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

STARTING WITH HYSYS Description: Start HYSYS Select Components Define and select a Fluid Package Enter and re-enter Simulation Environment Add and Specify material stream

Memulai HYSYS Buka HYSYS dan akan muncul tampilan: Maximize/Minimize/Close icons Menu bar Tool bar Desktop Trace Window

CREATING A NEW CASE Untuk memulai suatu New Case, syarat harus/wajib sudah menetapkan Component List (CL) Property Package (PP) Kombinasi tersebut biasanya disebut Fluid Package Fluid Package = CL + PP

CREATING A NEW CASE Select File/New/Case or Ctrl+N or click on new case to start a new case

Adding Components Component List Pure Component : secara langsung diambil dari data base Hypocomponent : didefinisikan oleh user Hypocomponent

Contoh Kita mulai dengan komponen yang terdiri dari campuran hydrocarbon C1, C2, C3, i-C4 Property Thermodinamika tersedia untuk masing-masing komponen dengan menyorot komponen ybs dan kilk tab “View Component”

SELECTING FLUID PACKAGE Fluid Package = CL + PP Property package (PP) haeus sesuai dengan komponen yang dipilih.

Fluid Package dalam HYSYS Model yang tersedia: Equation of State (EoS): 10 model Activity Coefficient: 8 model Vapor Pressure: 3 model Advanced Com-Thermo Lain-lain Model yang dipilih? Pengetahuan Thermodinamika

EQUATION OF STATE Ideal gas Van der Waals Redlick-Kwong (RK) Peng-Robinson (PR); khusus dikembangkan untuk industry petroleum PR-Stryjex and Vera (PRSV): extended dari PR untuk menangani highly non ideal sistem Kabadi Danner: modifikasi dari SRK untuk VLE H2O-HC in the dilute region Sour PR Sour SRK

EQUATION OF STATE Hanya valid untuk sistem yang sedikit polar Handal untuk memprediksi properti dari sebagian besar hidrocarbon Dapat digunakan pada kondisi operasi yang sangat luas

RESUME EQUATION OF STATE

Activity Coefficient Models Margules Van Laar Wilson NRTL UNIQUAC Syarat: harus ada data eksperimen Interaksi antar komponen KORELASI Prediksi tidak membutuhkan data eksperimen Metode kontribusi grup (interaksi berdasarkan grup fungsional) PREDIKSI ASOG UNIFAC

Summary of Recommended Models Aplikasi Margules Van Laar Wilson NRTL UNIQ-UAC Biner A Multikomponen LA Azeotrop LLE NA Sistem encer ? Berassosiasi Polimer Extrapolasi G A=applicable; LA=limited application; NA = not applicable; G = good; ? = questionable

RESUME APLIKASI PROPERTY PACKAGE (PP) Type of Systems Recommended Property Package TEG Dehydration PR Sour Water PR, Sour PR Cryogenic Gas Processing PR, PRSV Air Separation Atm Crude Towers Vacuum Towers PR, Braun K10

RESUME APLIKASI PROPERTY PACKAGE (PP) Type of Systems Recommended Property Package Ethylene Towers Lee Kesler Plocker High H2 Systems PR, ZJ Chemical Systems Activity Models, PRSV HF Alkylation PRSV, NRTL TEG Dehydration with Aromatics PR HC Systems where H2O solubility in HC is important Kabadi Danner

Pilihan Model Thermodinamika (Chen & Mathias, 2002) Sistem kimia Pilihan pertama Pilihan kedua Problem area Air Separation Peng-Robinson (PR) Soave Redlich-Kwong Keadaan Terkait Gas Processing PR, SRK BWRS Gas Treating Kent-Eisenberg Electrolyte NRTL Data, parameters, models for mixed amine Petroleum Refining BK10, Chao-Seader, Grayson-Streed, PR, SRK, Lee-Kessler-Plocker Heavy crude characterization Petrochemicals-VLE PR, SRK, PSRK NRTL, UNIQUAC, UNIFAC Data, parameters Petrochemicals-LLE NRTL, UNIQUAC Data, parameters, models for VLLE Chemicals NRTL, UNIQUAC, PSRK UNIFAC Electrolytes Electrolyte NRTL, Zematis Pitzer Data, parameters, databank, model polyelectrolytes Polymer Polymer NRTL, PC-SAFT Sanches-Lacombe EoS, UNIFAC-FV Data, parameters, databanks, models for polar polymer and block copolymer

Pilihan Model Thermodinamika (Chen & Mathias, 2002) Elliott and Lira, Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics, Prentice Hall 1999

Enter Simulation Environment Click

ADDING MATERIAL STREAM Klik material stream Klik Enter Simulation Environment . . . Klik 2 kali

Specifying material stream

Specifying material stream Specifying composition

Specifying material stream Specifying temperature

Specifying material stream Specifying pressure and flowrate

Tugas

Evaluasi properti fluida dengan bantuan HYSYS Tugas: 1. Tentukan densitas ethane pada 50 deg C dan 15 bar dengan RK, SRK dan PR EoS bandingkan hasilnya nilai Actual Density (dari NIST) = 0.0185 g/cm3. 2. Tentukan densitas uap jenuh dan liquid jenuh dari: propane pada suhu 70 deg C n-butane pada tekanan uap 15.41 bar. 3. Perkirakan Tekanan uap dari propane, i-butane, n-butane dan n-pentane pada suhu 100 deg. F, beri komentar terhadap hasil yang diperoleh dikaitkan dengan penyimpanan komponen tersebut dalam fase liquid. PROCEDURE-1 (Soal no.1) Open HYSYS New Case Add Component . Pilih Component: ethane, propane & n-butane dan close component view tab. Pilih “Fluid Package tab” dan klik “Add”  pilih EoS “RK” Periksa dibawah Current Fluid Package akan tertulis: Basis-1 NC:3 PP: RK. Enter Simulation Basis Environment.

Procedure-2 (Soal no.1) Buat Stream sehingga tampilan seperti pada gambar disamping, kemudian klik Stream sehingga tampilan seperti gambar dibawah. Isikan kolom-kolom pada stream tersebut dengan memperhatikan degree of freedom dari sistim. Lihat hasil perhitungan densitas pada property. Gunakan Fluid Package yang lain yaitu SRK dan PR Eos. Kerjakan soal yang lain dengan prosedur diatas. Klik Stream

LEMBAR KERJA 1. Densitas ethane SRK PR NIST (exp.data) Densitas (g/cm3) 0.0185 2. Molar volume (m3/kgmole) propane dan n-butane Densitas RK SRK PR Propane T=70 deg. C, Psat=…….. Vapor Liquid n-butane T=………. Psat= 15.41 bar 3. Vapor Pressure (kPa-gauge) pada 100 deg. F

Newton Raphson method

Newton Raphson method

LEMBAR KERJA Solve this problem using Newton Raphson method 1. Molar volume (m3/kgmole) propane dan n-butane Densitas RK SRK PR Propane T=70 deg. C, Psat=…….. Vapor Liquid n-butane T=………. Psat= 15.41 bar

Thank You !