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过程模拟的作用？

  • 新工艺的开发研究
  • 新装置的设计
  • 旧装置的改造，包括节能降耗、能量优化、参数优化等
  • 故障诊断
  • 工艺生产的科学管理

Hysys的优点

  • 工艺流程简化
  • 热力学基础数据全面
  • 简单易上手
  • 内置能量优化、成本优化等
  • 针对第三方集成过程开放环境及利用ActiveX参与编程软件，可通过matlab、python、vd等语言进行调用

hysys和aspen的关系：

Aspen plus适合用于精细化工、电解质、聚合物，固体处理等流程。而Aspen hysys则适用于石油炼制、石油化工，天然气、原油性质模拟与表征等过程的计算。在hysys中，可以直接利用其中的单元模块进行油气处理有关的模拟，比如蒸馏，裂解，延迟焦化等等

界面介绍

更正：蓝色应该是用户输入值

在导入物质的时候，偶尔会遇到hysys中没有的物质，但是aspen的数据库中有，也可以使用aspen的数据库进行导入：

案例模拟

一烃类混合物，含有乙烷0.15（摩尔分数），丙烷0.2，异丁烷0.6，正丁烷0.05 。温度10℃，压力101.3kPa，将其先压缩至345kPa，后冷却至0℃，送入分离器进行分离，忽略冷却器压降，计算两股产品物料的流量和摩尔组成

组分输入

和aspen一样，首先是要输入流程所用到的所有组分物性和方法

点击添加之后，进入组分添加页面（默认数据库为hysys）

添加好组分，进入物性包界面：

点击添加：

点击PR方程完成物性部分设置

模拟界面

点击左下角的模拟，进入模拟界面

右边的就是模型选项版，可以放置所需要的模块

首先放置第一个物流，也就是进料口：

会自动弹出流股设置相关：

输入流股组成：

输入温度、压力、流量：

注意单位，建议使用SI单位集

流股变为已求解状态：

搭建流程

放置压缩机，连接流股2和设备能量线（按住Ctrl键拖出）：

设置流股2压力：

image-20210824160211470

放入冷凝器：

设置换热器压降：

设置流股3温度：

放置闪蒸罐：

查看结果

双击流股4和5查看流股组成和其他状态信息：

这样，就完成了一个简单的闪蒸模拟

HYSYS中的干度问题

所谓干度，是指蒸汽质量与总质量的质量的比值，而湿度分为绝对湿度和相对湿度，绝对湿度指每立方米湿蒸汽中含水蒸气的质量，相对湿度指湿蒸汽中水蒸气的实际含量接近最大可能量的程度，即湿蒸汽中水蒸气的实际分压与同温度下水蒸气饱和压力之比。热力学中干度的定义如下：汽液共存物中，汽相的质量分数或摩尔分数

在同样干度都为0的情况下，为什么会出现40和100.2℃两种温度？

在HYSYS中，输入干度为0，就代表着这个流股处于饱和液相这个状态，而求解出来的干度为0，既可以是饱和液态，也可以是过冷度

调节器

调节器的作用主要是通过改变自变量，使模块满足单元操作/流股因变量的需求，对应Aspen中的就是设计规范

在单独求解模式中求解方法有两种：

  • 割线法（Secant搜索法）：计算慢，但是稳定
  • Broyden搜索法：速度快不稳定

同步求解就是将多个调节器协调共同进行求解，同步调节管理器中打开之后就是所有的调节器，选择需要同步调节的调节器，最优化控制激活之后可以提高联立求解的效率

案例模拟

在上一个例子中，通过调节器调节压缩机的压力使闪蒸罐液相产物中异丁烷的摩尔分数达到0.7

添加一个调节器：

选择自变量为流股2的压力：

因变量为流股5中异丁烷的摩尔分率：

指定目标值：

设置自变量上下限及迭代次数：

解算已经完成，查看结果：

最终将流股2的压力调整到了318.4kPa

设置器

设置器主要作用是基于一过程变量，设置另一个过程变量的值

在设置器的参数调节页面，可以修改线性关系式的系数，改变目标变量，线性关系为Y=MX+B M是系数，通常为1，B是截距

案例模拟

在上一个案例中，通过设置器模块改变流股2的压力，使其和流股1的压力成线性变化，变化量为100kPa

设置设置器模块的目标变量为流股2的压力：

源变量来自于流股1：

此时会提示一致性错误，那是因为流股2的压力本已经设置了，只需要将流股2的压力设置值删除即可：

删除流股2的压力之后，点击启用解算即可：

每一次报错的时候HYSYS会自动停止解算，所以修改之后需要手动再次启用解算器

将设置器截距改为要求的100kPa：

查看流股2的压力：

比流股1的101.3kPa增加了100kPa，完成了一个增量的设置，且压力显示为黑色，即是系统计算值