Comp. Chem_05

Report
14/15 Semester 5
Computational Method in
Chemical Engineering
(TKK-2109)
Instructor: Rama Oktavian
Email: [email protected]
Office Hr.: M.13-15, T. 13-15, W. 13-15, F. 13-15
HYSYS for process simulation
Process Involving Recycle
Feed gas enters the compressor station at 35 deg C and
1725 kPa. The gas is to be delivered at 6900 kPa, and it is
to be compressed in two stages. Each stage consists of a
knockout drum, a compressor, and a cooler. Liquids from
each separator are recycled back to the previous stage
after the pressure has been reduced.
HYSYS for process simulation
Process Involving Recycle
Simulasi proses
 Start HYSYS dengan NEW CASE
 Pilih Komponent Components Tab, add component pada CASE
 Jika komponen tidak ada pada library, pilih Hypothetical
button dan HYSYS akan memprediksi property component
tersebut secara thermodynamic berdasarkan input yang
saudara inputkan
 Fluid Package = Property Package+Component List
 Pemilihan property package sesuai dengan komponen
Thermodynamic models
Selesai memilih Fluid Package perhatikan
apakah parameternya tersedia!
Simulasi proses
 Components
 Property packages: PR EoS
Procedure
 Buat material Stream,
Procedure
 Install mixer
 Install flash separator
Procedure
 Install compressor
 Install cooler
Procedure
 Install mixer
 Install flash separator
Procedure
 Install valve
 Install compressor
Procedure
 Install cooler
 Install separator and valve
Procedure
 Installing the recycles
Procedure
 Installing the recycles
 Put recycle icon in the PFD
 Double click recycle icon
Procedure
 Installing the second recycles
 Put recycle icon in the PFD
 Double click recycle icon
 Attach RCY 1 out as a feed to Mixer 1
 Attach RCY 2 out as a feed to Mixer 2
HYSYS for process simulation
Process Involving Adjust, Balance, and Spreadsheet function
 Memodelkan fasilitas pemroses gas alam
yang menggunakan pendinginan propana
untuk mengkondensasi liquida dari
umpan dan kolom distilasi untuk
memproses liquida.
 Menggunakan logical operations:
Balance, Adjust dan HYSYS Spreadsheet
 Menggunakan Case Study tool untuk
melakukan studi kasus pada simulasi
HYSYS for process simulation
Process Involving Adjust, Balance, and Spreadsheet function
Operasi logical diinstall untuk melakukan fungsi-fungsi tertentu
yang tidak dapat ditangani oleh operasi unit fisik standar.
HYSYS for process simulation
Process Involving Adjust, Balance, and Spreadsheet function
Aliran gas alam yang mengandung N2, CO2 dan C1 sampai nC4 diproses dalam sistem
refrigerasi untuk memisahkan hidrokarbon yang lebih berat. Gas kering yang dihasilkan
akan memenuhi spesifikasi dew point hidrokarbon di perpipaan. Flowsheet proses
tersebut ditunjukkan dibawah ini.
HYSYS for process simulation
Process Involving Adjust, Balance, and Spreadsheet function
Deskripsi Proses
Aliran umpan gabungan masuk inlet separator, yang
memisahkan liquida bebas. Gas overhead dari Separator
diumpankan ke gas/gas exchanger dimana gas tersebut
didinginkan awal dengan gas yang telah didinginkan.
Kemudian gas dingin diumpankan ke chiller dimana
didinginkan lebih lanjut dengan mempertukarkannya dengan
propana yang menguap (diwakili oleh aliran C3Duty). Di
chiller, yang akan dimodelkan secara sederhana sebagai
sebuah Cooler, hidrokarbon yang cukup berat dikondensasi
sehingga sales gas akhir memenuhi spesifikasi dew point
perpipaan. Kemudian aliran dingin dipisahkan dalam
lowtemperature separator (LTS). Gas dingin, kering
diumpankan ke gas/gas exchanger dan kemudian ke sales,
sedangkan liquida yang terkondensasi dicampur dengan
liquida bebas dari inlet separator. Liquida ini diproses dalam
kolom depropanizer untuk menghasilkan produk bawah yang
mengandung propana rendah.
HYSYS for process simulation
Process Involving Adjust, Balance, and Spreadsheet function
Kondisi operasi umpan
HYSYS for process simulation
Process Involving Adjust, Balance, and Spreadsheet function
Menciptakan Himpunan Satuan Baru
1. Dalam view Session Preferences (menu Tools), klik tab Variables.
2. Pilih halaman Units bila belum dipilih.
3. Dalam group Available Unit Sets, pilih Field untuk membuatnya
menjadi himpunan aktif.
4. Klik button Clone. Muncul himpunan satuan baru yang dinamai
NewUser. Himpunan satuan ini menjadi Available Unit Set saat ini.
5. Dalam field Unit Set Name, masukkan nama untuk himpunan satuan
baru.
6. Sekarang satuan untuk sembarang variabel yang terkait dengan
himpunan satuan baru ini dapat diubah.
Dalam group Display units, satuan default untuk flow sekarang adalah
lbmole/hr. Satuan yang lebih sesuai untuk contoh ini adalah
MMSCFD.
HYSYS for process simulation
Process Involving Adjust, Balance, and Spreadsheet function
Memilih Fluid Package dan Simulation Basis
• Property Package: Peng-Robinson equation of
state.
• Basis: Nitrogen, CO2, methane, ethane,
propane, n-butane dan i-butane
HYSYS for process simulation
Process Involving Adjust, Balance, and Spreadsheet function
Menampilkan diagram fase
1. Pada tampilan property untuk aliran Feed 2, klik tab
Attachments, kemudian pilih halaman Utilities.
2. Untuk menciptakan phase envelope fase untuk aliran,
klik tombol Create. Muncul tampilan Available Utilities,
menampilkan daftar utilities HYSYS.
3. Lakukan salah satu dari berikut ini:
 Pilih Envelope, kemudian klik tombol Add Utility.
 Klik dua kali Envelope.
4. Klik tab Performance, kemudian pilih halaman Plots.
5. Untuk menampilkan tipe envelope yang lain, pilih tombol
radio yang sesuai dalam group tipe Envelope.
HYSYS for process simulation
Process Involving Adjust, Balance, and Spreadsheet function
Langkah #1
Langkah #3
Langkah #2
HYSYS for process simulation
Process Involving Adjust, Balance, and Spreadsheet function
Memasang Unit Operations: Mixer
• Pasang Mixer pada PFD.
• Pasang Feed 1 dan Feed 2 sebagai Inlets dan ketik MixerOut
dibawah Outlet.
HYSYS for process simulation
Process Involving Adjust, Balance, and Spreadsheet function
Memasang Unit Operations: Inlet Separator
• Pasang Separator pada PFD.
• Pasang MixerOut sebagai Inlets.
• Pada aliran Vapour Outlet ketik SepVap dan pada aliran
Liquid Outlet ketik SepLiq.
• Pilih halaman Parameters. Terima nilai default untuk Delta
P, Volume, Liquid Volume dan Liquid Level.
• Untuk menampilkan data aliran outlet yang dihitung, klik
tab Worksheet kemudian pilih halaman Conditions.
HYSYS for process simulation
HYSYS for process simulation
• Klik halaman Parameters dan isi field yang kosong sehingga sesuai
dengan gambar dibawah.
Ubah nilainya menjadi 1
untuk memodelkan
aliran counter current.
HYSYS for process simulation
Tampilan tab Material Streams pada Workbook.
Aliran CoolGas belum diflash karena suhunya tidak diketahui. CoolGas
diflash nanti jika pendekatan suhu ditetapkan untuk Gas/Gas heat exchanger.
HYSYS for process simulation
• Pasang Chiller, yang dimodelkan dengan Cooler, dan set pressure
drop = 10 psi dan suhu ColdGas = 0F.
• Pasang Low Temperature Separator (LTS) untuk memisahkan gas dan
liquida terkondensasi dalam aliran ColdGas.
• Pilih Auto Position All dari menu PFD. PFD anda mestinya tampak
seperti gambar dibawah.
Aliran keluar dari HE
Gas/Gas belum diketahui
HYSYS for process simulation
• Klik dua kali icon Gas/Gas. Klik tab Design dan pilih Specs.
• Agar derajat kebebasannya nol, ditetapkan minimum approach
temperature pada inlet sisi panas sebesar 10°F. Klik tombol Add
dan isi ExchSpec seperti gambar dibawah.
HYSYS for process simulation
• Klik tab Worksheet, dan pilih halaman Conditions untuk
menampilkan properties aliran yang telah dihitung.
HYSYS for process simulation
Mengecek Dew Point Sales Gas
Langkah selanjutnya adalah mengecek aliran SalesGas untuk melihat apakah
aliran tersebut memenuhi spesifikasi suhu dew point. Hal ini untuk menjamin
tidak ada liquida yang terbentuk dalam perpipaan. Spesifikasi dew point
perpipaan tipikal adalah 15°F pada 800 psia, yang akan digunakan dalam
contoh ini.
Untuk menguji dew point saat ini dapat dilakukan dengan menciptakan aliran
dengan komposisi yang identik dengan SalesGas, menetapkan tekanan dew
point-nya, dan membiarkan HYSYS menflash aliran baru tersebut untuk
menghitung suhu dew point-nya. Ini dilakukan dengan memasang operasi
Balance.
HYSYS for process simulation
• Pasang operasi Balance pada PFD, klik dua kali dan isi field yang
kosong sehingga tampilannya sama seperti gambar sebelah kiri.
• Klik tab Parameters, dalam group Balance Type pilih tombol Mole.
Diisi
Dew point
(dihitung)
Diisi
HYSYS for process simulation
Tampilan pada PFD setelah ditambah operasi Balance.
HYSYS for process simulation
Menggunakan Databook
HYSYS Databook memberikan cara mudah untuk memeriksa flowsheet lebih
detail. Databook dapat digunakan untuk memonitor variabel kunci pada
berbagai skenario proses, dan menampilkan hasilnya dalam format tabel atau
grafik.
Untuk contoh ini akan diteliti pengaruh suhu LTS terhadap dew point dan laju
alir Sales Gas.
HYSYS for process simulation
• Untuk membuka Databook bisa dengan menekan Ctrl D atau
membuka menu Tools dan memilih Databook.
• Untuk menambah variabel kunci ke Databook, klik tab Variables
kemudian klik Inserts.
4
2
1
3
36
HYSYS for process simulation
 Ulangi untuk menambahkan berikut ke Databook.
 Stream SalesDP; variable Temperature; ubah Variable
Description menjadi Dew Point.
 Stream Sales Gas; variable Molar Flow; ubah Variable
Description menjadi Sales Gas Production.
HYSYS for process simulation
Menciptakan Data Table
• Klik tab Process Data Table, kemudian klik tombol Add untuk
menciptakan tabel baru dengan nama default ProcData1. Ubah
namanya menjadi Key Variables dan aktifkan setiap variabel dengan
mengklik checkbox Show terkait.
HYSYS for process simulation
Menggunakan Data Recorder
(digunakan untuk merekam harga Key Variables).
• Klik tab Data Recorder kemudian klik tombol Add dalam group Available
Scenarios. Aktifkan setiap varibel dengan mengklik checkbox Include terkait.
• Klik tombol Record untuk merekam variabel keadaan saat ini. Masukan nama
baru Base Case dan klik OK.
HYSYS for process simulation
Memodifikasi aliran ColdGas
• Klik dua kali aliran ColdGas dan susun tampilannya sebagaimana
ditunjukkan gambar dibawah.
• Sekarang suhu LTS adalah 0°F.
Variabel kunci akan dicek pada
10°F. Ini dilakukan dengan
memasukkan 10 pada sel
Temperature ColdGas. HYSYS
secara otomatis menghitung
ulang flowsheet.
HYSYS for process simulation
• Hasilnya ditunjukkan pada gambar dibawah ini.
• Perubahan dalam Temperature
menghasilkan hasil berikut:
• Laju alir Sales Gas naik.
• Dew point Sales Gas naik
menjadi 15.91°F. Suhu ini tidak
lagi memenuhi spesifikasi dew
point 15°F.
HYSYS for process simulation
Merekam variabel baru dalam Databook
• Klik tab Data Recorder dalam Databook, kemudian klik tombol
Record. Ubah nama default State 2 menjadi 10 F in LTS. Klik tombol
View untuk menampilkan harga baru variabel tersebut.
HYSYS for process simulation
Menggunakan Spreadsheet
HYSYS memiliki operasi Spreadsheet yang mengijinkan untuk mengimpor
stream atau variabel operasi, melakukan perhitungan dan mengekspor hasil
perhitungan.
Dalam seksi ini, akan ditentukan pengaruh suhu LTS terhadap dew point dan
heating value SalesGas. Sebelum melanjutkan, tetapkan lagi suhu ColdGas ke
harga asalnya 0°F.
HYSYS for process simulation
• Untuk memasang Spreadsheet dan menampilkan tampilan propertynya, klik dua kali icon Spreadsheet dalam Object Palette. Ubah
nama spreadsheet menjadi Heating Value.
• Heating value sales gas
dihitung dengan mengimpor
komposisi aliran kemudian
mengalikan fraksi mol setiap
komponen dengan heating
value-nya masing-masing.
HYSYS for process simulation
• Klik tab Spreadsheet. Isi spreadsheet seperti gambar dibawah.
• Import fraksi mol untuk iC4 dan nC4 dengan cara sbb:
• Posisikan cursor pada B6, klik kanan sekali, dan pilih Import Variable.
pilih Object: SalesGas, Variable: Comp Mole Frac, Variable Specific:iButane. Posisikan cursor pada B7 dan ulangi untuk n-Butane.
• Masukkan formula seperti gambar dibawah untuk menghitung heating value
komponen dan total dari sales gas.
Sel Formula
D3
+b3*c3
D4
+b4*c4
D5
+b5*c5
D6
+b6*c6
D7
+b7*c7
D9
+d3+d4+d5+d6+d7
45
HYSYS for process simulation
Memasang Adjust untuk menghitung suhu LTS
Anggap harga pasar produk liquidanya saat ini tidak
menguntungkan dan diinginkan menaikkan suhu LTS untuk
menyisakan lebih banyak komponen berat dalam fase gas. Ini
akan meningkatkan heating value sales gas, yang
menghasilkan bonus dari perusahaan transmisi. Akan tetapi,
sales gas tetap harus memenuhi spesifikasi dew point.
Operasi Adjust dapat digunakan untuk mengatur suhu LTS
(aliran ColdGas) sampai dew point sales gas berada dalam
hanya beberapa derajat dari spesifikasi perpipaan.
Pengaruhnya, ini meningkatkan heating value gas sementara
masih memenuhi kriteria dew point.
HYSYS for process simulation
Memasang, menghubungkan dan mendefinisikan Adjust
• Pasang obyek ADJUST ke PFD dan klik dua kali untuk menampilkan
tampilan property-nya dan isi field seperti gambar dibawah ini.
HYSYS for process simulation
• Klik tab Parameters dan isi seperti gambar dibawah.
• Klik tab Monitors untuk menampilkan hasil perhitungan.
• Klik tombol Start. Adjust memusat pada harga target dalam toleransi
yang ditetapkan dalam 1 iterasi. Suhu LTS (variabel yang diadjust)
4.4°F menghasilkan dew point sales gas (variabel target) 10°F.
Adjust telah merubah suhu LTS
dari dari 0°F menjadi 4.4°F.
Sekarang heating value sales gas
baru dapat dibandingkan dengan
harga sebelumnya untuk melihat
pengaruh perubahan tersebut.
HYSYS for process simulation
Hasil Study
Worbook: tab Material Streams
HYSYS for process simulation
Worbook: tab Compositions
SAVE YOUR CASE!

similar documents