马后炮化工论坛-第7章 Hysys在石油化工领域中的应用
如何使用HYSYS
如何使用HYSYS本文档告诉你如何使用HYSYS的手册，推荐你按照如下几点规则工作。
在开始其他正式学习前，首先要阅读第一章“HYSYS简介”，然后按照手册对快速启动中的例子进行练习，至少完成其中的一个（我推荐第一个和第三个例子。
这些是是关于气体过程和化学品的）。
其余的章节的教程都是假设在你已经掌握着这些基本的知识和操作方法的基础上的。
注意：在手册开始提到的qstartss.hsc文件并没有被定位到手册上说明的位置，后面的介绍将告诉你如何定位这个文件。
下面是我们这个教程的一个目录：HYSYS简介反应与反应堆逻辑单元工具与技巧各种信息HYSYS简介这一章和紧接的一章都是向你介绍在这个HYSYS设计课程中经常使用的几个主要的工具。
现在的HYSYS软件都有很多很好的参考资料和用户使用手册。
这次的设计教程对这两种资料都是需要的。
每一种都应该还有一下几个部分：启动、快速参考、指南、应用，参考书卷一，参考书卷二。
请不要把这些内容从教室中移除。
对于启动和指南部分，万维网的用户可以访问如下的地址：http://www.hyprotech.ab.ca/support/dox.htm，应用部分可以访问http://www.hyprotech.ab.ca/support/examples/hysysappexamp.htm。
关于HYSYS的一点介绍对于HYSYS和Aspen这样的软件，都是为了让你能够尽可能设计出和实际情况相符合的过程模型来，两者最大的区别在于他们的用户界面不同。
在使用过HYSYS和Aspen之后，我个人的意见还是觉得HYSYS在界面上还是更胜一筹。
除非你要做一些HYSYS无法完成而必须用Aspen来完成的工作之外，我推荐你使用HYSYS，在其中你可以进行各种情况的模拟。
当然，我也会尽可能的在教程提醒你HYSYS的某些局限的地方。
不像Aspen，HYSYS不会等到你把所有的参数都完全输入完毕后才开始计算，HYSYS总是在后台不停的进行计算，任何数据上的修改，HYSYS都会立即重新计算，并且立即的反映出来，这样就更容易让你发现你在设计你的模拟环境时候出现的错误。
浅析HYSYS软件在三甘醇脱水工艺设计中的应用
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。
应用HYSYS软件建立分馏系统模型及其仿真研究
中国石油大学（华东）毕业设计（论文）应用HYSYS软件建立分馏系统模型及其仿真研究学生姓名：俞永尧学号：02051427专业班级：自动化02-4班指导教师：于佐军2006年6月20日摘要蒸馏计算的难点在于虚拟组分的划分、物性的估算、相平衡模型的建立，以及复杂蒸馏塔逐板仿真算法的实现。
使用模拟软件HYSYS可以精确模拟实际生产装置，为研究分馏系统的控制方法提供了准确、方便和科学的研究条件。
本文根据精馏塔设计理论，使用世界著名油气加工软件HYSYS，建立了分馏系统的动态模型，对蒸馏工艺流程进行了计算机模拟。
本文重点讨论了如何应用HYSYS软件建立分馏系统模型，如何使用HYSYS软件实现对模拟装置的控制，最后对建立的分馏系统模型进行研究分析。
文中还对精馏塔的设计和计算做了简单介绍。
关键词:HYSYS；精馏塔；分馏系统；模拟；控制系统ABSTRACTPseuo-components, thermodynamics parameters, vapor-liquid equilibrium models and optimization algorithms are four key factors in simulation and calculation of refinery. The use of simulation software HYSYS can model practice product plant accurately and provide accurately, convenient and scientific research term for the control method of fractionation system. In this paper based on the distillation column design theory, we have modeled the fractionation system and implemented the computer simulation for distillation technological process by world famous software HYSY. This paper stressly talks about how to model the fractionation system and how to control the simulation plant by software HYSYS, at last we analyze the result of the simulation. We also introduce the design and calculation methods of the distillation column in this paper.Keywords: HYSYS; distillation column; fractionation system; simulation; control system目录第1章绪论 (1)1.1 学习HYSYS软件的意义 (1)1.2 HYSYS软件的功能介绍 (1)1.3 HYSYS软件在国内外的应用及发展情况 (3)1.3.1 HYSYS国外应用情况 (3)1.3.2 HYSYS软件的发展情况 (3)1.3.3 HYSYS软件在国内应用情况 (4)1.3.4 影响HYSYS软件在国内应用发展的原因 (4)第2章精馏塔的设计及操作计算 (6)2.1 精馏的原理及流程 (6)2.1.1 精馏原理 (6)2.1.2 精馏装置流程 (7)2.2 建模相关的蒸馏塔操作计算 (7)2.2.1 全塔的物料衡算与操作线方程 (8)2.2.2 理论塔板的计算 (9)2.3 小结 (10)第3章应用HYSYS软件建立分馏系统模型及仿真研究 (11)3.1 应用HYSYS软件建立酒精与水二元精馏塔稳态模型 (11)3.1.1模型框架的构建 (11)3.1.2模型框架的参数导入 (13)3.1.3 对稳态模型数据的分析 (16)3.2 二元分馏系统动态模型的实现及其仿真研究 (19)3.2.1 模型稳态到动态的转换 (19)3.3.2 控制方案的选择 (22)3.2.3 控制器的参数整定 (23)3.3 分馏系统动态模型的仿真研究 (26)第4章结论 (31)致谢 (32)参考文献 (33)第1章绪论1.1 学习HYSYS软件的意义HYSYS是主要用在化工及机械方面的专业流程模拟的专家型软件，它可以让工程师轻松地在电脑中实现生产装置模型化，通过模拟再去找出问题，快速且完整的完美化生产流程。
化工过程模拟技术及HYSIM模拟系统在化工生产中的应用
化工过程模拟技术及HY SI M模拟系统在化工生产中的应用雷培德1,李端阳2,汪 静2,陈献忠2(1.湖北省化学化工学会,湖北武汉430071;2.湖北省石化行业管理办公室监测中心,湖北武汉430071) 摘 要:论述了化工过程模拟技术的发展现状、作用和用途,并以HY SI M化工模拟系统为例,介绍了化工过程模拟系统在化工生产中的实际应用工作,指出该技术在企业中应用已成为一种必然。
关键词:化工过程模拟;技术;HY SI M;应用中图分类号:T Q018 文献标识码:A 文章编号:1004-0404(2002)06-0004-03 化工过程模拟(亦称流程模拟)技术是以工艺过程的机理模型为基础,采用数学方法来描述化工过程,通过应用计算机辅助计算手段,进行过程物料衡算、热量衡算、设备尺寸估算和能量分析,作出环境和经济评价。
该技术使我们能够从整个系统的角度来认识、分析、预测生产中深层次的问题,进行装置调优、流程剖析和过程综合,达到优化生产、节约资源、环境友好、提高经济效益的目的。
1 国内外化工过程模拟技术发展现状[1～8]化工过程模拟技术始于20世纪50年代中后期, 1958年美国K ellogg公司推出了世界上第一个化工模拟程序———Flexible Flowsheeting。
60年代,为化工过程模拟初始发展期;从70年代起,过程模拟逐渐进入了它的成长壮大期,美国M onsando公司的F LOWTRAN和Simulation Science公司的PROCESS都是这一时期比较优秀的软件,当时,模拟软件的运行环境主要是大型计算机。
进入80年代后,化工过程模拟走向了它的成熟期,模拟软件的开发、研制主要由专门的化工软件公司进行,模拟计算的准确性、可靠性大大加强,功能更加丰富,各项工作走向专业化、商品化,Aspentech、Simula2 tion Science、Hyprotech公司成为著名的软件供应商,这时,计算环境已从大型机转向小型机、工作站和微机。
使用HYSYS辅助计算超临界流体泄放汇编
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。
HYSYS在含氧煤层气液化分离中的应用研究
HYSYS在含氧煤层气液化分离中的应用研究肖娅;诸林;靳亮;邓骥【摘要】在煤矿开采过程中采出的煤层气因含有空气难以加工利用，直接放空，不仅污染大气环境，而且浪费燃气资源。
针对某典型含氧煤层气气源，设计了一种氮-甲烷膨胀制冷的液化精馏工艺，并利用HYSYS进行了模拟计算，结果显示，该工艺可较彻底除去氮气、氧气等杂质，获得较高浓度的甲烷产品，甲烷回收率达到99．99%。
同时分析了回流比、塔板数以及入塔温度对塔底产品含氧量和甲烷含量的影响。
%The coal-bed methane ( CBM) extracted during coal mining contains oxygen and is difficult to be processed and utilized, if it is directly vented, it not only pollutes the environment but also causes the resources waste. Based on a typical oxygen-contained CBM source, a liquefaction rectification process by nitrogen-methane expansion refrigeration was designed and simulation computation was made with HYSYS. The results showed that the nitrogen and oxygen in CBM can be completely removed by this process, the methane product with relatively high concentration can be got, and the methane recovery rate can reach 99. 99%. In addition, analysis was made on the influence of the reflux ratio, plate number and feed temperature on the oxygen and methane content in the bottom products.【期刊名称】《矿业安全与环保》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】4页(P12-15)【关键词】含氧煤层气;液化;分离;HYSYS;工艺模拟【作者】肖娅;诸林;靳亮;邓骥【作者单位】西南石油大学化学化工学院，四川成都610500;西南石油大学化学化工学院，四川成都610500;西南石油大学化学化工学院，四川成都610500;西南石油大学化学化工学院，四川成都610500【正文语种】中文【中图分类】TD712+.67;TB662随着传统化石燃料日益枯竭,寻找非常规燃料替代传统化石燃料已成为人类实现可持续发展的关键性举措。
马后炮化工技术论坛_HYSYS中文入门案例-Gas Processing
Gas Processing开始模拟1．单击File=>New Case菜单或New Case按钮，开始一个新的模拟案例。
Simulation Basis Manager如下图所示：2．在构造实例前需要设置Session Preferences。
打开Tools=>Preferences菜单，显示Session Preferences视图。
3．在Simulation标签Options页面上点击复选框使Use Modal Property Views选项失效。
创建新单位集构造实例的第一步是选择一个单位集。
在HYSYS中你不能更改列表中的3套默认的单位集。
但通过复制已存在的单位集你可以创建新的单位集。
步骤如下：1．点击Session Preferences视图上Variables标签，选择Units页面。
2．在Available Unit Sets中，选择Field选项。
3．单击Clone按钮，一个名为NewUser的单位集将会出现并自动处于高亮状态。
4．在Display Units中，注意Flow的默认单位是lbmole/hr。
对该例子更适合的单位是MMSCFD。
在Session Preferences视图的顶部有一个备选单位的下拉列表，点击下拉箭头或按下F2键及↓键。
5．在列表中选择MMSCFD。
新的单位集定义完毕。
关闭Session Preferences视图。
创建流体计算包下一步将创建流体计算包。
一个流体计算包最少包括组成和物性方法（例如状态方程）用于在流程中进行计算。
某些特殊流程的流体计算包可能会包含其他信息，例如反应和交互参数。
1．在Simulation Basis Manager视图中点击Add按钮，打开Fluid Package视图。
2．在Prop Pkg标签页上选择物性包。
按下述方法之一进行操作：·用键盘输入Peng Robinson，HYSYS将自动进行匹配。
HYSYS应用基础教程(总)
HYSYS应用基础教程
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第二章 丙烷制冷循环
练习题2：
Column Simulation Environment
HYSYS应用基础教程
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第一章 HYSYS入门
输入条件：
组分列表：
N2, H2S, CO2, C1, C2, C3, i-C4, n-C4, i-C5, n-C5, C6, H2O, C7+(NBP=110ºC)
物性方法：
3
进入模拟环境
HYSYS应用基础教程
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第一章 HYSYS入门
建流体包：
•导出流体包 Gasplant.fpk •导入流体包 Gasplant.fpk •查看/删除/复制 流体包。
C:\Programefile\Hyprotech\Hysys3.2\Paks
HYSYS应用基础教程
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物性方法：
Peng Robinson
输出流体包，并命名为Daqing.fpk 输出组份列表，并命名为Daqing.cml
HYSYS应用基础教程
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第一章 HYSYS入门
定义物流：
按F4打开模板库 单击物流图标 单击加入按钮 双击打开属性窗口 修改物流名称 输入P.V.T参数 输入物流组成（基准） 分析结果
1.0000
物流3数据：
C3(Mole Frac)
50ºC Temperature
0.0000 Vapour Fraction
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Hysys油品表征
总体性质
质量密度质：29 API60
Hysys油品表征
3）输入物性曲线 Hysys 接受不同类型物性曲线： 摩尔分子量曲线 密度曲线 粘度曲线 一般使用以下两种报告之一： 独立分析基准: 物性曲线与精馏曲线并不使用一套共用 的化验分析分数 相关分析基准: 物性曲线与精馏曲线使用一套共用的化 验分析分数
恩氏蒸馏(ASTM) 本质 测定 条件
实沸点蒸馏(TBP)
平衡气化(EFV)
简单蒸馏
规格化的仪器和在规 定的实验条件下
间歇压力、温度下 理论板)中和规定条件 下 分离效果好，可大体 反映各组分沸点的变 化 受气液相平衡限制,分 离效果差,仅相当于一 块塔板的分离能力
(NBP, SPGR) if no data available MW : based on correlation
表征系统参数结构
Hysys油品表征
所需最少信息： 实验室精馏曲线(任意一种，至少有5点) · 实沸点（TBP）· ASTM D86 · D1160 精馏 · D86_D1160 · ASTM D2887 · 平衡闪蒸汽化（EFV） · 色谱分析 轻组分(Light End)组成分析数据（一般C2 ~n-C5 ） 物性曲线 总体性质(2/3) 分子量、密度、特性因子K
Taking into account the available "lightends" analysis : light components (C1 to butanes and pentanes have relatively few isomers and are easily separated from each other and from the crude)
蒸馏或精馏→按体积或质量采集液体样品→记录对应温度 →分析各个收集馏出样品（馏分）性质
馏分分析标准
实沸点（TBP） 使用多级间歇精馏设备在相对较高的回流比下操作而得(体积分数) ASTM D86 使用没有回流的蒽氏烧瓶进行的间歇精馏，通常适用于轻到中等的石油 流体(体积分数) D1160 精馏 使用没有回流的蒽氏烧瓶进行的间歇精馏，通常适用于较重的石油流体 曲线可以是常压的或是校正的减压条件(体积分数) D86_D1160 结合了D86 和D1160 精馏数据 可以校正热裂化，也能对低于大气压力的条件进行减压精馏(体积分数) ASTM D2887 从色谱数据分析得来的模拟精馏(质量分数) 平衡闪蒸汽化（EFV） 恒定大气压力条件下，一系列总的气相与未汽化的液相成平衡实验数据 色谱分析 对少量完全汽化的油样进行色谱分析得来，分析从C6 到C30 的直链烷烃、 芳香烃和环烷烃族组成(体积分数，质量分数，摩尔分数)
轻端组分
必须在流体包中定义这些轻端组分，才可以在这里使用
Hysys油品表征
2）输入总体性质 （如果提供了样品的精馏曲线或色谱分析数据，总体性 质可选） 摩尔分子量：样品总体摩尔分子量。该值必须大于16 质量密度质：量密度必须在250 和2000kg/m3之间 特性因子K（UOP）必须在8和15 之间 总体粘度： 两个参照温度下，典型值37.78℃和98.89℃(100℉和 210℉) 密度：单位可以是质量密度，API，或规定重度 特性因子K：直链烷烃含量的大概指数。 K=(平均沸点)1/3/(sp gr 60F/60F水)
切割范围
· 自定义范围– 规定沸点范围和每个范围的切割数
Hysys油品表征
定义石油步骤： 2. 生成虚拟组分 生成虚拟组分/调和油
切割化验（Cutting the Assay）
化验计算完后，你就可以把化验切割成单独的虚拟组分。 1）移到石油表征窗口的切割/调和表页。点击添加按钮，创建 一个新的Blend 2）在名称框中，把名称从缺省的Blend-1改为Crude。 3）从可应用的化验列表（应该只有一个）中，选择Crude 并 点击添加按钮。 （调和是使用缺省的切割选项，自动切割、计算） 4）不使用缺省的自动切割选项，把切割选项改为自定义点数， 修改切割数为5。
Crude Oil Characterization for Simulation
Determine average NBP, SPGR and MW for each pseudocomponent
NBP : based on the TBP curve
SPGR : if no specific gravity curve is available, the SPGR of each cut is computed by assuming that the WATSON K factor (measure of the paraffinicity of a stock) of each cut is equal and equal to that of the crude
Hysys油品表征
定义石油步骤： 定义化验分析 提供的信息越多，石油表征越精确 提供任何或者所有的总体分子量、总体密度、总体特 性因子K 都将增加虚拟组分性质的精确度 还可提供分子量、密度和/或粘度的实验室曲线，那会 更精确 生成虚拟组分 在流程中安装石油
Hysys油品表征
定义化验分析 定义Oil具体步骤：
Crude Oil Characterization for Simulation
Determine average NBP, SPGR and MW for each pseudo-component
Once the pseudocomponents have been generated with all their physico-chemical properties, they are treated by the simulator in exactly the same way as "conventional" components
Crude Oil Characterization for Simulation
Impossibility to identify all the chemical components present decomposition of cuts and crude into pseudo-components
分离 效果
基本无精馏作用，不 能显示各组分的沸点
用途
用于计算其它物性参 数
主要用于原油评价
第1节 油品表征
石油组分复杂，无法完全分析清楚具体组分
怎么办？
油品表征 Oil Characterization
将油品实验分析数据近似成一系列不连续的烃类假组 分，由假组分提供软件流体包（property package） 预测油品物性所需的基本数据
Crude "Assay"
Alternate methods : ASTM D86
(atmospheric batch distillation, liquid volume basis) ASTM D1160 (vacuum batch distillation, liquid volume basis) ASTM D2887 (chromatography, liquid weight basis)
小于180℃的馏分为汽油馏分（也称为低沸点馏分，轻油或 石脑油馏分） 180～350℃的馏分为煤、柴油馏分（也称中间馏分，AGO）
350～500℃的馏分为减压馏分(也称高沸点馏分或润滑油
,VGO) 大于500℃的馏分为减渣馏分(VR)
Vacuum gas oil
Vacuum residue
提供的关于样品的信息越多，表征得越精确。
油品表征步骤
例1. 原油表征
•原油TBP分析数据（Liquid Volume） • 轻端分析数据
•主体性质 Standard Density
29 API Gravity
例1. 原油表征
原油名称：Raw Crude 油品切割时：选 User Ranges. 切割温度分布： 到 425°C (800°F)，取 20点 到 620°C (1150°F)，取5点 到 720°C (1328°F)，取2点
石油馏分的烃类组成
含有碳和氢两种元素的化合物称为碳氢化合 物，简称为烃(Hydrocarbon)
paraffin naphthene
石油中烃类的类型及分布规律
石油中的烃类主要有烷烃、环烷烃和芳烃
原油中一般不含烯烃，炔烃更少
aromatics olefine
第1节 油品表征
石油组分分析方法
Hysys油品表征
1）输入轻端组分数据 轻端被定义为低沸点纯组分，通常涉及那些沸点在 C2 和n-C5 之间的组分 Hysys轻端有三个选项： · 忽略：把样品中的轻端部分作为虚拟组分定义。 这是最不准确的方法，所以，不推荐使用。 · 自动计算：当没有单独的轻端分析数据，但还想 把样品中的低沸点部分用纯组分表示时，选择此 选项。Hysys 只使用在流体包中已经选择的纯组 分。 · 输入组成：当有单独的轻端分析数据，且石油分 析样品中也含有轻端时选择此选项。Hysys 会提 供一个表格，列出你在流体包中选择的纯组分。 这是最精确的表述方法。
1. 在基础环境下定义轻端组分、及原油中存在的其它组分 2. 选择流体包 （如P-R） 3. 进入Oil 环境管理器 给本次表征（assay name）命名：如Crude 选择已有的分析数据，输入对应数据（注意单位）
Bulk Properties Assay Data Type TBP Light Ends