TGP UI 18, 25 November & 2 Desember 2006
KM I oes tto o Cam C ampus pus Pe at han ulasi ul asi Prose Mohammad Darwis
Modul 2A Fluid Properties ( HYSYS Basis Manager )
Tujuan-Tujuan Setelah menyelesaikan Modul di atas, siswa harus mampu …... • Mem emiilih libr brar ary y co com mpo pone nen nts ts.. • Meny Menyed edia iaka kan n inf infor orma masi si ya yang ng di dipe perl rluk ukan an un untu tuk k permodelan fraksi-fraksi hidrokarbon. • Meng Menget etah ahui ui ke kepe pent ntin inga gan n dar darii kar karak akte teri risa sasi si ya yang ng cocok/pantas. • Mem emililiih seb sebu uah “e “equ quat atiion of sta tatte” ya yan ng coc cocok ok..
Preview • Stream Components – Library Components – Petroleum Fractions (Fraksi-Fraksi Petroleum) • Plus Fractions – Splitting (pembelahan/pembagian) – Fluid Characterization (karakterisasi fluid) • Overview dari “ Equations of State “ • Property Packages • Problem 1 – Hypothetical Component • Problem 2 – Petroleum Fractions
Komponen-Komponen • Paraffins – C1, C2, C3, ... n-C6, ... n-C10, ...
• Non-hydrocarbons – Light gases (gas-gas ringan), CO2, H2S, N2, ...
• Naphthenes (Naphta) – Cyclo-C5’s, Cyclo-C6’s, ... Decalines, ...
• Aromatics (aromatik) – Benzenes, Naphtalenes, ...
• Solid Asphaltenes (aspal) and Waxes (lilin) – Struktur molekul-moleku yang kompleks
Sifat-Sifat Komponen • Sifat-Sifat Primer (size-related) – Molecular Weight (Berat Molekul) – Normal Boiling Point (Titik Didih Normal)
• Sifat-Sifat Sekunder – – – –
API SG (specific gravity) H/C PNA
• Sifat-Sifat Kunci Lainnya – Properti-Properti Kritis (T C, PC, VC) – Faktor Acentric ( ω)
Fraksi-Fraksi Petroleum • a.k.a. pseudo-components, hypotheticals • Mewakili campuran dari parafin, naphta, dan aromatik dalam average MW, NBP, C# • Lazimnya didesain dengan carbon number – Caution : disarankan hanya untuk nama n-paraffins 1 Plus Fraction and Split Fractions
Cumulative Wt. or Mole Fraction Fractions
0 NBP or MW or C No.
Komponen-Komponen Hypothetical • Komponen-Komponen yang boleh didefinisikan sebagai fraksi-fraksi petroleum • Menambah sebuah komponen hypothetical (Fraction) • Memasukkan parameter yang dibutuhkan – – – –
Molecular Weight (MW) Liquid Density Normal Boiling Point (NBP) Sifat-Sifat Kritis • • • •
Tc Pc Vc Factor Acentric
– Sifat-Sifat Lain
Plus Fractions • Biasanya harus di bagi kedalam sub-fraksi untuk menyesuaikan data lapangan dan laboraturium. • Karakteristik sub-fraksi – Dapat memiliki dampak yang signifikan dalam suatu fasilitas desain dan memprediksi kelakuan reservoir – Biasanya dapat diselesaikan menggunakan ProTherm
Sample PVT Report SATURATION PRESSURE = 5255 PSIG SP. VOLUME = 0.02787 FT3 /LB OIL VISC. = 1.800 CP
COMPOSITION COMP MOLE % SP.GR. C1 59.429 C2 6.677 C3 5.169 IC4 0.706 NC4 3.248 IC5 0.578 NC5 0.998 C6 1.698 0.6914 C7 2.155 0.7396 C8 2.137 0.7490 C9 1.848 0.7774 C10+ 14.869 0.8982 CO2 0.490
M.W.
90.0 97.0 112.0 122.0 253.0
SAMPLE PRESSURE = 5489 PSIG TEMPERATURE = 228 F
DIFFERENTIAL LIBERATION DATA PSIG GOR SHRINKAGE 5255 0. 1.0000 5000 112. 0.9422 4500 267. 0.8559 4000 382. 0.7970 3500 472. 0.7520 3000 548. 0.7143 2500 615. 0.6833 2000 676. 0.6546 1500 731. 0.6292 1000 785. 0.6034 500 840. 0.5775 200 878. 0.5534 0 914. 0.5370
Sumber-Sumber Sifat Komponen • Mendefinisi Library Components – Physical constant disediakan oleh standart component library • 66 Komponen-komponen di PROPSIM • 400+ Komponen-komponen di EDL-III • 1000+ Komponen-komponen di HYSYS and ASPEN PLUS
• Fraksi-Fraksi Petroleum / Pseudo-Komponen / Hypotheticals – Karakterisasi konstan (MW, SG, NBP) didefinisikan oleh user – Physical constants ditentukan dari karakterisasi konstan
• Plus Fractions (residue dari distilasi laboraturium) – Dibagi kedalam beberapa fraksi-fraksi petroleum menggunakan # splits, min/max MW, atau shape constant; atau – Dibagi kedalam beberapa pseudo-Komponen Menggunakan ProTherm, kemudian mentransfer hasil ke HYSYS – Menentukan physical constants menggunakan metode yang sama seperti pseudo-komponen
Komponen-Komponen Key Points • Definisi komponen menyediakan basis untuk semua perhitungan selanjutnya • Mendapatkan definisi komponen (data) dari program component library • Jangan mengenali dan mendefinisi fraksi sebagai paraffin • Bagi Plus Fraction kedalam beberapa pseudokomponen menggunakan ProTherm, kemudian masukkan sebagai fraksi-fraksi petroleum kedalam HYSYS
Sifat-Sifat Aliran • Sifat-Sifat Fisik – Molecular Weight (Berat Molekul) – Boiling Point (Titik Didih)
• Sifat-Sifat Thermodinamika – Density (SG, API, Z) – Enthalpy
• Sifat-Sifat Transport – Viscosity – Thermal Conductivity – Surface Tension
Model-Model Perkiraan Sifat • Memilih Model Thermodinamika – Harus cocok untuk grup kimia dari komponen yang dipilih – Harus model yang sama dari yang telah digunakan untuk mendapatkan parameter komponen
• Menetapkan parameter-parameter untuk membandingkan/mencocokkan dengan data-data yang tersedia (Penting untuk akurasi prediksi) – – – – – –
Molecular Weight (Berat Molekul) Normal Boiling Point (Normal Titik Didih) Specific Gravity Critical Properties (Properti-Properti Kritis) Binary Coefficients (Koefisien Biner) Faktor Acentric
Equations Of State: • Mendefinisi hubungan antara P, V, dan T • Paling Sederhana adalah Hukum Gas Ideal – – – –
PV = nRT Mengasumsi “molecules occupy” tidak bervolume Mengasumsi tidak ada interaksi “intermolecular” Dapat diaplikasikan untuk gas-gas bertekanan rendah
• Lebih Umum – PV = ZnRT – Tidak menggunakan asusmsi-asumsi gas ideal – Mewakili semua perilaku fluid all fluid (gas, liquid)
Contoh-Contoh EOS yang Sering Dipakai : • Soave - Redlich - Kwong (SRK) P =
RT V-b
-
a( T) V(V + b)
.
• Peng - Robinson P =
RT V-b
-
a( T) V(V + b) + (V - b)
.
• BWR and BWRS P =
RT V
+
aT + V ^2
cT V^3
+
dT + ... V ^6
Contoh-Contoh EOS yang Sering Dipakai :
Contoh-Contoh EOS yang Sering Dipakai :
Kelemahan Universal dari EOS • Fugacities / K-values dari Heavy Components • Gas-Gas Quantum (He, H2) • Critical Region Behavior • Polar Compounds (Water, Alcohols, etc.) • Campuran Asimetri Yang Tinggi (methanol with hydrocarbons, etc.)
Fluid Package • Component Data (Data Komponen) • Property Packages – EDL-III Property Package – HYSYS Property Package • Unary Parameters • Binary Coefficients (Koefisien-Koefisien Biner) • Hypothetical Component • Oil Manager • Hal-Hal yang lain – Stability Test (Tes Stabilitas) – Reactions (Reaksi-Reaksi) – Tabular – Notes (Catatan-Catatan) – Import / Export
Data Komponen • Mendefinisi data komponen dan parameter komponen yang berdekatan untuk digunakan didalam metode Thermodinamika – Standard dari Library Components • Sudah tersedia didalam simulator library; e.g. Methane, Ethane, CO 2, H2O, etc. • Memilih komponen yang diinginkan dari daftar. • Memindahkan komponen-komponen ke daftar komponen sebelumnya.
– Fraksi-Fraksi Petroleum dan Komponen-Komponen Hypothetical • Fraksi-fraksi didapatkan dari karakterisasi dan data tes lab : e.g. C6*, C7*, C9+, dll. • Dibuat oleh user; e.g. C1-2-3MIX, modifikasi standard komponen-komponen, C1*, CO2*, H2O*, dll. • Jika Oil Package tersedia, Pseudo-Komponen dihitung dengan simulator; e.g. NBP[0]125*, NBP[1]335*, etc. • Menambah komponen-komponen hypothetical ke grup hypothetical dibuat di dalam layar Basis Manager’s Hypothetical Components
Simulation Basis Manager Tab Components
Basis Manager Simulasi Tab Components Daftar komponen sebelumnya menampilkan komponen didalam Fluid Package. Window kosong pada awalnya
Pemilihan Add Comps dari traditional atau Hypothetical Menentukan tipe dari Komponen yang nanti akan Ditampilkan.
Untuk menambah komponen dari daftar library, highlight komponen dan tekan <-- Add Pure button
Menghapus komponen dari daftar sebelumnya
Komponen yang tersedia dari jendela library komponen murni. Digunakan untuk memilih komponen yang akan ditambahkan ke daftar komponen sebelumnya
Scroll bar untuk Component Library
Basis Manager Simulas Tab Components Cara lain untuk menemukan Komponen didalam library Adalah mengetik nama atau Fomula di dalam Match box.
Family filter : Hydrocarbons, Solids, Amines, Alcohols, Ketones, Aldehydes, Esters, Halogens, Nitriles Phenols, Ethers, dll.
Tekan tombol View Comp. untuk Melihat tampilan properti dari komponen yang dipilih
Tombol Substitute mengganti komponen yang dipilih didalam daftar sebelumnya dengan komponen yang dipilih didalam daftar library
Basis Manager Simulasi Tab Components Memilih tombol radio Hypothetical di bawah Add Comps menyatakan jendela Hypothetical Manager Walaupun Hypothetical Manager dapat diakses dengan menekan tombol Quick Access, ini adalah semata-mata shortcut ke tab Hypothetical dari Simulation Manager
Komponen Hypothetical ditambahkan ke ‘Current’ list dengan cara yang sama seperti komponen murni
Basis Manager Simulasi Tab Components •
Tampilan properti komponen murni menyediakan formula kimia, dasar dan properti kritis dan thermodinamika, dan properti fisik.
Basis Manager Simulasi Tab Components
Tampilan Properti Komponen Murni
Simulation Basis Manager Fluid Packages Tab
Simulation Basis Manager Fluid Packages Tab Memilih EOS atau Model aktivitas dengan highlighting
Properties Pkg Filter, Mengurangi beberapa Pilihan di Base Property Package. Pemilihan hanya dengan check, model yang dipilih
•
Setelah memilih view atau Add, Tab dari Property Pkg akan muncul. Tabtab yang lain mencakup parameterparameter, koefisien biner, tes stabilitas, Rxns,Tabular dan catatan-catatan dimana selanjutnya mendefinisi Fluid Package.
Tergantung dengan Property Package yang dipilih, informasi tambahan seperti enthalpy dan dan model vapor dll. mungkin dipelukan
Nama Default dari Fluid Package adl Basis-# dan
Menampilkan Property Pkg yang dipilih
EDL-III Property Package Metode - -Metode Metode Global Thermod inamika inamika • Equations of State – BWRS, PR, RKS – PR-VT, RKS-VT – EXPR, EXRKS, EXPR-VT, EXRKS-VT • Activity Models – UNIVLE, UNILLE, NRTLVLE, NRTLLLE, SAFT • Downstream Models – CUBEOS, DCUBEOS, FUGLIQ
HYSYS Property Package • Equations of State • Kabadi Danner, Lee Kesler Plocker, PR, PRSV, SRK, Sour PR, Sour SRK, Zudkevitch Joffee
• Activity Models • Chien Null, Extended NRTL, General NRTL, Margules, NRTL, UNIQUAC, van Laar, Wilson
• Model-Model Chao Seader • Chao Seader • Grayson Streed
• Model-Model Vapor Pressure • Antoine, Braun K10, Esso K
• Model-Model Miscellaneous • Amine, ASME Steam, NBS Steam, NBWR
Unary Parameters • Parameter-parameter komponen murni • Secara tipikal dipengaruhi oleh critical constant – Equations of state – Model-model sifat lainnya
• Model-model juga dipengaruhi oleh physical constants – MW and density / SG adalah penting
• Parameter-parameter model yang lain biasanya tidak dapat diterima/dicapai. • Membutuhkan referensi sifat kedudukan untuk kalibrasi model sifat
Unary Parameters • Beberapa Property Packages tidak membutuhkan parameter-parameter • Tipe-tipe parameter tergantung pada pemilihan Property Package • PRSV (Peng-Robinson Stryjek-Vera) memiliki sebuah unary parameter yang disebut kappa, dimana digunakan untuk menyesuaikan tekanan uap komponen • Nilai-nilai parameter yang dibutuhkan adalah pada awalnya ditentukan oleh HYSYS dan muncul dengan warna merah
Parameter-Parameter Biner • Interaksi parameter biner (mij’s) – Mendefinisikan suatu interaksi antara komponen i dan j – Lazimnya dibutuhkan didalam perhitungan EOS calculations untuk perkiraan fase kesetimbangan (VLE, VLLE)
• Mencampur beberapa aturan dari suatu musyawarah yang menyatakan secara tidak langsung nilai Nol – 2.0 untuk BWRS, 0.0 untuk PR, SRK – Nilai-nilai Nol untuk interaksi-interaksi HC-HC
• Diperoleh dari data atau estimasi. – mij = 0 + 0.01 * ( a + b * [
i-
j])
Koefisien-Koefisien Biner • Koefisien-koefisien biner adalah interaksi parameter-parameter untuk setiap pasangan komponen, dari komponen-komponen yang dipilih. • Nilai-nilai koefisien tergantung terhadap metode properti yang dipilih. – Koefisien dari Equation of State – Koefisien model aktifitas
• Nilai-nilai koefisien asalnya dihitung oleh HYSYS dan muncul sebagai warna biru. • Nilai yang tidak diketahui di set sebagai nol.
Basis Manager Simulasi Tab Fluid Pkgs / Binary Coeffs •
Parameter semua interkasi biner akan diset 0, ketika option itu dipilih
Tab Koefisien Biner adalah sebuah matrik dimana daftar dari parameterparameter interaksi untuk setiap pasangan komponen. Beberapa nilai library dapat ditimpa (overwritten). Komponen i adalah melintang keatas dan komponen j melintang ke samping.
Hypothetical Tombol View untuk melihat kumpulan hypothetical component Yang tergabung dalam 1 group
Tombol Add untuk Menambah group
Tombol untuk meilhat Melihat individual Komponen Hypothetical
Kolom untuk melihat Komponen hypothetical
Hypothetical – Tabel Hypothetical Input Warna biru menunjukan Nilai tsb adalah Hasil input / masukan
Warna merah menunjukan Nilai tsb adalah Hasil kalkulasi
Tombol untuk melihat metoda estimasi Yang digunakan
Tombol untuk Convert Library Comp. Ke Hypo. Comp. Tombol untuk Estimasi properties Yang belum diketahui
Tombol untuk melihat individual
Tombol untuk Menambah
Tombol untuk melihat menambah Hypo. Component (padat)
Hypothetical – Estimasi Property variabel-variabel yang Ikut terpengaruh dalam estimasi untuk suatu metoda estimasi tertentu
Property yang akan yang diestimasi
Metoda-metoda estimasi yang tersedia
Hypothetical – Convert Daftar / List Source untuk Komponen-komponen
Daftar / List Group-group dari Hypothetical component
Daftar / List Library component
Tombol untuk convert Library component ke Hypothetical component
Daftar / List Hypothetical component
Oil Manager
Tab Oil Manager
Tombol untuk masuk Ke property Oil untuk Menentukan / estimasi Properties / komposisi Oil
Oil Manager – Assay Tombol View untuk Melihat assay Yang digunakan
Tombol Add untuk Menambah assay Yang akan digunakan
Tombol Delete untuk membuang assay
Tombol untuk mengatur Simulation, satuan, report File, Extensions, Oil input Variabel dllbu
Tombol untuk mengatur Initial & final boiling point Metoda interkonversi (ASTM)
Oil Manager – Assay – Input Data – Bulk Properties Daftar / list pilihan
Daftar / list Variabel-variabel yang menjadi input
Oil Manager – Assay – Input Data – Tipe Data Assay Daftar / list pilihan
Daftar / list Variabel yang menjadi input
Oil Manager – Assay – Input Data – Light Ends Daftar / list pilihan untuk light Ends
Daftar / list Variabel yang menjadi input
Oil Manager – Assay – Input Data – Berat Molekul Daftar / list pilihan
Daftar / list Variabel yang menjadi input
Oil Manager – Assay – Input Data – Density Daftar / list pilihan
Daftar / list Variabel yang menjadi input
Oil Manager – Assay – Input Data – Viscosity Daftar / list pilihan
Daftar / list Variabel yang menjadi input
Oil Manager – Assay – Calculation
Oil Manager – Assay - Curve Nilai variabel-variabel Yang terhitung
Oil Manager – Assay - Plots
Oil Manager – Assay - Correlations Variabel-variabel serta korelasi-korelasi yang digunakan
Oil Manager – Blend
Tombol View untuk melihat Blend dig ak
Tombol Delete untuk membuang Blend
Tombol Add untuk menambah Blend ak di ka
Oil Manager – Blend – Data Daftar Daftar / list list Ass Assay ay Yang tersedia
Tombol Add untuk menam menamba bahka hkan n assay assay yang yang terse tersedia dia agar agar dapat dapat digun digunaka akan n
Tombol Remove untuk membu membuan ang g As Assay say digunakan
Info Inform rmas asii As Assa say y Yang digunakan
Oil Manager – Blend – Data
Oil Manager – Blend – Data
Oil Manager – Blend – Correlations Variabel-variabel serta korelasi-korelasi yang digunakan
Oil Manager – Blend – Tables Nilai variabel-variabel yang terhitung
Oil Manager – Blend – Plot
Oil Manager – Blend – Distribution
Oil Manager – Blend - Composite
Oil Manager – User Property
Daftar / list User properties yang tersedia
Tombol Add untuk menambahkan properties yang didefinisikan
Oil Manager – Correlation
Daftar / list Correlation Set yang tersedia dapat digunakan
Tombol Add untuk menambahkan Correlation Set da t ak di ka
Oil Manager – Install Oil Nama stream yang akan muncul di flowsheet
Review Konsep-Konsep Kunci • Mengindentifikasi komponen-komponen yang dibutuhkan untuk simulasi – Library – Fraksi-fraksi Petroleum – Plus Fractions
• Sebelum melakukan sebuah simulasi – Split Plus Fraction – Karakterisasi fraksi-fraksi Petroleum
• Menetapkan EOS yang sesuai – Review model-model rekomendasi – memastikan simulasi EOS and karakterisasi EOS adalah sesuai
Petroleum Fractions • pseudo-components, hypotheticals • Mewakili campuran parafin, naptha, dan aromatik sebagai rata-rata MW, NBP, C# • Lazimnya didesain oleh carbon number – Caution : disarankan hanya untuk nama n-paraffins 1 Plus Fraction and Split Fractions
Cumulative Wt. or Mole Fraction Fractions
0 NBP or MW or C No.
C7+ Fraction Characterization 250
) 200 m t a ( 150 e r u s 100 s e r P 50
Unsplit C7+ Fraction Split C7+ Fraction
0 250
300
350
400
450
Temperature (K)
500
550
