Computational Method in Chemical Engineering (TKK-2109) 14/15 Semester 5 Computational Method in Chemical Engineering (TKK-2109) Instructor: Rama Oktavian Email: rama.oktavian@ub.ac.id 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 Dalam view Session Preferences (menu Tools), klik tab Variables. Pilih halaman Units bila belum dipilih. Dalam group Available Unit Sets, pilih Field untuk membuatnya menjadi himpunan aktif. Klik button Clone. Muncul himpunan satuan baru yang dinamai NewUser. Himpunan satuan ini menjadi Available Unit Set saat ini. Dalam field Unit Set Name, masukkan nama untuk himpunan satuan baru. 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 Pada tampilan property untuk aliran Feed 2, klik tab Attachments, kemudian pilih halaman Utilities. Untuk menciptakan phase envelope fase untuk aliran, klik tombol Create. Muncul tampilan Available Utilities, menampilkan daftar utilities HYSYS. Lakukan salah satu dari berikut ini: Pilih Envelope, kemudian klik tombol Add Utility. Klik dua kali Envelope. Klik tab Performance, kemudian pilih halaman Plots. 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 property-nya, 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:i-Butane. 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!

Thank You !