基于序贯模块法的天然气处理全流程模拟软件

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化工流程模拟软件的介绍与对比

化工流程模拟软件的介绍与对比刘宽;王铁刚;曹祖宾;王莉【摘要】The chemical process simulation software is a kind of important tool in chemical process research, designing, production and optimization. It is widely used in the chemistry, petroleum industry, oil refining, oil&gas processing. Currently ASPEN PLUS, HYSYS and PRO/II are three common simulation softwares. In this paper, similarities and differences between them were discussed from the aspects of the interface, property data, operating steps and features.%化工流程模拟软件是化工过程的研发、设计、生产、优化方面的重要工具，广泛地应用于化学和石油工业、炼油、油气加工等领域。

ASPEN PLUS、HYSYS和PRO/II是目前国内最常用的三款化工流程模拟软件，文章通过对它们在界面、物性数据、操作步骤、特点几个方面的介绍，阐述了它们之间的联系与区别。

【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2013(000)011【总页数】4页(P1550-1553)【关键词】化工流程模拟;软件;联系;区别【作者】刘宽;王铁刚;曹祖宾;王莉【作者单位】辽宁石油化工大学，辽宁抚顺 113001;中国寰球工程公司辽宁分公司，辽宁抚顺 113006;辽宁石油化工大学，辽宁抚顺 113001;中国寰球工程公司辽宁分公司，辽宁抚顺 113006【正文语种】中文【中图分类】TQ021化工流程模拟软件是指以工艺过程的机理和热力学方程为基础，采用数学方法来描述化工过程，通过建立模拟，应用计算机辅助进行物料平衡、热量平衡等计算，来指导实际过程，以获得经济效益的一类软件的总称。

VMGSim流程模拟软件在天然气净化装置中的应用

V M G S i m 流程模拟软件在天然气净化装置中的应用张小兵1王敏灏2向里1蒋吉强11.中国石油西南油气田公司重庆天然气净化总厂2.北京交通大学摘要采用VMG S i m软件,建立与现场装置吻合的天然气净化全流程数学模型,计算分析脱硫脱碳㊁脱水㊁硫磺回收㊁尾气处理㊁酸水汽提等装置的重要参数及能耗情况,与装置实际运行参数进行对比,以验证软件模型的准确性与可靠性,并利用该模型快速提取关键参数,用于指导大型天然气净化厂的节能经济运行㊂关键词 VMG S i m 流程模拟节能经济D O I:10.3969/j.i s s n.1007-3426.2019.04.005A p p l i c a t i o no fV M G S i m p r o c e s s s i m u l a t i o n s o f t w a r e i n g a s p u r i f i c a t i o n p l a nZ h a n g X i a o b i n g1,W a n g M i n h a o2,X i a n g L i1,J i a n g J i q i a n g11.C h o n g q i n g G e n e r a lG a sP u r i f i c a t i o nP l a n t o f P e t r o c h i n aS o u t h w e s tO i l&G a s f i e l dC o m p a n y,C h o n g q i n g,C h i n a;2.B e i j i n g J i a o t o n g U n i v e r s i t y,B e i j i n g,C h i n aA b s t r a c t:B y u s i n g VMG S i ms o f t w a r e,t h em a t h e m a t i c a lm o d e l o f t h ew h o l e p r o c e s s o f n a t u r a l g a s p u r i f i c a t i o n p l a n t w a se s t a b l i s h e d,w h i c h w a si na c c o r d a n c e w i t ht h ef i e l d p l a n t.T h ei m p o r t a n t p a r a m e t e r sa n d e n e r g y c o n s u m p t i o n o f d e s u l f u r i z a t i o n a n d d e c a r b o n i z a t i o n,d e h y d r a t i o n,s u l f u r r e c o v e r y,t a i l g a s t r e a t m e n t,a c i dw a t e r s t r i p p i n g a n d o t h e r d e v i c e sw e r e c a l c u l a t e d a n d a n a l y z e d.T h e a c c u r a c y a n dr e l i a b i l i t y o f t h es o f t w a r e m o d e lw e r ev e r i f i e db y c o m p a r i n g w i t ht h ea c t u a lo p e r a t i o n p a r a m e t e r s o f t h e p l a n t,a n d t h ek e yp a r a m e t e r sw e r e q u i c k l y e x t r a c t e db y u s i n g t h em o d e l t o g u i d e t h e e n e r g y-s a v i n g a n d e c o n o m i c o p e r a t i o no f l a r g e-s c a l en a t u r a l g a s p u r i f i c a t i o n p l a n t s.K e y w o r d s:VMG S i m,p r o c e s s s i m u l a t i o n,e n e r g y-s a v i n g e c o n o m y以某大型天然气净化厂600ˑ104m3/d天然气净化装置为研究对象,利用VMG S i m流程模拟软件,模拟计算天然气脱硫脱碳㊁脱水㊁硫磺回收㊁尾气处理㊁酸水汽提等工艺过程,对比分析装置实际运行参数与模拟计算参数,为天然气净化厂的节能经济运行提供理论支撑㊂1各单元热力学模型的建立该装置工艺流程由胺法脱硫脱碳㊁T E G脱水㊁三级常规克劳斯硫磺回收+标准S C O T尾气处理及酸水汽提组成㊂1.1脱硫脱碳单元1.1.1热力学模型-胺包的选择胺法脱硫的工艺原理是胺在水中形成碱性溶液,而酸性气体如C O2和H2S在水溶液中形成弱酸㊂因此,吸收过程建立了酸碱平衡反应,大量酸性气体以有机盐的形式存在于溶液中㊂由于盐的生成反应是放热的,所以低温更利于反应向生成方向进行㊂盐的形成反应可以通过提供热量来逆转,这是在再生塔中完成的,贫胺可以回到吸收塔中循环使用㊂VMG S i m的胺热力学模型能够模拟各种胺的混合溶剂以及任意胺和作者简介:张小兵(1984-),男,四川荣县人,工程师,2009年毕业于四川大学化学工艺专业,长期从事天然气净化生产运行管理工作㊂E-m a i l:z h a n g_x b@p e t r o c h i n a.c o m.c n碳酸钾的混合溶剂㊂胺热力学模型是基于在液相中吉布斯过剩自由能的概念,由3部分组成,如式(1)所示㊂G E=G E L R+G E M R+G E S R(1)式中:E为吉布斯过剩自由能;L R为极限值相关的长程静电力;M R和S R分别为溶剂/离子相互作用的中短程及局部作用项㊂VMG S i m提供了非常丰富的溶剂数据库,即:①链烷醇胺,包括:M D E A㊁T E A㊁D I P A㊁D E A㊁D G A㊁M E A,以及任意多种溶剂的混合物;②物理溶剂,包括:D MT E G㊁S e l e x o l㊁碳酸丙稀脂㊁N F M㊁M P G e n o s o r b;③物理-化学溶剂;如环丁枫与D I P A 及M D E A的混合溶剂;④无机盐,如碳酸钾㊂从工艺物流中脱除如C O2和H2S等酸性气是许多行业必须的工艺过程,这些行业包括气体加工㊁石油炼制㊁合成气净化㊁氨的合成和气化工艺等㊂尽管这些酸性气脱除工艺过程非常普通并且已经应用了许多年,但是精确模拟这些包含化学反应及选择性的工艺过程仍面临着挑战,而VMG S i m能够准确地模拟胺的混合溶液以及任意胺和碳酸钾的混合溶液在净化工艺过程中的详细功能㊂VMG S i m允许修改i=C O2和i=H2S的质量传递系数的值K o g,i=e i K p o g,i(2)式中:K o g,i为气相总体积传质系数;K i为气液平衡常数;e i为系数,可以让匹配的设备性能数据以及添加化学活化剂相关的效应增强[1]㊂1.1.2脱硫脱碳工艺流程的建立现给定装置原料气处理量为603ˑ104m3/d,压力为6.26M P a,温度为27.9ħ,原料气组成见表1㊂表1原料气组成T a b l e1F e e d g a s c o m p o n e n t%组分C H4C O2H2S C2H6C3H8H2O 摩尔分数96.751.900.700.450.040.16本单元采用化学法吸收工艺,利用C T8-5 (VMG S i m软件无法直接计算C T8-5脱硫溶剂,故而采用与之相近的M D E A溶剂进行模拟)水溶液在吸收塔内与含硫天然气逆流接触,吸收脱除含硫天然气中的酸性组分,脱硫后的湿净化气进入脱水单元㊂C T8-5水溶液通过蒸汽加热再生出酸性气体,进入硫磺回收单元㊂脱硫脱碳单元工艺流程如图1所示㊂1.2脱水单元1.2.1热力学模型-性能包的选择就像A P R(a d v a n c e dP e n g R o b i n s o n)属性包一样,A P R N G(a d v a n c e d P e n g R o b i n s o n f o r n a t u r a l g a s)即针对天然气的A P R方程修改了原始的彭罗宾逊(P R)状态方程㊂它比A P R属性包更为专业㊂A P R N G方程最适用于碳氢化合物在水中的溶解度,专门用于计算酸气中的水含量㊁水合物抑制剂㊁乙二醇和烃类的溶解度㊂1.2.2脱水工艺流程的建立脱水单元主要实现湿净化气中的水分脱除㊂塔内湿净化天然气自下而上与T E G贫液逆流接触,脱除天然气中的饱和水㊂脱除水分后的天然气出塔后作为产品天然气输出,产品气要求水露点<-5ħ(在出厂压力条件下)㊂而T E G富液通过T E G再生器加热再生后成为T E G贫液,循环使用㊂脱水单元工艺流程如图2所示㊂1.3硫磺回收单元1.3.1基本克劳斯反应H2S+1/2S O2ң1/x S+H2O(Ⅰ)H2S+3/2O2ңS O2+H2O+热量(Ⅱ)2H2S+S O2ң3/x S x+2H2O+热量(Ⅲ)在改进的克劳斯工艺中,根据式(Ⅱ)的反应,进料气流中1/3的H2S经燃烧形成S O2㊂生成的S O2随后根据式(Ⅲ)与H2S平衡发生反应,生成气相的元素硫S x和H2O[2-4]㊂1.3.2热力学模型选择克劳斯过程的热力学模型较为简单,只要考虑到多种气相中的硫化物,同时考虑建立恰当的液硫物理性质的模型㊂由于所有在克劳斯反应炉和反应器中可能发生的反应使用平衡常数表示是不实际的㊂吉布斯自由能最小化的过程是必要的,因此,理想气体的吉布斯自由能在克劳斯过程中的反应需要1个较大的温度范围㊂从298.15K到3000K,VMG C l a u s性能包为以下物质提供了非常准确的理想气体的吉布斯自由能:S㊁S2㊁S3㊁S4㊁S5㊁S6㊁S7㊁S8㊁C O㊁C O2㊁S O2㊁S O3㊁H2O㊁H2S㊁N H3㊁C O S㊁C S2㊁C1㊁C2㊁C3㊁i-C4㊁n-C4㊁i-C5㊁n-C5㊁C6㊁C7㊁C8㊁C9㊁C10[5-6]㊂1.3.3常规克劳斯硫磺回收工艺流程建立该厂设有2套相同的常规克劳斯硫磺回收装置,与3套规模为600ˑ104m3/d的脱硫脱碳装置匹配,故可视为单套硫磺回收装置与900ˑ104m3/d的脱硫脱碳装置匹配㊂自脱硫单元来的酸气进入克劳斯反应炉,与自风机送出的空气按一定配比在炉内进行克劳斯反应,生成单质硫㊂而后,过程气进入三级常规克劳斯反应器中,在温度较低的情况下用特定的催化剂继续克劳斯平衡反应,将过程气中残留的H2S和S O2在催化剂作用下进一步转化生成硫㊂工艺流程见图3㊁图4㊂1.4S C O T尾气处理单元1.4.1热力学模型-胺包的选择S C O T尾气处理单元采用M D E A溶液为吸收溶剂,反应与脱硫脱碳单元类似,采用相同的胺包㊂1.4.2S C O T尾气处理工艺流程建立硫磺回收装置尾气在线燃烧炉混合室混合升温至最佳反应温度后,过程气进入加氢反应器,在钴/钼催化剂的作用下,硫磺回收装置尾气中的S O2㊁S6㊁S8几乎全部被还原转化为H2S㊂经过冷却后的过程气气流进入吸收塔,被M D E A溶液吸收,剩余尾气经焚烧炉焚烧后排放㊂完成吸收后的M D E A富液经蒸汽再生循环使用㊂尾气处理工艺流程见图5㊁图6和图7㊂1.5酸水汽提单元1.5.1热力学模型选择A P R模型具有P R模型的所有特征,该模型计算酸气中的水含量,以及各类物质在水中溶解度比P R方程更合适,且还具有大量与温度相关的相互作用参数,以及体积平移提升液体密度计算的能力㊂1.5.2酸水汽提单元工艺流程建立从尾气处理单元及其他单元来的酸水进入酸水汽提塔,与来自酸水汽提塔重沸器的蒸汽逆流接触㊂酸水汽提塔顶部出来的气体返回至尾气处理装置急冷塔进一步处理㊂酸水汽提塔底部出来的汽提水经换热冷却后,进入检修污水系统,见图8㊂2模拟参数与实际参数的对比2.1脱硫脱碳及脱水单元对现有装置负荷进行调整,将原料气处理量调整到604ˑ104m3,压力为6.124M P a,温度33.9ħ,模拟数据与实际原料气参数值保持一致,并调整脱硫脱碳㊁脱水单元循环量与之对应㊂原料气㊁产品气组成及其他主要工艺参数对比见表2~表4㊂表2原料气组成对比y/% T a b l e2C o m p a r i s o no f s o u r g a s c o m p o s i t i o n组分C H4C O2H2S C2H6模拟值96.751.90.70.13实际值96.751.90.70.13表3为产品气组成对比㊂由表3可知,模拟所得产品气气质与实际产品气气质较为接近,且完全达到G B17820-2012‘天然气“中二类天然气的技术指标要求㊂表3产品气组成对比y/% T a b l e3C o m p a r i s o no f p r o d u c t g a s c o m p o s i t i o n组分C H4C O2H2S C2H6H2O 模拟值98.4761.370.000680.1430.0050实际值98.3221.400.000460.1330.0051表4脱硫脱碳及脱水单元其他主要工艺参数对比T a b l e4C o m p a r i s o no f o t h e rm a i n p r o c e s s p a r a m e t e r s o f d e s u l f u r i z a t i o n,d e c a r b o n i z a t i o na n dd e h y d r a t i o n u n i t对象原料气处理量/(104m3㊃d-1)产品气流量/(104m3㊃d-1)产品气ρ(H2S)/(m g㊃m-3)产品气水含量/10-6脱硫溶液循环量/(k g㊃h-1)再生蒸汽用量/(k g㊃h-1)胺液质量分数/%脱水溶液循环量/(t㊃h-1)汽提气用量/(m3㊃h-1)模拟值6045987.89140.00117000.0012992.5845.004.92020实际值6045946.62449.68117515.8013380.4446.364.92018表5硫磺回收单元主要工艺参数对比T a b l e5C o m p a r i s o no fm a i n p r o c e s s p a r a m e t e r s o f s u l f u r r e c o v e r y u n i t对象酸气总量/(m3㊃h-1)空气流量/(m3㊃h-1)酸气组成,y/%H2S C O2烃类酸气温度/ħ主炉温度/ħ模拟值9089.59173.141.8257.660.5240.00924.7实际值8162.38592.244.8354.370.8041.381018.5表6各级再热炉参数对比T a b l e6P a r a m e t e r s c o m p a r i s o no f r e h e a t i n g f u r n a c ea t a l l l e v e l s对象一级再热炉出口温度/ħ二级再热炉出口温度/ħ三级再热炉出口温度/ħ一级空燃比二级空燃比三级空燃比模拟值260.00220.00200.009.389.389.38实际值260.12220.14200.069.249.199.172.2硫磺回收单元需要指出,本工程为3套600ˑ104m3天然气净化装置对应2套硫磺回收装置与2套尾气处理装置,3套脱硫脱碳单元再生酸气视为均匀进入2套硫磺回收装置㊂故单套回收装置酸气来源包含3部分,即:①本套装置脱硫脱碳单元产生的酸气;②另外一套装置脱硫脱碳单元产生酸气量的50%;③本套S C O T尾气处理装置再生酸气㊂硫磺回收单元酸气量模拟值与实际有一定差距,可能是由于模拟时选用M D E A溶液㊁溶液质量㊁塔板效率㊁计量误差等多方面原因导致(见表5)㊂在各级再热炉工况相近的(见表6)情况下进行生产,得到的尾气组分与实际差距较大(见表7),但是总硫比例相差不大,说明模拟计算的回收率与实际接近,只需在配风上加以调整即可㊂表7硫磺回收单元尾气数据对比T a b l e7C o m p a r i s o no f t a i l g a s d a t a i ns u l f u r r e c o v e r y u n i t y/%组分H2S S O2C O H2N2C O S C O2C S2模拟值0.0990.6420.7010.50447.0670.02531.4540.030实际值0.4250.2030.4550.48256.4290.00540.8380.000 2.3尾气处理及酸水汽提单元尾气处理装置重要参数见表8~表10㊂表8尾气处理装置反应器出口过程气组成T a b l e8P r o c e s s g a s c o m p o s i t i o no f r e a c t o r o u t l e t o ft a i l g a s t r e a t m e n t u n i t y/%组分H2S S O2C O H2N2C O S C O2模拟值0.82200.0361.27451.2720.00229.115实际值0.97100.0141.14063.3820.00033.558表9尾气处理装置其他工艺参数T a b l e9O t h e r p r o c e s s p a r a m e t e r s o f t a i l g a s t r e a t m e n t u n i t对象反应器入口温度/ħ急冷水循环量/(k g㊃h-1)富液循环量/(k g㊃h-1)贫液循环量/(k g㊃h-1)胺液质量分数/%重沸器蒸汽用量/(k g㊃h-1)外排酸水量/(k g㊃h-1)模拟值230.00102266.3286000.0084000.0040.008800.002859.2实际值227.81101508.4093788.3593038.8939.268063.882982.6表10尾气处理装置尾气组成y/% T a b l e10T a i l g a s c o m p o s i t i o no f t r a i l g a s t r e a t m e n t u n i t组分H2S S O2H2O N2O2模拟值00.01712.5563.230.09实际值00.0167.5076.283.89从表8~表10对比可知,过程模拟计算得到的诸如反应器出口氢含量㊁反应器出口有机硫含量㊁硫回收率等关键参数,与实际值接近㊂因为尾气组分中的C O2日常未进行人工分析,故而未在上述表中列出㊂根据表10尾气中硫含量,通过硫平衡计算可得硫回收率为99.9%,与实际硫回收率99.9%一致㊂3结论(1)利用VMG S i m软件,建立了与现场装置吻合的天然气净化全流程模型,并通过模拟计算得到脱硫脱碳单元㊁脱水单元㊁硫磺回收单元㊁尾气处理单元㊁酸水汽提单元的过程数据㊂通过对比,模拟数据与实际生产数据接近,外输产品气满足G B17820-2012‘天然气“二类气气质指标,外排尾气中S O2质量浓度和S O2排放速率均满足G B16297-1996‘大气污染物综合排放标准“㊂(2)硫磺回收单元流程模拟配风是微量过风,这是为了维持硫磺回收单元尾气中含有足够的S O2㊂然而在实际装置操作中,为防止S O2穿透,采取的配风方式是使硫磺回收尾气H2S与O2体积比大于2ʒ1,从而保证尾气处理单元的平稳运行[7]㊂(3)VMG S i m流程模拟软件虽然在产品气质量㊁尾气S O2排放等关键指标上显示出一定的预测性,但在硫磺回收单元过程气组成运算中与实际数据存在一定的误差,还需要持续对计算过程进行优化调整㊂(4)通过对天然气净化装置的多项关键数据进行对比验证,VMG S i m全流程的建立有利于模拟装置运行与参数调整,对大型天然气净化装置的节能㊁经济运行具有一定的指导意义㊂参考文献[1]廖小敏.聚乙二醇二甲醚(N H D)脱硫系统模拟与优化改造[D].南昌:南昌大学,2010.[2]刘文君,余姣,马向伟,等.影响硫磺回收装置长周期运行因素分析[J].石油与天然气化工,2017,46(1):27-33.[3]陈赓良,肖学兰,杨仲熙,等.克劳斯法硫磺回收工艺技术[M].北京:石油工业出版社,2007.[4]曹文全,韩晓兰,周家伟,等.常规克劳斯非常规分流法硫磺回收工艺在天然气净化厂的应用[J].石油与天然气化工,2016,45 (5):11-16.[5]高艳楠,常宏岗.基于VMG S i m的M C R C工艺模拟计算与分析[J].化学工程与装备,2009(11):8-11.[6]熊俊杰,李涛,王小强,等.M C R C硫磺回收装置堵塞原因分析及预防措施[J].石油与天然气化工,2015,44(5):34-37. [7]马建明,刘文君.硫磺回收装置的流程模拟及操作优化研究[J].石化技术,2017,24(5):췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍39-40.收稿日期:2019-04-08;编辑:温冬云。

gPROMs介绍

gPROMS介绍1．模拟软件gPROMSgPROMS是基于联立模块法开发的软件，可以描述物理过程、化学过程、生物过程及其操作过程，可以模拟多目标过程，也可以同时运行多个模块，而且用高级语言定义过程模型。

其主要功能、用途及模块如图1所示。

图1 gPROMS功能及用途2.gPROMS的发展史上世纪90年代，基于序贯模块法(Sequential Modular)的稳态模拟技术已趋成熟，应用最为广泛(如Aspen Plus及Pro／II)，但序贯模块法对动态优化等问题效率低下。

基于联立方程法(Equation Oriented)的过程模拟软件方兴未艾(如SPEEDUP)，但联立方程法建模难度大，开发周期长。

gPROMS(general PROcess Modelling System)采用联立模块法，解决了上述问题。

gPROMS是帝国理工学院(Imperial College London)PSE(Process System Enterprise Ltd．)研究中心在多年建模和仿真实践中的研究成果。

作为仿真和优化的新一代计算平台，gPROMS的研发始于1988年，是由曾经开发SPEEDUP硼(现归入Aspen的ACM模块)的研究人员完成的，1992年开始进行工业评估，5年后成为商业软件，并成立PSE公司，2006年推出gPROMS V3．0，完善了图形界面操作功能。

3.gPROMS基本特点gPROMS是一种面向方程的过程模拟软件。

它对对象的描述主要分为两个层次：模型层和物理操作层。

“模型层”(MODEL)描述了系统的物理和化学行为，是对象的一个通用机理模型；“物理操作层”(TAsK)则描述了附加在系统外部行为以及扰动。

另外，还有一个模型实体“过程块”(PRocEss)，它由具体实例模型数据以及外部操作组成，表述一个模型的具体实例(如图2所示)。

它以外加信息来推动MODEL(例如初始条件及输入变量随时间的变换情况)。

基于ASPENHYSYS和MATLAB天然气液化流程的优化

基于ASPENHYSYS和MATLAB天然⽓液化流程的优化- 50 -技术交流⽯油和化⼯设备2014年第17卷基于ASPEN HYSYS和MATLAB天然⽓液化流程的优化⿅院卫，刘丽华，吴⽟庭，马重芳（北京⼯业⼤学环境与能源⼯程学院传热强化与过程节能教育部重点实验室，北京 100124）[摘要] 为设计⼀种更节能的⼩型天然⽓液化装置，本⽂通过MATLAB中的ActiveX组件将ASPEN HYSYS与MATLAB连接起来，MATLAB利⽤ASPEN HYSYS中的spreadsheet对流程的参数进⾏读取，利⽤MATLAB的计算能⼒对液化流程中的参数进⾏相关的计算并返回ASPEN HYSYS中进⾏验证，以液化率和⽐功耗为流程性能评价指标找到了参数的最优值，实现了流程的优化。

[关键词] 天然⽓液化；MATLAB；ASPEN HYSYS；液化率；⽐功耗；优化天然⽓是当今世界能源消耗中的重要组成部分，它与煤炭、⽯油并称为世界能源的三⼤⽀柱[1]。

我国存在⼤量的天然⽓资源，但由于我国天然⽓⽥具有零、散、⼩的特点，许多偏远和⼩⽓⽥的⾮常规天然⽓都没有得到有效的开采[2-6]。

据统计，我国⾮常规⼩⽓⽥⽐例占所有⽓⽥总量的86%，⽽这些⽓⽥⽬前不具备开采的条件，导致这部分天然⽓不能合理有效利⽤[7]。

⼩型液化装置和LNG ⾮管道运输从技术上打破了零散⽓⽥和边际⽓⽥进⼊天然⽓终端市场的屏障。

如今设计的⼩型天然⽓液化流程尚有进⼀步优化的空间，因其采⽤的⽅法⼤多是利⽤ASPEN HYSYS ⾃带的优化器或者设置步长法进⾏优化[8]，具有⼀定的局限性。

MATLAB 以COM 技术为基础[9]，⽀持ActiveX 组件，它具备强⼤的计算能⼒，我们通过ActiveX 组件将MATLAB 和ASPEN HYSYS 连接起来，在MATLAB 平台环境下实现对ASPEN HYSYS 流程的读写和程序控制[10]，将MATLAB 的计算能⼒和ASPEN HYSYS 的仿真模拟能⼒结合起来，实现了设计流程的全局的优化，并降低了流程的液化率和⽐功耗，实现了节能。

Aspen plus软件介绍

ASPEN PLUS——工艺流程模拟软件blueski推荐 [2008-9-29]出处：来自网上作者：不详Aspen Plus介绍(物性数据库)•A spen Plus ---生产装置设计、稳态模拟和优化的大型通用流程模拟系统•A spen Plus是大型通用流程模拟系统，源于美国能源部七十年代后期在麻省理工学院（MIT）组织的会战，开发新型第三代流程模拟软件。

该项目称为“过程工程的先进系统”(Advanced System for Process Engineering，简称ASPEN）,并于1981年底完成。

1982年为了将其商品化，成立了AspenTech公司，并称之为Aspen Plus。

该软件经过20多年来不断地改进、扩充和提高，已先后推出了十多个版本，成为举世公认的标准大型流程模拟软件，应用案例数以百万计。

全球各大化工、石化、炼油等过程工业制造企业及著名的工程公司都是Aspen Plus的用户。

它以严格的机理模型和先进的技术赢得广大用户的信赖，它具有以下特性：1.ASPEN PLUS有一个公认的跟踪记录，在一个工艺过程的制造的整个生命周期中提供巨大的经济效益，制造生命周期包括从研究与开发经过工程到生产。

2.ASPEN PLUS使用最新的软件工程技术通过它的Microsoft Windows图形界面和交互式客户-服务器模拟结构使得工程生产力最大。

3.ASPEN PLUS拥有精确模拟范围广泛的实际应用所需的工程能力，这些实际应用包括从炼油到非理想化学系统到含电解质和固体的工艺过程。

4.ASPEN PLUS是AspenTech的集成聪明制造系统技术的一个核心部分，该技术能在你公司的整个过程工程基本设施范围内捕获过程专业知识并充分利用。

5.在实际应用中，ASPEN PLUS可以帮助工程师解决快速闪蒸计算、设计一个新的工艺过程、查找一个原油加工装置的故障或者优化一个乙烯全装置的操作等工程和操作的关键问。

《Hysys天然气处理》课件

压缩机
用于增加天然气的压力，以便进行长距离输送。
流程图创建与分析
利用Hysys软件可以创建天然气处理流程图，并进行流程参数分析和优化。
模拟数据输入与输出
通过输入流体组分、温度、压力等数据，Hysys可以模拟天然气处理过程并输出处理后的天然气组分和性质。
热力学模型选择
在Hysys中，可以根据天然气处理的需求选择合适的热力学模型，以准确描述和计算流体的性质和行为。
《Hysys天然气处理》PPT 课件
Hysys天然气处理
介绍Hysys软件
Hysys软件是一种流程模拟软件，用于模拟和优化天然气处理过程。它提供了丰富的工具和功能，帮助工程师进行准确的工艺设计和操作策略制定。
天然气概述
天然气是一种重要的能源资源，具有广泛的应用领域。本节将介绍天然气的组成、产地、储量以及其在能源行业中的始天然气中的杂质和液体组分去除，以使天然气符合使用要求。本节将介绍常见的天然气处理步骤和方法。
Hysys中的天然气处理单元
分离器
用于将天然气中的液体组分和固体杂质与气体分离。
脱硫塔
用于去除天然气中的硫化氢等硫化物，以减少环境污染。
脱水塔
用于去除天然气中的水分，以防止腐蚀和结冰。
流量计算与流程控制
通过流量计算和流程控制功能，Hysys可以实现对天然气处理过程的精确控制和优化，以满足工艺要求。

Aspen软件在天然气净化过程中的模拟与优化

９５Ｗ降低了２６７ｋ和４１８ｋ。采用２ｋ２９．Ｗ１．ＷＡｓｅｌｓ立的天然气ＴＧ脱水系统计算模型ｐｎＰｕ建Ｅ
得出，随着ＴＥ循环量上升天然气干气含水量下Ｇ
实现脱硫目的，同时降低能耗。
Ａｐｎｓｅ软件在天然气净化过程中的模拟与优化
（书圣．东理工大学硕士学位论文，０１３月）谢华２１年
量为２００２１ｍｄ的天然气脱硫脱碳流程进行模ｘ／拟和分析，在相同条件下进行天然气脱硫脱碳实并验与模拟计算进行比较；常规流程模拟的基础上在模拟计算和分析两种优化流程；文采用Ａｓｅ论ｐｎＰｕ软件天然气三甘醇净化装置脱水工艺流程进ｌｓ行模拟优化。结果表明：通过ＡｓｅｓｓｐｎＨｙｙ软件建立的天然脱酸系统计算模型得出装置最优条件为吸收塔塔
净化之后的天然气进行节流降压后进人闪蒸罐进行闪蒸和气液分离处理，依次通过前过滤器、活性碳吸
附过滤器和后过滤器之后，样过滤器将进行再生这
Ｈ２量从８７３ｍｇｍ。降低至１７～２．／Ｓ含４／．１７９ｍｇ
随着天然气工业的快速发展和需求量的迅猛增加，以及我国节能减排，源战略优化，然气脱酸能天脱水研究越来越受到重视和关注，开展对天然气净

天然气管线系统软件模拟仿真与设计

天然气管线系统软件模拟仿真与设计近年来，随着能源需求的不断增长，天然气一直在全球范围内被广泛应用。

为了确保天然气的安全运输与供应，高效可靠的管线系统软件模拟仿真与设计显得尤为重要。

本文将探讨天然气管线系统软件模拟仿真与设计的关键步骤与技术要点。

在天然气管线系统的软件模拟仿真与设计过程中，首先需要进行管段参数的建模与输入。

天然气管段的主要参数包括管道材料、管径、壁厚、管道长度、介质物性以及工作条件等。

这些参数的准确输入对于后续模拟仿真与设计的结果至关重要。

在建模过程中，需要充分考虑天然气管道所处地区的地质条件、气候环境、交通通行情况等因素，以确保管线系统的安全运行和功能完善。

其次，进行气体流动仿真模拟与分析。

气体流动是天然气管线系统中最为关键的环节，其流动性能对系统的输运效率和安全性有着直接影响。

在仿真模拟过程中，需要考虑气体压力、温度、密度、流速等参数的变化情况，并结合连通节点、调压设备、阀门等附属设施的设置，对整个管网系统进行模拟仿真。

通过对气体流动的分析，可以评估系统中潜在的风险与瓶颈，从而制定有效的优化方案，提高管线系统的运输效率。

同时，天然气管线系统软件模拟仿真与设计还需要考虑系统的安全性与可靠性。

天然气是一种高压、易燃易爆的气体，在输运过程中存在一定的安全风险。

因此，在软件模拟仿真与设计过程中，需要对系统中的风险因素进行全面分析，并采取相应的应对措施。

例如，设置安全阀、检测仪器和报警装置等，以及制定安全操作规程和应急预案等，以确保天然气管线系统的安全可靠运行。

此外，天然气管线系统软件模拟仿真与设计还需要考虑系统的经济性与环境友好性。

在模拟仿真与设计过程中，需要综合考虑管线系统的建设成本、维护成本以及能源利用效率等因素，以找到最佳的设计方案。

同时，还需要关注系统对环境的影响，减少温室气体的排放和污染物的释放，提高天然气管线系统的环境友好性。

在天然气管线系统软件模拟仿真与设计中，不仅需要运用先进的软件技术与工具，还需要结合实际情况与经验知识。

ASPEN初级班讲义

组分类型简介利用弹出对话框区别同分异构体组分数据库数据库内容用于pure13来自designinstitutephysicalpropertydatadippraspentech的数据aspenplus主要组分数据库aqueous水溶液中离子和分子的纯组分参数模拟含有电解质的系统solids强电解质盐和其它固体的纯组分参数模拟电解质和固体的系统inorganic在气态液态或固态下无机组分的热化学性金应用pure93来自designinstitutephysicalpropertydatadippr并由aspentechaspenplus93交货的数据库向上兼容pure856来自designinstitutephysicalpropertydatadippr并由aspentechaspenplus85交货的数据库向上兼容aspenpcdaspenplus85交货的数据库向上兼容文件存储bkp文件可以适用于升级后的软件版本apw文件不能在升级后的软件中打开
状态指示
符号状态
表输入未完成
表输入完成
表中没有输入。是可选项。对于该表有计算结果。对于该表有计算结果，但有计算错误。对于该表有计算结果，但有计算警告。对于该表有计算结果，但自从生成结果后输入已经改变。
模拟软件介绍—结果输出
将结果与电子表格接口(EXECL)
使用OLE技术在其它应用窗口中共享输入和结果
建立模型

建立以下过程的Aspen Plus模型：将1000 m3/hr的低浓酒精（乙醇30%w，水70%w，30C，1 bar）与700 m3/hr的高浓酒精（乙醇95%w，水5%w，20C，1.5 bar）混合。
Flowsheet
一个独立运行的 Data Regression（数据回归） Data Regression 用 Data Regression 把 ASPEN PLUS 要求的物性模型参数与已测量纯组分、VLE、LLE 和其它混合数据相拟合。Data Regression 可以含由物性估值和物性分析计算。ASPEN PLUS 在 Flowsheet 运行中不能执行数据回归 PROPERTI PROPERTIES PLUS 设置运行用 PROPERTIES PLUS 制备一个物性包，以便用于 Aspen Custom Modeler (以前是 ES PLUS SPEEDUP) 或 ADVENT、第三方商业工程程序、或你公司内部程序。你用 PROPERTIES PLUS 必需经过许可一个独立运行的 Property Analysis Property 当你不想在同一个运行中执行流程模拟时，用 Property Analysis 生成一个物性表、PT Analysis 曲线、多相曲线图、和其它物性报告。 Property Analysis 可以含有物性估算和化验数据分析计算。独立运行的 Property Constant Estimation Property Estimation 当你不想在同一个运行中执行流程模拟时，用 Property Estimation 估算物性参数。

AspenPlus应用基础-入门(中文)

连接流股 Connecting Streams
2.31. 流选图处必根. 连用点后新及选选共股据好区出需接鼠，可命调择流有流，现连连需物热功流标即根名节所三股股单箭接接要流流流股点可据，连需种类类元头的点选：击完流挪线的流别别模标流：择WMH两成程动的类股：e后块识股连oaa个连图连走rt别te，上，，接kr配接的接向S。i将的红蓝的Sat对。需点。rltr光流色色流eSea的连要的atm标股标标股rm流接给位es连识识。as移股好流置m接表表到s连流股，点示示绘接股重以
1. 每个组分必须有唯一的ID 2. 组分可用英文名称或分子式输入 3. 利用弹出对话框区别同分异构体
选用物性计算方法和模型
1. 过程类型 Process type 2. 基础方法 Base method 3. 亨利组分 H流股都必须输入信息 2. 状态变量：温度、压力、流量 3. 组成：表达基准、数值
选用 Template
1. Simulations：根据过程类型和拟用的单位制选用，最常用的是 General with Metric Units
2. Run Type 过程仿真用 Flowsheet
设定全局特性
1. 标题 Title 2. 度量单位 Units of Measurement
输入数据 Input data 输出结果 Output results 3. 全局设定 Global Settings 流量基准 Flow basis 大气压力 Ambient pressure 有效物态 Valid phases 游离水计算 Use free water calculation

第6章化工流程模拟软件HYSYS

6.4 HYSYS单元操作应用实例单元操作应用实例
6.4.1 流体输送 6.4.2 传热 6.4.3 精馏 6.4.4 反应
化学与化学工程学院
化学工业出版社
泰山医学院 Taishan Medical University
6.4.1 流体输送
【例6-1】用离心泵把20℃的水从开口贮槽例送至表压为150kPa的密闭容器,贮槽和容器的水位恒定,个部分的相对位置如图614所示.管道均为Ф108×4mm的铸铁管, 吸入管长为20m,排除管长为100m(各管段长度均包括所有局部阻力的当量长度). 已知真空表读数为42.7kPa,忽略两测压口之间的阻力.试求管路中水的流量,压强表的读数和离心泵的功率.
化学与化学工程学院
化学工业出版社
泰山医学院 Taishan Medical University
稳态模拟的具体步骤: 稳态模拟的具体步骤:
稳态模拟的具体步骤.doc
化学与化学工程学院
化学工业出版社
泰山医学院 Taishan Medical University
化学工业出版社
泰山医学院 Taishan Medical University
(2)模拟环境 ) 在模拟基础管理中完成了相关定义后, 就可以点击右下侧的"Enter Simulation Environment"按钮进入模拟环境 .可用的对象包括物流,能流,设备,调节器,数据表等,可通过点击->移动->点击的顺序放置在PFD图上.
泰山医学院 Taishan Medical University
6.1.1 流程模拟分类
根据化工流程模拟结果的不同,可将流程模拟分为稳态模拟和动态模拟.

ASPEN中文操作手册---词汇

ASPEN中文操作手册1、aspen Plus 简介Advanced System for Process Engineering 1976~1981年由MIT主持、能源部资助、55 个高校和公司参与开发。

基于序贯模块法的稳态过程模拟软件。

1773种有机物、2450种无机物、3314种固体物、900种水溶电解质的基本物性参数。

丰富的状态方程和活度系数方法。

2、aspen Plus 基本概念用户界面（User Interface)。

流程图（Flowsheet）。

模型库（Model Library）。

数据浏览器（Data Browser）。

流股（Stream）。

模块（Block）。

3、使用aspen Plus的基本步骤1）启动User Interface2）选用Template3）选用单元操作模块：Model Blocks4）连结流股：Streams5）设定全局特性：Setup Global Specifications6）输入化学组分信息 Components7）选用物性计算方法和模型 Property Methods & Models8）输入外部流股信息 External Steams9）输入单元模块参数 Block Specifications10）运行模拟过程 Run Project11）查看结果 View of Results12）输出报告文件 Export Report13）保存模拟项目 Save Project14）退出 Exit4、选用 Template1）Simulations：根据过程类型和拟用的单位制选用，最常用的是： General with Metric Units2）Run Type 过程仿真用 Flowsheet5、设置全局特性 Setup Globe Spec1）标题 Title2）度量单位 Units of Measurement 输入数据 Input data 输出结果 Output results 3）全局设定 Global Settings 流量基准 Flow basis 大气压力 Ambient pressure有效物态 Valid phases 游离水计算 Use free water calculation6、输入化学组分信息1）每个组分必须有唯一的ID2）组分可用英文名称或分子式输入3）利用弹出对话框区别同分异构体7、选用物性计算方法和模型过程类型 Process type基础方法 Base method亨利组分 Henry components8、输入外部流股信息每一股外部流股都必须输入信息状态变量：温度、压力、流量组成：表达基准、数值9、输入单元模块参数每一各单元模块都必须输入模型参数模型参数的数量因模型而异，请认真理解其物理意义。

化工过程数值模拟及AspenPlus软件应用

缩写，Computational Dynamics Ltd • 基于有限容积法的通用流体计算软件 • 强项在于汽车发动机内流动与传热的计算
化工过程数值模拟软件介绍
流程模拟技术——Aspen Plus
流程模拟的步骤
• 流程的建立 • 根据模拟的实际过程，选择合适的模型描述每一
个单元操作过程 • 根据实际流程中的物流走向将单元操作的模块连
• 输入化学组分信息数据(Components) • 选择物性方法和模型(Property Methods & Models) • 输入外部物流数据(External Streams)
Aspen Plus模拟必须的步骤
• 输入模块数据(Block Specification)，即规定每一个单元操作模块的性能以表示工艺流程的设计条件或操作条件
参考书
参考书
绪论
•化工模拟 •流程模拟 •单元模拟 •单元模拟与流程模拟的关系
化工模拟
• 化学工程研究对象 • 化学反应过程：化学反应器 • 物理过程：单元操作 • 化学工程研究对象的复杂性 • 物系的复杂性 • 物系流动时边界的复杂性 • 过程本身的复杂性 • 化学工程研究方法 • 早期：经验逐级放大 • 目前：数学模型方法
• 全局变量的设定 • 全局规定为整个运行设定缺省值 • 在数据浏览器中单击Setup，使用Setup
Specification • 包括：标题、度量单位、全局设置(运行类型、输
入模式、物流类、流率基准、环境压力、有效相态和使用游离水计算)
• 对每个模块，可以使用Block Options 表格来替换单个单元操作的全局级规定
条件的最优值以达到任何目标函数的最大值
Aspen Plus 11.0的安装

Aspen Plus 初级课程

Aspen Plus 初级课程1、Aspen Plus 简介Advanced System for Process Engineering 1976~1981年由MIT主持、能源部资助、55 个高校和公司参与开发。

基于序贯模块法的稳态过程模拟软件。

1773种有机物、2450种无机物、3314种固体物、900种水溶电解质的基本物性参数。

丰富的状态方程和活度系数方法。

2、Aspen Plus 基本概念用户界面（User Interface)。

流程图（Flowsheet）。

模型库（Model Library）。

数据浏览器（Data Browser）。

流股（Stream）。

模块（Block）。

3、使用Aspen Plus的基本步骤1）启动User Interface2）选用Template3）选用单元操作模块：Model Blocks4）连结流股：Streams5）设定全局特性：Setup Global Specifications6）输入化学组分信息Components7）选用物性计算方法和模型Property Methods & Models 8）输入外部流股信息External Steams9）输入单元模块参数Block Specifications10）运行模拟过程Run Project11）查看结果View of Results12）输出报告文件Export Report13）保存模拟项目Save Project14）退出Exit4、选用Template1）Simulations：根据过程类型和拟用的单位制选用，最常用的是：General with Metric Units2）Run Type 过程仿真用Flowsheet5、设置全局特性Setup Globe Spec1）标题Title2）度量单位Units of Measurement 输入数据Input data 输出结果Output results3）全局设定Global Settings 流量基准Flow basis 大气压力Ambient pressure有效物态Valid phases 游离水计算Use free water calcula tion6、输入化学组分信息1）每个组分必须有唯一的ID2）组分可用英文名称或分子式输入3）利用弹出对话框区别同分异构体7、选用物性计算方法和模型过程类型Process type 基础方法Base method亨利组分Henry components8、输入外部流股信息每一股外部流股都必须输入信息状态变量：温度、压力、流量组成：表达基准、数值9、输入单元模块参数每一各单元模块都必须输入模型参数模型参数的数量因模型而异，请认真理解其物理意义。

Aspen Plus11

Aspen Plus 初级课程1、Aspen Plus 简介Advanced System for Process Engineering 1976~1981年由MIT主持、能源部资助、55 个高校和公司参与开发。

基于序贯模块法的稳态过程模拟软件。

1773种有机物、2450种无机物、3314种固体物、900种水溶电解质的基本物性参数。

丰富的状态方程和活度系数方法。

2、Aspen Plus 基本概念用户界面（User Interface)。

流程图（Flowsheet）。

模型库（Model Library）。

数据浏览器（Data Browser）。

流股（Stream）。

模块（Block）。

AspenHYSYS软件在天然气低温分离中的模拟应用

AspenHYSYS软件在天然气低温分离中的模拟应用AspenHYSYS软件在天然气低温分离中的模拟应用随着能源需求的增加和环境意识的提高，对天然气的开发和利用变得越来越重要。

而天然气低温分离是一种常用的技术，可将天然气中的液态组分与气态组分进行有效分离。

在这个过程中，模拟软件的应用可以大大提高工艺设计的效率。

AspenHYSYS软件作为一款化学工程模拟软件，已经在天然气低温分离领域得到了广泛的应用。

AspenHYSYS软件具有丰富的模块和功能，能够模拟各种天然气低温分离工艺，并提供详细的分离数据和优化方案。

首先，使用AspenHYSYS软件进行天然气组分分析和物性参数的输入，其中包括原料气组分的摩尔分数和压力、温度等。

通过精确的物性参数输入，AspenHYSYS可以准确地预测天然气在低温下的相行为和分离效果。

其次，AspenHYSYS软件提供了多种分离塔和换热器模块，可以根据实际工艺要求进行灵活组合和调整。

针对天然气低温分离中常见的问题，如凝析液回流、冷凝器的优化等，AspenHYSYS提供了多种操作策略和控制方法。

通过模拟和优化，工程师可以有效地调整和优化工艺参数，提高分离效率和能源利用率。

此外，AspenHYSYS软件还具有强大的优化功能，可以在多个参数的约束下，自动搜索最优的工艺条件。

通过调整操作变量和设备参数，AspenHYSYS可以实现最小能耗或最大产品收率的目标。

这对于天然气低温分离工艺的经济性和可行性具有重要意义。

在实际应用中，AspenHYSYS软件已经成功应用于多个天然气低温分离项目，并取得了显著的效果。

通过与实际操作数据的对比，AspenHYSYS软件的模拟结果在分离效率、产品收率和能源消耗方面都能够与实际操作相符合。

这大大提高了工程师对于工艺设计的信心，减少了试验和调整的次数，节省了时间和成本。

需要注意的是，虽然AspenHYSYS软件在天然气低温分离中的模拟应用已经取得了重要进展，但仍然需要结合实际操作和经验进行验证和调整。

Aspen Plus应用技术经典汉语教程.

回答“如果…那会怎么样”的问题在给定的限制内优化工艺条件辅助确定一个工艺约束部位
Liaoning Shihua University
8
Aspen Plus模拟的流程
建立模型已知条件求解方程组
建立流程图组分数据物性方法物流数据单元操作模型数据其它数据
Liaoning Shihua University
稳态模拟软件Aspen Plus 应用技术介绍
辽宁石油化工大学 2013.05
Liaoning Shihua University
1
参与研究的项目
1、大连石化公司低温热综合利用优化研究 2、华北石化500万吨/年常减压蒸馏换热网络设计 3、中捷石化常减压-催化裂化联合换热网络优化 4、沧州炼化常减压-延迟焦化装置换热网络优化
7、组分属性 (Component Attr.)
Liaoning Shihua University
37
1、模型设定 (Specifications)
（1）、操作条件 (Operation Conditions) (1) 压力 (Pressure) (2) 温度/热负荷 (Temperature/Heat duty)
项（5）过热度 Degrees of superheating
（6）过冷度 Degrees of subcooling
（7）热负荷 Heat duty
Liaoning Shihua University
28
Liaoning Shihua University
29
Heater模型设定参数二
2、有效相态 ( Valid Phase )
Liaoning Shihua University

基于序贯模块法的天然气处理全流程模拟软件

化工流程模拟软件的介绍与对比

VMGSim流程模拟软件在天然气净化装置中的应用

gPROMs介绍

基于ASPENHYSYS和MATLAB天然气液化流程的优化

Aspen plus软件介绍

《Hysys天然气处理》课件

Aspen软件在天然气净化过程中的模拟与优化

天然气管线系统软件模拟仿真与设计

ASPEN初级班讲义

AspenPlus应用基础-入门(中文)

第6章 化工流程模拟软件HYSYS

ASPEN中文操作手册---词汇

化工过程数值模拟及AspenPlus软件应用

Aspen Plus 初级课程

Aspen Plus11

AspenHYSYS软件在天然气低温分离中的模拟应用

Aspen Plus应用技术经典汉语教程.

第6章化工流程模拟软件HYSYS