Hysys在石油化工领域中的应用
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第7章 Hysys在石油化工领域中的应用
1
石油加工
原油脱盐脱水
常减压蒸馏过程
催化裂化
石油加工
第1节 油品表征 Oil Characterization
Crude Oil Characterization
Boiling point analysis : TBP Curve (True Boiling Point)
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
两个重要参数： Specific gravity is normally presented in units of oAPI, which is defined as follows:
A specific gravity curve, as a function of % distilled, is sometimes established
石油的馏分组成
1.馏分 ：是指用分馏方法把原油分成的不同沸点范围的 组分 石油是一个多组分的复杂混合物，每个组分有其各自不同 的沸点 用分馏的方法，可以把石油馏分分成不同温度段，如 <200℃、200～350℃等，称为石油的一个馏分 馏分不等同于产品
2.馏分与产品的区别：石油产品是石油的一个馏分，但馏分
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
MW : based on correlation (NBP, SPGR) if no data available
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
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)
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
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。
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
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
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
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)
Hysys油品表征
TBP物性曲线(Distillation)
Liq. Vol.！
注意单位！
4. 点击 Calculate，完成assay计算
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（Cut/Blend）
Hysys中的切割/调和特性是把一个或更多个化验的内部工
切割范围
· 自定义点– 规定所需的虚拟组分个数，根据内部权重方案分 配切割比例
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）
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
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
来自百度文库
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)
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
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
间歇精馏
平衡气化
规格化蒸馏设备(17块 在一定压力、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
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)
并不等同于产品。石油产品要满足油品的规格要求，馏分 要变成产品还必须对其进一步加工
3.直馏馏分：从原油直接分馏得到的馏分。它基本保留了 石油化学组成的本来面目，如：不含不饱和烃，在化学组
成中含有烷烃、环烷烃、芳香烃等 naphtha 4.石油中含有的馏分，一般规定： Atmospheric gas oil
作曲线分割成虚拟组分。石油表征窗口的调和表页提供了 两个功能，把石油切割成虚拟组分并把两个或更多个化验 调和成一套虚拟组分。
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
切割范围
· 自动切割
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
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
Impossibility to identify all the chemical components present decomposition of cuts and crude into pseudo-components
1
石油加工
原油脱盐脱水
常减压蒸馏过程
催化裂化
石油加工
第1节 油品表征 Oil Characterization
Crude Oil Characterization
Boiling point analysis : TBP Curve (True Boiling Point)
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
两个重要参数： Specific gravity is normally presented in units of oAPI, which is defined as follows:
A specific gravity curve, as a function of % distilled, is sometimes established
石油的馏分组成
1.馏分 ：是指用分馏方法把原油分成的不同沸点范围的 组分 石油是一个多组分的复杂混合物，每个组分有其各自不同 的沸点 用分馏的方法，可以把石油馏分分成不同温度段，如 <200℃、200～350℃等，称为石油的一个馏分 馏分不等同于产品
2.馏分与产品的区别：石油产品是石油的一个馏分，但馏分
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
MW : based on correlation (NBP, SPGR) if no data available
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
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)
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
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。
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
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
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
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)
Hysys油品表征
TBP物性曲线(Distillation)
Liq. Vol.！
注意单位！
4. 点击 Calculate，完成assay计算
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（Cut/Blend）
Hysys中的切割/调和特性是把一个或更多个化验的内部工
切割范围
· 自定义点– 规定所需的虚拟组分个数，根据内部权重方案分 配切割比例
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）
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
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
来自百度文库
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)
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
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
间歇精馏
平衡气化
规格化蒸馏设备(17块 在一定压力、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
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)
并不等同于产品。石油产品要满足油品的规格要求，馏分 要变成产品还必须对其进一步加工
3.直馏馏分：从原油直接分馏得到的馏分。它基本保留了 石油化学组成的本来面目，如：不含不饱和烃，在化学组
成中含有烷烃、环烷烃、芳香烃等 naphtha 4.石油中含有的馏分，一般规定： Atmospheric gas oil
作曲线分割成虚拟组分。石油表征窗口的调和表页提供了 两个功能，把石油切割成虚拟组分并把两个或更多个化验 调和成一套虚拟组分。
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
切割范围
· 自动切割
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
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
Impossibility to identify all the chemical components present decomposition of cuts and crude into pseudo-components