Optimizacion hysys

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL – FACULTAD REGIONAL ROSARIO Departamento de Ingeniería Química Integración IV. Año 2009. Trabajo práctico Nº 15 Optimización de Procesos Químicos. Uso del Hysys.

Problema 1: Sea el flash de la siguiente figura:

La corriente de alimentación (F) esta definida a una presión de 35 atm y una temperatura de 380 ºK y posee un caudal volumétrico de 25 m3/h. Estacorriente esta constituida por una mezcla de hidrocarburos que tiene la siguiente composición en base molar. Componente Propano n- butano n- pentano n- heptano Fracción molar 0,30 0,33 0,24 0,13

Se debe especificar que no existe caída de presión en el intercambiador de calor. Considere además, como valores iniciales para definir el sistema propuesto T=400 ºK y P=20 atm en la corriente de salidaliquida del separador (L).

¿Cuál es la presión y temperatura de trabajo que permite obtener la mayor cantidad de n-heptano en la corriente de fondo?

1

Definición del problema de optimización Variables manipuladas: P y T de la corriente L Cotas a utilizar en la simulación:

Tmin  T  Tcondc Pmin  P  Pcondc

Donde:

Tmin = 300 ºK ; Tcondc =Temperatura de condensación crítica. Pmin =1 atm ; Pcondec =Presión de condensación crítica.
Para estimar las Temperatura y Presión de condensación crítica de la mezcla se debe utilizar la Utilidad Envelope incluida en HYSYS (Tools/Utilities/Envelope). Esta utilidad permite graficar la envolvente de fases que contiene a los puntos de burbujas y puntos de rocío de la mezcla. Función Objetivo: Máx {L . x n  hep tan o } Tarea Propuestasi.- Defina el problema en HYSYS. Pruebe con los diferentes métodos de optimización provistos por el simulador. ¿Hacia que solución converge el simulador? ii.- Defina una restricción al problema anterior considerando que la fracción de n-heptano en la corriente líquida deba ser mayor a un determinado valor. ( x n  hep tan o > 0.4). Tomando como valor inicial para P y T los consideradosanteriormente. ¿Que resultado muestra el simulador? iii.- Considere como valores iniciales P=5 atm y T=350 ºK. ¿Qué nuevo resultado obtiene el simulador? Justifique el resultado obtenido. ¿Cómo inciden los valores de inicialización en la obtención del óptimo?. iv.- Redefina el problema anterior considerando como función objetivo Máx

{xn hep tan o } . Considere

como valores iniciales T=400 ºK y P=20 atm.¿Hacia que solución converge el simulador?

Problema 2: Este problema consiste en el cálculo del UA de tres intercambiadores interdependientes. La alimentación (Feed) se divide en dos corrientes y cada una de estas corrientes es acondicionada por intercambiadores de calor en un circuito en paralelo. Una de las corrientes es enfriada por la corriente proveniente del desmetanizador (E – 100 CoolIn) y la otra corriente es enfriada por un sistema con propano (Valve In) y por un intercambio de calor en el reboiler (E-102 Cool In) en la columna desmetanizadora.

2

Datos de las corrientes de proceso:

Feed Temperatura Condiciones Presión Flujo molar Metano Composición (fracción molar) Etano Propano i-butano n-butano 20 °F 1000 psia 2745 lbmol/h 0,7515 0,2004 0,0401 0,0040 0,0040E-100 Cool in -142 °F 250 psia 1542 lbmol/h 0,9073 0,0927 0,0000 0,0000 0,0000

Valve in 120 °F 350 psia ----0,0000 0,0000 1,0000 0,0000 0,0000

E-102 Cool in - 142 °F 251 psia 1640 lbmol/h 0,2828 0,2930 0,1414 0,1313 0,1515

Especificaciones de otras corrientes: Temperatura corriente E – 102 Out: -40°F Fracción de vapor de la corriente E – 101 Cool Out 1.00 Presión de la corriente E – 101Cool Out: 20 psia Temperatura de la corriente E-100 Out: -65 °F Temperatura corriente E – 102 In: -85°F Flujo de la corriente Valve In: 495 lbmol/h El flujo de E – 101 Feed: 1670 lbmol/h Datos para los equipos: Para los intercambiadores de calor seleccionar: Modelo: Exchanger Design (Weighted) (dentro de Desing / Parameters) Dentro de la misma pestaña, activar: Individual Heat Curve Details la...