SOPQUnidad Temtica II. SIMULACIN DE PROCESOS

Tema II.2. SIMULADORES COMERCIALESASPEN-PLUSHYSYSDESIGNPRO-IIBASES DE DATOSUnidad Temtica II. Simulacin de procesos qumicosTema II.2. Simuladores comerciales

SIMULADORES COMERCIALESModelos matemticos: elemento esencial de un simulador de procesos(leyes de conservacin, termodinmica y restricciones control y diseo) Sistema de ecuaciones algebraicas y diferenciales. Dan forma al modelo matemtico del proceso completo.

RESOLUCINModelo secuencial modular: - Subrutinas de clculo para cada unidad de proceso - Calculo de vbles. de salida en funcin de las de entrada. - Procedimiento iterativo (reciclos)Mtodo orientado a ecuaciones: - Resolucin simultnea Mtodo modular simultneo: - Ventajas de los mtodos anteriores - Sistema de ecuaciones simplificado - Modelos ingenieriles aproximados o representaciones lineales de los modelos rigurososSIMULACIN DINMICA: arranque, paro, procesos por lotes, perturbaciones

SIMULADORES COMERCIALES

SIMULADORES COMERCIALESPropiedades fsicas, termodinmicas y de transporte.

Eleccin del modelo: - Intervalos especficos de condiciones

- Tipos de sustancias CRITERIOS:

Naturaleza de los componentes (polaridad), idealidad o no idealidad de la mezcla.Intervalo de composicin, temperatura y presin.Tipo de aplicacin (equilibrio V-L, L-L, una fase...)

Ecuaciones de estado, modelos de coeficientes de actividad y modelos especialesA: aplicable; NA: No aplicable; AL: aplicacin limitada;B: Buena; ?: cuestionable

SituacinMargulesVan LaarWilsonNRTLUNIQUACBinarios L-VAAAAAMulticomponentes L-VALALAAAAzetroposAAAAAEquilibrios L-LAANAAASistemas diluidos??AAAExtrapolacin??BBB

SIMULADORES COMERCIALESModelos de Ecuaciones de estado Modelos de coeficientes de actividad Ley de gas ideal Lee-Kesler (LK) Lee-Kesler-Plocker Peng-Robinson (PR) Peng-Robinson-Stryjek-Vera (PRSV) Redlich-Kwong (RK) Redlich-Kwong-Soave (RKS) API-Soave-Redlich-Kwong (API-SRK) RKS o PR con regal de mezclado Hurn-Vidal-2 modificada (MHV) RKS o PR con reglas de mezclado de Wong-Sandler (WS) RKS o PR con funcin alfa de Boston-Mathias RKS predictor (PRKS) Snchez-lacombe para polmeros Hayden-OConnell Benedict-Webb-Rubin (BWR)-Lee-Starling Schwartzentruber-Renon Electrolitos NRTL Flory-Huggins NRTL Uniquac Unifac Van Laar Wilson Margules Pitzer Mtodos especiales Braun K-10 Chao-Seader Grayson-Streed Kent-Eisenberg Aminas Tablas de vapor

SIMULADORES COMERCIALESPara qu se utiliza la simulacin de procesos?

Estimar y realizar anlisis de regresin de propiedades fsicas

Procesos donde los componentes deben ser mezclados, separados, calentados, enfriados y convertidos mediante operaciones bsicas

Predice el comportamiento de un proceso utilizando principios de la ingeniera

Clculo de balances de materia y energa y equilibrio qumico y entre fases

Analiza el comportamiento de un sistema y realiza estudios de optimizacin y sensibilidad

Cambiar las condiciones de operacin y analiza alternativas

Estimar costes

Generar como salida grficas o bien tablas de resultados

ASPEN PLUSCARACTERSTICAS GENERALESDesarrollado por: Aspen Technology, Inc.http://www.aspentech.com/productsASPEN: Advance System for Process EngineeringFlexible y fcil de usar.Algoritmo de clculo: mtodo secuencial modular (Aspen Plus 10.2)

mtodo orientado a ecuaciones (Aspen Plus 2004.1) mtodo orientado a ecuaciones (Aspen Plus 2006)Aspen Plus permite:

- Regresin de datos experimentales. Diseo preliminar de los diagramas de flujo usando modelos de equipos simplificados. Realizar balance de materia y energa rigurosos usando modelos de equipos detallados. Dimensionar piezas clave de los equipos. Optimizacin on-line de unidades de proceso completas o bien plantas.

ASPEN PLUS

Title barMenu barNext buttonToolbarsProcess flowsheet windowModel LibrarySelect mode buttonStatus barASPEN PLUS

Menu treeGo to a different folderUnits boxFolder listGo back/forwardPrevious sheetCommentsStatusASPEN PLUS

ASPEN PLUSPara sistemas lquido/gas, Aspen Plus dispone de las siguientes operaciones:

ASPEN PLUSPropiedades termofsicas:

Bases de datos de componentes puros y especficos de cualquier aplicacin.Sistemas de estimacin para constantes de propiedades.Bases de datos para parmetros de interaccin binaria.Sistemas de regresin de datos.Sistemas para electrolitos.Acceso a la base de datos termofsica DECHEMA

Herramientas:

Anlisis de convergencia: rotura de ciclos, secuencia de soluciones..Incluye fortran y excel. Acceso a Visual Basic (Aspen Plus 2004.1)Anlisis de sensibilidad: variaciones debidas a cambios introducidos.Caso de estudio para simular con varias entradas.Especificaciones de diseo para el clculo automtico de condiciones de operacin y parmetros de equipos.Ajuste de datosOptimizacin para maximizar rendimientos, consumo de energa, pureza...

iconosbloquesASPEN PLUSDiagramas de simulacin con ASPEN PLUS

Diferentes mtodos de abordar la ruptura de dos ciclos anidados. Valido para la mayor parte de los simuladoresASPEN PLUS

Seleccionar opcin convergence/convergenceEjemplo de dos reciclos anidadosASPEN PLUS

Disponer y configurar las unidades de reciclo de informacinASPEN PLUS

Seleccin del orden en que se rompen los ciclosASPEN PLUS

CARACTERSTICAS GENERALES- Entorno de simulacin modular tanto para estado estacionario como para rgimen dinmico.

- Desarrollado para su uso con PC.

- Interfase grfica de fcil uso (orientado a objeto).

- Posibilidad de adicionar cdigo de programacin con VISUAL BASIC.

- Interpreta interactivamente los comandos segn se introducen en el programa. Por tanto no necesita un botn de ejecucin (run), aunque existe la posibilidad de plantear el problema completo sin hacer clculos y despus ejecutarlo.

- Es un simulador bidireccional, ya que el flujo de informacin va en dos direcciones (hacia delante y hacia atrs). De esta forma, puede calcular las condiciones de una corriente de entrada a una operacin a partir de las correspondientes a la corriente de salida sin necesidad de clculos iterativos.HYSYSDesarrollado por: Aspen Technology, Inc.http://www.aspentech.com/product

HYSYSIntegradoLa informacin se comparte entre aplicaciones.Modelos termodinmicos comunes.Flowsheet comunes.InterfaseCambio de aplicacin

InteractivoClculos automticos al aportar nueva informacin.No limites al acceso de informacin til.

Abierto y extensibleUnidades de operacin en estado estacionario o dinmico.Especificar expresiones para reacciones cinticas.Paquetes de propiedades especiales.Extensin de la funcionalidad de la simulacin en respuesta a posibles cambios.

HYSYSUnidades de las que dispone HYSYS:

Workbook: coleccin de pginas que guardan la informacin de forma tubularPDF: construccin del diagrama de simulacin

Summary view: lista de corrientes y unidades de proceso instaladas.Object navigator: acceso a la vista de propiedades de una corriente u operacin.Property view: conjunto de pginas con la informacin de una corriente o unidad de proceso.

Desarrollado por: Chemstations Inc.http://www.chemstations.netCHEMCADCARACTERSTICAS GENERALES:Incluye bases de datos de componentes qumicos, mtodos termodinmicos y unidades de operacin que permiten la simulacin en estado estacionario de procesos qumicos continuos desde escala laboratorio a escala industrial.

Simulacin en rgimen dinmico y de procesos discontinuos.

Interfase grfica

Funcionamiento bajo Windows

CHEMCAD

CHEMCADUnidades de las que dispone Chemcad:

-Entorno grfico de simulacin interactivo.

-Funciona bajo entorno Windows.

-Posibilidad de incluir cdigo de programacin en VISUAL BASIC.

Posibilidad de realizar simulacin en rgimen dinmico (paquete PROTISS).

Puede ser utilizado en: petrleo, refinera, petroqumica, polmeros, qumica fina y farmacutica, construcciones, ingeniera, etc.

Actualmente esta disponible la versin 6.0 con nuevas caractersticas y unidades de operacin: hornos, cambiadores de calor de aire, separaciones por membrana, electrolitos para polmeros y aplicaciones para simular columnas.

Desarrollado por: Simulation Sciences Inc.http://www.simsci.comPRO/IICARACTERSTICAS GENERALES:

PRO/IIDiagrama de simulacin caracterstico de este programa:

PRO/II

BASES DE DATOSDECHEMA databank (DETHERM) -Base de datos para: 4.200.000 datos, 122.000 sistemas, 101.000 mezclas y 21.000 sustancias puras.Datos de fases en equilibrio, datos de electrolitos y propiedades de sustancias puras y mezclas.Datos de gran calidad revisados por expertos externos.Base de datos producida por DECHEMA e.V. en cooperacin con FIZ CEIME (Berln).

http://i-systems.dechema.de/detherm/

DECHEMA databank (DETHERM)

DECHEMA databank (DETHERM)

DECHEMA databank (DETHERM)

DECHEMA databank (DETHERM)

NIST databankDesarrollada en USANISTNational institute of standards and technogyhttp://www.nist.gov/public_affairs/database.htmDatos termoqumicos para 7.000 compuestos orgnicos y para una pequea cantidad de compuestos inorgnicos. Tambin contiene datos de reaccin termoqumicos para 8.000 reacciones y datos de energa inica para unos 16.000 componentes.Espectros de infrarrojo para unos 16.000 componentes.Espectros msicos para unos 15.000 componentes.Espectros UV/Vis para 16.000 componentes.Espectros de componentes cristalinos ( 210402 orgnicos e inorgnicos).Propiedades termofsicas para 34 fluidos incluyendo densidad, entalpa, energa interna, entropa, etc.Espectros electrnicos y vibracionales para unos 4.000 compuestos

http://www.crct.polymtl.ca/fact/fact.htmOTRAS BASES DE DATOSFACT (compuestos inorgnicos)http://www.physics.usyd.edu.au/teach_res/db/d0005.htmCODATA (entalpias y entropas de diversos compuestos)SOLV-DB (base de datos de disolventes)http://solvdb.ncms.org/

Catlogos comerciales de HYSYS, ASPEN PLUS, CHEMCAD Y PRO II

Compilacin de simuladores utilizados en Ingeniera QumicaMATERIALES ADICIONALES