From DWSIM - Chemical Process Simulator
Revision as of 13:48, 27 September 2017 by DanWBR (Talk | contribs)

Jump to: navigation, search

This page lists the published scientific and/or technical work which uses or cites DWSIM to some extent.

Technical Papers

Process Simulation Unit Operation Models - Review of Open and HSC Chemistry I/O Interfaces

Author: Marko Leino

Abstract: Chemical process modelling and simulation can be used as a design tool in the development of chemical plants, and is utilized as a means to evaluate different design options. The CAPEOPEN interface standards were developed to allow the deployment and utilization of process modelling components in any compliant process modelling environment. This thesis examines the possibilities provided by the CAPE-OPEN interfaces and the .NET framework to develop compliant, cross-platform process modelling components, particularly unit operations. From the software engineering point of view, a unit operation is a representation of physical equipment, and contains the mathematical model of its functionality. The study indicates that the differences between the CAPE-OPEN standards and Outotec HSC Chemistry Sim are negligible at the conceptual level. On the other hand, at the implementation level, the differences are quite considerable. Regardless of the simulation application being used, the modelling of unit operations requires interdisciplinary skills, and creating tools and methods to ease the development of such models is well justified. The results of this study suggest that CAPE-OPEN both provides various paths to change the way HSC Chemistry Sim works and offers the HSC development team a chance to determine an alternative way to distribute tasks between simulation components. In addition, making HSC Chemistry Sim compliant would bring benefits, such as an extended process modelling component library, and perhaps more publicity. Obviously, the workload required by the changes depends on the chosen path, which invariably entails a lengthy learning curve. This thesis contributes by helping to make that learning curve shorter.

Keywords: CAPE-OPEN, HSC Chemistry Sim, unit operation, process simulation

Download Link:

Development of a Thermodynamic Engine in OpenModelica

Rahul Jain, Kannan M. Moudgalya, Peter Fritzson, Adrian Pop, Development of a Thermodynamic Engine in OpenModelica, Proceedings of the 12th International Modelica Conference, Prague, Czech Republic, May 15-17, 2017, Volume , Issue 132, 2017-07-04, Pages 89-99, ISSN 1650-3740

Abstract: OpenModelica, an open source equation oriented modeling environment for steady state and dynamic simulation, lacks good chemical engineering support. This problem is addressed by making available in different ways the thermodynamic library Chemsep that comes with DWSIM, an open source sequential modular steady state simulator. Only slow speeds could be achieved through a Python-C API based interface connecting OpenModelica with the thermodynamic library. A socket programming based interface helps achieve faster speeds. Best results have been achieved by porting the thermodynamic library and the calculation routines to OpenModelica, due to two reasons: (1) thermodynamic equations are solved simultaneously with mass and energy balances (2) overheads in calling the external routines of DWSIM are eliminated. Performances of the above mentioned three approaches have been validated with steady state and dynamic simulations. Benzene - toluene separation, methanol - ethanol - water distillation, and steam distillation of an n-octane - n-decane mixture, have been carried out through these simulations. This work makes available a powerful simulation platform to the chemical engineering.

Keywords: OpenModelica DWSIM Chemsep thermodynamics modeling simulation chemical engineering media Python-C API Socket programming

Download Link:

Scientific Papers

Mix-n-match Reservoir Coupling in Integrated Modeling and Optimization

Authors: Silvya Dewi Rahmawati (Petrostreamz AS/ITB) | Mohammad Faizul Hoda (Petrostreamz AS) | Daniel Wagner (CAPE-OPEN) | Arif Kuntadi (Petrostreamz AS)

Abstract: Reservoir Coupling (running multiple reservoir models in a concerted manner) features have been offered by software vendors for some time but with severe limitations. The participating models necessarily use the same vendor simulators and the models are usually limited to black-oil versions. This paper presents an integrated modeling and optimization solution with vendor independent participating simulators. The three reservoir models use simulators from different vendors (SENSOR®, ECLIPSE®, and MORE®). One model uses a black-oil PVT formulation while the other uses compositional PVT.

The reservoir with the black-oil PVT model will be post-processed using consistent and accurate black-oil to compositional stream conversions. Stream conversion will utilize split factor tables to convert each phase volumetric rate to component molar rates. The split factors are a function of pressure and phase and are pre-generated simultaneously with the black-oil PVT tables. Streams from a “reduced” compositional PVT reservoir model are post-processed with another set of split factor tables, which are also a function of phase and pressure. This will allow the automated conversion of the reduced (or pseudoized) molar rates to equivalent “process” feed molar rates.

The resulting comingled molar rates are delivered to the surface process simulator. An open source process simulator DWSIM® is used to model the common process facility. The sales products (gas, natural gas liquid (NGL), and oil) from the process facility model are priced in an economic model and the final results are in terms of the net present value (NPV). The optimization formulation maximizes the NPV while controlling key operating parameters of the integrated model.

The approach presented in this paper can be used for integrated modeling within production sharing contracts where different companies may insist on using different reservoir simulators.

Keywords: reservoir coupling; streamz conversion; integrated model and optimization

Download Link:

Development and Validation of a Thermodynamic Model for Gasification of Tyres

C. Freda, Journal of Renewable and Alternative Energy Technologies, Volume 2, 2016

Abstract: A gasification model for waste tyres was developed using the commercial software DWSIM. A thermodynamic approach was adopted. The process was simulated by using air as gasifying agent. The effects of equivalence ratio and gasification temperature on the process were investigated. Equivalence ratio was varied between 0 and 1, while gasification temperature was varied between 500 and 900 °C. The model predicts the following outputs of the process: yield of producer gas and char, volumetric composition and heating value of the gas. Validation with results of experimental tests was carried out to emphasize the limits of the model.

Download Link:

Techno-economic optimization of ethanol synthesis from rice-straw supply chains

Yohanes Kristianto, Liandong Zhu, Techno-economic optimization of ethanol synthesis from rice-straw supply chains, In Energy, 2017, , ISSN 0360-5442

Abstract: The objective of this article is to design and plan sustainable bio-ethanol supply chain. Modeling supply chains that achieve economic, social and environmental feasibility through production, process and energy efficiency is a challenge. Life cycle assessment that is coupled with techno-economic optimization of bio-ethanol supply chain is an alternative solution to achieve sustainability. A simulation of the biomass conversion is used to find process parameters of the conversion technology. The results show that the unified model is capable of minimizing both CO2 emissions and energy and utility consumptions. In addition, the supply chain is capable of contributing to local economy through jobs creation. While the model is quite comprehensive, the future research recommendation on energy integration and global sustainability is proposed.

Keywords: ethanol; LCA; optimization; techno-economic analysis; rice straws; supply chains

Download Link:

Simulação do Processo de Produção de Biodiesel de Óleo de Palma utilizando os softwares Aspen HYSYS e DWSIM


Abstract: O biodiesel é um combustível definido na literatura como uma mistura de ésteres de ácidos graxos derivados de fontes renováveis, produzido a partir da reação de transesterificação de óleos ou gorduras com um álcool mais comumente metanol ou etanol, gerando como subproduto o glicerol. Após a reação de transesterificação ainda devem ser considerados os processos de separação para a recuperação do excesso de etanol, a separação dos ésteres do glicerol, e a purificação do biodiesel propriamente dito. O uso de simuladores comerciais representam uma ferramenta de fundamental importância para o projeto e otimização de unidades de produção como a do biodiesel, com inúmeros parâmetros importantes a serem definidos. Este trabalho teve como objetivo simular o processo de produção de Biodiesel de óleo de Palma utilizando dois diferentes simuladores de processos (o software comercial Aspen Hysys V8.4 e o software de interface aberta DWSIM V3.3). As simulações foram realizadas sob as mesmas condições operacionais em ambos os simuladores, sendo as plantas de processo constituídas da etapa de produção de ésteres via transesterificação do óleo de palma com etanol, e da etapa de purificação dos ésteres etílicos produzidos. Nas etapas de reação os dois simuladores apresentaram resultados próximos não sendo observadas diferenças significativas. Nas etapas de recuperação do etanol em excesso foram observadas diferenças nos resultados referentes às temperaturas das correntes de fundo das colunas de destilação. Analisando os resultados das duas simulações foi possível observar que a etapa de purificação e refino dos ésteres produzidos fornece resultados diferentes entre os dois simuladores. A simulação realizada com o Aspen Hysys obteve uma corrente de biodiesel majoritariamente composta por éster etílico (96,42%) isenta de Etanol e Glicerol, apresentando ainda tripalmitina (3,55%) e uma quantidade reduzida de água (0,03%); a simulação realizada com o DWSIM apresentou uma corrente de biodiesel composta por éster etílico (aproximadamente 93,19 %), isenta de água, contendo, ainda, etanol (0,16%), glicerol (2,02%) e tripalmitina (4,31%).

Download Link:

Simulação de uma planta de produção de biodiesel

Teixeira, A.C.C.; Pereira, I.M.L.A.; Medeiros, D.; Fernandes, G.A.C.; Coelho, M.G.

Abstract: A utilização de simuladores de processo se mostra eficiente para a análise de processos industriais por tratar de uma ferramenta que além de possibilitar a visualização da planta industrial como um todo, permite também mapear os fatores que interferem diretamente no processo. Nesse contexto, o objetivo desse trabalho é simular a planta de produção de biodiesel, de forma que seja possível obter um maior percentual de biodiesel purificado. Para isso, é utilizado o software DWSIM e considera-se como matéria-prima o Óleo de Palma. Os resultados encontrados mostram que as composições da corrente do biodiesel final foi de 98,20% de éster etílico, etanol (0,05%) e tripalmitina (1,74%). Portanto, a utilização do simulador DWSIM é eficaz para análise deste processo produtivo.

Keywords: Simulação; DWSIM; Biodiesel

Download Link:,10344.html

Avaliação da Consistência de um Projeto de Amostragem Contínua em Unidade de Processamento de Gás Natural

Author: Roberto Paulo Gomes André

Abstract: Os analisadores de processos são ferramentas importantes para o acompanhamento analítico em diversas indústrias e são aplicáveis às Unidades de Processamento de Gás Natural para monitoração e controle do processo. Esses instrumentos captam amostras e as condicionam para analisá-las de forma contínua. A compatibilização entre as condições físicas da amostra de processo para o analisador é promovida por um sistema de amostragem cujo projeto engloba o dimensionamento de vários itens com diferentes funções. Tal volume de especificações exige a adoção de critérios bem definidos de projeto a fim de mitigar falhas de implantação desses sistemas. O presente trabalho visou consolidar os critérios para o dimensionamento de um sistema de amostragem e avaliar a consistência de um projeto em uma Unidade de Processamento de Gás Natural. Mediante o conhecimento do funcionamento de uma Unidade de Processamento de Gás Natural, da configuração de um sistema de amostragem para análise desse gás e da literatura técnica aplicável, foram elencados os itens de dimensionamento dos componentes para um sistema de amostragem, levando a elaboração de uma lista de verificação de projeto. A avaliação de consistência mostrou haver aspectos na literatura consultada com diferenças significativas de especificações técnicas que podem impactar as definições de projeto. A aplicação da lista de verificação se mostrou eficaz para identificar falhas no projeto estudado neste trabalho, em especial o regime de fluxo, tempo espacial e condicionamento de temperatura. Como resultados, foi possível corrigir o desempenho do sistema, adequando o tempo espacial de 89 min para 1,2 min, eliminar o risco de condensação da amostra no sistema e a redução do consumo de energia de aquecimento de 400 W para 50 W. As correções aplicadas ao sistema tornam viável a medição analítica proposta.

Keywords: Amostragem. Gás natural. Analisadores de processos. Cromatografia.

Download Link: