HYSYS应用基础教程(总)课件.ppt

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1、HYSYS应用基础教程,大庆石化总厂培训中心仿真,HYSYS应用基础教程-2-,第一章 HYSYS入门,定义一个流体包并在PFD中加入物流：理解闪蒸计算并学习使用Utility工具：,熟悉HYSYS的使用：,定义流体包及在PFD中加入物流：,HYSYS应用基础教程-3-,第一章 HYSYS入门,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。,HYSYS应用基础教程-4-,第一章 HYSYS入

2、门,模拟基础管理器,组份列表 物性方法 假组份 油管理器 反应列表,HYSYS应用基础教程-5-,第一章 HYSYS入门,模拟环境：,主流程 子流程 塔流程,HYSYS应用基础教程-6-,第一章 HYSYS入门,HYSYS应用基础教程-7-,第一章 HYSYS入门,组分列表：N2,H2S,CO2,C1,C2,C3,i-C4,n-C4,i-C5,n-C5,C6,H2O,C7+(NBP=110C)物性方法：Peng RobinsonGasWell 1(Mole Fraction)：,HYSYS应用基础教程-8-,第一章 HYSYS入门,GasWell 2(Mole Fraction)：GasWel

3、l 3(Mole Fraction)：问题：哪些条件需要在模拟基础当中输入，哪些条件需要在模拟环境当中输入？,HYSYS应用基础教程-9-,第一章 HYSYS入门,建立组份列表 加入库组份 自定义组份 Sortlist组份 View组份 Remove组份,HYSYS应用基础教程-10-,第一章 HYSYS入门,导出组份列表 Gasplant.cml导入组份列表 Gasplant.cml查看/删除/复制 组份列表。,C:ProgramefileHyprotechHysys3.2Paks,HYSYS应用基础教程-11-,进入模拟环境,选物性方法,状态方程（气相）活度系数（液相）,第一章 HYSYS

4、入门,3,HYSYS应用基础教程-12-,第一章 HYSYS入门,C:ProgramefileHyprotechHysys3.2Paks,导出流体包 Gasplant.fpk导入流体包 Gasplant.fpk查看/删除/复制流体包。,HYSYS应用基础教程-13-,第一章 HYSYS入门,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-14-,对照C7、C7+和C8的属性：,将所有组分加入组分列表，选中目标组分，单击 按钮。,第一章 HYSYS入门,HYSYS应用基础教程-15-,第一

5、章 HYSYS入门,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-16-,第一章 HYSYS入门,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,HYSYS应用基础教程-17-,闪蒸计算：在物流组成确定的情况下，Vf,T,P,H,S等参数，HYSYS只要在这些变量中知道两个（且其中一个是T/P），即可确定

6、其它三个变量的值。完全定义物流：闪蒸计算+物流流率露点计算：（汽相中产生第一滴液体）给Vf=1,T=P,or Vf=1,P=T泡点计算：（液相中产生第一个汽泡）给Vf=0,T=P,or Vf=0,P=T,第一章 HYSYS入门,HYSYS应用基础教程-18-,对物流GasWell 2执行P-T闪蒸计算，设置压力为7500kpa;温度为10C;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7500kpa;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7500kpa;请问泡点温度为多少？按下所示数据完成物流条件,第一章 HYSYS入门,HYSYS应用基础

7、教程-19-,第一章 HYSYS入门,选择系统单位集,单击Clone,更改单位集名称,修改单位,HYSYS应用基础教程-20-,第一章 HYSYS入门,在系统单位集SI基础上，定制单位集Daqing，更改如下表所示的单位：,HYSYS应用基础教程-21-,第一章 HYSYS入门,在系统单位集SI基础上，定制单位集Refinery，更改如下表所示的单位：,HYSYS应用基础教程-22-,第一章 HYSYS入门,GasWell1的相图：ToolsUtilities,HYSYS应用基础教程-23-,第一章 HYSYS入门,考察GasWell2的质量密度在压力2500KPa,5000 KPa,7500

8、KPa和9000KPa 下随温度变化的情况：热键Ctrl+U,HYSYS应用基础教程-24-,第一章 HYSYS入门,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。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-25-,第一章 HYSYS入门,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10

9、0kpa到10000kpa的泡点和露点曲线。,HYSYS应用基础教程,大庆石化总厂培训中心仿真,HYSYS应用基础教程-27-,掌握HYSYS各类数据的输入：,理解HYSYS中信息的双向传递过程：,考察流程/输入各类数据等：,利用HYSSYS搭建一个丙烷制冷流程：,第二章 丙烷制冷循环,HYSYS应用基础教程-28-,第二章 丙烷制冷循环,请大家将文件保存为C3loop.hsc,HYSYS应用基础教程-29-,第二章 丙烷制冷循环,建组份列表:C3,物流1数据：,选物性方法:Peng Robinson,物流3数据：,HYSYS应用基础教程-30-,模拟实际设备：,进行逻辑运算：,循环模块 平衡

10、模块 调整模块,化工厂,计算值,初值,压缩机/换热器/罐/塔,第二章 丙烷制冷循环,HYSYS应用基础教程-31-,连接物流：,输入数据：,加入模块：,完成流程,加其它模块,第二章 丙烷制冷循环,HYSYS应用基础教程-32-,隐藏对象：选中对象并单击鼠标右键，在出现的下拉菜单中选择Hide命令。显示隐藏对象：显示表格：选中对象并单击鼠标右键，在出现的下拉菜单中选择Show table命令。翻转：变换图标：Zoom Out/Zoom In/Zoom All/Attach Mode/Size Mode/Break Connection,第二章 丙烷制冷循环,在PFD上单击鼠标右键，并在出现的下拉

11、菜单中选择Reveal Hidden Objects命令。,选中对象并单击鼠标右键，在出现的下拉菜单中选择Transform命令，并在随后出现的子菜单中选择翻转的角度和方向。,选中对象并单击鼠标右键，在出现的下拉菜单中选择Change icon命令，并在随后出现的对话框中选择所要的图标。,在完成流程搭接之后，并不会出现一张完美的流程图，我们可以通过PFD操作，来打造整洁、实用的画面，常用的PFD操作包括：,HYSYS应用基础教程-33-,将.hsc文件转 换成.tpl文件 另存文件,第二章 丙烷制冷循环,C:ProgramefileHyprotechHysys3.2Template,HYSYS

12、应用基础教程-34-,第二章 丙烷制冷循环,在这个例子当中，如果我们不知道Chiller的热负荷，但是知道压缩机标定功率为250hp，且以最大功率的90%运行，那么当压缩机的效率为72%的时候，Chiller的热负荷是多少？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-35-,第二章 丙烷制冷循环,如果制冷剂换成组成为摩尔百分比为95/5有丙烷/乙烷混合物，会对整个循环有影响吗？如果有，这个新的组成能够承担制冷任务吗？请同基础工况进行对比：,HYSYS应

13、用基础教程-36-,第二章 丙烷制冷循环,加入一套优化装置,创建如下图所示的两级制冷循环,在下表所示的物流条件下,考察新流程的净压缩功为多少马力？,请大家将文件保存为C3loop2.hsc,HYSYS应用基础教程,大庆石化总厂培训中心仿真,HYSYS应用基础教程-38-,第三章 冷冻气厂流程,安装并收敛换热器,安装并收敛换热器学习使用逻辑操作模块：,利用HYSYS搭建一个冷冻气厂,逻辑操作模块的使用,HYSYS应用基础教程-39-,Sales gas spec:HC dewpoint T-15C(5F)at 6000kPa,第三章 冷冻气厂流程,请大家将文件保存为Gasplant.hsc,HY

14、SYS应用基础教程-40-,换热器进行管、壳两侧的如下计算：物料平衡计算:进料=出料能量平衡计算:Mcold(H)cold-Qleak-Mhot(H)hot-Qloss=平衡允差可以算出 T,P,Duty,Flow,UA以及LMTD。其中:Duty=K*A*LMTD UA=K*LMTD,对于一个确定的换热器而言,UA是 一个体现其单位面积换热能力的常数。LMTD=（T1-T2）/ln(T1/T2)T1=Thot,out-Tcold,in,T2=Thot,in-Tcold,out,第三章 冷冻气厂流程,HYSYS应用基础教程-41-,第三章 冷冻气厂流程,定义连接页 输入名称 连接进料及产品进入

15、参数页,HYSYS应用基础教程-42-,用端点法（End-Point）,用权重法（Weighted）将换热器分成不同区域，精确计算LMTD,第三章 冷冻气厂流程,换热模式：,HYSYS应用基础教程-43-,第三章 冷冻气厂流程,定义参数页 选择换热模式 输入操作参数,端点法 权重法,HYSYS应用基础教程-44-,热平衡。是Hysys必加规定，且Heat Balance=0 温度（T）最小温差（MinApproach）UA。对数平均温差LMTD。,换热规定：,第三章 冷冻气厂流程,HYSYS应用基础教程-45-,第三章 冷冻气厂流程,定义换热规定：选择规定类型 输入规定值 激活规定,HYSYS

16、应用基础教程-46-,完成流程查看计算结果,第三章 冷冻气厂流程,HYSYS应用基础教程-47-,不模拟实际的生产设备，是逻辑运算工具。可将入口物流的信息传递到出口物流上。根据用户所作的选择，可完成能量及物料平衡。Mole 只传递每个组分的摩尔流量。(物料平衡)Mass 只传递质量流量。(物料平衡)Heat 只传递热量。(能量平衡)Mole and Heat 传递热量及摩尔流量。(物/能平衡)Mass and Heat 传递热量及质量流量。(物/能平衡),第三章 冷冻气厂流程,HYSYS应用基础教程-48-,第三章 冷冻气厂流程,连接平衡物流定义平衡类型,HYSYS应用基础教程-49-,第三章

17、 冷冻气厂流程,从SalesGas物流的计算结果可知，在6000Kpa的大气压力下，该物流的露点温度为-9.847，不能满足质量指标HC dewpoint T-15C，想一下本流程中调整哪个变量可以满足指标的要求，独立变量和目标变量分别是什么？物流的露点由组成决定，改变组成只有改变后冷的温度。,HYSYS应用基础教程-50-,是一个逻辑运算工具。通过变化一个物流变量的值（自变量/调整变量）以满足其它物流或模块的要求值或规定值（因变量/目标变量）。自动反复地做试差，调整自变量直到因变量满足用户规定的目标值。,第三章 冷冻气厂流程,HYSYS应用基础教程-51-,按照自变量的初值计算流程得到一个因

18、变量的值与用户规定的目标值进行比较,看差值是否小于允差若小于允差则流程收敛若大于允差，则根据用户给出的步长，对自变量的初值作出调整继续解算流程，直到算出的因变量的值与目标值相等。,第三章 冷冻气厂流程,HYSYS应用基础教程-52-,第三章 冷冻气厂流程,选择调整变量(自)选择目标变量(因)给出调整目标,HYSYS应用基础教程-53-,方法:割线法（Secant），收敛较慢但容易收敛。拓宽法（Broaden），收敛较快但容易发散。允差:Error=|因变量-目标植|Tolerance。太大计算不精确，太小则不易收敛步长:步长太小则模型收敛较慢，建议不要用得太小最小值及最大值:二者确定迭代计算的

19、范围。迭代次数:根据最大值、最小值以及步长来确定迭代次数.,第三章 冷冻气厂流程,HYSYS应用基础教程-54-,第三章 冷冻气厂流程,选择调整方法设定允差给出步长给出调整范围给出迭代次数,HYSYS应用基础教程-55-,在运行调整模块以前流程要先有解调整变量(自)必须是一个用户输入变量(blue)最好先手算试一下（不是真正的手算，而是手动送值，比如说独立变量是温度的话，可以先把温度提高一块，看怎么影响目标变量，再降低一点看怎么影响，可以知道所设变量变化的区间是什么，看是让它往大变还是往小变。）,第三章 冷冻气厂流程,HYSYS应用基础教程-56-,使用户有机会观察一个关键的过程变量是怎样对模

20、拟过程的变化作出反应。相当于在小范围内把静态模拟变为动态模拟，是多次重复性的模拟计算。用第二章的Challenge示例研究改变第一段压缩机出口压力对制冷循环所要求的总功率的影响。示例文件：C3loop2.hsc改变物流4的压力。考察所有压缩机对能量的总需求。,第三章 冷冻气厂流程,HYSYS应用基础教程,大庆石化总厂培训中心仿真,HYSYS应用基础教程-58-,第四章 NGL精馏流程,完成塔的模拟：,理解HYSYS中的塔子流程环境：,应用输入专家工具加入塔模块：在塔模块中添加特殊规定：,学习利用HYSSYS完成塔的模拟：,HYSYS应用基础教程-59-,第四章 NGL精馏流程,HYSYS应用基

21、础教程-60-,第四章 NGL精馏流程,HYSYS应用基础教程-61-,Absobor,Reboiled absobor,Refluxed absobor,Distillation,在假定进料完全规定的条件下：,第四章 NGL精馏流程,HYSYS应用基础教程-62-,塔的自由度数与的塔模型结构有关DOF=#Side Exchangers+#SideDraws+#SideStrippers+#Pump rounds再沸器和冷凝器作为侧线换热（side exchangers）每个中段回流及侧线汽提都有侧线采出.HYSYS能自动算出DOF数塔规定的数目必须 满足DOF的数目（即数目相等，有多少DOF

22、就做多少个塔规定）。,第四章 NGL精馏流程,HYSYS应用基础教程-63-,第四章 NGL精馏流程,引导用户通过塔的安装步骤:有4个连续页，在信息提供完全情况下才能到下一页:目标是提供运行塔所要求的基本信息：引导进入塔的属性窗口：可在Tools/preferences/Simulation/Column选择专家系统可用或不可用：,HYSYS应用基础教程-64-,第四章 NGL精馏流程,HYSYS应用基础教程-65-,第四章 NGL精馏流程,HYSYS应用基础教程-66-,第四章 NGL精馏流程,HYSYS应用基础教程-67-,第四章 NGL精馏流程,HYSYS应用基础教程-68-,第四章 N

23、GL精馏流程,HYSYS应用基础教程-69-,HYSYS中特殊类型的子流程：,第四章 NGL精馏流程,独立的塔解算器：,选择应用不同的流体包：,构建用户模板：,同步解算多个操作模块：,HYSYS应用基础教程-70-,第四章 NGL精馏流程,塔计算结果查看进出塔子流程,HYSYS应用基础教程,大庆石化总厂培训中心仿真,HYSYS应用基础教程-72-,定义化验分析数据：,定义化验分析数据：生成虚拟组分：在流程中安装油品：,掌握石油表征的步骤：,第五章 油品表征,HYSYS应用基础教程-73-,第五章 油品表征,石油是一种成份复杂的混合物，且存在地区差异，很难用几种组份描述清楚，Hysys利用所输入

24、的分析化验数据，可以自动分割出虚拟组分，完成油品的表征。因此，在Hysys当中定义油品分以下步骤：定义分析化验数据生成虚拟组分安装油品,请大家将文件保存为Crude.hsc,HYSYS应用基础教程-74-,第五章 油品表征,使用自定义单位 集Refinery导入流体包进入油品环境,HYSYS应用基础教程-75-,第五章 油品表征,定义化验数据类型输入数据计算外推方法查看结果,Assay Basis,HYSYS应用基础教程-76-,第五章 油品表征,总体属性：分子量：大于16(UOP)K因子：小于8大于15 质量密度：大于250小于2000kg/m3 总体密度：给出两点温度，通常为37.78和9

25、8.89,HYSYS应用基础教程-77-,第五章 油品表征,导入化验数据选择切割方式,给出切割点提交,HYSYS应用基础教程-78-,第五章 油品表征,切割方式：自动切割：用户点：系统依据规定的点数按如下权重表所示比例切割。用户范围：规定沸点范围及每段范围的点数。,HYSYS应用基础教程-79-,第五章 油品表征,转到安装油品页定义油品物流名,HYSYS应用基础教程-80-,第五章 油品表征,我们在井喇3816-17-223、井喇3813-16-232、喇2904计量间采取油样，经过化验分析，获取如下数据，导入组份列表Daqing.cml，并根据下述条件分别定义安装二股油物流290及381（物

26、性方法选用PR方程，切割选项为“User Point”切割点数为5，保存文件为Daqing.hsc）：,间2904,井17-223,蒸馏曲线,HYSYS应用基础教程-81-,第五章 油品表征,HYSYS应用基础教程-82-,第五章 油品表征,HYSYS应用基础教程-83-,第五章 油品表征,HYSYS应用基础教程-84-,第五章 油品表征,要点：粘度为运动粘度，任意选择两个温度下的粘度由于17-232油品没有蒸馏曲线，所以选用UOPK特性因子12.1外推方法选择：,HYSYS应用基础教程,大庆石化总厂培训中心仿真,HYSYS应用基础教程-86-,第六章 气体集输流程,利用管段模块模拟输气管线,

27、HYSYS应用基础教程-87-,请大家将文件保存为Gasgather.hsc,第六章 气体集输流程,HYSYS应用基础教程-88-,管段模块可用于计算：给出管段规定及物流流率解算压降给出压降、物流流率及管径解算管长给出管径、管长及压降解算流率总之，在四个数据中知道三个可算出第四个,第六章 气体集输流程,HYSYS应用基础教程-89-,第六章 气体集输流程,连接页：连接物流 连接能流(不可省)参数页：选择物流计算方法 提供压降/总散热量,HYSYS应用基础教程-90-,第六章 气体集输流程,物流计算方法选择：单相物系使用达西方程（Darcy equation）多相物系使用下表所示方法,HYSYS

28、应用基础教程-91-,第六章 气体集输流程,管段尺寸：管长/海拔高度 管径/壁厚热量传递 环境温度 导热系数,HYSYS应用基础教程-92-,第六章 气体集输流程,管道的管长及海拔高度变化：,HYSYS应用基础教程-93-,第六章 气体集输流程,定义管道尺寸：管长/海拔变化 管径/壁厚,HYSYS应用基础教程-94-,第六章 气体集输流程,传热计算方法选项：规定总的HTC:如果管道的总导热系数及环境温度已知，则每个管段均可进行严格的导热计算。估算单项HTC：包括管壁导热系数（由材质决定）包括管壁内膜导热系数 包括保温层导热系数 包括环境导热系数（土壤/水/空气）,HYSYS应用基础教程-95-

29、,第六章 气体集输流程,热量传递：定义环境温度 提供导热系数分析结果：表格 曲线,HYSYS应用基础教程-96-,第六章 气体集输流程,如果GasWell2的产气量增加到1000kgmole/h，那么现有的管道能够处理增加的物流吗？如果不能，是哪一根管子限制了系统物流，采取什么方式可以使问题得到解决？如果天然气厂报告说管网出口的温度为38C，压力为7457KPa，请你利用模拟模型，找出各井的压力是多少？,HYSYS应用基础教程,大庆石化总厂培训中心仿真,HYSYS应用基础教程-98-,第七章 两级压缩流程,循环模块的使用：,物流撕裂位置的选择：,循环模块的安装和使用：物流撕裂位置的选择：,利用

30、HYSYS搭建一个两级压缩流程：,HYSYS应用基础教程-99-,第七章 两级压缩流程,HYSYS应用基础教程-100-,第七章 两级压缩流程,是一种逻辑运算工具，不能代表实际设备：其入口物流是一股计算物流，出口物流是一股假设物流：要解决3个问题，即什么时候加(When)、在哪里加(Where)以及怎么加(How)。,HYSYS应用基础教程-101-,流程当中存在下游物流与上游物流混合，或构成封 闭的环：流程当中有其它 物流进出：,化工厂,计算值,初值,第七章两级压缩流程,HYSYS应用基础教程-102-,第七章 两级压缩流程,最小化循环模块数：加在下游物流集中设备出口。（Mixer）或上游物

31、流分散设备入口（Column,Tee）最小化循环变量数，即尽可能多的固定变量：放在分离器的入口。流程中有压缩机的话，加在后面冷却器或加热器的出口。放在主物流上，不要放在循环物流上。变量包括Vf、T、P、F、H、S。,HYSYS应用基础教程-103-,第七章 两级压缩流程,过程1：解算没有循环物流的流程。加入循环模块，并只连接计算物流。将假定物流连入流程。过程2：给假定物流赋初值。计算流程直到计算物流解算。加入循环模块。,HYSYS应用基础教程-104-,第七章 两级压缩流程,给假设物流赋初值。解算整个流程，得到计算值将计算值与初值进行比较若二者之差小于设定允差，则流程收敛若差值大于允差，则将得到的计算值赋给假设物流，作为新的初值继续解算流程，直到二者差值小于设定的允差。,HYSYS应用基础教程-105-,第七章 两级压缩流程,在循环模块内使用的是允差敏感度。它们不是真实的允差，而是HYSYS内部收敛允差的倍数。HYSYS内部允差:汽化分率：0.01温度：0.01压力：0.01流率：0.001焓：1.00组成：0.0001,HYSYS应用基础教程-106-,第七章 两级压缩流程,HYSYS应用基础教程-107-,第七章 两级压缩流程,HYSYS应用基础教程-108-,第七章 两级压缩流程,HYSYS应用基础教程-109-,第七章 两级压缩流程,