HYSYS动态模拟技术培训.pdf
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HYSYS培训-1
4×10-6 4.2
气体溶解度（KCO2/K组分，%） C1
C2 C3 N2 CO2 H2S H2O
1.2
100 893 73300
0.84
100 329 30000 100 1020 400000 100 686 100 560
37
天然气脱碳工艺
脱碳方案2（Selexol工艺流程图）
T-101 脱碳 吸收塔 E-101 水冷器 V-101 高压 闪蒸罐 V-102 中压 闪蒸罐 K-101 空气 压缩机 P-101 贫液 回注泵 T-102 Selexol 再生塔
24
天然气饱和含水量的模拟计算
原料天然气
饱和含水天然气
水
游离水
25
低温分离脱水脱烃工艺模拟
高压凝析气田油气处理工艺：
J-T阀节流制冷脱水脱烃
J-T阀后压力 收敛参数：脱乙烷塔 底温度；脱丁烷塔塔 底温度和回流比 各级闪蒸压力； 收敛参数：稳 定塔底温度
轻烃回收（脱乙烷塔+脱丁烷塔） 乙二醇再生（常压再生塔）
具有可将 Prism, 膜 H S及CO2与 Gasep, 分 2 CH4等烃分 Delsep, 离 离薄膜 Separex等
利用酸气和烃类渗透通 难于达到高的净化度， 过薄膜性能的差异而脱 流程十分简单，能耗低 除酸气，特别是CO2 ，但有烃损失问题
34
天然气脱碳工艺
脱碳方案1（活化MDEA工艺流程图）
凝析气相包图
10
HYSYS软件功能
节流注醇脱水脱烃工艺流程
11
HYSYS软件功能
天然气三甘醇脱水工艺流程
12
HYSYS软件功能
膨胀机制冷凝液回收工艺流程
HYSYS应用基础教程-Moudle1
第一章 HYSYS入门
文件操作：
•New：新建工况 •Open：打开工况 •Save：保存文件 •Save As：另存 •Close Case： 关闭当前工况 •Exit：退出Hysys
HYSYS应用基础教程
-13-
第一章 HYSYS入门
练习题1：
对照C7 、C7+和C8的属性： C7 C7+
用工作薄找下列值：
GasWell 3在6000kpa下的泡点温度。 GasWell 1在4000kpa下的露点温度。
HYSYS应用基础教程
-24-
第一章 HYSYS入门
探 讨：
由于GasWell 3的组份列表当中包含一些水， 所以不能用相图工具执行物流在各种压力下 的泡点和露点计算；所以，请用属性表工具 完成压力从100kpa到10000kpa的泡点和露 点曲线。
数据类型：
Hysys有四大数据类型，分别是组分数据、物性方 法、物流数据以及单元操作模块： 组分数据： 装置设备及管道当中存在的物质 物流数据： 包括物流的流量、温度、压力以及携带多少能量 单元操作模块： 就是指生产设备的操作参数及尺寸等。 物性计算方法： 是一些化工热力学方程。
-22-
第一章 HYSYS入门
属 性 表：
考察GasWell2 的质量密度在压 力2500KPa,5000 KPa,7500KPa和 9000KPa 下随温 度变化的情况：
热键Ctrl+U…
HYSYS应用基础教程
-23-
第一章 HYSYS入门
练习题6：
用相图找下列点：
GasWell 1的临界点。 GasWell 1的临界凝结点。 GasWell 3在6000kpa下的泡点温度。 GasWell 1在4000kpa下的露点温度。
Hysys培训第一章模拟基础
k you very much!
Fluid Pkgs 表页既能定义流体包，又能访问流体包/流程关联列表。
二、定义模拟基础
1、添加组分 选择新工况图标 法添加组分。 ，启动一个新模拟工况。有几种不同的方
Match Cell 第一步、通过选择相应的单选按钮，分子式、模拟名称、全称 /异名三种名称格式选一。 第二步、 点击匹配框，输入组分名称，根据你所选的类型不同， 匹配你输入的组分列表会有所不同。 第三步、击亮想要的组分，然后敲ENTER键或点击添加纯组分 按钮或双击组分，把它添加到模拟中
下面我们分别用不同的方法来添加物流
（1）菜单栏添加物流 1. 按F11，物流属性窗口出现。如果物流属性窗口没有显示，双击 新创建的物流（从PFD上），引出其属性窗口。 2. 把物流名称修改成GasWell1 3. 敲输入键。
物流组成：有两个不同的页可以输入物流组成：
Conditions •双击摩尔流率框输入摩尔分数 •双击质量流率框输入质量分数 •双击标准理想液体体积流率框输入体积分数 输入物流组成的窗口出现。 Composition •点击编辑按钮 输入物流组成的窗口出现。
工具栏上的 图标
我们主要讲一下基础管理器中的两个主要的两个选项：组分和流体包。
（一）组分：如下图，第一个表页用于管理工况中的组分列表
按钮 View Add
标识意思
访问所选组分列表的属性窗口。 创建组分列表。 注：组分列表也可以经由流体包性质窗口添加（view按钮） Delete 从模拟中删除所选组分列表。 Copy 拷贝所选组分列表。 Import 从磁盘中导入预先定义的组分列表。组分列表的扩展名为(.cml) Export 把所选组分列表导出到磁盘中。所导出的组分列表可以通过导 入功能用在其他的工况中，导入的格式是 .cml 格式。
Fluid Pkgs 表页既能定义流体包，又能访问流体包/流程关联列表。
二、定义模拟基础
1、添加组分 选择新工况图标 法添加组分。 ，启动一个新模拟工况。有几种不同的方
Match Cell 第一步、通过选择相应的单选按钮，分子式、模拟名称、全称 /异名三种名称格式选一。 第二步、 点击匹配框，输入组分名称，根据你所选的类型不同， 匹配你输入的组分列表会有所不同。 第三步、击亮想要的组分，然后敲ENTER键或点击添加纯组分 按钮或双击组分，把它添加到模拟中
下面我们分别用不同的方法来添加物流
（1）菜单栏添加物流 1. 按F11，物流属性窗口出现。如果物流属性窗口没有显示，双击 新创建的物流（从PFD上），引出其属性窗口。 2. 把物流名称修改成GasWell1 3. 敲输入键。
物流组成：有两个不同的页可以输入物流组成：
Conditions •双击摩尔流率框输入摩尔分数 •双击质量流率框输入质量分数 •双击标准理想液体体积流率框输入体积分数 输入物流组成的窗口出现。 Composition •点击编辑按钮 输入物流组成的窗口出现。
工具栏上的 图标
我们主要讲一下基础管理器中的两个主要的两个选项：组分和流体包。
（一）组分：如下图，第一个表页用于管理工况中的组分列表
按钮 View Add
标识意思
访问所选组分列表的属性窗口。 创建组分列表。 注：组分列表也可以经由流体包性质窗口添加（view按钮） Delete 从模拟中删除所选组分列表。 Copy 拷贝所选组分列表。 Import 从磁盘中导入预先定义的组分列表。组分列表的扩展名为(.cml) Export 把所选组分列表导出到磁盘中。所导出的组分列表可以通过导 入功能用在其他的工况中，导入的格式是 .cml 格式。
HYSYS培训教程10动态模拟
15
LandTech培训材料
培训内容
1. 稳态条件 2. 槽的尺寸设定 3. 转向动态模拟 4. 设置控制器 5. 放置和定义记录器的性能 6. 启动模拟计算 7. 问题交流
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16
LandTech培训材料
转向动态模拟
当稳态模拟收敛，且管路设置也已完成给定，就可以点击顶部工具栏中的 Dynamics按钮。这时“动态助手”将建议你在一些规定中做一些改变，以便使流动 驱动模拟能正确地设置好。
4
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分离槽信息：
立式筒型分离槽 容积：2.13m3 直径：1.1m 高度：2.2m 操作压力：5bar 绝热操作 稳态下分离槽温度：27.5℃
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稳态流程模拟的PFD页面
流程描述： 进料流F在70℃、 20bar下流入一个立 式筒型分离槽。当 流经控制阀V1，因 压降而发生闪蒸。 离开槽的液体流经 一个泵及阀V2流出 系统。蒸气流经过 控制阀V3排出。
8
LandTech培训材料
控制阀V2 压降：2bar（200KPa） 开度：50%
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LandTech培训材料
控制阀V3 压降：2bar（200KPa） 开度：50%
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设置控制器
设置一个控制器的步骤如下：
HYSYS培训教程-9-HYSYS报告
学Байду номын сангаас目的
学完这个模块之后，你应该能在HYSYS 中 使用报告管理器自定义报告，使用XML创建工 况中的输入数据汇总，安装并运行一个Excel 公用工具，浏览来自工作薄中的数据。
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5
LandTech培训材料
前提
熟悉HYSYS界面单机版 在HYSYS中会修改工作薄 有Microsoft Excel知识基础
报告管理器
4. 点击插入数据表按扭，得到工况中所有可在报告中引用的信息菜单。 如图1：
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9
LandTech培训材料
报告管理器
5.你可以通过对象类型或通过名称筛选该列表，使用窗口顶端的单选按扭。在 这个工况中，保留单选按扭在Pick a Specific Object by Name上。 6.保留流程菜单为Case(Main)，在对象菜单下选择物流Sour Gas。你会注意到， 缺省情况下，在可应用的数据模块窗口，对于物流Sour Gas 的所有可应用的数据
HYSYS 培训教程
AspenTech 战略联盟： 陆地科学技术发展有限责任公司 2008年10月
HYSYS 培训教程 ——HYSYS报告
陆地科技 2008年10月
LandTech培训材料
培训内容
1. 报告管理器 2.HYSYS XML 工具 3.用于报告的Excel 工具
Copyright LandTech 2008/10
14. 现在，准备打印和预览报告。在这个工况中，我 们不把报告打印到纸上，但是我们要预览一下。点击 预览按扭，看看报告打印时是什么样。
Copyright LandTech 2008/10
学完这个模块之后，你应该能在HYSYS 中 使用报告管理器自定义报告，使用XML创建工 况中的输入数据汇总，安装并运行一个Excel 公用工具，浏览来自工作薄中的数据。
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LandTech培训材料
前提
熟悉HYSYS界面单机版 在HYSYS中会修改工作薄 有Microsoft Excel知识基础
报告管理器
4. 点击插入数据表按扭，得到工况中所有可在报告中引用的信息菜单。 如图1：
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报告管理器
5.你可以通过对象类型或通过名称筛选该列表，使用窗口顶端的单选按扭。在 这个工况中，保留单选按扭在Pick a Specific Object by Name上。 6.保留流程菜单为Case(Main)，在对象菜单下选择物流Sour Gas。你会注意到， 缺省情况下，在可应用的数据模块窗口，对于物流Sour Gas 的所有可应用的数据
HYSYS 培训教程
AspenTech 战略联盟： 陆地科学技术发展有限责任公司 2008年10月
HYSYS 培训教程 ——HYSYS报告
陆地科技 2008年10月
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培训内容
1. 报告管理器 2.HYSYS XML 工具 3.用于报告的Excel 工具
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14. 现在，准备打印和预览报告。在这个工况中，我 们不把报告打印到纸上，但是我们要预览一下。点击 预览按扭，看看报告打印时是什么样。
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学习记录-过程模拟实训-Aspen HYSYS教程
1.快捷键:1)ctrl+M:进入模拟工况属性窗口2)F7:稳态和动态的切换3)F8：解算和挂起的切换。
4)ctrl+I：访问积分管理器5)F9：开始停止积分6)ctrl+w：访问工作簿7)ctrl+P：访问PFD8)ctrl+F4：关闭前置的窗口9)1，X,Y：1可以快速旋转图标，X或Y可以进行图标的镜像，注意该项在英文输入法下使用。
10)Home：显示完整留成都2.对象面板锁定功能，X号代表取消功能，+号是先选中某个单元，点击+号就可以添加到PFD。
3.对各个物流进行输入操作时，建议在workbook(ctrl+W)中进行，更高效。
同时在Workbook中可以右键setup，自定义需要显示的各个参数。
在工作簿中还可以添加删除修改物流或者单元。
4.模板是作为子流程快速定义的简便方法。
5.关于物性包，对于石化行业来说，选择PR状态方程。
对于处于低压(10atm以下)下的高度非理想液体混合物，推荐使用活度系数模型，其中UNIQUAC实用性很广。
6.定义虚拟组分。
7.在添加组分的时候，可以查看每个组分的物性，包括焓值或饱和蒸气压与温度的对应关系。
注意此处为不同T下的把组分看做理想气体时候的焓值。
8.逻辑单元SET：使某一特定的过程变量(PV)与另一个过程变量相互联系。
(y=a*x+b，只能线性的联系)。
可以双向求解。
9.电子表格必须以“+”“-”“@”开始，其中+和-用于加减乘除，@用于对数三角函数及逻辑运算等。
10.气液分离器本身就可以输入压降，例如在压缩机入口前的压降，可以直接在气液分离器页面直接设置。
11.管段的高度指的一段管初始和结束之间的竖直高度，长度指的初始与结束的直线长度也就是总长度的意思，所以长度≥高度。
管段中的Increments为将管段分割为多个小管段，对每个小管段进行计算。
越多越慢越精确。
一般不用修改。
除非在某一小区域发生剧烈的相变或者密度变化或者流速变化等等等等。
12.管壳式换热器单元，在Design，Parameters中右下角可以选择自动尺寸设计或交互尺寸设计。
HYSYS应用基础教程(总)
如果把Chiller的热负荷提高到1.5MMBTU/hr， 假设压缩机以250hp的功率运行，那么Chiller能 获得的最佳出口温度是多少（压缩机正常运行 条件下）？
HYSYS应用基础教程
-34-
第二章 丙烷制冷循环
练习题2：
Column Simulation Environment
HYSYS应用基础教程
-6-
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
-11-
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
-12-
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
-15-
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
HYSYS应用基础教程
-34-
第二章 丙烷制冷循环
练习题2：
Column Simulation Environment
HYSYS应用基础教程
-6-
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
-11-
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
-12-
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
-15-
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
1.HYSYS入门
HYSYS应用基础教程 应用基础教程 -17-
第一章 HYSYS入门 入门
练习题3： 练习题
对物流GasWell 2执行 执行P-T闪蒸计算，设置压力为 闪蒸计算， 对物流 执行 闪蒸计算 7500kpa; 温度为 温度为10C; 请问汽化分率是多少？ 请问汽化分率是多少？ 对物流GasWell 2执行露点计算，设置压力为 执行露点计算， 对物流 执行露点计算 7500kpa; 请问露点温度为多少？ 请问露点温度为多少？ 对物流GasWell 2执行泡点计算，设置压力为 对物流 执行泡点计算， 执行泡点计算 7500kpa; 请问泡点温度为多少？ 请问泡点温度为多少？ 按下所示数据完成物流条件…… 按下所示数据完成物流条件
HYSYS应用基础教程 应用基础教程
-10-
第一章 HYSYS入门 入门
建流体包： 建流体包
选物性方法
气相） 状态方程（气相）
3
活度系数（液相） 液相）
进入模拟环境
HYSYS应用基础教程 应用基础教程
-11-
第一章 HYSYS入门 入门
建流体包： 建流体包
导出流体包 导出流体包 Gasplant.fpk 导入流体包 导入流体包 Gasplant.fpk 查看 删除 复制 查看/删除 查看 删除/复制 流体包。 流体包。
标准密度
默认单位
Kg/m3
更新单位
API-60
HYSYS应用基础教程 应用基础教程
-21-
第一章 HYSYS入门 入门
绘制相图： 绘制相图
GasWell1的相图： 的相图： 的相图 Tools\Utilities…
HYSYS应用基础教程 应用基础教程
-22-
第一章 HYSYS入门 入门
第一章 HYSYS入门 入门
练习题3： 练习题
对物流GasWell 2执行 执行P-T闪蒸计算，设置压力为 闪蒸计算， 对物流 执行 闪蒸计算 7500kpa; 温度为 温度为10C; 请问汽化分率是多少？ 请问汽化分率是多少？ 对物流GasWell 2执行露点计算，设置压力为 执行露点计算， 对物流 执行露点计算 7500kpa; 请问露点温度为多少？ 请问露点温度为多少？ 对物流GasWell 2执行泡点计算，设置压力为 对物流 执行泡点计算， 执行泡点计算 7500kpa; 请问泡点温度为多少？ 请问泡点温度为多少？ 按下所示数据完成物流条件…… 按下所示数据完成物流条件
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-10-
第一章 HYSYS入门 入门
建流体包： 建流体包
选物性方法
气相） 状态方程（气相）
3
活度系数（液相） 液相）
进入模拟环境
HYSYS应用基础教程 应用基础教程
-11-
第一章 HYSYS入门 入门
建流体包： 建流体包
导出流体包 导出流体包 Gasplant.fpk 导入流体包 导入流体包 Gasplant.fpk 查看 删除 复制 查看/删除 查看 删除/复制 流体包。 流体包。
标准密度
默认单位
Kg/m3
更新单位
API-60
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-21-
第一章 HYSYS入门 入门
绘制相图： 绘制相图
GasWell1的相图： 的相图： 的相图 Tools\Utilities…
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-22-
第一章 HYSYS入门 入门
HYSYS培训-1
收敛参数：贫液浓度
凝析油稳定（逐级降压闪蒸+提馏塔）
26
低温分离脱水脱烃工艺模拟
脱水脱烃单元流程模拟图
27
低温分离脱水脱烃工艺模拟
MEG再生单元流程模拟图
28
低温分离脱水脱烃工艺模拟
凝析油稳定单元流程模拟图
29
低温分离脱水脱烃工艺模拟
闪 蒸 气 增 压 单 元 流 程 模 拟 图
30
低温分离脱水脱烃工艺模拟
在线优化与先进控制：Aspen HYSYS 有与实时数据库相连的接口。
工业装置的工艺参数通过DCS 系统送到实时数据库，选择关键数据 输入HYSYS 进行优化计算，优化后的结果再通过实时数据库送回 DCS，指挥装置进入优化生产状态。
19
HYSYS软件功能
动 态 模 拟
油气集输流程动态模拟
段塞流引起的压力波动三维曲面
湿净化 天然气
空冷器
空冷器
酸气
吸 收 塔
再 生 塔 回流泵 循环泵 蒸汽
原料气
凝结水 加热器 闪蒸罐 贫富液 换热器 重沸器
35
天然气脱碳工艺
脱碳方案1（活化MDEA流程模拟）
36
天然气脱碳工艺
表2 物理溶剂脱CO2的主要方法
开发公司 溶剂 操作温度，℃ Norton Fluor Lurgi BASF IFP Uhde
Extended NRTL和General NRTL
Chao Seader models 蒸气压模型（Vapour Press models） 混合模型（Miscellaneous Types）
5
HYSYS软件功能
油气集输
各种集输流程的设计、评估和方案优化 站内及站间管网的温降和压降 管道停输的温降 收发清管球及段塞流的预测 设备处理能力的核算，如泵、压缩机、管线、
HYSYS培训教程-1-安装及简单使用
Copyright LandTech 2019/10
24
LandTech培训材料
自定义单位
参数 质量 质量流量 密度 体积 体积流量 气体流量 压力 压损 温度 温降 长度 功率 热量 传热系数 动力粘度
单位 t t/d g/cc m3 m3/d Nm3/d MPa kPa ℃ ℃ m kW kJ W/m2.C cP
SP4(标准版) SP1(标准版)
说明 建议用于服务器
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10
LandTech培训材料
其它软件要求
组件
要求
说明
Adobe Reader
4.0或以上版本
Internet Explorer
6.0带SP1或以上版本
对Windows Vista不 适用
Internet Explorer 7 Microsoft Office 2019 SP2
HYSYS 培训教程
AspenTech 战略联盟： 陆地科学技术发展有限责任公司 2019年10月
HYSYS 培训教程 ——安装及简单使用
陆地科技 2019年10月
LandTech培训材料
培训内容
1. HYSYS安装 2. 过程模拟基本概念 3. HYSYS操作入门 4. HYSYS案例分析 5. HYSYS编程 6. 问题交流
8
Aspen Hetran（管壳式换热器）
LandTech培训材料
Aspen Model Runner(模型运行器)
Aspen MUSE（板翅式换热器）
Aspen OnLine （向模型在线传送数据）
Aspen OnLine Deployment（在线部署）
Hysys培训理论
ASPEN HYSYS 工艺流程模拟培训
新疆寰球工程公司
1
一．软件历史和用户 二．软件特点和功能 三．软件应用案例 四．接口软件
新疆寰球工程公司
2
ASPEN HYSYS
软件历史和用户
新疆寰球工程公司
3
软件历史
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
Soave Redlich Kwong
Chao Seader Grayson Streed PRSV Kabadi Danner
T>-143℃;P<35.9MPa
18 ℃ <T<260℃;P<10MPa 18 ℃ <T<425℃;P<20MPa 主要处理弱极性体系，油品中含 水、醇等体系可进行严格计算 是SRK方程的修正改进型,在烃-水 系统的3相平衡方面有很大改善， 尤其是在稀溶液方面。 水蒸气系统等 高含氢系统等 极性化工系统
油化工、精细化工、制药、炼制等领域。
2002年7月Hyprotech公司被AspenTech公司收购。 它在世界范围内石油化工模拟、仿真技术领域占主导 地位。
新疆寰球工程公司
4
软件用户
HYSYS软件现已有1700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HYSYS软件，
新疆寰球工程公司
26
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
新疆寰球工程公司
1
一．软件历史和用户 二．软件特点和功能 三．软件应用案例 四．接口软件
新疆寰球工程公司
2
ASPEN HYSYS
软件历史和用户
新疆寰球工程公司
3
软件历史
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
Soave Redlich Kwong
Chao Seader Grayson Streed PRSV Kabadi Danner
T>-143℃;P<35.9MPa
18 ℃ <T<260℃;P<10MPa 18 ℃ <T<425℃;P<20MPa 主要处理弱极性体系，油品中含 水、醇等体系可进行严格计算 是SRK方程的修正改进型,在烃-水 系统的3相平衡方面有很大改善， 尤其是在稀溶液方面。 水蒸气系统等 高含氢系统等 极性化工系统
油化工、精细化工、制药、炼制等领域。
2002年7月Hyprotech公司被AspenTech公司收购。 它在世界范围内石油化工模拟、仿真技术领域占主导 地位。
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4
软件用户
HYSYS软件现已有1700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HYSYS软件，
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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
HYSYS动态模拟技术培训.pdf
从稳态流程切换到动态流程，必须重新定义自由 度、定义所有的气相空间体积，定义所有的液相 持量。 对于动态模拟，体积大小直接关系到系统的时间 常数。
分离器设置
当分离器全满或全空之前，操作员必须要有至少 5分钟的预留时间，也就是“五分钟原则”。 分离器中的液体持量必须保证下游稳定至少5分 钟以上。 VL = (60kmol / hr )(5 min/ 60 min/ hr ) / ρV
物理单元
逻辑单元
流体包的结构
Fluids Pkgs 流体包
Prop Pkg 物性包
Components 成分名称
Other Property 其它物性
流体包和流程图的关系
Fluid Pkgs -3
Fluid Pkgs -1Βιβλιοθήκη Fluid Pkgs -2
Subflowsheet-1
子流程-1
Subflowsheet-2
工艺设计缺陷
工艺设计考虑不充分 控制策略问题 装置安全考虑不周
Aspen HYSYS
Aspen HYSYS 稳态模拟技术
面向油气和炼油行业 主要使用稳态模拟功能 稳态模拟可以扩展到动态模拟
Aspen HYSYS 动态模拟技术
自由选择简化模拟和详细模拟 用户界面友好 经过多年工业验证
Start HYSYS
内容简介
从稳态转换到动态 分离器的动态模拟
压力驱动和流量驱动
进料和产物的压力已知，流量是通过压差和物 流的阻力计算出来的。在动态模拟里面控制主 要是通过控制阀实现的，大部分动态模拟都是 采用Pressure Driven的。 压力驱动是由压力差引起的流动，而流量驱动 则是在动态模拟中常用的另一种方法，它是将 一股流量不经流量驱动设备（阀泵等）直接送 入系统。
分离器设置
当分离器全满或全空之前，操作员必须要有至少 5分钟的预留时间，也就是“五分钟原则”。 分离器中的液体持量必须保证下游稳定至少5分 钟以上。 VL = (60kmol / hr )(5 min/ 60 min/ hr ) / ρV
物理单元
逻辑单元
流体包的结构
Fluids Pkgs 流体包
Prop Pkg 物性包
Components 成分名称
Other Property 其它物性
流体包和流程图的关系
Fluid Pkgs -3
Fluid Pkgs -1Βιβλιοθήκη Fluid Pkgs -2
Subflowsheet-1
子流程-1
Subflowsheet-2
工艺设计缺陷
工艺设计考虑不充分 控制策略问题 装置安全考虑不周
Aspen HYSYS
Aspen HYSYS 稳态模拟技术
面向油气和炼油行业 主要使用稳态模拟功能 稳态模拟可以扩展到动态模拟
Aspen HYSYS 动态模拟技术
自由选择简化模拟和详细模拟 用户界面友好 经过多年工业验证
Start HYSYS
内容简介
从稳态转换到动态 分离器的动态模拟
压力驱动和流量驱动
进料和产物的压力已知，流量是通过压差和物 流的阻力计算出来的。在动态模拟里面控制主 要是通过控制阀实现的，大部分动态模拟都是 采用Pressure Driven的。 压力驱动是由压力差引起的流动，而流量驱动 则是在动态模拟中常用的另一种方法，它是将 一股流量不经流量驱动设备（阀泵等）直接送 入系统。
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备注
如果没有加密狗，必须运行工具软件给Aspen公司发送加密锁代码 以便生成许可证文件
需要用户打印安装指导手册（在文档DVD盘中）
DVD介质盘
DVD 1
Aspen Engineering Suite（工程套件）
DVD 2
Aspen Manufacturing and Supply Chain（加工及供应链套件）
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热力学模型
状态方程（EOS）
GCEOS、KabadAspen ONE、Lee-Kesler Plocker、Peng-Robinson PRSV、SRK、Sour PR、Sour SRK、Zudkevitch Joffee
活度模型（Activity Model），液体的活度模型
HYSYS 培训教程
AspenTech 战略联盟： 陆地科学技术发展有限责任公司 2019年10月
HYSYS 培训教程 ——安装及简单使用
陆地科技 2019年10月
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培训内容
1. HYSYS安装 2. 过程模拟基本概念 3. HYSYS操作入门 4. HYSYS案例分析 5. HYSYS编程 6. 问题交流
旋风分离器，水力旋流器，真空旋转分离器，简单固体分离器
反应器
连续搅拌反应罐，转化反应器，平衡反应器，Gibbs反应器等
预设的塔模型
3剥离塔，4剥离塔，吸收解吸塔，蒸C馏op塔yri，ght常La减ndT压ec塔h 20，08精/10馏塔，组分分离器，液-液萃取塔，有再20 沸器的吸收塔，有回流的吸收塔，三相蒸馏塔，残油吸收塔等。所有塔都能在板上加反应单元进行
HYSYS使用教程
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第一章 HYSYS入门
绘制相图：
GasWell1的相图： Tools\Utilities…
HYSYS应用基础教程
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第一章 HYSYS入门
属 性 表：
考察GasWell2 的质量密度在压 力2500KPa,5000 KPa,7500KPa和 9000KPa 下随温 度变化的情况：
HYSYS应用基础教程
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第一章 HYSYS入门
练习题2：
建立由以下组份组成的组份列表：
N2, CO2, C1, C2, C3, i-C4, n-C4, i-C5, n-C5, C6 , H2O Peng Robinson
物性方法：
输出流体包，并命名为Daqing.fpk 输出组份列表，并命名为Daqing.cml
Simulation Basis
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=110º C)
物性方法：
Peng Robinson GasWell 1(Mole Fraction)：
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•查看/删除/复制
组份列表。
C:\Programefile\Hyprotech\Hysys3.2\Paks
HYSYS应用基础教程
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第一章 HYSYS入门
建流体包：
选物性方法
•
状态方程（气相）
3
• 活度系数（液相）
HYSYS 压缩机的动态模拟
如何做压缩机的动态模拟近日有幸开始研究压缩机的动态模拟，完成了部分模拟的项目。
现把项目中学到的一些内容总结一下，以期抛砖引玉。
现在做动态模拟的软件很多，我这里做项目用的主要是Aspen的HYSYS。
如果有用其它软件的朋友可以交流一下哦，嘿嘿。
压缩机动态模拟的主要通过建立压缩机系统的动态模型，然后对压缩系统的非正常工况进行测试，检验其动态性能，保证压缩机的正常运行。
模型的测试主要包括下面的几部分：1) 压缩机的紧急停车：检验防喘振控制系统的性能2) 压缩机的正常停车：检验防喘振控制系统的性能3) 压缩机的Settle Out 压力计算4) 压缩机紧急停车后的启动：检验马达的动力是否能够满足要求5) 压缩机冷启动：检验马达的动力是否能够满足要求6) 检验在不同介质下，压缩机性能的变化和非正常工况下压缩机的工作状况7) 压缩机控制系统在正常工况下的控制性能等做压缩机动态模拟的一般步骤：1. 熟悉工艺流程，界定模拟范围界定模拟范围是很重要的一步，也是最基础的一步。
不正确的范围界定不但会引起工作量的增加，有时候还会造成模拟结果的变化。
Ø 压缩机上下游具有固定压力或固定流量的点通常可以作为压缩机系统的上下边界。
Ø 由于压缩机系统的模拟主要集中在气相的变化，因此液相的情况可以做适当的简化。
Ø 其它的细节的内容可根据项目的不同做适当的处理。
2. 收集相关数据收集模拟范围内与压缩机系统相关的设备的数据，包括：Ø 压缩机（呵呵，当然要包括）Ø 闪蒸罐Ø 换热器Ø 塔器（如果有的话，比较复杂，可做适当简化）Ø 阀门（控制阀、止回阀、截止阀等等）Ø DCS控制回路Ø 管路Ø 等等。
3. 管路分析管路分析是通过分析设计的单线图，确定压缩机周边主要管线的压降和体积。
由于在装置设计过程中设计人员通常会假设管路的压降然后对系统进行稳态模拟得到物料和能量平衡数据表。
HYSYS培训教程10动态模拟
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液位控制器的受控变量PV为Separator的Liquid Percent Level。这里液位控制器 的动作也是正作用，并且只选择则了比例调节（积分时间是“empty”）。这是采 用删去积分时间栏中的数值，而设定增益为2来做到的。 最终PFD图是带有流量、压力和液位控制器的流程图，三个控制器面板被放到了 屏幕的顶部。
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培训内容
1. 稳态条件 2. 槽的尺寸设定 3. 转向动态模拟 4. 设置控制器 5. 放置和定义记录器的性能 6. 启动模拟计算 7. 问题交流
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放置和定义记录器的性能
点击顶部菜单栏中的Tools，并由下拉菜单中点击DataBook。 在Variables页面上点击“Insert”，选择想要记录的变量。例如：为了记录液体
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输出参数OP的目标是V3阀。这 里压力控制器的动作是正作用， 而压力传感器的操作范围规定为 4～7bar。压力控制器的整定参数 按经验选取；增益为2，积分时间 2min。后者的整定常数是基于蒸 气时间常数的估计。因蒸气流量 为2.76m3/min，而槽的总体积为 2.13m3。所以蒸气的时间常数近 似1，那么对该过程取积分时间 2min应是合理的。
由槽中流出的流量，选择Object中的“L”流股，在Variable栏目中选择Molar Flow，点击OK按钮增加记录。为了增加记录液位，再一次点击“Insert”并选 择对象Separator中的Liquid Percent Level。这样就可以插入想要记录的所有 变量。 点击Strip Chart（曲线图）页面脚标。点击Add按钮。这样就设置了一个运行 数据记录器（Data Logger），该记录器此处记录L、V、液位及压力四个变量 的历程。你可以得到几个曲线图。 规定想要记录在这幅曲线图中的变量。通过设置右边Active列中的Active方框 选择要描绘在曲线图上的变量。 点击View就导至曲线图窗口。
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致谢
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= 5kmol /10kmol/m3 =0.5m3
Dynamics Assistant
泵
流量控制器
压力控制器
液位控制器
Face Plate
Integrator
Strip Chart
Dynamics Assistant
Dynamics Assistant提供自由的选择从稳态模 拟切换到动态模拟。 经验：
SUB FLOWSHEET Streams Operations
COL SUB FLWSHT Simultaneous Solver
Each Sub-Flowsheet has it’s own “Environment”
HYSYS 结构
HYSYS 软件的基本 构件（目标）
物流 流程图 能流 单元操作
子流程-2
Main Flowsheet
主流程
Subflowsheet-1
子流程-3
Subflowsheet-2
子流程-3
Subflowsheet-4
子流程-1
Hysys Stand Alone Material Blocks
Material and Energy Streams
Unit Operations F4 Key Object Palette Sub-Flow Sheets and Columns (= Special types of Sub-Flow Sheets)
FIX
PI实时数库
数据校正
DCS
生产装置
HYSYS在生产中的应用
模型 维护 离线工况分析
HYSYS.RTO+
HYSYS Model
数据校正
模型调整
操作监控
参数优化
PI
DCS
slide 6
应用流程模拟软件解决实际工程的方法
HYSYS Interface
Topology Stream Information Thermodynamic Methods
Hysys Architecture
Basis Environment
FLUID PACKAGE Components FLUID PACKAGE Property Package Components FLUID PACKAGE Property Package Components Property Package HYPO GROUP HYPO GROUP Hypo Components Hypo Components
过程稳态模拟与动态模拟的区别
稳态模拟 仅有代数方程 物料平衡用代数方程描述 能量平衡方程用代数方程描述 严格的热力学方法 无水力学限制 无控制器 动态模拟 同时有微分方程和代数方程 物料方程用微分方程描述 能量方程用微分方程描述 严格的热力学方法 有水力学限制 有控制器
稳态模拟技术
新装置设计 旧装置改造 已有装置校核、标定 操作调优 瓶颈分析 科学研究 新工艺流程开发
从稳态流程切换到动态流程，必须重新定义自由 度、定义所有的气相空间体积，定义所有的液相 持量。 对于动态模拟，体积大小直接关系到系统的时间 常数。
分离器设置
当分离器全满或全空之前，操作员必须要有至少 5分钟的预留时间，也就是“五分钟原则”。 分离器中的液体持量必须保证下游稳定至少5分 钟以上。 VL = (60kmol / hr )(5 min/ 60 min/ hr ) / ρV
1） 开停车过程的模拟。对开停车过程的模拟，可以 知道开停车过程中将会产生多少不合格品，需要多长 时间才能使完成开停车过程，从而可以知道需要多大 的容器盛放这些不合格品，进而知道需要和多少高质 量的产品混合后可以作为合格品出售。 2） 生产过程中参数波动的影响。过程变量如进料组 成、温度及压力的波动等如果发生变化，系统需要一 定时间才能回到正常状态，通过动态模拟，可ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ知道 进料组成变化幅度在多大范围，生产的参数保持不 变，系统经过多长时间可以回复到正常状态，以及因 此对产品质量的影响。
动态模拟的首要原则
真实性 - 实际工厂可能出现的问题，模型也一 样会出现。
事故预测分析
事故的提前预测以及预防 事故后果控制和限制 装置可靠性分析
HYSYS动态模拟
操作员培训系统（OTS)
使操作员深刻的理解装置动态特性 使操作员对装置操作规程有更深刻的理解
提高紧急停车系统、报警系统的可靠性
全面的认识非常规操作将导致的后果 对开停车过程的全面分析
化工过程模拟系统开始产生于上世纪 后半叶，其标志性事件就是化工流程模拟 软件的出现与开发。化工流程模拟软件是 由化学工程学、化工热力学、系统工程、 应用数理统计、计算方法及计算机技术等 多学科理论在计算机上实现的综合性模拟 系统。
HYSYS发展史
S SY HY
HYSYS在设计和生产中的应用
操作员培训 HYSYS 在线优化
从工艺角度，应当定义边界物流的压力来模拟 真实的过程。 从控制角度，对于没有压力变换设备的边界物 流应当安装阀门。 泵的出口应当设置控制阀。
由稳态模拟切换至动态模拟
在进行动态模拟前确定过程中相关设备的气 相和液相体积参数。 进行管路校核。 确定系统的自动控制回路设计，需要PID。 必须定义边界物流的压力或流量。 建立压力梯度。 检查反向流。
Logical Operations
Hysys Stand Alone Material Environment
Start HYSYS & Create a new case Simulation Environment
Basis Environment
Sub - Flow Sheet
HYSYS动态模拟
化工过程动态模拟技术
朱晓军 AspenTech
HYSYS部分
过程模拟历史
化工模拟优化技术的发展是建立在化学工业的发展、人 类对化工过程认识的深入及计算机技术的迅速发展等的历史 背景下的。 近现代以来，化学工业朝着综合化方向发展，流程结构 日益复杂，装置规模日趋大型化，化工行业的资源短缺、环 境污染等问题变得越来越重要。 同时，人们对化工过程的认识也越来越深入，1915年美 国的A.D Little首次提出的单元操作的概念，上世纪50年代， 传递过程理论诞生，随后，化工过程系统工程应运而生。自 1965年以来，大型电子计算机出现，计算方法得到迅速发展。 这一切为现代化工过程模拟优化技术的发展奠定了坚实的基 础。
Conceptual Design
Steady State
Dynamic Modeling
Equipment Design
Process Operation
Tool Sharing
流程模拟软件所需的基础知识
化工热力学
数学:线性代数、线性、 非线性优化、数值分析
化学工程
静态流程模拟系统
反应工程 工程经验
企业面对的问题
操作员人身安全问题 操作员技能问题 环境保护问题 生产资料浪费问题 设备维护问题 企业信誉问题
生产中的问题
操作员失误
缺乏有效沟通 对装置特性缺乏深入了解 对操作规程缺乏理解 操作员分心、劳累
生产中的问题
设备问题
设备设计或安装过程可能出现的问题 生产条件超过装置最大负荷 断电、停水、公用工程造成问题
内容简介
从稳态转换到动态 分离器的动态模拟
压力驱动和流量驱动
进料和产物的压力已知，流量是通过压差和物 流的阻力计算出来的。在动态模拟里面控制主 要是通过控制阀实现的，大部分动态模拟都是 采用Pressure Driven的。 压力驱动是由压力差引起的流动，而流量驱动 则是在动态模拟中常用的另一种方法，它是将 一股流量不经流量驱动设备（阀泵等）直接送 入系统。
物理单元
逻辑单元
流体包的结构
Fluids Pkgs 流体包
Prop Pkg 物性包
Components 成分名称
Other Property 其它物性
流体包和流程图的关系
Fluid Pkgs -3
Fluid Pkgs -1
Fluid Pkgs -2
Subflowsheet-1
子流程-1
Subflowsheet-2
稳态案例
基础数据
物性包选择
FEED
Valve1
由稳态向动态切换
分离器的设置 目标是将分离器从稳态模拟转换到动态 模拟，然后安装控制器进行动态测试。
Dynamics Assistant
从稳态切换到动态最简单的方式，使用 Dynamics Assistant.
Overview
分离器设置
动态流程模拟系统
软件编程VB,C++
控制理论
过程稳态模拟与动态模拟的区别
（1）稳态流程模拟是化工流程模拟研究中开发最 早、应用最普遍和发展比较成熟的一种重要技术。 稳态模拟的目的就是用适宜的系统数学模型来预 测过程的稳态性能。它包括物料衡算和能量衡算、 设备尺寸和费用计算以及过程的技术经济评价。 （2）动态模拟就是输入随时间变化，输出也是随 时间变化的。涉及到动态数据如何输入到模拟系 统。模拟实际装置的动态特性，对实际装置的控 制策略进行验证。
动态模拟技术
了解装置经受动态负荷的能力。 分析开停车及外部干扰作用下的动态性 能，为装置及其控制系统的设备提供依据。 通过仿真计算，在多种控制方案中进行优 选。 代替实验装置对操作给出动态响应，开发 达到训练目的的操作人员培训器。 用计算机动态模拟手段代替教学实验设备。
实际生产过程中不可能出现稳态，所以稳态模 拟的过程中，势必要运用一些经验数据，可以 认为是一种理想中的运行状态。 在实际生产过程中，过程参数不停的波动，最 理想的状态也是一种动态的平衡，而这种动态 的状态运动稳态模拟工具是不可能实现的。 因此，动态模拟对实际生产更有指导意义。