curso aspen

Modelo Descripción Propósito Uso

MIXER Mezclador de corriente. Combina varias corrientes a una corriente.

Reglas de mezclado. Operaciones de mezclado de corrientes, adicionando corrientes de calor y trabajo.

SSPLIT Separador de subcorrientes.

Divide los resultados hacia componentes de subcorrientes.

Separación de corrientes. Separación perfecta fluido-sólido.

FSPLIT Separador de corriente. Separa flujos de corrientes. Separador de corrientes. Válvulas de succión.

SEP Separador de componente.

Separa componentes de corriente de entrada a corriente de salida.

Componentes de separación de operaciones tales como destilación y absorción, cuando los detalles de la separación son desconocidos o insignificantes.

SEP2 Separación del componente en dos salidas.

Separa los componentes de entrada hacia 2 corrientes de salida.

Componente de separación de operaciones tales como destilación y absorción, cuando los detalles de la separación son desconocidos o insignificantes.

Modelo Descripción Propósito Uso

HEATER Calentador o enfriador.

Determina las condiciones térmicas y de fase.

Calentadores, enfriadores. Válvulas, Bombas y compresores cuando el resultado del trabajo relacionado no son necesarios.

FLASH2 Flash con 2 salidas. Determina las condiciones térmicas y de fase.

Flashes, evaporadores, tanque de vaciado, separador simple de una etapa.

FLASH3 Flash con 3 salidas. Determina las condiciones térmicas y de fase.

Decantadores, separador simple de una etapa con dos fases liquidas.

DECANTER Decantador líquido-líquido.

Determina las condiciones térmicas y de fase.

Decantadores, separador simple de una etapa con dos fases liquidas y sin fase vapor.

HEATX Dos corrientes de intercambio de calor

Intercambio de calor entre dos corrientes.

Dos corrientes de intercambio de calor. Evaluación de intercambiadores de calor de tubo y coraza cuando la geometría es conocida.

MHEATX Intercambiador de calor de múltiples corrientes.

Intercambiador de calor entre cualquier número de corrientes.

Múltiples corrientes de intercambiador de calor frías o calientes. Dos corrientes de intercambio. Intercambiadores LNG.

Modelo Descripción Propósito Uso

RSTOIC Reactor estereométrico

Reactor estereométrico con reacción extensa o conversión especificada.

Cuando la cinética de la reacción no es conocida o importante pero la estequeometría ya es conocida

RYELD Reactor de rendimiento.

Reactor con rendimiento especificado.

Cuando la estequiometría y la cinética no son conocidas o importantes, pero la distribución de rendimiento es conocida.

REQUIL Reactor de equilibrio. Equilibrio químico y fase por cálculos estequiometrícos.

Equilibrio simple y dos fases químicas y equilibrio simultáneo de fase.

RGIBSS Reactor (miniminización de la energía de Gibbs)

Equilibrio químico y fase por miniminización de la energía de Gibbs.

Equilibrio químico. Equilibrio simultáneo de fase y químico. Equilibrio de fase sin reacción química. Equilibrio de fases para sistemas vapor-liquido-sólido y soluciones sólidas.

RPLUG Reactor de flujo tapón.

Reactor de flujo tapón. Reactores de flujo tapón con una, dos o tres fases con o sin enfriadores externos. Reacciones de velocidades controladas en cualquier fase con esquiometría y cinética conocida.

RBATH Reactor discontinuo. Reactor discontinuo o semidiscontinuo.

Reactores discontinuos con 1, 2, ó 3 fases. Velocidad de reacción controlada de cualquier fase con estequiometría y cinética conocida.

Modelo Descripción Propósito Uso

FABEL Filtro de tela Separa sólidos de un gas usando un filtro de tela tipo bolsa.

Estimación y dimensionamiento de bolsas de estancamiento.

CYCLONE Separador ciclón. Separa sólidos de un gas usando el vórtice de un gas en un ciclón.

Estimación y dimensionamientos de ciclones.

VSCRUB Depurador Venturi. Separa sólidos de un gas por contacto directo con un liquido atomizado.

Estimación y dimensionamiento del depurador Venturi.

ESP Precipitador electrostático. Separa sólidos de un gas usando una carga eléctrica entre dos platos.

Estimación y dimencionamiento de precipitadores electrostáticos secos.

Modelo Descripción Propósito Uso

CRUSHER Triturador de sólidos.

Rompe partículas sólidas para reducir su tamaño.

Trituradores secos o húmedos, trituradores primarios y secundarios

SCREEN Separador de sólidos.

Separa partículas sólidas basado en sus diferentes tamaños.

Tamizadores húmedos, secos y medio secos.

Modelo Descripción Propósito Uso

HYCYC Hidrociclon Separa sólidos de un liquido usando el vórtice de un líquido en un Hidrociclon.

Evaluación y dimensionamiento de un Hidrociclon.

CFUGE Filtro centrifuga Separa sólidos de un líquido usando un tanque rotatorio.

Evaluación o dimensionamiento de centrifugas.

FILTER Filtro rotatorio Separa sólidos de un líquido usando un liquido rotatorio de vació continuo.

Evaluación o dimensionamiento de filtros rotatorios de vació.

Modelo Descripción Propósito Uso

SWASH (Single-Stage Solids Washer)

Limpiador de sólidos en una etapa.

Modela la separación de partículas sólidas de un líquido que entra en una corriente de sólidos. Por la acción de un liquido limpiador y una etapa de recuperación.

Limpiador de sólidos de una etapa.

CCD (Counter-Current Decanter)

Decantador en contracorriente.

Modela la separación de partículas sólidas de un líquido que entra en una corriente de sólidos. Por la acción de un liquido limpiador y multietapas de recuperación.

Limpiador de sólidos de multietapas.

Tubos y válvulas

Modelo Descripción Propósito Uso

PIPELINE (Pipe Pressure Drop)

Conductos múltiples segmentados.

Modela las caídas de presión y el calor trasferido a través de tubos o espacios anulares.

Tuberías con múltiples longitudes de diferentes diámetros o elevación.

PIPE (Pipe pressure Drop)

Tubo segmentado simple.

Modela las caídas de presión y el calor trasferido a través de un segmento simple de un tubo.

Tubos con diámetro constante (puede incluir otras conexiones).

VALVE (Valve pressure Drop)

Válvula de caída de presión.

Modela la caída de presión en una válvula. Además se relaciona con el coeficiente de flujo.

Válvulas de control y cambios de presión.

Modelo Descripción Propósito Uso

MULT (Stream Multiplier)

Multiplicador de corriente.

Multiplica componentes y flujos mediante un factor.

Ajuste de corrientes por un factor.

DUPL (Stream

Duplicator)

Duplicador de corriente. Copia corrientes de entrada hacia cualquier numero de duplicaciones de corrientes de salida.

Duplicación de alimentación o corrientes internas.

CLHNG (Stream Class

Changer)

Cambiador de clases de corriente.

Cambia clases de corrientes entre blocks y secciones del diagrama de flujo.

Adiciona o borra subcorrientes sin sólidos entre las secciones del diagrama de flujo.

Modelo Descripción Propósito Uso

PUMP (Pump/ Hydraulic Turbine)

Bomba o turbina hidráulica.

Cambio de presión de la corriente cuando la potencia requerida es necesitada o conocida.

Bombas turbinas hidráulicas.

COMPR (Compressor/ Turbine)

Compresor o turbina.

Cambio de la presión de la corriente cuando la potencia requerida es necesitada o conocida.

Compresor poli trópico, compresor poli trópico de desplazamiento positivo, Compresor isentrópico, turbinas isentrópicas.

MCOMPR (Multistage Compressor/ Turbine)

Compresor de multietapas o turbinas.

Cambio de la presión a través de multietapas con ínter enfriadores.

Compresor poli trópico en multietapas, compresor poli trópico de desplazamiento positivo, compresor isentrópico, turbina isentrópica.

Modelo Descripción Propósito Uso

DSTUW (Shortcut Distillation Desing)

Diseño de destilación no rigurosa.

Determina la relación de reflujo mínimo. El numero de mínimo de etapas y la relación de reflujo actual o el numero de etapas, usando el método Winn-Underwood-Glilliland.

Columnas con una alimentación y dos corrientes de producto.

DISTL (Shortcut Distillation Rating)

Estimación de destilación no rigurosa.

Determina la separación basada en la relación de flujo, el numero de etapas y la relación destilado alimentación, usando el método Edmister.

Columnas con una alimentación y dos corrientes de producto.

SCFRAC (Shortcut Distillation for complex Columns)

Destilación no rigurosa para unidades de petróleo con fraccionamiento complejo.

Determina la composición del producto, la corriente, y el numero de etapas por sección y también la carga de calor usando índices de fraccionamiento.

Columnas complejas tales como unidades de crudo y torres de vacío.

Modelo Descripción Propósito Uso

RADFRAC (Rigurous Fractionation)

Fraccionamiento riguroso.

Estimación rigurosa y cálculos de diseño para columnas simples.

Destilación ordinaria, absorbedores, destilación extractiva y azeotrópica, destilación de tres fases y destilación reactiva.

MULTIFRAC (Rigurous Fractionation for Complex Columns)

Fraccionamiento riguroso para columnas complejas.

Estimación rigurosa y cálculos de diseño para múltiples columnas de cualquier complejidad.

Columnas con calor integrado y separador de aire con combinación de absorbedores y aplicaciones de petróleo.

PETROFRAC (Petroleum Refining Fractionation)

Refinación del petróleo por refinamiento.

Valoración rigurosa y cálculos de diseño para columnas complejas de aplicaciones en la refinación del petróleo.

Torres de preflasheo, unidades de crudo a presión atmosférica, unidades de vacío, fraccionadores catalíticos etc.

RATEFRAC (Rate-Based Destillation)

Estimaciones basadas en el flujo.

Evaluación y diseño de columnas simples y múltiples. Basado en cálculos no equilibrados. No requiere de eficiencias y HETPs.

Columnas de destilación, absorbedores, sistemas reactivos, unidades con calor integrado, aplicaciones de petróleo tal como crudo y unidades de vacío.

Modelo Descripción Propósito

USER (User-Supplied Unit Operation Model)

Modelos de unidades de operación suministradas por el usuario.

Cualquier unidad de operación, usando subrutinas en FORTRAN. Con límites en el numero de corrientes.

USER2 (User-Supplied Unit Operation Model)

Modelos de unidades de operación suministradas por el usuario.

Cualquier unidad de operación, usando subrutinas en FORTRAN. Sin límites en el numero de corrientes.

La siguiente tabla proporciona datos de equilibrio para el sistema Benceno – Acetonitrilo (Datos de: J.M. Smith y H.C. Van Ness, Introducción a la termodinámica en Ingeniería Química, 4ª Ed. McGraw-Hill) realizar la regresión de datos de propiedades sobre los datos VLE (usando Aspen Plus).

a. Calcular los coeficientes de interacción binarios para uno de los modelos de coeficientes de actividad siguientes: Wilson, NRTL y Uniquac. ¿Los datos pasan la prueba de consistencia termodinámica?

b. Grafique los datos P-xy y x-y.

c. ¿Cuáles son los valores para x-P azeotrópicos?

P (Kpa) X1 y1

27.78 0 0

30.04 0.043 0.108

32.33 0.103 0.213

34.37 0.186 0.309

35.79 0.279 0.384

36.78 0.405 0.463

36.98 0.454 0.490

37.07 0.494 0.512

37 0.602 0.573

36.46 0.709 0.639

35.29 0.817 0.722

33.55 0.906 0.818

31.96 0.954 0.894

29.82 1 1

DATOS A LLENAR EN EL

PROBLEMA:

• Flowsheet (No se necesita diagrama)

• Setup (General with english units / Data Regression)

• Components (Colocar los nombres de los

componentes proporcionados)

• Properties (Wilson, NRTL y Uniquac)

• Streams (No existen datos)

• Blocks (No existen datos)

En la barra de herramientas se elige Data y en el menú desplegado seleccionaremos la opción de Setup para elegir la modalidad en la que se va a trabajar.

Una vez seleccionada la modalidad de Setup, en el cuadro de opción Run type: elegimos la modalidad de Data Regression que es la opción en la cual se requiere trabajar ahora.

Hay que elegir el nombre del usuario en la pestaña Accounting en User name.

Botón que se puede usar ya sea para pasar a la siguiente casilla o al siguiente paso.

>>

Mensaje que indica que los datos en las casilla o que la ventana ha sido completada o está completa.

Se especificación los compuestos con los que se va a trabajar en este caso: Benceno-Acetonitrilo, se puede hacer en la casilla de formula o en la de Component name.

En la siguiente ventana se elige la casilla de Base method en la que vamos a seleccionar el modelo termodinámico con el que se desea trabajar (Uniquac).

En la siguiente ventana se elige la opción New para especificar que se creara una nueva tabla de datos (D-1) y aparecerá un cuadro de dialogo que nos pregunta si es una mezcla o componentes puros en este caso elegiremos mezcla.

En esta ventana se nos muestra los componentes presentes en la primera columna y en la siguiente se nos pide los compuestos a los cuales les vamos a aplicar la regresión, por lo tanto presionaremos el botón >> para pasarlos a la siguiente columna.

Al tener nuestros compuestos seleccionados a los cuales se les va a aplicar la regresión, se nos pide que especifiquemos que tipo de datos son los que se van a tratar, en este caso, elegiremos P-xy en la casilla Data type.

En la casilla de Temperature de la misma ventana se especifica la temperatura a la cual esta nuestro sistema, la cual es de 45°C.

‣ En la tabla que se muestra se vacían los datos experimentales de presión y composiciones y se borran las casillas sobrantes..

Al presionar el botón siguiente aparece un mensaje que nos pregunta si se requiere especificar más datos o si ya han sido especificados todos los datos a los que se aplicara la regresión, elegimos la segunda opción.

En este paso se crea la nueva regresión que al presionar New aparece automáticamente como R-1, para especificar presionamos OK.

En esta ventana elegimos la primera opción que nos coloque en el siguiente paso de especificación o elegimos la opción que más nos convenga.

Al presionar en el botón siguiente aparece el mensaje que nos dice que si queremos correr la regresión ahora ya que todos los datos han sido especificados “correctamente” presionamos Aceptar

Al correr la regresión nos pregunta a que regresión vamos a aplicar los cálculos, como solo especificamos 1 solo esta R-1 y escogemos a esa y presionamos OK.

Este mensaje nos dice que existen parámetros establecidos para el modelo de Uniquac para nuestros compuestos y nos pregunta si deseamos remplazarlos en nuestros resultados o deseamos usar los calculados con la regresión, elegimos la segunda opción.

Terminando de correr la regresión aparece un icono con una carpeta azul con una palomita, la cual nos indica que hay resultados presentes y que la regresión se corrió correctamente esto es reforzado con el mensaje en azul que dice Result Available.

En esta tabla se nos muestra los valores experimentales y los calculados por la regresión con el modelo elegido en diferentes unidades ya sea inglesas o SI las cuales pueden ser cambiadas a conveniencia.

En la tabla de resultados donde se muestran los datos experimentales y los calculados por la regresión, elegir en la barra de herramientas Plot y en el submenú elegir Plot Wizard.

En el menú desplegado en el mensaje elegimos el diagrama que requiramos, que en este caso será el P-xy.

En este paso especificamos las unidades de presión y temperatura y con respecto a que componente vamos a graficar que será para este caso el Benceno.

En el diagrama P-xy podemos observar que los círculos son los datos experimentales y las líneas continuas son el modelo de regresión por el método Uniquac, la intercepción de estas nos da las coordenadas P-x para el punto azeotrópico por lo que se concluye que el modelo se ajusta muy bien, ya que casi todos los puntos cae en las líneas continuas.

El diagrama x-y se grafico de la misma manera que el P-xy solo que

eligiendo al principio el diagrama correspondiente en el menú de

Plot Wizard.

Una mezcla gaseosa que contiene 10% en volumen de n-butano y 90% de n-pentano se encuentra a 140 °C y 1 atm. Si esta mezcla se somete a un proceso de compresión isotérmica, ¿Cuál es la presión de rocío? ¿Qué modelo termodinámico usará y por qué?

DATOS A LLENAR EN EL

PROBLEMA:

• Flowsheet (No se necesita diagrama)

• Setup (General with metrics units / Property Analysis)

• Components (Colocar los nombres de los

componentes proporcionados)

• Properties (Peng-Robinson)

• Streams (No existen datos)

• Blocks (No existen datos)

Se le indica al simulador que hay que realizar un Análisis de Propiedades y se selecciona el tipo de unidades.

Se le inserta el Accounting para que pueda realizar la simulación.

Se hace la especificación de los componentes.

De acuerdo al árbol de decisiones se elige el método de Peng-Robinson (usado en componentes no polares) para la simulación.

Ahora se realiza el análisis de propiedades siguiendo la ruta:

Tools Analysis Property Binary

Se hace un Análisis Pxy, ya que se requiere una compresión isotérmica para determinar la presión de rocío.

Debido a que la fracción volumétrica es igual a la fracción molar, en el gráfico construido se puede verificar la presión a la cual condensa la primera gota de mezcla de gas, es decir donde toca la línea de saturación para el líquido. Para las condiciones dadas la Presión de Rocío es: 14.88942 atm.

METODOS DISPONIBLES

Métodos ideales: IDEAL SYSOP0 Métodos de ecuaciones de estado: BWR-LS LK-PLOCK PENG-ROB PR-BM PRWS PRMHV2 PSRK RKSWS RK-ASPEN RK-SOAVE RKS-BM SR-POLAR

Métodos para sistemas especiales : AMINES APISOUR BK-10 SOLIDS CHAO-SEADER GRAYSON STEAM-TA STEAMNBS

Métodos de coeficientes de actividad:

B-PITZER ELECTNRTL ENRTL-HF ENTRL-HG NRTL NRTL-HOC NRTL-NTH NRTL-RK NRTL-2 PITZER PITZ-HG UNIFAC UNF-DMD UNIF-HOC UNIF-LBY UNIF-LL UNIQUAC UNIQ-HOC

UNIQ-NTH UNIQ-RK UNIQ-2 VANLAAR VANL-HOC VANL-NTH VANL-RK VANL-2 WILSON WILS-HOC WILS-NTH WILS-RK WILS-2 WILS-HF WILS-GLR WILS-LR WILS-VOL

Selección del método de propiedades :

Selección del método de propiedades :

Selección del método de propiedades :

REGRESION DE DATOS EXPERIMENTALES CON ASPEN PROPERTIES (agua –etanol) ELV .

Inicie Aspen properties y seleccione BLANK SIMULATION. En el SETUP complete la información: unidades METCBAR

Pique en la pestaña SETUP… DESCRIPTION y escriba una descripción del problema a resolver:

Oprima el botón y complete los componentes:

Oprima el botón y seleccione UNIQUAC

Diríjase al siguiente menú:

Cree un objeto REGRESION con el botón NEW

Deje el nombre por omisión R-1

Aparece el siguiente formulario… como no se han ingresado los datos aun no se puede llenar!!

Diríjase a la carpeta DATA y cree un objeto con el botón NEW

Deje el nombre por omisión D-1, tipo MIXTURE

En el formulario DATA… SETUP y seleccione los componentes, equilibrio TXY, fracción másica

Diríjase a la pestaña DATA Los datos son los siguientes de Rieder y Thompson (1949)

El formulario debe quedar así:

Vuelva a la carpeta DATA … SETUP y seleccione el conjunto de datos D-1

En la pestaña PARAMETERS seleccione los parámetros a ajustar con UNIQUAC

Oprima el botón

Aparece el siguiente formulario seleccione R-1 y oprima OK

Al ejecutar la simulación aparece el siguiente mensaje ( oprima el botón NO TO ALL)

Oprima el botón y observe los resultados:

Compare los valores obtenidos con los que posee el DATABANK de ASPEN PROPERTIES

Genere la grafica de valores experimentales con los valores calculados (ubíquese en los resultados):