ASPEN PLUS V14 - Diseño, Simulación Y Optimización De Procesos Industriales Complejos

OBJETIVO DEL CURSO:

• • Desarrollar las habilidades y técnicas necesarias para modelar procesos nuevos y existentes, en estado estacionario.
  • Cree y solucione simulaciones de diagramas de flujo con columnas de destilación, reactores, intercambiadores de calor, cambiadores de presión y separadores. 
  • Reduzca el tiempo de diseño del proceso mediante la evaluación de varias configuraciones de planta. 
  • Determine las condiciones óptimas del proceso para procesos nuevos o existentes y ayude a eliminar los cuellos de botella de los procesos.

CONOCIMIENTOS Y HABILIDADES PREVIOS: 

• • Fundamentos sólidos en ingeniería de procesos

CAPITULO 1: ASPEN PROPERTIES

1.1. Descripción general de simulación de procesos:

• • Diseño de Procesos
  • Pasos Principales del Diseño de una planta Química
  • Descripción general de los simuladores de procesos más conocidos.
  • Limitaciones de los simuladores
  • Información mínima requerida antes de simular.

1.2. Bases y entorno de Propiedades de simulación en Aspen – HYSYS y ASPEN PLUS

• • Administrador de bases de la simulación en ASPEN HYSYS (SBM)
  • Administrador De Bases De Aspen Plus (Properties)
  • Opciones disponibles en el panel de navegación.

1.3. Modelos termodinámicos y Criterios de Selección.

• • Métodos generales más utilizados en simulación
  • Ecuaciones de estado
  • Modelos de coeficientes de Actividad
  • Criterio N°1: Uso de la temperatura reducida como referencia
  • Criterio N°2: asistente de Métodos (METHODS ASSISTANT)
  • Criterio N°3: METHODS ASSISTANT (Según El Tipo De Compuestos Y Las Condiciones Operativas).

1.4. Cálculos de Propiedades de fluidos ideales y no ideales

• • Evaluación de propiedades (ASPEN PROPERTIES)
  • Determinación de Curvas de punto de Ebullición.
  • Propiedades críticas de compuestos puros y mezclas
  • Construcción de diagramas de equilibrio PT, PV, PH, PS, TV, TH y TS
  • Estimación de propiedades físicas, termodinámicas y de transporte de compuestos puros y mezclas.
  • Regresion de Datos Experimental (Run Mode)
  • Asistente para componentes definidos por el Usuario (User - Defined Component Wizard)

1.5. Equilibrio vapor liquido

• • Introducción a la destilación
  • Diagramas de equilibrio isobaro e isotérmico
  • Ley de RAOULT
  • Evaluación y predicción de datos experimentales NIST (Instituto Nacional de Estándares y Tecnología)
  • Análisis de consistencia de datos experimentales en la evaluación de diagramas de equilibrio binario y ternario.
  • Columnas de una sola etapa – evaporación instantánea.
  • Introducción a los Balances de masa y energía
  • Ventana principal del ambiente de simulación en ASPEN PLUS.

CAPITULO 2: MECÁNICA DE FLUIDOS 

2.1. FLUJO INCOMPRESIBLE: 

• • Conceptos Fundamentales
  • Introducción (Definición De Mecánica De Fluidos)
  • Principios Físicos En La Mecánica De Fluidos (Ecuación De Continuidad, Ecuación De Bernoulli, Balance De Energía Mecánica)
  • Potencia Transmitida Al Fluido
  • Eficiencia Mecánica De Las Bombas
  • Potencia Suministrada A Motores De Fluido
  • Régimen De Flujo
  • Perdidas De Fricción
  • Selección Y Aplicación Bombas
  • Unidades De Cambio De Presión En ASPEN PLUS V.14
  • EJEMPLOS DE APLICACIÓN

2.2. FLUJO COMPRESIBLE: 

• • Introducción al flujo compresible
  • Principios Físicos Fundamentales 
  • Numero de MACH y Caracterización De Flujo
  • La ecuación de continuidad Para Flujo Compresible
  • El balance de energía total para el flujo estacionario
  • El balance de energía mecánica con fricción en la pared
  • La ecuación para la velocidad del sonido
  • La ecuación de estado de los gases ideales
  • Procesos en Flujo de Fluidos Compresibles (Expansión Isentrópica, Flujo Adiabático y Flujo Isotérmico)
  • Ecuaciones de Propiedad
  • Sistemas De Compresión
  • Ecuaciones Para Sopladores Y Compresores
  • Resolución De Problemas Mediante Cálculos Analíticos y Mediante el Software ASPEN PLUS V.14 

CAPITULO 3: OPERACIONES DE TRANSFERENCIA DE CALOR

• • Introducción al Diseño y simulación de intercambiadores de calor
  • Criterios de selección de intercambiadores de calor
  • Diseño bajo norma TEMA de intercambiadores de tubo y coraza.
  • Principios Físicos Fundamentales Aplicados en el Diseño de Intercambiadores de Calor
  • Diseño, Simulación y Optimización de Unidades de Transferencia de Calor Empleando ASPEN EXCHANGER DESIGN & RATING
  • Modelos Rigurosos de Unidades de Transferencia de Calor (Diseño Detallado y Optimización de Operación – Económica – Térmica)
  • Análisis de Sensibilidad Paramétrica por Simulación de Sistemas Físicos de Transferencia de Calor

CAPITULO 4: OPERACIONES DE FÍSICAS DE SEPARACIÓN

4.1. SEPARACIÓN DE FASES DE CONTACTO ÚNICO.

• • Introducción Y Balance De Materia Y Entalpia
  • Evaporación Instantánea Mezcla Binaria De N-heptano Y N-octano
  • Operaciones De Separación En ASPEN PLUS V.14
  • Separación De Una Mezcla Multicomponente (FLASH2)
  • Separación De Una Mezcla Multicomponente (FLASH3)

4.2. COLUMNAS DE DESTILACIÓN:

• • Método De MCCABE – THIELE
  • Ecuaciones De Línea De Operación: MCCABE – THIELE
  • Rectificación Continua: Mezclas Binarias
  • Método De Destilación Abreviado (Shortcut Distillation)
  • Cálculo De Etapas Mínimas: ECUACIÓN DE FENSKE
  • Reflujo Mínimo: Método Corto De UNDERWOOD
  • Estimación De La Ubicación Del Plato De Alimentación
  • Métodos Rigurosos De Destilación En ASPEN PLUS V.14
  • Forma General de las Ecuaciones De MESH
  • Pre configuraciones Del Calderín De Columna En ASPEN PLUS V.14

4.3. DESTILACIÓN EXTRACTIVA Y AZEOTRÓPICA:

• • Introducción
  • Factores A Considerar En El Diseno 
  • Factores de Selectividad 
  • Destilación Extractiva de n-heptanoy Tolueno a presión atmosférica utilizando n-metilpirrolidona (NMP)
  • Separación de Una Mezcla Azeotrópica de benceno y ciclohexano usando acetona

4.4. DESTILACIÓN REACTIVA:

• • Forma General de las Ecuaciones De MESH Adicionando el Termino de Reacción
  • Equilibrio Químico
  • Mezclas No Ideales (Correcciones mediante los coeficientes de actividad ?_i)
  • EJEMPLO DE APLICACIÓN:Líneas estequiométricas
  • EJEMPLO DE APLICACIÓN: Destilación Reactiva En El Proceso De Producción de Acetato De Etilo

4.5. ABSORCIÓN Y DESORCIÓN:

• • Introducción A los Procesos de Absorción Industrial 
  • Aplicaciones Comerciales Representativas De Absorción
  • Equipos Para Separaciones Vapor-líquido
  • Columnas En Bandeja
  • Tres Tipos De Aberturas De Bandeja Para El Paso De Vapor Hacia El Líquido: (A) Plato Perforado; (B) valve cap; (C) bubble cap
  • Comparación De Tipos De Bandejas
  • Columnas Empacadas
  • Comparación De Tipos De Empaque
  • Métodos de Elección Entre Bandejas Y Empaques
  • EJEMPLOS DE APLICACIÓN

4.6. EXTRACCIÓN LIQUIDO – LIQUIDO:

• • Proceso de extracción líquido-líquido para recuperar ácido acético
  • Procesos Industriales Representativos De Extracción Líquido-líquido
  • Equipos Para Extracción De Solventes
  • Mezcladores-decantadores (Recipiente mezclador compartimentado con turbina, Recipiente de sedimentación por gravedad horizontal, Extractor de torre Lurgi, Unidad combinada mezcladora-Sedimentadora)
  • Columnas De Aspersión
  • Columnas Empaquetadas
  • Columnas De Platos Perforados
  • Tamaño Y Carga Máximos Para Columnas Comerciales De Extracción Líquido-líquido
  • Ventajas Y Desventajas De Los Diferentes Equipos De Extracción
  • Esquema de selección de extractores
  • EJEMPLOS DE APLICACIÓN

4.7. SELECCIÓN Y COSTOS DE EQUIPOS DE SEPARACIÓN

• • Equipos De Destilación, Absorción Y Extracción
  • Consideraciones 
  • APEA, ACCE

CAPITULO 5: SISTEMAS REACTIVOS

5.1. TRABAJAR CON REACCIONES EN ASPEN PLUS:

• • Modelos De Operaciones En Aspen Plus Que Utilizan Reacciones Químicas
  • Usos De Reacciones Comunes
  • Formularios De Reacción Para Definir Las Reacciones De Aspen Polymers

5.2. MODELOS DE REACTORES EN ASPEN PLUS V.14:

• • Reactor estequiométrico(RStoic)
  • Reactor de rendimiento(Ryield)
  • Reactor de equilibrio (REquil)
  • Reactor de equilibrio con minimización de energía de Gibbs(RGibbs)
  • Reactor De Tanque Agitado Continuo(RCSTR)
  • Reactor De Flujo Pistón(RPlug)
  • Reactor Discontinuo(RBatch)

5.3. BALANCE DE MATERIA Y ENTALPÍA DE UN REACTOR QUÍMICO

• • Deducción De Ecuaciones

5.4. MODELOS DE REACTORES DE ESTEQUIOMETRÍA Y RENDIMIENTO

• • RSTOIC REACTOR
  • RYIELD REACTOR
  • Producción De Etilenglicol Por Hidratación Directa Del Óxido De Etileno

5.5. MODELOS DE REACTORES DE EQUILIBRIO QUÍMICO

• • Modelo REQUIL
  • Modelo RGIBBS
  • Producción De Gas De Síntesis A Partir De Gas Natural

5.6. MODELOS DE REACTORES CINÉTICOS

• • Expresión De Ley De Potencia
  • Reactor Tanque Agitado Continuo (Características Principales, Balances de Masa Y Energía, Estados De Operación)
  • Reactor Tubular De Flujo Pistón RPlug(Características Principales, Balances de Masa Y Transferencia De Calor, Estados De Operación, Estequiometria, Variación En El Flujo Volumétrico)
  • EJEMPLO DE APLICACIÓN: Descomposición Catalítica Buteno A Etil-acetileno
  • Catálisis y Reactores Catalíticos

CAPITULO 6: MANIPULACIÓN DE SÓLIDOS

6.1. INTRODUCCIÓN

• • Tipos de Solidos en Aspen Plus (Convencionales y No Convencionales)
  • Clases De Flujos Secundarios (MIXED, CI SOLID, NC SOLID)
  • Modelos de Solidos en Aspen Plus
  • Operaciones de Separación Disponibles

6.2. SECADO DE SOLIDOS:

• • Modelos De Interacción Gas-sólido En Los Secadores
  • Fundamentos Del Secado
  • Modelos de temperatura en secadores (Secador Discontinuo, Secador Adiabático Continuo En Contracorriente)
  • Transferencia De Calor En Secadores
  • Cálculo De La Carga Térmica
  • Coeficientes De Transferencia De Calor
  • Unidades De Transferencia De Calor
  • Curvas De Equilibrio – Humedad
  • Unidad DRYER En ASPEN PLUS V.14 (Contact Dryer, Convective Dryer, Spray Dryer Y Shortcut Dryer)
  • EJEMPLOS DE APLICACIÓN

6.3. CRISTALIZACIÓN

• • Introducción
  • Equipo De Cristalización Industriales
  • Cristalizadores De Vacío
  • Cristalizador De Tubo De Aspiración-deflector Con Sistema Interno Para Separación Y Eliminación De Finos
  • EJEMPLOS DE APLICACIÓN

6.4. FILTRACIÓN

• • Introducción
  • Mecanismos De Filtración (Filtro De Torta, Filtro Clarificador, Filtro De Flujo Transversal)
  • Filtros De Presión Discontinuos (Filtro Prensa Equipado Para Operación Automática y Filtro De Hojas En Un Tanque Horizontal A Presión)
  • Filtros Continuos A Vacío (Filtro De Tambor Rotatorio, Diagrama De Flujo Para Filtración Continua De Vacío)
  • Filtro De Banda Horizontal
  • Filtros en ASPEN PLUS (Filtros de Bandas, Filtros de Discos, Filtros de Tambor de Vacio)
  • Modelos Generales de Filtración en ASPEN PLUS V14 (Modelo de filtración general, Modelo de filtración ALLES, Modelo de filtración HOLDICH, Modelo de filtración BROWNELL)
  • EJEMPLOS DE APLICACIÓN

6.5. CICLONES EN ASPEN PLUS

• • Introducción
  • Ventajas y Desventajas
  • Clasificación (Ciclon Tangencial, Axial, Multiciclones)
  • EJEMPLOS DE APLICACIÓN
  • Especificaciones De Ciclones en ASPEN PLUS
  • Dimensionamiento de Ciclones

6.6. PROCESOS CON SOLIDOS NO CONVENCIONALES:

• • Atributos de Componentes en ASPEN PLUS (GENANAL, PROXANAL, ULTANAL y SULFANAL)
  • Densidad de cualquier componente sólido no convencional y Modelo de entalpía general 
  • Clases de flujo (CONVEN, MIXNC, MIXCISLD, MIXNCPSD, MIXCIPSD, MIXCINC y MCINCPSD) 
  • Secado de sólidos no convencionales (Caracteristicas de BIOMASA, Curvas de Secado)
  • Codigos de Opción HCOALGEN
  • Combustión de combustibles sólidos
  • Gasificación de carbón, biomasa y residuos sólidos (Química, Tecnología, Datos, Simulación y optimización)
  • Pirolisis de Sólidos Orgánicos y Mejoramiento de Bio-aceites (Lista de componentes, modelos de propiedades, diagrama de flujo del proceso, flujo de alimentación, rendimientos de pirolisis, columna de destilación y resultados).

CAPITULO 7: ASPEN POLYMERS

7.1. Proceso De Fabricación De Polímeros

• • Acerca De Los Polímeros De Aspen.
  • Módulos de ASPEN POLIMERS.
  • Descripción General De Los Procesos De Polimerización.
  • Retos En El Modelado De Procesos De Polímeros.
  • Pasos Del Proceso De Fabricación De Polímeros (Síntesis Y Purificación De Monómeros, Polimerización, Recuperación / Separación y Procesamiento De Polímeros)
  • Herramientas De Polímeros De ASPEN.
  • Definición De Un Modelo En ASPEN POLYMERS

7.2. Caracterización Estructural De Polímeros:

• • Clasificación De Los Polímeros Según Su Composición.
  • Clasificación Según La Disposición De La Cadena.
  • Clasificación Por Estado Físico.
  • Clasificación Por Propiedades Térmicas Y Mecánicas.
  • Clasificación De Polímeros Según Los Átomos En La Cadena (Homocadenas Y Heterocadenas)
  • Propiedades Estructurales Del Polímero.
  • Categorías De Componentes (Componentes Convencionales, Polímeros, Oligómeros, Segmentos Y Basado en el sitio)
  • Bancos De Datos De Componentes (PC-SAFT, POLYPCSF, Banco De Datos De COMPONENTES PUROS (ASPEN POLYMERS), Banco De Datos INITIATÓ, Banco De Datos De SEGMENTOS y Uso De Catalizadores En ASPEN POLYMERS)
  • Atributos De Los Componentes Poliméricos.
  • Atributos Del Catalizador Ziegler-Natta.
  • Atributos Del Iniciador Iónico.
  • Atributos Del Usuario

7.3. Propiedades Termodinámicas De Sistemas De Polímeros:

• • Propiedades Para Equilibrios, Balances De Masa Y Energía
  • Propiedades Para El Diseño Detallado De Equipos
  • Métodos De Propiedades Disponibles En ASPEN POLYMERS
  • ¿Cómo Elegir Un Método De Propiedad?

7.4. Reacciones De Polimerización:

• • Categorías De Reacciones De Polimerización (Polimerización Por Condensación Y Polimerización Por Adición)
  • Polimerización Por Crecimiento En Etapas (Subcategorías Dependiendo De Las Vías Químicas Y Ejemplos Típicos De Polímeros Comerciales).
  • Polimerización Por Crecimiento En Cadena (Etapas del Crecimiento en Cadena, Subcategorías Dependiendo De Las Vías Químicas Y Ejemplos Típicos De Polímeros Comerciales)
  • Tipos De Procesos De Polimerización

CAPITULO 8: OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS

• • Introducción a la optimización de procesos
  • Deterministic Optimization
  • Optimización estocástica
  • Optimización directa en aspen plus
  • Optimización usando aspen plus y Stochastic Toolbox.
  • Optimización con un modelo cinético de usuario