Hysys - Profa. Alberton

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Profa. Kese Alberton -- Simuladores de Processos Industriais: DOPI/UERJ – 2013/1
HySys – Hyprotec System
Guia rápido
Prof. André Alberton
Profª. Kese Alberton
Abril/2013
Profa. Kese Alberton -- Simuladores de Processos Industriais: DOPI/UERJ – 2013/1
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Desenvolvimento do HYSYS
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Estrutura do HYSYS
MODULAR SEQUENCIAL 
Equipamento:
Bloco 1
Equipamento:
Bloco 2
Saída do Bloco 1
==
Entrada do Bloco 2
Saída do Bloco 2Entrada do Bloco 1
Os cálculos são feitos para cada equipamento, na seqüência em que estão 
dispostos no diagrama de processo!
Módulo 1 Módulo 2
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Selecionar o sistema de unidades em que se deseja trabalhar
1. Clique em Tools>Preferences
2. Clique sob a aba Variables
3. Selecione SI
4. Clique sob Save Preferences Set
5. Feche a janela
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Definir o ambiente básico de simulação: Pacote termodinâmico 
1. Clique em File>New>Case
2. Clique em File>Save as; defina a 
pasta de destino e o nome para salvar 
o arquivo
2. Selecione de acordo com 
Sistema gasoso sem separações LV ou LL: 
Equação de estado (eg., SRK ou Peng Robinson)
Sistema envolvendo fase líquida e 
separações LV ou LL: Modelo de coeficientes de 
atividade (e.g., NRTL ou UNIQUAC)
Profa. Kese Alberton -- Simuladores de Processos Industriais: DOPI/UERJ – 2013/1Se a escolha for um modelo de 
atividade...
1. Selecione um modelo 
para descrever a fase 
vapor, diferente do 
Ideal. 
Opções!!!
O modelo selecionado fica definido!!!
2. Esta seleção é
importante, pois permite 
identificar se o pacote 
termodinâmico escolhido é
compatível para os 
componentes que se quer 
tratar, evitando equívocos!
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Definir o ambiente básico de simulação: Componentes 
1. Clique sob a 
aba Components
2. Selecione os componentes
3. Clique em 
Add Pure
Repita as etapas 2 e 3 para 
inserir outros componentes
Exemplo: Água e 
etanol!!!
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Definir o ambiente básico de simulação: Coeficientes binários
1. Clique sobre a aba Binary Coeffs
Se necessário!!!
2. Clique sobre Unknowns Only para 
os estimar os valores
3. Feche a janela
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Revendo: ETAPAS BÁSICAS PARA SIMULAÇÃO – SEM REAÇÃO
2. Definição do modelo termodinâmico
3. Definição dos componentes
1. Adicionar novo caso
4. Ir para o ambiente de simulação
3.a
3.b – Selecione o 
componente
3.C
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Biblioteca de equipamentos 
e operações unitárias: 
Módulos � Blocos de simulação
Indicador de atividade do solver:
Verde – ativo: apto a fazer cálculos
Vermelho – inativo: inapto a fazer cálculos
Retorna a janela de definições de casos 
para simulação, possibilitando:
• Modificar o caso: modelo e/ou componente ... 
• Adicionar novo caso
• Remover caso
• Alternar caso
Tipo de 
simulação
Zoom para ajuste da 
visualização dos Blocos 
dispostos na Área de 
simulação
Ambiente de simulação
Área verde – Área de simulação:
Região para disposição dos blocos de simulação
Acessível � Cada equipamento é representado por um botão com sua “aparência”, 
que pode ser adicionado ou excluído facilmente!
O equacionamento de cada equipamento já está implementado e vinculado ao 
correspondente botão. 
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Ferramentas adicionais cálculos mais elaborados: cálculos de 
variáveis de entrada, reciclos, controladores...
Botões de adição ou exclusão de um equipamento
Módulos de simulação: cada botão representa um 
equipamento e seu equacionamento
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Para operar adiabático: elimina-se a corrente Energética Entrada e 
não se informa a Temperatura de saída
� Configuração mais comum!!!
Temperatura de uma saída
Material entrada
Material saída vapor
Material saída líquido
Energética entrada
Perda de pressão: Design� Parameters
Pressão da corrente de saída
Perda de pressão
Temperatura da saída
Material entrada
Material saída
Energética entrada
Para operar adiabático: elimina-se a corrente Energética Entrada e 
não se informa a Temperatura de saída. 
� Configuração mais comum!!!
Como calcula equilíbrio líquido-líquido, é importante cautela na 
escolha do pacote termodinâmico!!
Temperatura de uma saída
Material entrada
Material saída vapor
Material saída líquido 1
Material saída líquido 2
Energética entrada
considerada em relação ao processo adiabático!!
Aumenta a Temperatura, pois Pv = RT.
Pressão da saída
Material entrada
Material saída
Energética entrada
Opera isotérmicamente.
Pressão da saída
Material entrada
Material saída
Energética entrada
Quando se trata de sistema saturado, pode-se substituir 
Temperatura ou Pressão pela informação Vapour/PhaseFraction:
• Se informada = 0 trata-se de líquido saturado (ponto de bolha)
• Se informada = 1 trata-se de vapor saturado (ponto de orvalho)
Temperatura 
Pressão 
Composição 
Vazão (apenas uma)
Informação AdicionalInformação requeridaCorrentesEquipamento
Bomba
Corrente 
material
Em design � Parameters
Em design � Parameters
Aquecedor/
Resfriador
Separador 
G-L
Separador 
G-L-L
Compressor
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Determina o balanço material e energético, se informadas as 
conversões das reações.
�É útil apenas quando se conhece previamente tais conversões!!!
Para operar adiabático: elimina-se a corrente Energética Entrada e não
se informa a Temperatura de saída. 
Temperatura 
de saída (apenas uma)
Conjunto de reações 
Conversões das reações
Material entrada
Material saída vapor
Material saída líquido
Energética entrada
Determina a composição de equilíbrio; quando as reações levam ao 
mínimo de energia, o resultado deve ser idêntico ao Reator de Gibbs.
Contudo, quando apenas algumas reações ocorrem, o sistema será
levado à mínima energia que tais reações permitem.
Para operar adiabático: elimina-se a corrente Energética Entrada e não
se informa a Temperatura de saída.
Temperatura 
de saída (apenas uma)
Conjunto de reações
Material entrada
Material saída vapor
Material saída líquido
Energética entrada
Determina a composição de equilíbrio pela minimização da energia 
livre de Gibbs.
Útil quando no reator reações levam à mínima energia livre � fornos.
Para operar adiabático: elimina-se a corrente Energética Entrada e não 
se informa a Temperatura de saída. 
Temperatura 
de saída (apenas uma)
Material entrada
Material saída vapor
Material saída líquido
Energética entrada
Informação Adicional
Informação 
requerida
CorrentesEquipamento
Reator de 
Gibbs
Reator de 
Equilíbrio
Reator de 
Conversão
TABELA 1. Alguns blocos de simulação
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Se especificar este item não 
se deve especificar T ou P!
Valor Unidade
Para inserir uma corrente material: 
1. Clique no bloco corrente material e 2. Clique sobre a área de simulação
Água = 1
Etanol = 2
Metanol = 3
Nome: Geralmente 
os processos têm 
grande número de 
blocos, logo torna-se 
prático a numeração!
Resultados:
Já resolve o bloco!!!
Corrente material
Após definir as Conditions
e Composition, aparece o 
sinal verde e em 
Properties encontram-se 
os resultados!
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Varredura: Avaliar um sistema quando uma ou mais variáveis 
ESPECIFICADAS estão variando em um RANGE CONHECIDO
EX. Vamos construir uma Tabela de vapor d’água para Temperatura, Pressão, Entalpia e 
Entropia.
1. Defina informações requeridas para a corrente (T, P, F, xi) dadas pela TABELA 1.
2. Clique em Tools>Databook.
Entrada de informações:
Em Composition: 
H2O = 1
Conditions:
Vapour/Phase Fraction = 1 � Só vapor!!!
E as outras var em azul são especificadas 
pelo usuário!!!
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3. Na aba Variables, clique em 
Insert para inserir as variáveis 
que serão investigadas: 
variável a ser variada e 
variável a ser analisada. 
4. Selecione o bloco em que estão 
vinculadas as variáveis que se quer 
investigar. É possível analisar variáveis de diferentes 
blocos; para isto, selecione um bloco e 
identifique e adicione a variável a ser 
investigada, selecione o próximo bloco e 
repita o procedimento de adição da variável.
Mas neste exemplo, temos apenas 
um bloco: a corrente material!!!
5. Ao clicar sobre o bloco, aparecerão 
todas avariáveis relacionadas a ele. 
Selecione a variável que se quer 
investigar e clique em Add.
Repita o procedimento até ter adicionado 
todas as variáveis da investigação e 
por fim feche esta janela (6.).
6.
6. Clique na aba Case Studies.
7. Clique em Add.
8. Selecione a variável a ser variada em uma 
faixa conhecida como Ind (independente) e 
a ser analisada como Dep (dependente).
Pode-se 
selecionar 
a classe 
de bloco 
desejada!
Profa. Kese Alberton -- Simuladores de Processos Industriais: DOPI/UERJ – 2013/1
Profa. Kese Alberton -- Simuladores de Processos Industriais: DOPI/UERJ – 2013/1
9. Clique em View para ir para a simulação.
10. Especifique o range de variação da 
variável e o intervalo em que se deseja 
obter os resultados desta variação.
12. Os resultados são gerados em dois 
formatos: gráfico e tabela, que podem ser 
copiados para o Excel ou outros software 
para melhor uso ou tratamento dos dados.
11. Clique em Start para 
iniciar a simulação.
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 UNIVERSIDADE ESTADUAL DO RIO DE JANEIRO 
 Instituto de Química - Departamento de Operações e Projetos Industriais 
 
 07328 Simuladores de Processos Industriais - Profª Kese Alberton 
Equipamento Desenho Correntes Informação requerida Informação Adicional 
Corrente 
material 
 
T, P, composição e 1 
vazão 
Quando se trata de sistema saturado, pode-se substituir T ou P pela informação 
Vapour/PhaseFraction 
Se informada =0, trata-se de líquido saturado (pto de bolha) 
Se informada =1, trata-se de vapor saturado (pto de orvalho) 
Bomba 
 
Material entrada 
Material saída 
Energética entrada 
Pressão da saída 
Em Design->Parameters 
 
 
Opera isotérmica 
 
Compressor 
 
Material entrada 
Material saída 
Energética entrada 
Pressão da saída 
Em Design->Parameters 
 
 
 considerada em relação ao processo adiabático!! 
 
Aumenta T, pois Pv=RT 
Aquecedor 
/resfriador 
 
Material entrada 
Material saída 
Energética entrada 
Perda de pressão + 
Temperatura da saída 
Pode-se informar ou a perda de pressão Design->Parameters ou a pressão da corrente de 
saída 
Separador 
bifásico 
G-L 
 
Material entrada 
Material saída vapor 
Material saída líquido 
Energética entrada 
Temperatura de uma 
saída 
O separador tb pode operar adiabático; para tanto, elimina-se a corrente Energética Entrada 
e não se informa a Tsaida. Na realidade, esta é a configuração mais comum!!! 
Separador 
trifásico 
G-L-L 
Material entrada 
Material saída vapor 
Material saída líquido 1 
Material saída líquido 2 
Energética entrada 
Temperatura de uma 
saída 
Como calcula equilíbrio líquido-líquido, é preferível cautela na escolha do pacote 
termodinâmico!! 
O separador tb pode operar adiabático; para tanto, elimina-se a corrente Energética Entrada 
e não se informa a Tsaida. Na realidade, esta é a configuração mais comum!!! 
 UNIVERSIDADE ESTADUAL DO RIO DE JANEIRO 
 Instituto de Química - Departamento de Operações e Projetos Industriais 
 
 07328 Simuladores de Processos Industriais - Profª Kese Alberton 
Reator de 
Gibbs 
 
Material entrada 
Material saída vapor 
Material saída líquido 
Energética entrada 
Temperatura de uma 
saída 
Determina a composição de equilíbrio pela minimização da energia livre de Gibbs. 
Útil quando no reator reações levam à mínima energia livre (ex, fornos). 
 
O reator tb pode operar adiabático; para tanto, elimina-se a corrente Energética Entrada e 
não se informa a Tsaida. 
Reator de 
Equilíbrio 
 
Material entrada 
Material saída vapor 
Material saída líquido 
Energética entrada 
Temperatura de uma 
saída 
 
Informação de um 
conjunto de reações!!! 
Determina a composição de equilíbrio. Qdo as reações levam ao mínimo de energia, o 
resultado deve ser idêntico ao Reator de Gibbs. 
Contudo, quando apenas algumas reações ocorrerem, o sistema será levado à mínima 
energia que tais reações permitem. 
Da mesma foram que o de Gibbs,o reator tb pode operar adiabático; para tanto, elimina-se a 
corrente Energética Entrada e não se informa a Tsaida. 
Reator de 
Conversão 
 
Material entrada 
Material saída vapor 
Material saída líquido 
Energética entrada 
Temperatura de uma 
saída 
Informação de um 
conjunto de reações!!! 
Conversão das reações 
Calcula o balanço material e energético se informadas as conversões das reações. 
É útil apenas quando se conhece previamente tais conversões!!! 
Da mesma foram que o de Gibbs,o reator tb pode operar adiabático; para tanto, elimina-se a 
corrente Energética Entrada e não se informa a Tsaida. 
 
Veremos depois destiladores, operações com sólidos, cálculo de perda de carga na linha, etc.!!! 
Mãos á obra!!! 
Exercício 1-) Monte a tabela de vapor de água saturada, obtendo Psat, hliq, hvap e Δhvap entre as temperaturas 1°C e 374°C (esta última 
corresponde ao ponto crítico da água). 
Exercício 2-) Obtenha a viscosidade da água líquida a 1atm, para T entre 1°C e 99°C. 
Exercício 3-) Calcule a potência que uma bomba gasta para elevar a pressão de uma mistura 50kmol/h água + etanol equimolar de 1atm até 
5atm, na temperatura ambiente. Admita eficiência da bomba igual a 75%. 
 UNIVERSIDADE ESTADUAL DO RIO DE JANEIRO 
 Instituto de Química - Departamento de Operações e Projetos Industriais 
 
 07328 Simuladores de Processos Industriais - Profª Kese Alberton 
Exercício 4-) Para o caso anterior, sabendo que o custo da energia elétrica é de 329 R$/MWh (ou 9,13x10-5 R$/kJ), calcule o gasto 
anual da bomba com energia elétrica, sabendo que a planta opera 8300 h/ano. 
Exercício 5-) Calcule a potência que um compressor em único estágio gasta para elevar a pressão de uma corrente de 50kmol/h de H2 de 1 até 
5 atm, sabendoque na entrada a temperatura é de 100°C. Admita eficiência do compressor igual a 75% em relação à compressão adiabática. 
Observe a temperatura de saída. 
Exercício 6-) Para o caso anterior, sabendo que o custo da energia elétrica é de 329 R$/MWh (ou 9,13x10-5 R$/kJ), calcule o gasto anual do 
compressor com energia elétrica, sabendo que a planta opera 8300 h/ano. 
Exercício 7-) Calcule o calor requerido para levar uma corrente de 50 kmol/h de água+etanol líquida, a 25°C e 2atm, até a condição de líquido 
saturado nesta mesma pressão (é simples, basta inserir o trocador, e ao invés de informar a Tsaida,, informa Vapour/Phase Fraction =0). Admita 
eficiência na transferência de calor desde a queima do combustível até a transferência para a mistura igual a 75% em relação ao poder 
calorífico do combustível (é simples, basta pegar o valor do calor e dividir por 75%, e terá o calor total que a queima do combustível deve 
fornecer). 
Exercício 8-) Para o caso anterior, sabendo que valor de um combustível é 16 U$$/MMBtu (ou 3,03x10-5 R$/kJ), calcule o gasto anual com o 
combustível, sabendo que a planta opera 8300 h/ano. 
Exercício 9-) Uma mistura água + etanol equimolar em fase líquida a 3atm encontra-se saturada. Utilizando o separador bi-fásico, determine a 
composição do vapor. --> Inserir a mistura água + etanol, informando P e Vapour/Phase Fraction = 0, a vazão pode ser qualquer; inserir o 
separador bi-fásico líquido+gás, sem corrente de calor já que o Hysys faz os cálculos termodinâmicos para a própria corrente. Basta ler a 
composição que será resultante no topo do separador. 
Exercício 10-) Para o caso anterior, varrer a pressão de 1 a 5 atm e obter os respectivos valores para a temperatura e a fração molar de água. 
Apresente a fração molar de água para os respectivos valores. 
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 Instituto de Química - Departamento de Operações e Projetos Industriais 
 
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Exercício 11-) Determine a composição de equilíbrio das fases líquidas de uma mistura líquida água + benzeno equimolar a 25°C e 
1atm. --> Utilizar o separador trifásico, sem corrente calor.