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Trabajo del Curso de Aspen HYSYS, Nivel Básico Intermedio INCOTEGAS – Bolivia Ejemplo 1 Los elementos de un ciclo de refrigeración simple son un condensador, una válvula de Joule-Thompson, un evaporador y un compresor, además del medio refrigerante. En el ciclo de refrigeración mostrado en la Figura 1, la corriente “1” contiene propano líquido saturado a una temperatura de 122 °F y se expande isoentalpicamente en la válvula. La mezcla líquido-vapor en la corriente “2” es vaporizada completamente a una temperatura de 0 °F y, a su vez, dicho vapor es comprimido y condensado para regenerar la corriente “1” en estado de líquido saturado

Figura 1. Ciclo de refrigeración Simular el ciclo de refrigeración bajo las siguientes condiciones. 1. Abra un nuevo caso y añada el siguiente paquete fluido a. Ecuación: Peng Robinson b. Componente: Propano c. Unidades Field 2. Haga clic sobre el botón “Enter Simulation Environment” cuando esté listo para empezar a construir la simulación 3. Instalar una corriente y desplegar su vista de propiedades 4. Introduzca las siguientes especificaciones a.Nombre 1 b. Fracción devapor 0.0 c. Temperatura 120 °F d. Flujo molar 100 lbmol/h

e. Composición (Fracción molar) 1.0 5. Instale una válvula de Joule-Thompson seleccionando de la paleta de objetos el icono de nombre “Valve” y conectar la corriente. 6. Instale un evaporador seleccionando de la paleta de objetos el icono de nombre “Heater” y conéctelo las corrientes. ¿Cuántas variables se necesitan introducir para que el conjunto Válvula-Evaporador quede completamente especificado? 7. Haga clic sobre la página “Parameters” e introduzca una caída de presión de 1 psi en el cuadro “Delta P”. 8. Haga clic en la pestaña “Worksheet” y en la columna de la corriente “3” introduzca una fracción de vapor de 1.0 y una temperatura de 0 °F ¿Cuánto es el calor requerido en el evaporador? 9. Instale un compresor seleccionando de la paleta de objetos el icono de nombre “Compressor” y conectar las corrientes. ¿Cuántas variables se requieren para especificar completamente el compresor?. Si usted introduce una presión de 200 psia a la corriente “4” ¿Por qué converge la simulación del compresor? 10. Borre la presión de 200 psia introducida en la corriente “4” e instale un condensador seleccionando de la paleta de objetos el icono de nombre “Cooler” y conectar la corriente. ¿Cuántas variables se requieren especificar para que converja el conjunto Compresor-Condensador? 11. Haga clic sobre la página “Parameters” e introduzca una caída de presión de 6.5 psi en el cuadro “Delta P” ¿Por qué converge el conjunto Compresor-Condensador con solo especificar la caída de presión en el condensador? 12. Haga clic en la pestaña “Performance” para que observe el comportamiento entre algunas variables a través del intercambiador. En la página perfiles o “Profiles” se observan los estados de temperatura, presión, fracción de vapor y entalpía molar de la corriente enfriada. En la página Gráficos o “Plots” se observa, por defecto, la variación de la entalpía con la temperatura y se dispone de otras opciones de análisis entre variables. En la página Tablas o “Tables” se observa información similar 13. Despliegue la ventana de propiedades de la Válvula y verifique si su operación es isoentálpica 14. Despliegue la ventana de propiedades del Compresor y verifique si su operación es isoentrópica. Si no es isoentrópica, entonces, ¿Qué tipo de operación se realizó en el compresor? El distribuidor local propone a su planta la venta de una mezcla propano/etano de 95/5 (% molar). ¿Qué efecto, si lo hay, provoca esta nueva composición en el ciclo de refrigeración? Utilice el caso base para comparación y llene la siguiente tabla: Propiedad Flujo, kgmol/h Condensador, kJ/h Evaporador, kJ/h Compresor, hp

Caso Base: 100 % C3

Caso Nuevo: 5% C2, 95% C3

Ejemplo 2 En la Planta de fraccionamiento Ule, Ubicada en la, Parroquia Simón Bolívar, del Estado Zulia – Venezuela, se fracciona los Líquidos del Gas Natural (LGN) en Propano, Butanos y Gasolina Natural, la cual es enviada desde el Lago de Maracaibo desde las Plantas de compresión Tía Juana 1 y 2 (TJ 1-2), bajo las siguientes características en la alimentación y como productos obtenidos en la planta son producto C3 y Prod. Butanos, como se observa en el siguiente cuadro: Componentes CO2 C1 C2 C3 iC4 nC4 IC5 nC5 nC6 nC7 Total

Alimentación 0,00011 0,00014 0,0082 0,4187 0,1045 0,1728 0,0835 0,0884 0,124 1

Producto C3 0,00045 0,00003 0,03141 0,94562 0,01975 0,00404 0,00009 0 0 0 1

Prod. Butanos 0 0 0,00005 0,02753 0,30545 0,64704 0,01778 0,00218 0 0 1

Las condiciones de operación en la alimentación son las siguientes: Variables Flujo alimentación D8-501 A/B (FI0927CG2) Presión D8-501 A/B (PIC07G2) Temperatura de alimentación (TJ-2/3)

Unidades BLS/D

18266,67

PSIG

93,10

°F

90,00

De acuerdo a lo descrito anteriormente, simular el Diagrama Flujo de Proceso (PFD) del sistema de fraccionamiento, la cual se adjunta a continuación, pero antes de eso, se menciona algunos datos adicionales: Columna Despropanizadora: Numero de Platos 40 Plato de alimentación 25 Relación de reflujo 2,5 IC4 Tope 0,01 Columna Desbutanizadora: Numero de platos 30 Plato de alimentación 19 Relación de reflujo 4 IC5 tope 0,1