HYSYS培训-1

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冷却水
-50℃ -30℃ -57℃
LC
不凝气 去放空
-20℃
56℃
LC
30℃
液化石油 气外输
来自脱水单 元的天然气
丙烷
-40℃
LC
-65℃
LC LC LC
40℃
34℃ 34℃
146℃
62℃
024-D-01 一级分离器 024-D-02 二级分离器 024-P-01/1,2 脱乙烷塔进料泵 025-E-04 脱乙烷塔进料换热器 025-A-02 塔底轻烃空冷器
聚乙二醇 二甲醚 0~15
1% 10-6 6.7 42 102
碳酸 丙烯酯 0~15
1% 4×10-6 3.8 17 51
N-甲基 吡咯烷酮 室温
0.1% 4×10-6 7.2 38 107
聚乙二醇 甲基异丙基醚 0~15
磷酸三 正丁酯
室温
物 理 溶 剂 法 脱 碳
净化气,CO2 净化气,H2S
4×10-6 6.6
三个加热器和两台压缩机消耗的功率。
15
HYSYS软件功能
定 义 电 子 表 格
16
HYSYS软件功能
增加目标函数和 限制约束条件
设置参数
17
HYSYS软件功能
优化结果
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HYSYS软件功能
系统的生产运行特性:原油在集输过程中的不稳定状态、管道段塞
流对油气分离系统的影响等。
控制方案的研究:对生产装置进行动态研究,设定干扰,确定最佳
收敛参数:贫液浓度
凝析油稳定(逐级降压闪蒸+提馏塔)
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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
PR方程适用范围和SRK方程相当,在预测液体饱和体积时,其精度比SRK方程
有所提高。
BWR方程对烃类化合物较为适用。它是第一个能同时应用于汽液两相的状态方
程。1970年,K.E.斯塔林对BWR方程作了改进,提出了包括11个参数的BWRS 方程,应用范围比BWR方程更广。
4
HYSYS软件功能
的模拟、设计、性能监测的流程模拟工具。Aspen HYSYS 动
态模拟软件是世界著名的油气加工模拟系统。该系统包括动态 和稳态两大部分,并稳态模拟和动态模拟融为一体,是世界上 最先进的动态模拟系统。 Aspen HYSYS的原身为HYSIM,已有30以上的历史了, HYSIM由加拿大Hyprotech公司开发,2002年Hyprotech公司 与美国Aspen Tech公司合并, HYSIM软件更名为HYSYS并成
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天然气饱和含水量的模拟计算

定义:摩尔流量就是单位时间内流过某截面的物质 的摩尔数。

摩尔流量与体积流量的换算。 例:水流量为15L/h,那么其千摩尔流量为多少 kmol/h呢? 根据体积 15L水 计算质量是15千克 15Kg/(18g/mol)=0.83kmol 15L/h即0.83kmol/h
油、气、水三相分离 天然气水合物的预测 油气的相图绘制及预测油气的反析点 原油脱水及稳定装置的设计与优化 天然气脱水和脱硫装置的设计与优化 天然气轻烃回收装置的设计与优化 泵和压缩机的选型计算
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HYSYS软件功能
气相存在的最高压力
液相
气相
天然气相包图
气-液相共存区 临界温度 临界压力
循环气
E-101
闪蒸气去合成氨装置 CO2去回注或驱油
产品气 贫液
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、
天 然 气 脱 碳 方 法
物 理 溶 剂
MEA,DEA, DIPA, MDEA、DGA, SNPA-DEA, Flexsorb SE Selexol,NHD H2S及CO2等 Flour 有高溶解 Solvent, 度而烃溶 Rectisol, 解度低的 IF-Pexol, 有机溶剂 Purisol, Morphysorb

优化器
HYSYS中包含一个多变量稳态优化器。只要建立了流程,并且流程
已经收敛,就可以使用优化器找到一个合适的操作条件使目标函数 最小(最大)化。优化器只能在HYSYS稳态中使用。
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HYSYS软件功能

原油稳定流程的目的是在保证液相产品的饱和蒸气压不大于70 kPa的同
时使利益最大化。整个工艺的收益来自气相和液相产品收益,支出包括
的控制方案。
确定系统开工方案:模拟开工过程,监视开车过程中各种工艺参数:
动 态 模 拟
开工过程温度、压力、汽液相负荷变化等。
计算特殊的非稳态过程:计算系统紧急放空,用动态软件的强大变
量计算表功能和过程传递函数功能来模拟该过程。
生产指导和调优:在动态模拟中,可将装置的工艺参数调到各种极
限状态,以确定装置的优化状态或分析装置出现生产问题的原因。
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HYSYS软件功能
喘振控制
动 态 模 拟
液位控制
速度控制
压缩机防喘分析和控制
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工艺单元和设备模拟







混合后的压力可选择为取入口物料最 物料混合 小值或是进出口物料压力相等 物料分股 控制参数为分割比例 管道 进口物料收敛的情况下,自 分离器 动进行相平衡计算 膨胀机和压缩机 泵 控制参数为压力 节流阀 换热器(管壳式、板翅式) 控制参数为温度 空冷器、冷却器、加热器 逻辑模块(循环、设置、调节) 常用的收敛参数:塔底温度、回流比、质量控制指标 塔设备
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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

游离水
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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)
分离器、加热炉等
6
HYSYS软件功能
天 然 气 管 道 模 拟
带增压站的天然气长输管道
单井加热的采气管道
7
HYSYS软件功能

下图是原油掺水集输流程模型,用该模型可以研究原油温度、
流量和掺水量之间的关系;也可以研究集输管网的压降和温 降,优化最佳掺水量和掺水温度。
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HYSYS软件功能

油气处理与加工
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
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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
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
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天然气饱和含水量的模拟计算

气体体积流量与摩尔流量的换算
气体的体积流量与气体的温度、压力及组成有关,
而摩尔体积只与气体的组成有关。
由HYSYS软件可知标况下1kmol/h某组成的天然
气真实体积流量为23.96m3/h,标况下天然气的 体积流量为100×104m3/d,其摩尔流量为 100×104÷24÷23.96=1739kmol/h。
醇 烃 分 离
脱乙烷塔
脱 丁 烷 塔
塔顶回流
轻烃回收单元流程模拟图
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冷剂+膨胀机制冷凝液回收工艺
024-E-01 预冷器 024-C-02 丙烷制冷机组 024-X-01/024-C-01 膨胀机/压缩机组 024-T-01 接触塔 024-E-02 脱乙烷塔顶 冷凝器 024-T-02 脱乙烷塔 024-E-03 脱乙烷塔 底重沸器 025-T-01 脱丁烷塔 025-A-01 脱丁烷塔 顶空冷器 025-E-02 脱丁烷塔 顶后冷器 025-D-01 脱丁烷塔 顶回流罐 外输干气
为Aspen工程套件( Aspen Engineering Suit)的一部分。
3
HYSYS软件功能

物料组成
组分模型
黑油模型
直接输入物料的组成数据或定义假组分 输入物料的物性参数

物性包
状态方程(EOS)
SRK方程比较简单,准确度有提高,能兼用于非极性系统的汽液两相,用于气
液平衡计算以及焓差计算,效果也较好。1979年,索阿韦又对 SRK方程进行了 改进,改进后的方程可用于极性和非极性物质。
冷却水
轻烃外输
025-E-01 脱丁烷塔底 重沸器
025-E-03 塔底轻烃 后水冷器
冷剂+膨胀机制冷凝液回收工艺流程
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三甘醇脱水工艺模拟
33
天然气脱碳工艺
表1 天然气脱CO2主要方法
分 脱酸溶剂 类 化 学 各种醇 胺 胺溶液 法 工艺名称 工作原理 胺液具有碱性,可在常 温下与H2S及CO2反应, 然后升温降压再生,放 出所吸收的酸气,溶液 循环使用 利用H2S及CO2在溶剂中 高溶解度和烃的低溶解 度而脱除酸气,通过降 压闪蒸等措施析出酸气 而再生,溶液循环使用 主要特点 适应性
西南石油 大学
何 愈 歆 郑贤英
2012年5月
1
内容提要

HYSYS软件功能 工艺单元及设备模拟 天然气饱和含水量的模拟计算 然气低温分离脱水脱烃工艺模拟 冷剂制冷+膨胀机制冷凝液回收工艺模拟 三甘醇脱水工艺模拟 Selexol脱碳工艺模拟
2
HYSYS软件功能
Aspen HYSYS软件是面向油气生产、气体处理和炼油工业
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
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天然气脱碳工艺
脱碳方案1(活化MDEA工艺流程图)
活度模型(Activity models)
Wilson模型:适用范围广和使用简便,不能应用于部份互溶系统
Van Laar NRTL(Nonrandom Two —Liquid)模型是Wilson模型的推广。
不仅适用于汽液相平衡的计算,而且也可用于液液平衡的二组分 活度系数的计算,所以它同时适用于互溶和部份互溶系统。 NRTL方程对酮、醇、醚体系均有较高的预测精度,对于含水系 统,NRTL方程通常比其他方程拟合的更好。
凝析气相包图
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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
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பைடு நூலகம்
HYSYS软件功能
膨胀机制冷凝液回收工艺流程
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HYSYS软件功能

电子表格
HYSYS电子表格可以将包含在其中的函数关系应用到流程模拟中,
它能对流程中的变量进行特定的计算。电子表格中的数据会随着流 程中变量的变化而变化。电子表格不但可以在HYSYS稳态模拟中使 用也可以在动态模拟中使用。
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。
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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
净化度高,既可完全脱 出H2S和CO2,也可选择脱 对不同天然气 除H2S,烃吸收少,脱有 组成有广泛的 机硫效率不高,工业经 适应性 验丰富
达到H2S高净化度较困难 ,溶液负荷与酸气分压 成正比,能耗低、有烃 损失等问题,溶剂较贵
适于天然气中 酸气分压高且 重烃含量低的 工况
适于高酸气浓 度的天然气处 理,可作为第 一步脱硫脱碳 措施
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