que se conectan con una planta de tratamiento de gas. Las presionesespecificadas en cada poza son 1060 psia.

Los datos muestran que cada pozo produce las siguientes tasas de flujo de gas:

Los flujos de gas de los tres pozos poseen la misma composicin. El residuo de todos los componentespesados en el condensado tiene un peso molecular de 122 y una densidad de 760 kg/m 3. Las

caractersticas de los componentes pueden ser estimados mediante el uso de la herramienta hypoteticalcomponent de HYSYS.El anlisis de la composicin del gas condensado proporcion la siguiente informacin para el pozo A, B yC:

Los dimetros de las tuberas de cada uno de los ramales son los siguientes:


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Se utiliza tubera de acero calibre 40. Todas las tuberas no estn aisladas. La siguiente tabla resume losdatos de elevacin para cada uno de los ramales:

Para cada uno de los ramales, los datos de distancia y elevacin, han sido obtenidos del mapatopogrfico. La temperatura ambiente es de 40F. Simular el funcionamiento del sistema mediante laherramienta PIPESYS (una de las extensiones de HYSYS) y calcule los parmetros importantes defuncionamiento tales como las caidas de presin y los cambios de temperatura. El PDF generado enHYSYS para el sistema propuesto se muestra en la grfica.


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Problema 6

Sea el flash de la siguiente figura

donde la alimentacin es una corriente de hidrocarburos de la siguiente composicin en basemolar.

La corriente de alimentacin (F) esta definida a P=35 atm y T=380 K. Considere como valoresiniciales para definir el sistema propuesto T=400 K y P=20 atm en la corriente de salida liquida delseparador (L). Cul es la presin y temperatura de trabajo que permite obtener la mayor cantidad de n-heptano en la corriente de fondo?

Definicin del problema de optimizacinVariables manipuladas : P y T de la corriente LCotas a utilizar en la simulacin :

T min = 300 K ; T condec =Temperatura de condensacin crtica. P min = 1 atm ; P condec =Presin de condensacin crtica.

Para estimar las Temperatura y Presin de condensacin crtica de la mezcla utilizar la UtilidadEnvelope incluida en HYSYS (ir a Tools/Utilities/Envelope ). Esta utilidad permite graficar laenvolvente de fases que contiene a los puntos de burbujas y puntos de roco de la mezcla.

Tarea Propuestas1. Defina el problema en HYSYS. Pruebe con los diferentes mtodos de optimizacin provistos por elsimulador. Hacia que solucin converge el simulador?2. Defina una restriccin al problema anterior considerando que la fraccin de n-heptano en lacorriente lquida deba ser mayor a un determinado valor. (Xn-heptano > 0.4). Tomando como valor


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inicial para P y T los considerados anteriormente. Que resultado muestra el simulador?3. Considere como valores iniciales P=5 atm y T=350 K. Qu nuevo resultado obtiene el simulador?Justifique el resultado obtenido. Cmo inciden los valores de inicializacin en la obtencin del ptimo?.4. Redefina el problema anterior considerando como funcin objetivo Mx(X n-heptano ). Considere como valoresiniciales T=400 K y P=20 atm. Hacia que solucin converge el simulador?


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Problema 7

Separar los butanos de una mezcla de hidrocarburos en una columna desbutanizadora, a la que ingresan2 corrientes de alimentacin, cuya composicin se indica en la tabla I. La columna de destilacin desbutanizadora tiene 15 platos y un condensador parcial. Las corrientes dealimentacin A1 y A2, ingresan a las etapas 4 y 8, respectivamente. La presin de operacin delcondensador es de 205 psi y se considera nula su cada de presin. La presin en el rehervidor es 215 psi.

a. Si la fraccin msica de pentanos (i-pentano y n-pentano) en el lquido del condensador debe serinferior a 0.050 y la recuperacin de butanos (i-butano, n-butano y i-buteno) en el producto de topede 0.950; calcular la relacin de reflujo y las cargas calricas en el condensador y rehervidorutilizando el simulador HYSYS.

b. Idem al punto anterior, pero con una fraccin msica de pentanos en tope de 0.0075 y unarecuperacin de butanos de 0.990


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Problema 8. Simulacin de un Proceso de Separacin de Mezclas de ComportamientoAltamente no Ideal. Planta de Etanol

Tpicamente un proceso de obtencin de etanol por fermentacin genera diversos subproductos enpequeas cantidades; metanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 3-metil-1-butanol, 2-pentanol, cidoactico, y CO2.Los productos provenientes del fermentador se envan al separador CO2Vent, en el que el CO2 se separacomo producto de cabeza. Esta corriente de CO2 arrastra algo de etanol, por lo que es enviada a una torrede lavado ( CO2 Wash ), donde es lavada con agua para recuperar el Etanol, el cual es reciclado alfermentador.El lquido de fondo, rico en Etanol, es enviado a la torre de concentracin ( Conc ), donde se elimina lamayor parte del metanol. Para representar esta torre se utilizar un absorbedor con una extraccin lateralde vapor. El vapor de tope es alimentado a una torre de purificacin de livianos ( Lights ), donde la mayorparte del CO2 remanente y algo de metanol es venteado. El producto de fondo de esta torre de livianos seenva al Rectificador. La extraccin lateral de vapor del Concentrador es la principal alimentacin para elRectificador. El rectificador se opera con un condensador parcial y un rehervidor. El principal producto dela planta es la mezcla azeotrpica etanol/agua, que se extrae del plato 2 y no del condensador, para asobtener un producto con menor contaminacin en metanol. El metanol se concentra hacia los platossuperiores, por lo que se provee al condensador de una pequea extraccin de destilado. Tambin seprovee al condensador de un pequeo venteo para eliminar CO2.Otro punto interesante es la concentracin de alcoholes pesados en el interior del Rectificador. Estosalcoholes son generalmente denominados aceite de Fusel, y son una mezcla de ismeros de propanol,butanol y pentanol. La acumulacin de estos compuestos en la torre puede dar lugar a la formacin de unasegunda fase lquida, con la consecuente prdida de eficiencia de la torre, por lo que se provee alRectificador de una pequeaextraccin lateral de lquido para recuperar estos componentes.


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Datos de las Corrientes de Entrada

Especificaciones de la columna Rectificadora.

Ubicacin de la extraccin lateral de la corriente Fusel

De los compuestos que forman el Fusel, el 2-propanol se extrae junto al etanol en la corriente 1stProd ,mientras que los alcoholes ms pesados como el 1-butanol y el 2-pentanol se extraen por el fondo de latorre, por lo que el objetivo principal de la extraccin lateral ser la eliminacin de 1-propanol. La ubicacinde dicha extraccin se fija en el plato 20. Para determinar si este es un lugar apropiado para recuperar losalcoholes pesados sepuede ver el perfil de composicin plato a plato, teniendo en cuenta que el 1-Propanol tiene la mayorconcentracin entre los alcoholes pesados en la corriente Fusel. Para examinar esta informacin ir a lapgina Profiles en la ventana de la columna. Seleccione Composition en Tray by Tray properties , ypresione el botn View Table.


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TAREAS PROPUESTAS 1.- Converger la columna Rectificadora.2.- Analizar si el plato de extraccin de la corriente de fusel es el adecuado.3.- Graficar las cargas del condensador y rehervidor variando la relacin de reflujo dentrodel rango de 2300 a 10000, por medio de la funcin Case Study del Databook.


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Problema 9En una planta de cloracin de Propeno (C3H6), reacciona Cl 2 con Propeno para producir Cloruro de

Propeno (ClC 3H5), 1,2-Dicloro Propano (Cl 2C3H6) y 2,3-Dicloro Propeno (Cl 2C3H4). La reaccin tienelugar en un reactor tanque agitado continuo y los productos resultantes se separan aguas abajo en unacolumna fraccionadora.

Las condiciones de la corriente de alimentacin se indican en la Tabla I . La corriente de alimentaciningresa al reactor, que opera a 73.50 psia y 800F, y tiene un volumen de 10 ft 3. Las reacciones ocurrenen fase vapor.Los productos del reactor se enfran a 50F. El intercambiador de calor tiene una cada de presin de 0.30

psi.La corriente que sale del enfriador ingresa a una columna de destilacin que principalmente separa loscomponentes reactivos de los compuestos clorados, obtenidos como productos de la reaccin.Para conocer el nmero de etapas de la columna y determinar el plato de alimentacin de la misma sedeber disear la torre con el auxilio de un modelo shortcut.La corriente de tope de la columna de destilacin est en fase vapor (condensador: Full Reflux). Elcondensador opera con una presin de 20 psia y tiene una prdida de carga de 0.20 psi, mientras que la

presin es de 27 psia. La composicin molar de propeno en el producto de tope es del 92%, mientras quela composicin de cloruro de propeno en la corriente de fondo (producto formado por los propilenosclorados), asciende al 65%.


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Actividades:1. Construir el flowsheet usando el simulador HYSYS.2. Disear la columna de destilacin en base al modelo de una columna de destilacin shortcut, siendola presin de tope = 20 psia y la presin de fondo = 27 psia, y sabiendo que, la fraccin molar delcomponente clave liviano en el fondo es de 0.004 y la del clave pesado en el tope es de 0.014.Asumir que la relacin de reflujo es 5.3. Determinadas las caractersticas de diseo que debe reunir la columna separadora de propeno,instalar una columna de destilacin y determinar las condiciones operativas (relacin de reflujo,cargas calricas en condensador y rehervidor, etc.), en que estar funcionando la columna en base ala especificacin dada de productos.4. Comparar los resultados obtenidos en base a dos tipos de paquetes de propiedades diferentes: Soave-Redlich-Kwong y/o Peng Robinson y un paquete de actividad (Uniquac o Unifac).

Informe TcnicoConfeccione un Informe Tcnico que incluya:1.- Las hiptesis, consideraciones y/o datos que tuvo que proponer/calcular para ingresar lainformacin del proceso al modelo que construy con Hysys.2.- Informe los resultados parciales en forma de tabla, indicando las condiciones para las corrientesde entrada y salida (materiales y energa) para cada equipo, obtenidos durante la simulacinestacionaria.Determine la velocidad de produccin de productos.3.- Grafique los perfiles de temperatura y composicin para la columna de destilacin.4.- Impacto de la eleccin de diferentes bases termodinmicas sobre los resultados obtenidos.5.- Considerando la relacin del flujo molar de los reactivos Cl2 y propene y de los productosobtenidos, que modificacin introducira en el presente flowsheet simplificado para aumentarel rendimiento del proceso.


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Problema 10. Ciclo de refrigeracin.

Dado el siguiente ciclo de refrigeracin:

Siendo,Temperatura en el evaporador: -10 FCarga calrica en el evaporador: 106 Btu/hry, suponiendo una temperatura de 110 F a la salida del condensador (vapor saturado) y una perdida de carga de 0.3atm en los equipos de intercambio calrico determinar:A) Los niveles de presin y la velocidad de flujo de refrigerante para una mezcla de 5% de etano y 95%de propano en base molar. (Use la menor cantidad de equipo posibles en la simulacin). Utilizar

Peng Robinson.B) Si se dispone de dos mezclas refrigerantes alternativas. 20% de etano y 80% propano en base msica. Amonaco puro.Disee el equipo econmicamente ms rentable.


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Problema 11. Simulacin de un Proceso de Refinacin de Petrleo.

Sea la siguiente instalacin para fraccionamiento de petrleo, en la que se procesan 100 000 barriles/da depetrleo crudo para producir nafta, kerosene, diesel, gasoil atmosfrico y productos de residuo atmosfricos. Elpetrleo crudo (precalentado aguas arriba a 450F y a una presin de 75 psia) se alimenta a un tanqueseparador pre-flash, donde los vapores se separan del lquido. El lquido es calentado en el horno a 650F,mientras que los vapores, sin pasar por el horno, se vuelven a mezclar con el crudo caliente proveniente delmismo. Esta corriente combinada es finalmente alimentada a la columna de fraccionamiento atmosfrica. Acontinuacin se muestra el flowsheet principal del proceso.

La columna principal consiste de 29 platos tericos y un condensador parcial de 3 fases, 3 columnas lateralesdespojadoras y 3 circuitos refrigerados de recirculacin ( pump around ), como se observa en el sub-flowsheetcorrespondiente. La alimentacin ( TowerFeed ) entra en el plato 28 (junto a la corriente de energa TrimDuty), mientras que por el fondo de la columna se alimenta vapor sobrecalentado.Del condensador se extrae el agua (WasteH2O) y Nafta , de las columnas despojadoras se obtienen Kerosene,Diesel y AGO (atmospheric gas oil ), y del fondo de la torre se obtiene un Residuo del crudo.


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Los ensayos de laboratorio proporcionaron los siguientes datos respecto al petrleo:

(1) la densidad API ( American Petroleum Institute ) se relaciona con el peso especfico por medio de la siguiente ecuacin:

Problemas Hysys Dinámico

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