Este documento presenta la simulación de un tren de precalentamiento de crudo de petróleo utilizando el software Hysys. Se describen los objetivos, estrategias y fundamentos teóricos del modelo. Se incluyen tablas con datos de corrientes, composiciones, productos y equipos. Los resultados muestran la fracción de vapor en el separador y la velocidad de flujo de vapor. Se concluye que Hysys permite simular este proceso a pesar de falta de datos completos sobre la composición del crudo.

1. SIMULACION DE TREN PRE-CALENTAMIENTO
RESUMEN EJECUTIVO
El petróleo es considerado por unos como la bendición de los pueblos y por otros como su
maldición, por no haberle dado buen uso a este recurso natural no renovable.
Como parte de la asignatura de simulación y optimización de procesos químicos se me ha
designado la tarea de desarrollar un examen sobre el crudo del petróleo (para ser más
conciso la parte de tren precalentamiento).
Estructuralmente, el presente trabajo está compuesto por varios pasos, cada uno de ellos
diagramados en forma independiente, con una individualidad temática para que pueda
ser consultado y analizado.
Específicamente se detalla de forma general del procesos, la simulación, tablas que
permiten de esta manera comprender la importancia de este recurso en el mundo.
OBJETIVOS
 Analizar y simular el proceso de tren pre-calentamiento.
 Entender y comprender los datos obtenidos en el diagrama por medio del hysys.
 Analizar el comportamiento y la eficiencia de los intercambiadores de calor
tomando como base sus condiciones de diseño.
 Encontrar la velocidad de flujo molar de vapor en el separador (pre flash).
ESTRATEGIAS
Para el modelamiento y simulación del tren pre-calentamiento se tiene como fluido un
crudo de petróleo los cuales sus componentes se desconocen también se desconoce las
tablas de TBP destillation data que te permite a que porcentaje vas a obtener el producto
(por ejemplo puede ser gasolina) así que tomé del ejercicio anterior junto API Gravity of
29 para el crudo.
Se utiliza como paquetes de fluidos PENG ROBINSON como segundo paso, ya que este se
utiliza para los tantos hidrocarburos que contiene el crudo de petróleo. Hubo ausencia de
datos sobre light ends % and liquid vol %
Así que también se tomó de la pregunta anterior.
Con los datos mencionados anteriormente se obtiene la simulación del pre-calentamiento
del crudo.

2. FUNDAMENTACION TEORICA
Ya que el crudo del petróleo tiene varios componentes empezaremos por poner datos de
light Ends a la sección de componentes junto con agua.
Estos datos son prestados ya que el problema no tenía los datos requeridos
Ilustración 1 tabla de componentes de light ends
Luego ponemos el paquete de fluidos, como se trabaja con hidrocarburos se utilizara el
apropiado, en este caso será Peng Robinson
Ilustración 2 uso del peng Robinson

3. La parte un poco tediosa seria ir a Assay para ver componentes hipotéticos (estos
componentes tendrán su fracción molar equitativas las cuales se le darán conforme a los
datos que se pondrán a continuación:
 Datos sobre el porcentaje de assay con sus respectivas temperaturas
 Se pondrá datos sobre la densidad estándar del crudo que en este caso sería 29°
API = 879.8 kg/m3
 En light ends se pondrá la opción imput composition y a continuación se pondrá los
datos de composición de los elementos mencionados (se pondrá datos de la
ilustración 1.
 Por último se le da la opción de calcular para poder simular el problema requerido.
Ilustración 3 procedimientos para API 29 gravity
Una vez que haya convergido la parte de assay se dirige a la parte final de propiedades en
la cual sería output blend del sirve para dar componentes hipotéticos con sus respectivas
propiedades como veremos en la siguiente figura

5. Agregamos el assay disponible y simultáneamente simulamos los datos del problema
examen.
A continuación se ponen datos a la corriente presente con sus respectivas operaciones
unitarias comunes.
Datos como la temperatura que entra el crudo y el agua en el mezclador
En este caso se mostrará una figura de las entradas y la salida que hay en un Mixer y las
propiedades que tiene cada corriente
Datos de variación de presión y temperatura en el calentador una vez convergido se
pondrá en un trifásico debido a que se debe lavar la corriente porque contiene algunos
minerales obtenidos del suelo del cual se desprende agua en este trifásico se necesitara
una corriente de energía luego la corriente es calentado por un intercambiador para
separar vapor de los gases requeridos y en la parte inferior la parte liquida (todo lo
mencionado ocurre en un separador flash.
En la parte inferior se podrá ver el diagrama del problema del tren Pre-calentamiento del
crudo del cual se ha trabajado
Se verá también el funcionamiento de las operaciones y la variación de datos de las
corrientes de flujos en cada operación y tablas respectivamente. Seguidamente del
análisis que este examen presenta.

6. DIAGRAMA DE EQUIPO: TREN DE PRE CALENTAMIENTO DEL CRUDO DE PETROLEO

7. TABLA DE CORRIENTE DE MATERIAS
Name crude oil AGUA 2 3 4 5
Pressure
[kPa]
1000 1000 1000 950 950 950
Temperature
[C]
15 15 14,985,026,066,054 65 175 175
Mass Flow
[kg/h]
600000 21600 621600 621600 0 428,860,100,848,591
Std Ideal Liq
Vol Flow
[m3/h]
681,937,493,191,077 216,435,896,929,381 703,581,082,884,016 703,581,082,884,016 0 565,899,206,895,194
Tabla N° 1 corrientes de materias
Vapor /
Phase
Fraction
0 0 0 0 0 1
Molar
Enthalpy
[kJ/kgmole]
-
730,734,750,898,162
-
286,982,437,165,061
-
551,258,174,641,997
-52,984,784,547,155 -
274,228,156,177,428
-
213,074,384,071,719
Utility Type -1 -1 -1 -1 -1 -1
Stream Price
Factor
Stream Price
Basis
Molar Flow Molar Flow Molar Flow Molar Flow Molar Flow Molar Flow
Cost Flow
[Cost/hr]

8. 6 7 8 9
950 575 575 575
175 400 400 400
578,713,989,915,141 578,713,989,915,141 483,898,255,247,919 530,324,164,390,356
646,991,162,194,496 646,991,162,194,496 613,644,850,297,261 585,626,677,164,777
0 0.211597493163738 1 0
-695,266,332,339,441 -43,916,616,371,025 -185,541,977,314,041 -507,235,762,147,329
-1 -1 -1 -1
Molar Flow Molar Flow Molar Flow Molar Flow
Tabla N° 1.1 corrientes de materias

9. TABLA 2. EN LA CORRIENTE DE ALIMENTACION
Feed Stream
Name crude oil AGUA
Pressure [kPa] 1000 1000
Temperature [C] 15 15
Mass Flow [kg/h] 600000 21600
Std Ideal Liq Vol Flow
[m3/h]
681,937,493,191,077 216,435,896,929,381
Vapor / Phase Fraction 0 0
Molar Enthalpy
-
[kJ/kgmole]
730,734,750,898,162
TABLA3. DE COMPOSICION EN EL MIXER
-
286,982,437,165,061
Utility Type -1 -1
Stream Price Factor
Stream Price Basis Molar Flow Molar Flow
Cost Flow [Cost/hr]
TABLA DE COMPOSICIÓN EN EL PUNTO 7

10. TABLA 4. DE CORRIENTES DE PRODUCTOS
Product Stream
Name 4 5 8 9
Pressure [kPa] 950 950 575 575
Temperature [C] 175 175 400 400
Mass Flow [kg/h] 0 428,860,100,848,591 483,898,255,247,919 530,324,164,390,356
Std Ideal Liq Vol Flow
[m3/h] 0 565,899,206,895,194 613,644,850,297,261 585,626,677,164,777
Vapor / Phase
Fraction 0 1 1 0
Molar Enthalpy
-
-
[kJ/kgmole]
274,228,156,177,428
213,074,384,071,719
TABLA 5. DE LOS INTERCAMBIADORES
TABLA 6. DEL TRIFASICO
3 Phase Separator
-
185,541,977,314,041
Name V-100 V-101
Vessel Temperature [C] 175 400
Vessel Pressure [kPa] 950 575
Vessel Pressure Drop [kPa] 0 0
Vapour Outlet Pressure Drop
[kPa] 0 0
Tank Volume [m3]
Liquid Volume [m3]
Liquid Volume Percent [%] 50 50
Duty [kJ/h] 211,274,500,683,614 0
Vessel Diameter [m]
Vessel Length or Height [m]
Head Height [m]
-
507,235,762,147,329
Utility Type -1 -1 -1 -1
Stream Price Factor
Stream Price Basis Molar Flow Molar Flow Molar Flow Molar Flow
Cost Flow [Cost/hr]
Heater
Name E-100 E-101
Duty [kJ/h] 634,706,960,514,424 386,545,152,220,875
Pressure Drop [kPa] 50 375

11. LIMITACIONES DE LOS MODELOS TEORICOS
Hay varios modelos matemáticos que se pueden adaptar a la simulación son los
mencionados a continuación:
 GLYCOL PACKAGE
 KABADY-DANNER
 SRK
 SRK-TWU
 MBWR
 PR-TWU
 PRSV
 SOURPR
 SOURSRK
De las cuales se hace la prueba que los mencionados al final SOURRK y SOURPR se
asemejan al modelo PENG ROBINSON

12. ANALISIS DEL PROBLEMA
Para analizar este tipo de problemas se tiene que tener en cuenta la composición de
entrada. En este caso como es crudo, tiene muchos componentes de las cuales aparecen
como hipotéticos ya que están ausentes dichos datos.
RESULTADOS
Se halla la fracción de vapor de la corriente del producto antes de entrar a la columna
atmosférica.
En el punto el punto 7 se encuentra la fracción de vapor que va a entrar a la columna
Tabla 7. De composición en el punto 7
A continuación veremos las propiedades en el punto de alimentación antes de la entrada a
la columna

13. Cuya entrada de vapor es 0.2116 esto me está diciendo que está entrando poco vapor a la
corriente de separación de la columna. Que más está entrando 0.7884 en fase líquida.
Que entra un flujo molar de 3328 lbmol/hr al separador y que 704.1 está en fase vapor.
Como dato siguiente te piden hallar la temperatura de salida de la carcasa lateral del
trifásico
En este caso tenemos 3 corrientes de salida:
 Punto 4 (salida de agua)
 Punto 5 ( salida de componentes livianos del crudo)
 Punto 6 (corriente de componentes ya lavados)

14. De los cuales su temperatura es de 175° C, se mostrara un cuadro para su respecto análisis
La corriente de calor Q -101 es necesaria para el funcionamiento del trifásico
En análisis es que cuando entra a 65°c (punto 3) va aumentar la temperatura ya que es
necesario que se separen algunos componentes del crudo que son innecesarios , se
enuncian los siguientes puntos:
 El % de volumen líquido es de 50 % y se trabaja con una presión de 9.5 bar
 En el punto 4 se encuentra en fase acuosa
 Se trabaja a un calor de flujo necesario de 211274500.683614 KJ/ h
 En las fracciones molares solo 1509 están entrando a calentarse para el separador,
lo restante es perdido y tratado (en el caso del punto 4 que puede ser tratado).

15. El siguiente punto a hallar es la velocidad del flujo del vapor de la salida del separador
(pre-flash) que se encuentra en el punto 8.
La velocidad de flujo de vapor de la salida del separador que es el punto 8 es de 319.4
kg/h
DATOS ADICIONALES
PUNTO 2 Mezcla de salida de crudo + agua
PUNTO 3 Salida del flujo calentado
PUNTO 4 Salida del agua del trifásico
PUNTO 5 Salida de componentes livianos
PUNTO 6 Entrada de flujo al intercambiador de calor
PUNTO 7 Salida de flujo al intercambiador de calor
PUNTO 8 Salida del vapor en el separador
PUNTO 9 Salida del liquido en el separador

16. CONCLUSIONES
Las conclusiones de este trabajo se menciona los siguientes:
Que con el programa hysys se puede añadir componentes de aceites ligeros que está
pidiendo calcular. Esta a su vez puede calcular componentes hipotéticos ya que el crudo
del petróleo tiene muchas componentes que se desconocen… como por ejemplo: nafta
kerosene, gas residuos, diésel (light, heaven), etc.
Que teniendo los datos y las composiciones con sus respectivas fracciones molares al
inicio y al final se puedes mejorar el funcionamiento de esta planta, haciendo sus
respectivos análisis en la parte de flujo másico.

17. DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS
En el tren pre calentamiento se han utilizado las siguientes operaciones comunes:
 Mixer (mezclador)
 Calentador
 intercambiadores de calor
 un separador trifásico

18.  separador flash ( cantidad 1)
Como se ve en el diagrama de flujo anterior.
FLUJOS DE CORRIENTES PRESENTES EN LA SIMULACIÓN DE ESTE PROCESO
En en Mixer se encuentra los siguientes flujos:
 Crudo de petróleo (están incluido los hipotéticos)
 Agua

20. ANEXOS
SOFTWARES DE SIMULACIONES
Son herramientas que nos permiten facilitar el diseño, caracterización, optimización y
monitoreo del funcionamiento de procesos industriales.
Entre los principales tenemos:
 Aspen Hysys
 Pro II
 Aspen Plus
 Chemcad
En este trabajo examen se ha utilizado aspen hysys cuyas ventaja son las siguientes
 La simulación interfiere en sistema del mundo real.
 Es un proceso relativamente eficiente y flexible.
 Hace posible analizar y sintetizar una compleja y extensa situación real.
 Permite el diseñador examinar rápidamente varias configuraciones de planta
 Permite la experimentación en condiciones que podrían ser peligrosas en el
sistema real.
 Reduce el tiempo de diseño de una planta.
 Desventajas del uso de software de simulación
 Un buen modelo de simulación puede resultar bastante costoso; a menudo el
proceso a desarrollar un modelo es largo y complicado para su validación.
 Por error se producen diferentes resultados en repetidas corridas en el
computador.
 Cada modelo de simulación es único, las soluciones e inferencias no son
usualmente transferibles a otros problemas.

21. Archivos virtuales
http://www.aspentech.com/products/aspen-refsys.aspx
file:///C:/Users/usuario/Downloads/227086103-Manual-Aspen-Hysys-v8-0-Espanol.pdf
http://cybertesis.uni.edu.pe/bitstream/uni/985/1/forttini_vg.pdf