Hysys在化工设备设计中的应用

化工工艺设计涉及大量的计算，主要的有工艺流程的模拟，管道水力学计算，公用工程管网计算，换热器设计计算，容器尺寸计算，转动设备的计算和选型，安全阀泄放量和所需口径的计算，火炬泄放系统，控制阀Cv计算和选型，等等。

这些计算过程通常都有专用的商业软件或者是工程公司自行开发的软件或者计算表格。

大的设计公司通常也会指定公司用于以上设计过程的软件或经过确认的表格。

下面就我的经验来看看常用的一些软件。

1.工艺流程模拟：ASPEN PlusPro IIHYSYS2.管道水力学计算通常是工程公司自备的EXCEL表格，没必要使用专用软件。

当然，也可以自己编制，一般来说使用CRANE手册提供的公式就足够了。

两相流的水力学计算相当复杂，自己编制费力不讨好，用公司内部经过验证的表格就可以了。

3.公用工程管网计算我用过Pipe 2000，肯塔基大学教授的出品，包括Gas 2000, Water 2000, Steam 2000等一系列。

Pipenet也是不错的选择。

有人用SimSCI的InPlant。

没用过，有用过的朋友可以介绍一下。

4.换热器设计计算HTRIHTFS这两个软件都可以。

常见的介质用HTRI更好，因为它的物性数据是经过实验得到的。

HTFS使用了ASPEN或HYSYS的物性数据，很多都是计算得到的，所以精度可能稍差。

5.压力容器尺寸计算（长度与内径）工程公司往往使用自制的EXCEL表格来计算容器尺寸。

内构件一般要提交供货商来设计。

计算容器尺寸首先要确定容器的用途：气液分离，液液分离，还是气液液三相分离。

然后要确定容器是卧式还是立式。

最后要根据物料属性，考虑是否使用Wire Mesh或其他内构件来除去微小雾滴。

以上三项是影响计算的主要因素。

6.塔设备计算塔设备的计算和内构件的计算通常要由主要的供货商来进行。

软件比如说Koch-Glitsch的KG-Tower和Sulzer 的SULCOL。

工程公司一般只提供过程模拟的结果。

文章编号:100625539(2000)0120018-03浅析H YSYS 软件在三甘醇脱水工艺设计中的应用刘家洪,周　平(四川石油管理局勘察设计研究院,四川成都610017)第18卷第1期2000年3月天　然　气　与　石　油Natural Gas And O il V o l .18,N o.1M ar .2000 收稿日期:1999212201 作者简介:刘家洪(19722),男,助理工程师,1996年毕业于石油大学(北京)化工学部石油加工专业,现在四川石油设计院从事油气加工专业设计工作,曾应用H YSYS 软件对多套天然气净化装置进行设计计算和核算工作。

电话:(028)6014538。

摘　要:本文通过实例对油气加工大型模拟软件H YSYS 在三甘醇脱水工艺计算过程模拟的适用性进行论述;并对三甘醇脱水工艺模拟过程中状态方程选用及吸收塔、再生塔等设备单元的选取和参数的确定作详细的介绍。

主题词:H YSYS 软件;三甘醇脱水;过程模拟;计算中图分类号:T P 317;T E 863;T E 869 文献标识码:B1　前言H YSYS 软件是H yp ro tech 公司继H YS I M 软件之后推出的又一功能强大的石油化工模拟软件,它以W indow s 为操作平台,与H YS I M 相比增加了许多功能,而且界面更加友好,操作更为方便直观。

我院于1994年购进该软件后,在天然气净化厂、轻烃回收装置及部分炼油装置的工艺设计中广泛应用,从使用情况看,该软件具有组织流程方便灵活,模拟计算结果准确,易学易用等特点。

天然气脱水装置的工艺设计中,三甘醇脱水的工艺流程涉及到石油化工的多个单元操作,如气液分离、吸收闪蒸分离、热交换、重沸再生等工艺过程。

2　过程模拟2.1　三甘醇脱水状态方程的选用选择准确无误的状态方程,是模拟工艺过程的关键。

作为新一代模拟通用软件,H YSYS 提供了丰富的物性计算包,配备了较完整的物性数据库,对不同工况的模拟具有相当大的灵活性。

HYSYS_软件介绍HYSYS --石油化工艺流程模拟软件HYSYS 软件是世界著名油气加工模拟软件工程公司开发的大型专家系统软件。

该软件分动态和稳态两大部分。

其动态和稳态主要用于油田地面工程建设设计和石油石化炼油工程设计计算分析。

其动态部分可用于指挥原油生产和储运系统的运行。

最新版本是3.6版本。

对于油田地面建设该软件可以解决以下问题：（一）、在油田地面工程建设中的应用各种集输流程的设计、评估及方案优化站内管网、长输管线及泵站管道停输的温降收发清管球及段塞流的预测油气分离油、气、水三相分离油气分离器的设计计算天然气水化物的预测油气的相图绘制及预测油气的反析点原油脱水原油稳定装置设计、优化天然气脱水（甘醇或分子筛）、脱硫装置设计、优化天然气轻烃回收装置设计、优化泵、压缩机的选型和计算（二）、在石油石化炼油方面的应用1 ．常减压系统设计、优化；2 ． FCC 主分馏塔设计、优化；3 ．气体装置设计与优化；4 ．汽油稳定、石脑油分离和气提、反应精馏、变换和甲烷化反应器、酸水分离器、硫和 HF 酸烷基化、脱异丁烷塔等设计与优化；5 ．在气体处理方面：可完成：胺脱硫、多级冷冻、压缩机组、脱乙烷塔和脱甲烷塔、膨胀装置、气体脱氢、水合物生成/ 抑制、多级、平台操作、冷冻回路、透平膨胀机优化。

一.HYSYS 软件的国内外应用情况Hyprotech 公司创建于1976 年，是世界上最早开拓石油、化工方面的工业模拟、仿真技术的跨国公司。

其技术广泛应用于石油开采、储运、天然气加工、石油化工、精细化工、制药、炼制等领域。

它在世界范围内石油化工模拟、仿真技术领域占主导地位。

Hyprotech 已有17000 多家用户，遍布 80 多个国家，其注册用户数目超过世界上任何一家过程模拟软件公司。

目前世界各大主要石油化工公司都在使用 Hyprotech 的产品，包括世界上名列前茅的前 15 家石油和天然气公司，前 15 家石油炼制公司中的 14 家和前 15 家化学制品公司中的13 家。

关于HYSYS软件的发展与应用啊哈油储一班，2006440308摘要：HYSYS软件是世界著名油气加工模拟软件工程公司开发的大型专家系统软件。

自1976年创建以来发展迅速，目前在国内应用非常广泛。

该软件分动态和稳态两大部分。

其动态和稳态主要用于油田地面工程建设设计和石油石化炼油工程设计计算分析。

其动态部分可用于指挥原油生产和储运系统的运行，其强大的功能使得它在世界范围内石油化工模拟、仿真技术领域占主导地位。

关键词：石油；化工；模拟；发展；分析；动态；静态About the development and application of HYSYS softwareAbstract: HYSYS software is the world famous processing simulation software of oil and gas engineering company developed expert system software.it has been developing rapidly since founded in 1976, is widely used in domestic. The software is divided two most dynamic and steady-state. The software of the dynamic and steady state is mainly used in oilfield ground engineering construction design and the petroleum and petrochemical refining engineering design calculation and analysis .The dynamic part can be used to command the operation of crude oil production and storage and transportation system, Its powerful features make it worldwide petrochemical dominant modeling and simulation technology field.Key words: oil; Chemical industry; Simulation; Development; Analysis; Dynamic; Static引言随着网络软件技术日益发展，计算机在油气储运行业中的应用也变得越来越广泛和方便。

使用HYSYS辅助计算超临界流体泄放摘要：本文介绍了一种超临界流体火灾工况下超压泄放流率的计算方法，并使用HYSYS 辅助计算了一个示例。

关键字：超临界流体、超压泄放流率、HYSYS安全阀是一种安全保护用阀，主要用于锅炉、压力容器和管道上，控制其压力不超过规定值，对人身安全和设备运行起重要保护作用。

随着科技的发展，石油化工生产操作温度操作压力越来越高，从而使安全阀的泄放压力超过临界条件的情况也越来越多。

对于纯净物质，根据温度和压力的不同会呈现出液体、气体、固体等状态变化。

在温度高于某一数值时，任何大的压力均不能使该纯物质由气相转化为液相，此时的温度即被称之为临界温度Tc；而在临界温度下，气体能被液化的最低压力称为临界压力Pc。

当物质所处的温度高于临界温度，压力大于临界压力时，该物质处于超临界状态。

温度及压力均处于临界点以上的流体叫超临界流体。

在超临界状态下，液体与气体分界面消失，汽化潜热接近于零，如按照通常的安全阀火灾工况泄放量计算方法，泄放量=热量/汽化潜热，由于此时汽化潜热接近于零，安全阀的泄放量将非常大。

但实际情况并非如此，超临界流体由于气液不分，会充满整个容器，在火灾工况下，随着热量的输入容器中超临界流体温度（泄放温度）不断升高，压力基本恒定（为泄放压力），受热膨胀，安全阀的泄放量应为超临界流体的体积膨胀量。

这一点和安全阀的热膨胀工况相似。

随着大型电子计算机的出现，计算方法得到迅猛发展，应用到化工过程上，形成了化工模拟软件。

而HYSYS由于它的编写语言的优势，可以实时进行模拟，也就是修改了某一数据，HYSYS可以实时模拟给出新的物性，使其在这一方面，与其他模拟软件相比具有一定的优越性。

本文主要介绍超临界流体火灾工况下安全阀的泄放量计算方法，以及如何使用HYSYS使计算变得方便简洁。

一、超临界流体火灾工况安全阀泄放速率公式推导首先将超临界流体火灾工况的泄放过程按泄放温度递增（有利于物性模拟），比如10个点，不同的温度对应着不同的时间点。

化工流程模拟软件的介绍与对比化工流程模拟软件是一种利用计算机技术、模型算法及化学工程原理对化工生产流程进行模拟和优化的工具。

它可以帮助化工工程师进行虚拟实验，评估不同工艺方案的可行性，优化产品的生产过程，降低生产成本，提高产品质量等。

下面对几种常见的化工流程模拟软件进行介绍与对比。

1. Aspen Plus：Aspen Plus是化工流程模拟软件界的“老大”，也是最为广泛应用的软件之一、它的最大特点是强大的化工系统模拟能力和大规模系统优化能力，可以模拟各种化工装置，包括化工反应器、分离设备、传热设备等。

Aspen Plus具有广泛的物性数据库和建模工具，且可以与其他常见软件（如Excel、Matlab等）进行接口，方便进行数据交互和优化。

2. Hysys：Hysys是Aspen Plus的直接竞争对手，由Aspen Tech开发。

Hysys与Aspen Plus相比，界面更加友好，操作更加简便，因此在教学和学术界较为流行。

Hysys也具备先进的化工系统模拟和优化功能，并有完善的物性数据库和建模工具。

不过Hysys的建模能力稍逊于Aspen Plus，对于大规模系统的模拟和优化处理相对较弱。

3. COMSOL Multiphysics：COMSOL Multiphysics是一种多物理场有限元分析软件，在化工流程模拟领域也有应用。

它可以模拟不同领域的物理现象，如流体动力学、传热传质、电化学、反应动力学等，并可以进行耦合模拟。

COMSOL Multiphysics的优势在于其能够模拟多个物理场的相互作用和耦合效应，对于复杂的化工系统优化有一定的优势。

4.gPROMS：gPROMS是一种基于物理领域模型的通用化工流程模拟和优化软件。

它具有强大的功能，可以对化工系统进行建模、优化和仿真，并可以将各种不同领域的模型进行耦合。

gPROMS也具备较为丰富的物性数据库和建模工具，在建模和模拟过程中较为灵活。

不过，gPROMS在大规模系统的模拟和优化处理方面相对较弱。

摘 要：常减压装置将原油切割分离成不同的馏分后送到后续装置，生产汽油、航空煤油、柴油等系列石油产品。

针对目前市场上汽油价格较高，航空煤油、柴油价格较低的情况，文章利用HYSYS V10建立了某常减压装置的全流程模型，模拟装置在稳产航煤基础料的前提下，通过调节常顶回流量和常二线抽出量来增产重整料、减产轻柴油，以获得最大效益，当常顶回流28 t/h 、常二线43 t/h 时，重整料干点从158.9℃提高至169.8℃，重整料和航煤、航煤和轻柴油之间基本上不重叠，重整料增产3.1 t/h ，轻柴油减产12 t/h ，重柴油增产14.2 t/h ，每天增效9.9万元。

关键词：HYSYS V10 常减压装置 优化HYSYS V10在常减压装置上的应用吴起越（中国石化荆门分公司，湖北荆门 448000）由于目前采购的原油品种多样化，不同产地的原油组成差异较大，而且市场需求变化都导致了炼油厂需要不断调整生产操作，因此装置是否平稳优化运行非常关键。

应用Aspen Plus ，Aspen Hysys ，SimSci ProII 以及KBC Petro-SIM 等模拟软件实现常减压蒸馏装置建模已比较成熟，能较好的指导 实际生产操作。

文章采用HYSYS V10软件进行常减压装置的全流程建模，利用其拥有的庞大原油数据库，方便的合成原油，模拟原油中各组分的分布 情况[1-2]。

1 常减压装置运行现状某石化公司400万吨/年常减压装置始建于1970年，原设计以加工低硫低酸原油为主，后来装置加工多种混合油。

2005年以来，该装置重点加工含硫高酸值原油，一般性质如表1所示。

用胜利油和阿曼油进行合成，模拟出的原油组分与原油评价报告基本相似，如表2所示。

2 装置建模该装置包括电脱盐、初馏塔、常压、减压、轻烃回收等五个单元。

采用最新版HYSYS V10软件收稿日期：2018-1-15（修改稿）作者简介：吴起越，工程师，学士。

2012年毕业于长江大学过程装备与控制工程专业，目前主要从事常减压装置的工艺管理工作。

原油以及天然气等伴生气已经成为世界上最有用的能源，原油在日常生活中被频繁使用。

原油的提取不仅是为了商业用途，也是为了安全和环境原因，它还会引起腐蚀和其他问题，可能会导致设备在分离过程中损坏。

因此在油气田开发过程中，油气储运行业也是其中必不可少的一部分，它涉及到原油油气分离，原油脱水，轻烃提炼，脱硫，原油外输等多方面。

本文利用HYSYS软件所模拟的动态特征，可解决从装置中长期特征获得的动态特征等问题，可利用于实际生产中。

在本次软件应用中，首先规划出设备的大概框架。

将提取的原油先送至三相分离器，将气、油、水分离。

然后，混合器进入一个两相分离器以去除更多的气体。

将油水从两相油水分离器中去除。

通过脱水和脱盐可以将水和盐从油中溶解。

对于气体分离，气体将被脱甲烷塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔除去，这些都将用于商业。

温度和压力应该包括在这个模拟中。

利用该模型可以获得一些有用的参数，为大部分单元操作的规模确定提供参考。

虽然HYSYS模拟是一种简单的方法，但与我们考虑的油气分离方法相比，它提供了更准确的参数。

一、软件应用在这一部分中，重点讨论了利用HYSYS对一个气油分离装置(GOSP)和气体处理装置进行模拟的过程。

从井口提取的原油中含有气体、水和其他杂质，在运输前必须将其分离，以减少任何经济和腐蚀问题。

在这个设计中，几乎所有的气体成分都被分离成不同的流，99.9%的甲烷，99.9%的乙烷，99.9%的丙烷，99.9%的丁烷。

最终的油品的里德蒸汽压等于29.77，这是稳定和安全的储存和运输的重要参数。

下表1,2显示了原油的原始数据和伴生气的组成。

表1 原油原始数据原油流速(bbl/day)815000含水(% vol)22.95剩余水 (% vol) 6.5伴生气(% wt)7.51盐度(ppm)27250 表2 伴生气成分气体%甲烷, C1 49乙烷, C2 21.8丙烷, C317丁烷, C4 9硫化氢 3.2流体的HYSYS模拟分析要求确定流体周围的热力学参数。

应用与指导243第五章化学应用下面是丙二醇生产的应用实例。

在连续搅拌槽式反应器（CSTR）中，环氧丙烷与水发生反应生产丙二醇。

反应器的出口产物注入到分馏塔中，从分馏塔底回收乙二醇。

该过程的流程图如下所示：图5.1(注：该过程的完整的模拟过程请参见HYSYS\SAMPLES目录中的TUTOR3.HSC文件)下面描述如何利用HYSYS完成该过程的模拟。

本例完整地描述出了整个模拟过程，其中包括选择物性包和组分、定义反应、安装物流和单元模块以及检验、研究最后结果。

模拟过程中将利用HYSYS的各种界面工具，从中你可以充分体验到HYSYS界面的灵活易用性。

开始工作前，应该首先阅读本手册最前面的部分：第一章－HYSYS应用实例（HYSYS Tutorials）。

下面开始HYSYS模拟过程，首先创建一个新的工况。

按以下过程设置参数会话窗口：1. 打开工具菜单并选择参数设置会话窗口（Preference）。

参数会话窗口出现。

2. 目前处于模拟(Simulation)标签的选项(options)页。

通过单击检查框不选择243第五章 化学应用244 244使用模式属性窗口（Use Modal Property Views ）。

3. 用鼠标左键单击变量标签，打开单位页。

创建一个新的单位集（注：按以下步骤创建一个新的模拟过程：1、创建单位集。

2、选择柔性包。

3、选择组分。

4、规定反应。

5、创建和规定进料物流。

6、安装并定义混合器和反应器。

7、安装并规定精馏塔。

）开始创建模拟的第一步是选择单位集。

HYSYS 不允许改变三个缺省的单位集。

然而通过复制现有的三个单位集，可以创建一个新的单位集。

比如说，基于现有的Field 单位集，可以创建并定制新的单位集：1. 在已有的单位集列表中，单击Field 单位集，使其处于激活状态。

此时应注意液相体积流率的缺省单位是桶/天；本例中，我们将把流率的单位改为USGPM 。

图5.22. 单击复制单位集按钮。

收稿日期:2004-02-23作者简介:皮红梅(1970-),女,辽宁朝阳人,讲师,主要从事自动控制方面的研究。

联系人:皮红梅,E 2mail :pihongmei @ 。

文章编号:1004-9533(2005)01-0077-03H YSYS 软件在芳烃装置上的应用皮红梅1,董晓燕2,王红梅1(11沈阳工业大学辽阳校区工程学院,辽宁辽阳111003;21辽阳石化分公司聚酯一厂,辽宁辽阳111003)摘要:本文介绍了采用HY SY S 软件对芳烃装置进行优化的技术,该技术在满足安全生产与产品质量的前提下,能够降低装置能源消耗,提高产品收率和产量、优化操作,从而增加了装置的经济效益和社会效益。

关键词:HY SY S 软件;模型;芳烃;优化中图分类号:T Q019　文献标识码:BApplication of H YSYS in ArenePI H ong 2mei 1,DONG X iao 2yan 2,W ANG H ong 2mei1(11School of Engineering ,Shenyang University of T echnology Liaoyang Region ,Liaoning Liaoyang 111003,China ;21P olyester Plant ,Liaoyang Petrochemical C om pany ,Liaoning Liaoyang 111003,China )Abstract :The technology of arene equipment optimized by using HY SY S s oftware was introduced in this paper.It can not only provide safety and quality but als o decrease energy consum ption 1Because it can im prove the rate of recovering and output ,at the same time it can optimize operation ,the profit of economy and s ociety will be increased 1K ey w ords :HY SY S s oftware ;m odel ;arene ;optimization1　H YSYS 软件简单介绍HY SY S 软件是加拿大HY PROTECH 公司诸多专家、教授多年研究开发的,向用户提供流程模拟的技术。

Hysys.Dynamic---动态流程模拟软件化工流程模拟系统分为两大类：稳态模拟及动态模拟系统。

稳态模拟系统以所有工艺参数不随时间变化为前提。

由于干扰的存在，实际装置的工艺参数是不断变化的。

我们无法用稳态软件，求出装置不同调节通道的时间常数和它的动态特性，所有的控制方案的选择只能靠参考已有的生产装置或大概的理论定性分析。

为了分析实际装置，找出最佳的操作条件，人们不得不冒极大的风险用实际装置做试验，而得到的只是某些特定条件下的回归公式。

动态模拟系统将时间变量引入系统，即系统内部的性质随时间而变。

它将稳态系统、控制理论、动态化工及热力学模型、动态数据处理有机地结合起来，通过求解巨型常微分方程组来进行动态模拟。

这种软件要求庞大的资源及多任务操作系统，过去只能在大型机上运行，同时由于操作非常复杂，动态模拟软件在国外也只能为极少数权威及专家所享用。

由于微机的高速发展及Microsoft Windows 软件的推出，改变了DOS 对微机资源及单任务的限制，使得动态模拟系统在微机上运行成为可能。

加拿大Hyprotech公司不负众望，以雄厚的技术实力，率先开发出微机版动态模拟系统Hysys1.0。

动态模拟系统Hysys的推广及应用必将给石油化工设计领域、生产领域、研究领域带来一场深刻的革命，成为石化领域划时代的里程碑。

化工模拟软件基本是沿两个方面发展和提高，一是在化工模拟理论和技术方面发展，以使软件应用范围更广泛；另一方面是在软件及计算机辅助工具发展，也就是研究更好的方法，使工程师更易掌握、使用这种软件，在研究方案中更灵活地运用这种软件。

近年来，第一方面发展很快，后一方面则进展很慢。

由于前一方面各家公司的水平都较高，所以后一方面就显得尤为重要。

将两者结合起来，利用新一代的编程工具开发新一代的模拟软件，必将给化工模拟行业带来一场变革。

Hyprotech在软件发展过程中始终坚持一个宗旨：“使软件操作简单、方便，工程师易学、易懂”。