Aspen Hysys v33

1
ASPEN HYSYS
Básico V10
HERRAMIENTAS FUNDAMENTALES PARA LA SIMULACIÓN
DE PROCESOS APLICADA A LA INDUSTRIA DE OIL & GAS
OBJETIVO DEL CURSO 2
Una vez concluido el curso el estudiante será capaz de:
 Comprender el entorno en el que se maneja Aspen Hysys.

 Ingresar componentes y definir un paquete de fluidos.
 Realizar Diagramas de Flujo de Procesos.
 Realizar balances de materia y energía.
 Simular sistemas de transferencia de masa y calor (Cálculos Termodinámicos).
 Simular procesos de tratamiento de petróleo y/o gas natural.
R
S
T
I
INTRODUCCIÓN AL HYSYS 3
 Entorno de Simulación
 Componentes y Paquetes Fluidos
 Interacción y Reconocimiento de Herramientas Básicas, Aplicaciones y
Extensiones.
 Componentes Hipotéticos y Caracterización de Crudos
 Análisis Composicional del Gas Natural y Categorización
 Construcción de Esquemas de Simulación Hidráulica
 Ejercicios de Balance de Masa y Energía
R
S
T
I
ESTUDIOS HIDRÁULICOS Y SIMULACIÓN 4
 Dimensionamiento de Líneas y Ductos de Transporte
 Sistemas de Separación en Plantas
 Sistema de Ajuste de Punto de Roció
 Sistemas De Estabilización de Condensados
 Sistemas de Compresión y Bombeo.
DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS Y VÁLVULAS

 Separadores (Verticales y Horizontales)
 Intercambiadores de Calor y Aero-Enfriadores
 Compresores (Reciprocantes y Centrífugos)
 Bombas (Alternativas y Centrifugas)
R
 Válvulas de Control (Flujo, y Presión)
S
T  Válvulas de Alivio de Presión y Seguridad
I
5
INTRODUCCIÓN AL HYSYS
FAMILIARIZACIÓN CON EL ENTORNO DE SIMULACIÓN
6
INTRODUCCIÓN
 Aspen Hysys es un programa (software) de simulación de procesos desarrollado por

ASPENTECH, que ha sido estrictamente creado para modelar simulaciones en
estado estacionario como en dinámico.
 Para comprender el éxito de Aspen HYSYS no se necesita mirar más allá de su
fuerte base Termodinámica. Sus paquetes de propiedades llevan a la presentación
de un modelo de alta precisión.
 En los últimos años, este programa ha sido ampliamente usado en la industria
petrolera para la: investigación, desarrollo, estudios hidráulicos y diseño de
ingenierías.
R
S
T
I
7
INTRODUCCIÓN
■ Aspen HYSYS trabaja como plataforma ingenieril para modelar procesos

como:
– Construcción de Ductos & Producción.
– Plantas de separación y tratamiento de gas
– Refinación del petróleo
– Petroquímica.
– Química y Farmacéutica.
– Aceitera
– Azucarera
■ Compone herramientas potentes para simular líneas de transmisión de flujo
multifasico.
R
S
T
I
CARACTERÍSTICAS DEL SOFTWARE 8
- BASE DE DATOS
 Contiene mas de 1700 componentes sólidos, líquidos y gaseosos
 Propiedades Fisicoquímicas de las sustancias puras.
 Parámetros de Interacción Binaria para el calculo de coeficiente de actividad
 Electrolitos.
- CARACTERIZACIÓN DE FRACCIONES DE PETRÓLEO

 Correlaciones especificas para fracciones livianas y pesadas.
 Modelos de interconversión de curvas de destilación
MODELOS TERMODINÁMICOS 9
■ Contiene mas de 35 modelos matemáticos para equilibrios L-V; L-L y calculo

de Entalpías
Modelos de actividad Ecuaciones de estado Misceláneos
MODELOS TERMODINÁMICOS EN HC 10
METODO PARA
APLICACIÓN METODO PARA EL VALOR DE K
LA ENTALPIA
Hidrocarburos en General
Soave-Redlich-Kwong (SRK) SRK
Presión > 1 bar
Hidrocarburos en General
Presión > 1 bar Peng-Robinson (PR) PR
Criogenicos < - 70°C
Compuestos Simples Benedict-Webb-Ruben-
BWRS
Presión > 1 bar Starlind (BWRS)
Hidrocarburos Pesados
Presiones Moderadas 7 bar<P<200
Grayson-Streed (GS) Lee Kessler (LK)
bar
Temperaturas -18°C a 430°C
Presiones Moderadas P< 7 bar ESSO Lee Kessler (LK)
Temperaturas 90°C a 200°C
Maxwell-Bonell K-Charts Lee Kessler (LK)
Presiones Bajas
Hidrocarburos - Agua
Elliot-Suresk-Donohue (ESD) SRK
Hidrocarburos - Gases
Alifáticos Halogenados MSRK SRK
MODELOS PARA SISTEMAS 11
PROCESOS QUÍMICOS 12
PROCESOS ESPECIALES 13
LIMITANTES DEL SOFTWARE 14
- Se debe considerar que los resultados de una simulación no son siempre fiables
y estos se deben analizar críticamente.
- Los resultados de las operaciones del software dependerán de:
 La calidad de los datos introducidos
 Selección de correlaciones apropiadas (paquete termodinámico)
 Modelaje adecuado del proceso.
 Interpretación correcta de la simulación
- Se debe tener en cuenta que HYSYS realiza la simulación y el INGENIERO
diseña.
15
SOFTWARES SIMILARES
 ESTADO DINAMICO / TRANSIENTE  ESTADO ESTACIONARIO

 PRO II / SCHNEIDER – SIM SCI / SCHNEIDER
 DWSIM – UNISIM
 CADsim – PROmax
– PIPESIM / SCHLUMBERGER
 Simulation Solution
– CHEMCAD / CHEMSTATION
 LEDAFLOW / KONSBERG
– PIPE-FLO / ENGINEERED
 OLGA / SCHLUMBERGER
 AFT FATOM
16
INTERFAZ Y AMBIENTES DEL

SIMULADOR
ASPEN HYSYS V10
INTERFAZ DEL ASPEN HYSYS V10 17
Botones de Ambiente
Ventana de estatus
AMBIENTE DEL SIMULADOR 18
AMBIENTE DE PROPIEDADES 19
LISTA DE COMPONENTE 20
PAQUETE DE FLUIDOS 21
SISTEMA DE UNIDADES 22
SISTEMA DE UNIDADES 23
COLORES IMPORTANTES 24
 Corrientes:
• Azul Claro: No Resuelto
• Azul Oscuro: Resuelto
 Variables:
• Azul: Especificado por el usuario
• Rojo: Valores por Default
• Negro: Calculado
 Unidades de Operación
• Rojo: Falta conexión, no se puede resolver
• Amarillo: No se puede resolver o con advertencia
• Negro: Resuelto
DEFINICIÓN DE CORRIENTES 25
MODELOS DE COLUMNAS 26
APLICACIONES DE TRANSFERENCIA DE CALOR 27
OPERACIONES LÓGICAS/MATEMÁTICAS 28
29
PUNTOS IMPORTANTES
APLICACIONES COMUNES
ANÁLISIS DE CORRIENTES 30
PIPE SEGMENT 31
PIPE SEGMENT 32
33
CONCEPTOS
GENERALES
COMPOSICIÓN MOLAR DEL GAS NATURAL
34
Clasificación por origen

Dependiendo su origen se clasifica en:
 Gas asociado: Es el que se extrae junto con el petróleo y contiene grandes

cantidades de hidrocarburos, como etano, propano, butano y naftas.
 Gas no asociado: Es el que se encuentra en depósitos que no contienen
petróleo crudo.
 Gas Condensado: Contiene variables cantidades de hidrocarbonos
condensables. Los hidrocarburos livianos con una fase gaseosa se presentan
como gas condensado.
35
Composiciones Típicas del Gas:
36
37
38
Clasificación por origen
Dependiendo su origen se clasifica en:
 Gas Acido / amargo: Contienen ácido sulfhídrico, Dióxidos de Carbono,

mercaptanos, sulfuros y disulfuros).
 Gas dulce: Son aquellos libre de contaminantes como ser H2S, CO2,
mercaptanos y otros. Para endulzar el Gas Natural amargo se utiliza solventes
químicos o físicos, o adsorbentes.
 Gas húmedo: Contiene cantidades importante de hidrocarburos más pesados
que el metano, es el gas asociado
 Gas seco: Contiene cantidades menores de otro hidrocarburos, es el gas no
asociado
P Gas seco
Gas
condensado Petróleo
39
Diagrama de fases del Gas • • • liviano Petróleo
Natural (Envelope). negro
Envelope de Tipo de Gases T

Porque Procesar del Gas Natural 40
El Gas Natural tiene que procesarse para poder cumplir con estándares de calidad.
Los estándares son especificados por las compañías de transmisión y distribución, las
cuales varían dependiendo del diseño del sistema de ductos y de las necesidades del
mercado que se quiere atender.
ESPECIFICACION TECNICA Y ANALISIS DE CORRIENTES 41
Seleccionamos la etiqueta Components del Simulation Basis Manager y hacemos clic en
Add con lo cual aparece la librería de componentes.
Se puede adicionar los componentes que necesite para empezar su simulación, dependiendo
los datos que sean proporcionados por el diseñador.
INGRESO DE DATOS 42
 Cargar la siguiente composición:
Composicion del Gas Producido en Algunos Campos de Bolivia

Componente Rio Grande Carrasco Itau Incahuasi Margarita
H2O 1,096 0,880
N2 1,850 0,310 0,501 0,904 0,520
CO2 0,941 5,790 1,989 0,853 0,840
C1 92,316 86,110 89,258 87,916 87,470
C2 4,502 7,230 5,422 4,519 5,400
C3 0,349 0,510 1,796 1,722 2,110
i-C4 0,002 0,020 0,308 0,322 0,430
n-C4 0,010 0,010 0,402 0,560 0,710
i-C5 0,005 0,010 0,137 0,258 0,320
n-C5 0,007 0,010 0,085 0,216 0,260
C6 0,003 0,000 0,067 0,306 0,350
C7+ 0,015 0,000 0,035 1,328 0,710
Sobre la Pestaña Component Identification introduzca C7+ como nombre de nuestro hipo
componente en el cuadro Component Name. En este caso, no se conoce la estructura del 43
componente hipotético y se modela una mezcla de tal manera que se usará la opción Structure
Builder.
Haga Clic en la pestaña Critical de la ventana de propiedades del componente hipotético. Solo se
conoce el punto de ebullición normal del C7+, es decir, Normal Boiling Pt. Introduzca un valor de
110°C (230°F), presione el botón Estimate Unknown Props para estimar todas la propiedades del
componente hipotético y definirlo completamente.
■ Seleccionar el paquete de fluidos “Peng Robinson”

EMPLEO DE HERRAMIENTAS (UTILITIES) 44
Hysys dispone de la opción Utilities, que es un conjunto de herramientas que interactúan con una
corriente de materia suministrando información adicional para su análisis, como los diagramas
presión-volumen-temperatura y otros.
CURVA DE FASES DE UNA CORRIENTE

Se seguirán los siguientes pasos:
1. Instale una corriente de materia con el nombre de Gas Inlet, 50°F, 1000 psig, 10
MMscfd, tomar en cuenta la Cromatografía debe ser especificada inicialmente.
2. Haga Clic sobre la pestaña Attachment y luego haga clic sobre la página Utilities.
3. Dentro de la ventana desplegada, presione el botón Create.
4. Seleccione la opción Envelope y luego presione el botón Add. Se desplegará la
ventana de título Envelope: Envelope-Gas Inlet. Seleccione View, y se desplegara una
ventana que indicara las variables criticas de la corriente.
5. Haga Clic en la pestaña Performance y luego Clic en la página Plots para observar el
diagrama de fases, en la sección Table podrá la tabulación de datos de los diferentes
tipos de envelope.
45
FORMACIÓN DE HIDRATOS
46
1. Seleccione la opción Hydrate Formation y luego presione el botón Add. Se desplegará la
ventana con el análisis correspondiente.
2. Haga Clic en la pestaña Performance y podrá observar los resultados del análisis.
PROPIEDADES CRITICAS Y PIPE SIZING
47
1. Seleccione la opción Critical properties y luego presione el botón Add. Se desplegará la
ventana con las características principales de la corriente.
2. Seleccione la opción Pipe Sizing y luego presione el botón Add. Se desplegará la ventana para
realizar el cálculo. Type: Max. Diameter, Schedule 80, y Pressure Drop: 2 psi/100_ft.
CARACTERIZACIÓN DE CRUDOS 48
49
MANEJO DE CRUDOS
EJEMPLO DE CARACTERIZACIÓN 50
CARACTERIZACIÓN DE CRUDO 51
1. Seleccione la herramienta Oil Manager y luego
presione el botón Input Assay. Se desplegará una
ventana donde deberá presionar el botón Add.
2. Haga Clic en la pestaña Performance y podrá
observar los resultados del análisis.
CARACTERIZACIÓN DE CRUDO 52
DESHIDRATACION DEL GAS NATURAL CON TEG 53
DESHIDRATACION DEL GAS NATURAL CON MEG 54
ENDULZAMIENTO DE GAS NATURAL 55
SOLVENTES USADOS PARA REMOVER EL GAS 56
ACIDO
SOLUCIÓN DE AMINA CONCENTRACIÓN GAS ÁCIDO REMOVIDO

%P/P pie3/gal m3/litro
MEA 15 - 20 3-4 0,02 - 0,03
DEA 20 - 30 3-4 0,02 - 0,03
DGA 50 - 70 5-6 0,04 - 0,05
SULFINOL 50 - 70 5-6 0,04 - 0,05
MDEA+ 45 - 55 3-4 0,02 - 0,03

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Una vez concluido el curso el estudiante será capaz de:

 Comprender el entorno en el que se maneja Aspen Hysys.

DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS Y VÁLVULAS

 Aspen Hysys es un programa (software) de simulación de procesos desarrollado por

■ Aspen HYSYS trabaja como plataforma ingenieril para modelar procesos

- CARACTERIZACIÓN DE FRACCIONES DE PETRÓLEO

■ Contiene mas de 35 modelos matemáticos para equilibrios L-V; L-L y calculo

 ESTADO DINAMICO / TRANSIENTE  ESTADO ESTACIONARIO

INTERFAZ Y AMBIENTES DEL

Clasificación por origen

 Gas asociado: Es el que se extrae junto con el petróleo y contiene grandes

Dependiendo su origen se clasifica en:

 Gas Acido / amargo: Contienen ácido sulfhídrico, Dióxidos de Carbono,

Envelope de Tipo de Gases T

Composicion del Gas Producido en Algunos Campos de Bolivia

■ Seleccionar el paquete de fluidos “Peng Robinson”

CURVA DE FASES DE UNA CORRIENTE

SOLUCIÓN DE AMINA CONCENTRACIÓN GAS ÁCIDO REMOVIDO

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