Hysy化工流程模拟软件
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摘要:Hysys原是加拿大Hyprotech公司产品，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..
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Hysys原是加拿大Hyprotech公司产品，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。 2002年美国AspenTech公司将Hyprotech公司收购，Hysys就该是AspenTech公司旗下产品了，2004年美国Honeywell公司从AspenTech公司买下Hysys软件的产权。Hysys2004为AspenOne的一部分，是Aspen买了Hysys后推出的第一个版本。Aspen One目录里就有Aspen Hysys Hysys的开发背景 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，在世界上率先开发出微机版动态模拟系统HYSYS 1. 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，成为石油化工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，从而使软件应用范围更加广泛，另一方面是在软件及计算机辅助工具发展，也就是研究更好的办法，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，前一方面发展很快，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，所以后一方面显得尤为重要，将两者结合起来，利用新一代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公司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”。达到这个目的方法之一就是工程师在使用过程中能随心所欲地更改变量。软件运行中的任何时刻都可以暂停以观察数据的变化。这就是所说的“完全交互式软件”，他就是Hyprotech公司的第一代产品HYSIM。它也是世界上第一个完全交互式的化工模拟软件。该公司的成功源于两个方面，其一是该公司不断发展的技术能力，其二是该公司对计算机技术发展带来的潜在的新技术的认识，以及对这种变化作出的快速反应。从交互模拟到微机上的交互模拟技术，该公司一直以提供创新的软件而领先于世界。 HYSYS以具有十几年世界各地石油化工领域的应用历史的HYSIM为其坚实的基础。HYSYS包含更多、更复杂的物性计算包及单元操作，为了能更快速、准确得到计算结果，增加了强大的初始化及快速迭代计算工具。同时还增加了系统优化、反应蒸馏、先进的变量计算表、用于控制研究的控制器和传递函数发生器。 Hysys的应用厂商 Hyprotech 公司国外用户：BP 、 Chevron 、 Dow 、 DuPont 、 Exxon Mobil 、 Fluor Daniel 、 Monsanto 、 Glaxo SmithKline 、 Rohm Hass 、 Bayer 、 Shell 、 PraxAir 、 UOP 等 HYSYS 在国内应用非常广泛，国内用户总数已超过 50 。所有的油田设计系统全部采用该软 件进行工艺设计。下面是部分国内油田用户名单： 大庆油田设计院、辽河油田设计院、华北油田设计院、大港油田设计院、四川油田设计院、长庆油田设计院、青海油田设计院、中原油田设计院、江汉油田设计院、克拉玛依油田设计院、克拉玛依油田研究院、独山子炼油厂、独山子石化设计院、廊坊管道勘察设计研究院、中国海洋总公司生产研究中心、中国海洋总公司石油工程公司（天津塘沽）。中国海洋总公司南海分公司、壳牌中国分公司（ Shell ）、辽阳化纤公司、辽阳石化设计院、大庆石化设计院、岳阳石化公司、九江石化公司、南京石化公司、扬子石化公司、扬子石化设计院、抚顺石化设计院、抚顺石化公司、金陵石化公司、茂名石化设计院、 镇江炼化工程公司 等。 HYSYS的特点 1 最先进的集成式工程环境。 由于使用了面向目标的新一代编程工具，使集成式的工程模拟软件成为现实。在这种集成系统中，流程、单元操作是互相独立的。流程只是各种单元操作这种目标的集合，单元操作之间靠流程中的物流发生联系。在工程设计中稳态和动态使用的是同一个目标，然后共享目标的数据，不须进行数据传递。因此在这种先进且易于使用的系统中用户能够得到最大的效益，对复杂的工艺流程往往要分成几个部分模拟。这主要基于：①小流程分析方便，速度快；②对不同体系采用不同的热力学方法以取得更精确的结果，以往的软件基本采用的方法是先单独对小流程模拟，然后人工或软件通过文件将数据从一个流程传递到另一个流程。这种数据的强制性传递必然引起流程内部数据的矛盾，其结果是流程必须重新计算。集成式的工程环境则不同，它使人们能在一个模拟环境中将流程分为若干个子流程，可大可小。这种集成环境的独到之处是子流程、主流程之间的数据是相互共享的，不须传递。它们之间还可以采用不同的物性计算包。从一个流程到另一个流程就象翻书一样容易。 2 强大的动态模拟功能。 动态模拟的方法及过程是流程稳态模拟收敛后，首先定义单元操作的动态数据(如分离器的几何尺寸、液位高度等)，安装控制仪表，然后就可以进入动态，开始动态模拟。动态模拟过程中，可以随时调整温度、压力等各种工艺变量(这就是Windows的多任务)，观察它们对产品的影响以及变化规律。还可以随时停下来，转回静态。由于动态和静态是相同对象的共享，所以动静之间的转换非常容易。HYSYS提供了PID控制器、传递函数发生器、数控开关、变量计算表等进行动态模拟的控制单元。PID控制器可完成对任何变量的控制。②传递函数发生器可产生任何形式的过程传递函数，如一阶环节、二阶环节、微分和积分环节。用它们可以模拟任何被控制对象及干扰源。③数控开关在动态过程中，可通过检查某操作条件而控制另一变量的开或关，进而达到对整体装置的控制。○4每个变量计算表存储26 * 50，即130个变量。这个表象一台在线挂在实际装置上的控制机，可以引入流程中的任何变量，然后在表中处理(该表可以进行各种函数及逻辑运算)，将其结果再送回流程，指定给某些变量，从而达到控制某些变量的目的。 3 DCS接口。HYSYS通过动态链接库DLL与DCS控制系统链接。装置的DCS数据可以进入HYSYS，而HYSYS的工艺参数也可以传回装置。通过这种技术可以实现;①在线优化控制;②生产指导;③生产培训;④仪表设计系统的离线调试。 4 工艺参数优化器。软件中增加了功能强大的优化器，它有五种算法供您选择，可解决无约束、有约束、等式约束及不等式约束的问题。其中序列二次型是比较先进的一种方法，可进行多变量的线性、非线性优化，配合使用变量计算表，可将更加复杂的经济计算模型加入优化器中，以得到可获最大经济效益的操作条件。 除了上述的特点外，HYSYS中还包括了事件驱动加物性计算包、干板开车、内置人工智能、数据回归包、物性计算包、物性预测系统、事件驱动、窄点分析工具、方案分析工具、各种塔板的水力学计算、任意塔的计算、非序贯模拟技术等。 Hysys的应用 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。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。 HYSYS 软件功能 • HYSYS 软件与同类软件相比具有非常好的操作界面，方便易学，软件智能化程度高 。 • 最先进的集成式工程环境由于使用了面向目标的新一代编程工具，使集成式的工程模拟软件成为现实。在这种集成系统中，流程、单元操作是互相独立的、流程只是各种单元操作这种目标的集合，单元操作之间靠流程中的物流进行联系。在工程设计中稳态和动态使用的是同一个目标，然后共享目标的数据，不需进行数据传递。因此在这种最先进且易于使用的系统中用户能够得到最大的效益。 • 内置人工智能：在系统中设有人工智能系统，它在所有过程中都能发挥非常重要的作用。当输入的数据能满足系统计算要求时，人工智能系统会驱动系统自动计算。当数据输入发生错误时，该系统会告诉你哪里出了问题。 • 数据回归包： 数据回归整理包提供了强有力的回归工具。用实验数据或库中的标准数据通过该工具用户可得到焓、气液平衡常数 K 的数学回归方程 ( 方程的形式可自定 ) 。用回归公式可以提高运算速度，在特定的条件下还可使计算精度提高。 • 严格物性计算包： HYSYS 提供了一组功能强大的物性计算包，它的基础数据也是来源于世界富有盛名的物性数据系统，并经过本公司的严格校验。这些数据包括 16,000 个交互作用参数和 1,800 多个纯物质数据。 • 功能强大的物性预测系统：对于 HYSYS 标准库没有包括的组分，可通过定义假组分，然后选择 HYSYS 的物性计算包来自动计算基础数据。 • DCS 接口： HYSYS 通过其动态链接库 DLL 与 DCS 控制系统链接。装置的 DCS 数据可以进入 HYSYS ，而 HYSYS 的工艺参数也可以传回装置。通过这种技术可以实现： 1) 在线优化控制； 2) 生产指导； 3) 生产培训； 4) 仪表设计系统的离线调试。 • 事件驱动：将模拟技术和完全交互的操作方法结合，使 HYSIM 获得成功。而利用面向目标的技术使 HYSYS 这一交互方式提高到一个更高的层次，即事件驱动。当你在研究方案时，需要将许多工艺参数放在一张表中，当变化一种或几种变量时，另一些也要随之而变，算出的结果也要在表中自动刷新。这种几处显示数据随计算结果同时自动变化的技术就叫事件驱动。通过这种途径能使工程师对所研究的流程有更彻底的了解。 • 工艺参数优化器：软件中增加了功能强大的优化器，它有五种算法供您选择，可解决无约束、有约束、等式约束及不等式约束的问题。其中序列二次型是比较先进的一种方法，可进行多变量的线性、非线性优化，配合使用变量计算表，你可将更加复杂的经济计算模型加入优化器中，以得到最大经济效益的操作条件。 • 窄点分析工具：利用 HYSYS 的窄点分析技术可对流程中的热网进行分析计算，合理设计热网，使能量的损失最小。 • 方案分析工具：某些变量按一定趋势变化时，其它变量的变化趋势如何呢？了解这些对方案分析非常重要。比如，当研究塔的回流比和产品质量的变化对热负荷、产量、温度的影响时，在 HYSYS 的方案分析中选回流比和产品质量作为自变量，给出它们的变化范围和步长， HYSYS 就开始计算，最后会给出一个汇总表。 • 各种塔板的水力学计算： HYSYS 增加了浮阀、填料、筛板等各种塔板的计算，使塔的热力学和水力学同时解决。 • 任意塔的计算：我们以前接触的软件中所有分馏塔都是软件商提供了一个最全的塔，然后让用户自己选择保留部分。试问，若用户有一个塔，其上部分为吸收 - 解析塔，下部分为提馏塔，这种塔该如何计算呢？ HYSYS 就可以。由于采用了面向目标的编程工具，塔板、重沸器、泵、回流罐等等都是相互独立的目标。人们可以任意组合这种目标，而完成各种各样的任意塔，十分方便。 热力学方法 • 1800 多个纯组分 • 物性计算方法 Peng Robinson BK10 Chien Null Virial Soave Redlich Kwong Esso Tabular NTRL Redlich Kwong Kabadi Danner Chao Seader UNIQUAC Ideal Gas Zudkevitch Joffee Grayson Streed Margules Steam PRSV Sour PR Van Laar Wilson Modified Antoine Sour SRK • 16000 多个交互作用参数 • 假组分 • 数据回归包 • 原油的处理：原油管理器可以对用户的任何实验数据处理、将原油转换成虚拟组分计算、原油管理器中提供大量的关联式供用户选择 • Assay Types —— TBP, D86, D1160, D86-D1160, D2887, EFV, Chromatographic • Assay Options —— Barometric correction, cracking correction • Property Curves —— Viscosity, Density, Molecular Weight 单元操作 • 分离器： 2 相分离器， 3 相分离器、固体分离器、旋风分离器、真空过滤器、结晶器 • 蒸馏塔：吸收解吸、有再沸器的吸收塔、有回流的吸收塔，液 - 液萃取塔、常减压塔、精馏塔、组分分离器、三相精馏塔（所有塔都能在板上加反应单元进行反应精馏） • 反应器： CSTR, PFR, Gibbs, 平衡、转化率 • 换热器：热交换器、 LNG 多相流冷箱、加热器、冷却器 • 分配单元：管道、混合、分支 • 压力变化：泵、压缩机、膨胀机、阀 • 逻辑单元：平衡、前置、 PID 调节器、电子计算表、传递函数发生器 等等。 通过微软 OLE 扩展用户功能 • 通过 OLE 用户可以对 HYSYS 进行以下开发 • 建立用户自己的物性包 • 增加用户自己的反应方程 • 开发自己的专用单元操作 • 可用 VB 或 C++ 开发用户自己的专用模型 分析工具 • 流程分析器、数据记录器 • 窄点分析、换热曲线 • 物性分析器 HYSYS 软件附加模块功能 ACM Model Export Option ACM 导出模块使 ASPEN 系列设计软件创建模型时，可以利用 HYSYS 的稳态或动态模拟数据； Aspen OnLine Option ASPEN 联线模块，允许 HYSYS 模块连接实际的工厂数据，它可以使用户对过程模拟中获得的结果数据和工厂实际操作环境进行比较。 Aspen WebModels Option ASPEN Web 模块使公司可以通过 Web 发布安全、预设好的模块。这可以允许工厂管理人员、操作工程师和经济分析人员使用更严格的模块去优化操作参数和作出更好的商业决策。 HYSYS Amines Option HYSYS 胺处理模块模拟和优化气相和液相胺处理过程，包括单相、混合相或活性胺。模拟了硫化氢和二氧化碳的被工业溶剂高精度吸收反应的过程。一个更先进的热力学电解质模块 Li-Mather 可以计算出比原有的模块更准确结果，尤其是在处理混合胺方面。这个技术是由合作伙伴 Schlumberger 提供的，是基于 Oilphase-DBR 中的 AMSIM 模块。 HYSYS Crude Module Option 模拟了原油的组分。由组分石油的虚拟组分表现烃物流的性能，并预测它们的热力学和传输性质。 HYSYS Data Rec Option 利用 HYSYS 在线性能监控器和优化程序协调实际装置的数据 HYSYS Dynamics Option 提供一个完全基于 HYSYS 环境的动态模拟器，稳态模块和动态模块比较后可以得出更严格、精确的有关装置性能资料的结果。 HYSYS Neural Net Option 使用那些实际装置的数据模拟那些难以模拟的过程和操作。利用 HYSYS 流程图模型的数据形成一个数据网络以便处理类似的情况，这可以显著的提高计算速度。 HYSYS OLGAS Option 综合了多相流管线的工业标准计算压力变化、流体停顿和流动规则。 HYSYS OLI Interface Option 基于 OLI 系统的先进技术，使 HYSYS 能够对复杂的电解液系统进行分析，扩展了 OLI 数据库和热力学性质，包括了超过 3 ， 000 的电解种类。 HYSYS Optimizer Option 优化模块采用最优化的运算法则，基于 SQP （有序二次方程式）技术。为工厂的设计优化、在线性能监控器和优化程序提供了优化工具。 HYSYS PIPESYS Option PIPESYS 模块使 HYSYS 能够精确的进行单相和多相流体的设计、排除故障和优化管线。它可以分析管子的垂直分布，入口装置，管子材料的成分和流体的性质 HYSYS Upstream Option 提供了处理石油流体的方法和技术的工业标准。可以在一个方便的界面中输入产品现场数据来建立所需的资本模型。 HYSYS Tacite Option 为陆地、近海和海底环境提供了多相流的模型。 TACITE 是使用 IFP 中已证实有效的数据库模拟多相流。它是由稳态模块组成，计算压力变化、流体停顿和流动规则。 3.1.2HTFS HTFS 原是英国 AEA 工程咨询公司的一个子公司， 1997 年 AEA 公司和加拿Hyprotech 公司合并， Hyprotech 成为 AEA 的一个子公司，原 HTFS 公司由 Hyprotech 接管、合并2002 年 7 月。 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