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1. Se est haciendo un estudio para revampear una unidad de Ajuste de Dew Point en un 5 y 10% de su capacidad de diseo. Ya se han hecho las verificaciones en todos los equipos quedando pendiente la verificacin del intercambiador Gas/Gas. Como ingeniero de procesos se le ha encomendado realizar dicha verificacin y realizar las recomendaciones.

2. Instalar la simulacin de la unidad de Ajuste de Dew Point que consistir bsicamente de un Intercambiador Gas/Gas (E-G/G); un intercambiador Gas/Gasolina (E-G/L); un Chiller (CH) y un Separador Frio (V-F). La corriente gaseosa del separador intercambia calor con el E-G/G y la corriente liquida con el E-G/L. La temperatura de salida del Chiller se fija 0.5F

3. Grabar la simulacin con el nombre Dew Point.hcs en la carpeta de trabajo

4. Un 15% de la corriente que alimenta la unidad intercambia calor en el E-G/L.

5. La corriente que alimenta la unidad tiene las siguientes condiciones.

C13 0.001

C14 0.002

H2O 0.219

N2 0.426

CO2 2.393 TOTAL 100

6. Para realizar la verificacin solicitada se har uso del modulo !Exchanger Design and Rating (HTFS+-TASC). Se deber introducir informacin de proceso y la geometra del intercambiador utilizando la Hoja de Datos del mismo. 7. Abrir el modulo !Exchanger Design and Rating (HTFS) y seleccionar la opcin !Shell&Tube Exchanger"

8. Se abrir la pagina principal del modulo 9. Definicin del Problema Opciones de Aplicacin

El Navegador de

Datos de la izquierda

ayuda a navegar por el

Programa

Seccin donde se introduce la informacin: x Definicin del Problema x Datos de Procesos x Propiedades x Geometra del Intercambiador x Especificaciones de Construccin x Opciones del Programa

Resultados x Resumen General x Resumen Termico e Hidraulico x Resumen Mecnico x Detalles de Clculo

9.1 Modo de Clculo: x Diseo: En este modo el programa disea una o mas configuraciones que

verifican la carga trmica (Heat Duty) especificada por el usuario (manual ! simulacin)

Se debe proveer informacin bsica para que el programa pueda realizar el diseo. Tipo de Coraza, Cabezal y Baffle; caractersticas de tubos y layout; rangos de tamao de coraza y longitud de tubos requeridos. El programa entonces calcular los dems parmetros como tamao del intercambiador; numero de pases; dimetro de los bocales; % de corte del baffle, etc. El programa realiza los diseos considerando un criterio de optimizacin de costos o rea mnima buscando satisfacer lo siguiente:

rea suficiente para el calor transferido Cada de presin dentro los limites permitidos Tamao fsico dentro los limites permitidos Velocidades dentro os limites permitidos Vibraciones dentro los limites permitidos Prcticos para construir.

x Rating / Checking (Evaluacin): Responde a la pregunta: podr el intercambiador satisfacer la carga trmica.

Se debe especificar la geometra del intercambiador e informacin de proceso.

Se fijan las condiciones de entrada y salida

El resultado del calculo es expresado como : rea Actual de Intercambio de Calor / rea requerida de Intercambio de Calor (Aa/Ar)

Un Aa/Ar 1 indica que la carga termica puede ser performada. x Simulacin: Responde a la pregunta: que carga trmica se podr alcanzar ? Se debe especificar la geometra del intercambiador e informacin de proceso estimando un valor de carga termica. Se especifican las condiciones de entrada de ambas corrientes (caudal, presion y temperatura). El programa calcula las condiciones de salida y la carga termica

El resultado del calculo es expresado como : Calor Actual / Calor Requerido

Maximum Fouling: Responde a la pregunta : cual es el mximo ensuciamiento permitido para una carga trmica especificada ?

El modo de calculo es similar al de !Checking", pero ajusta las resistencias al ensuciamiento de tal manera de dar como resultado una relacion de areas (Aa/Ar) igual a 1.

9.2 Lado del Fluido Caliente: Se recomienda especificar de que lado ira la corriente caliente

La seleccin depende de factores de seguridad, confiabilidad, practicas de la compaa, requerimientos de mantenimiento y costo de inversin. Algunos lineamientos generales son:

- Fluidos peligrosos no debe en por el lado de la coraza: - Fluidos pesados o sucios deben ir de preferencia por el lado de los tubos - Fluidos a alta presin deben ir de preferencia por el lado de los tubos - Fluidos con caudales elevados deben ir de preferencia del lado de la coraza,

que ofrece mas opciones geomtrica para reducir la cada de presin

10. Para el ejercicio trabajaremos inicialmente en el modo !simulacin" para comprobar que la informacin ha sido cargada adecuadamente. De acuerdo a la hoja de datos el fluido caliente paso por los tubos.

11. Definicin del Problema Datos de Procesos Los datos de proceso que hay que necesariamente llenar estan con fodo celeste en las casillas.

El llenado puede ser manual o se puede importar la informacin desde Hysys.

Para importar desde Hysys ir a File|Import From y seleccionar la versin de Hysys que se tenga instalado y buscar el archivo !Dew Point.hsc" donde se instalo la simulacin.

Se abrir la siguiente pantalla con la lista de equipos involucrados en la simulacin, seleccin el intercambiador E-G/L. En la parte inferior se mostraran las corrientes involucradas. Aceptar

Se instalar en el programa todas las especificaciones de las corrientes involucradas, incluso, paquete termodinamico y propiedades. La hoja de Datos de Proceso quedara asi:

12. Propiedades (Property Data) La composicin y modelo termodinmico se carga en esta opcin. Como la informacin de las corrientes ya fue importada de Hysys entonces no hay necesidad de especificar nada.

A medida que la informacin va completndose las !X" en rojo van desapareciendo

En el caso de no contar con los datos de la simulacin, las corrientes se puede caracterizar de la siguiente manera. Elija la opcin Hot Stream Composition para especificar la composicin y modelo.

Primero se debe seleccionar la Base de Datos a utilizar. Por default esta la Base de Datos de BJAC pero se pueden seleccionar otras, como: Aspen Properties o ComThermo .

Para el ejercicio mantendremos la Base de Datos de BJAC. Cambiamos la composicin a %molar y seleccionamos los componentes en Search Databank..

Seleccionamos los componentes en base a la tabla inicial y cargamos la composicin.

Ahora seleccionamos el Modelo Termodinamico (Peng-Robinson) en la pestaa Property Methods .

Como el modulo termodinmico no es tan poderoso (como Hysys) necesitamos definir las propiedades fisicoqumicas en el rango de presin y temperatura en el que el intercambiador operara. Elija la opcin !Hot Stream Propoerties

Cambiamos el rango de temperatura a 200 90 F y los niveles de presion a 1300 y 1000 psi.

Generar las propiedades con el botn Get Properties

13. Geometra del Intercambiador (Exchanger Geometry)

La geometra se cargara con la informacin de la Hoja de Datos del intercambiador

13.1 Geometry Summary

Introducimos primero informacin general del intercambiador (Coraza; Tubo; Layout de Tubos y Baffles). Las casilla en fondo celeste son obligatorias. Las casillas con informacin en rojo pueden ser modificadas en funcin a la necesidad.

13.2 Shell/Heads/Flanges/Cobres

Se completa la informacin faltante (p/ejemplo el numero de corazas en serie)

13.3 Tubes: Completa la informacin faltante

13.3 Baffles/Supports: Completa la informacin faltante

13.3 Bundle Layout: Complete la informacin faltante

13.4 Nozzles: Complete la informacin faltante

14. Una vez especificados los datos de proceso y geometra del intercambiador corremos en modo simulation para verificar que los resultados: Carga termica y temperaturas de salida concuerden con la Hoja de Datos.

El programa iniciara los clculos mostrndose un status general en una hoja de reporte (Runtime Status Report)

Los clculos deben finalizar sin ningn error. Los mensaje de advertencia son aceptables siempre y cuando el ingeniero de diseo lo considera as. Sino puede realizar un ajuste en la informacin introducida.

Los clculos deben finalizar sin ningn error. Los mensaje de advertencia son aceptables siempre y cuando el ingeniero de diseo lo considera as. Sino puede realizar un ajuste en la informacin introducida.

15. Resultados

Existen las siguientes opciones para visualizar los resultados:

x Input Summary (Resumen de los datos de Entrada) x Result Summary (Resumen de los Resultados) - Warnings & Messages

- Optimization Path: Muestra todos los intercambiadores considerados por

el programa buscando satisfacer las condiciones de diseo. El asterisco (*)

muestra las resticciones de diseo ya sea en rea o presin.

- Recap of Design: Resume la geometra bsica y el performance de todos

los diseos elegidos por el programa.

- TEMA Sheet:

- Overall Summary: Resume de las condiciones de proceso de entrada y

salida e informacin sobre transferencia de calor, cadas de presin,

velocidades, diferencia de temperaturas y cargas.

x Thermal / Hidraulic Summary (Resumen Termico e Hidrulico) - Performance: Da informacin para evaluar los requerimiento de area

en condiciones limpias, sucias y extremadamente sucias.

- Pressure Drop: La distribucin de la cada de presin es uno de los

parametros mas importantes en el anlisis. (Bocales de Ingreso y

Salida; mazo, baffles, etc)

- Flow Analysis: Indica la distribucin de flujo en el intercambiador.

- Vibration & Resonsance Analysis:

- Methods: Lista los mtodos y modelos utilizados en el analisis x Mechanical Summary (Resumen Termico e Hidrulico) - Exchanger Geometry

- Setting Plan & Tubesheet Layout

- Cost/Weigh

x Calculation Details

16. Una vez verificado el modelo (modo simulacin) estariamos en condiciones de verificar si el intercambiador es adecuado para el incremento de caudal (15%).

En Hysys incrementar el caudal a 133 y 140 MMscfd y exportar las nuevas condiciones a HTFS.

17. Cambiar el modo de calculo Check/Rating y correr nuevamente la simulacin. En Recap of Design ver los resultados.

18. Ahora vamos a transferir la geometra de HTFS a la simulacin en HYSYS. Como la geometra puede ser modificada debemos cargar la geometra en la base de datos de HTFS, para ello se debe ir a Run|Update file with Geometry

19. En la simulacin Dew Point.hsc abrir el intercambiador E-G/G

20. En Parmetros cambiar el Modelo de Intercambio a EDR (HTFS) Shell&Tube

21. Abrir la pestaa EDR-Shell&Tube (HTFS+) y seleccionar Import y buscar el archivo correspondiente al intercambiador.

22. La geometra del intercambiador ser transferida a la simulacin. No olvidar eliminar las especificaciones introducidas manualmente (temp salida)

Ahora la simulacin se realiza con la geometra del intercambiador .

22. Para ver el modo de Diseo de HTFS vamos a disear el intercambiador Gas/Gasolina. Para ello creamos un nuevo caso en HTFS e importamos los datos de proceso.

23. Escogemos el modo Design y hacemos una primer corrida con los criterios de diseo que estan por default.

24. Vamos a Optimization Path a ver los resultados de todas las opciones consideradas en el diseo y la seleccionada por HTFS.

25. HTFS tiene por default el Costo como criterio de diseo. Cambiar el criterio a rea minima en Program Options|Design Options|Optimization Options y volver a realizar el diseo.

26. Comprar los resultados