艾斯本 Aspentech HYSYS 工艺流程模拟软件 制造工艺仿真

HYSYS 软件是世界著名油气加工模拟大型专家系统软件。该软件分动态和稳态两大部分，主要用于油田地面工程建设设计和石油石化炼油工程设计计算分析，其动态部分还可用于指导原油生产和储运系统的运行。对于油田地面建设该软件可以解决以下问题：

一、（1）在油田地面工程建设中的应用

各种集输流程的设计、评估及方案优化

站内管网、长输管线及泵站

管道停输的温降

收发清管球及段塞流的预测

油气分离

油、气、水三相分离

油气分离器的设计计算

天然气水化物的预测

油气的相图绘制及预测油气的反析点

原油脱水

原油稳定装置设计和优化

天然气脱水（甘醇或分子筛）、脱硫装置设计和优化

天然气轻烃回收装置设计和优化

泵、压缩机的选型和计算

（2）在石油石化炼油方面的应用

常减压系统设计和优化

FCC 主分馏塔设计和优化

气体装置设计和优化；

汽油稳定、石脑油分离和气提、反应精馏、甲烷化反应器、酸水分离器、硫和 HF 酸烷基化、脱异丁烷塔等设计与优化；

在气体处理方面可完成：胺脱硫、多级冷冻、压缩机组、脱乙烷塔和脱甲烷塔、膨胀装置、气体脱氢、水合物生成 / 抑制、多级、平台操作、冷冻回路、透平膨胀机优化。

二、 HYSYS 软件的国内外应用情况

HYSYS 国外代表性用户： BP 、Chevron 、Dow 、DuPont 、Exxon Mobil 、Fluor Daniel 、Monsanto 、 Glaxo SmithKline 、Rohm Hass 、Bayer 、Shell 、PraxAir 、UOP 等

HYSYS 在国内应用非常广泛，所有的油田设计系统全部采用该软件进行工艺设计。下面是部分国内用户名单：

大庆油田设计院、辽河油田设计院、华北油田设计院、大港油田设计院、四川油田设计院、长庆油田设计院、青海油田设计院、中原油田设计院、江汉油田设计院、克拉玛依油田设计院、克拉玛依油田研究院、独山子炼油厂、独山子石化设计院、廊坊管道勘察设计研究院、中国海洋总公司生产研究中心、中国海洋总公司石油工程公司（天津塘沽）。中国海洋总公司南海分公司、壳牌中国分公司、辽阳化纤公司、辽阳石化设计院、大庆石化设计院、岳阳石化公司、九江石化公司、南京石化公司、扬子石化公司、扬子石化设计院、抚顺石化设计院、抚顺石化公司、金陵石化公司、茂名石化设计院、 镇江炼化工程公司等

三、 HYSYS 软件功能

HYSYS 软件与同类软件相比具有非常好的操作界面，方便易学，软件智能化程度高。

最先进的集成式工程环境：由于使用了面向对象的新一代编程工具，使集成式的工程模拟软件成为现实。在这种集成系统中，流程、单元操作是互相独立的、流程只是各种单元操作对象的集合，单元操作之间靠流程中的物流进行联系。在工程设计中稳态和动态使用的是同一个对象，共享对象的数据，不需要进行数据传递。因此在这种最先进且易于使用的系统中用户能够得到最大的效益。

内置人工智能：在HYSYS 中设有人工智能系统，在所有过程中都能发挥非常重要的作用。当输入的数据能满足系统计算要求时，人工智能系统会驱动系统自动计算。当数据输入发生错误时，该系统会告诉用户哪里出现问题。

数据回归包：数据回归包提供了强有力的回归工具。借助实验数据或库中的标准数据，通过该工具用户可得到焓、气液平衡常数 K 等的数学回归方程（方程的形式可自定）。使用回归公式可以提高运算速度，在特定的条件下还可提高计算精度。

严格物性计算包：HYSYS 提供了一组功能强大的物性计算包，它的基础数据也是来源于世界上富有盛名的物性数据系统，并经过 AspenTech 公司的严格校验。这些数据包括 20,000 个二元交互作用参数和 4,500 多个纯组份数据。

功能强大的物性预测系统：对于 HYSYS 标准库没有包括的组分，用户可通过自定义虚拟组分，然后选择 HYSYS 的物性计算包来自动计算基础数据。

DCS 接口：HYSYS 通过其动态链接库 与 DCS 控制系统链接。装置的 DCS 数据可以输入 HYSYS，而 HYSYS的工艺参数也可以传回装置。通过这种技术可以实现：1) 在线优化控制；2) 生产指导；3) 生产培训；4) 仪表设计系统的离线调试。

事件驱动：将模拟技术和完全交互的操作方法结合，使 HYSYS 获得成功。而利用面向对象的技术使 HYSYS 这一交互方式提高到一个更高的层次，即事件驱动。当工程师在研究方案时，需要将许多工艺参数放在一张表中，变化一种或几种变量时，另一些也要随之改变，计算出来的结果也要在表中自动刷新。这种多处显示数据随计算结果自动变化的技术就叫事件驱动。通过这种途径能使工程师对所研究的流程有更彻底的了解。

工艺参数优化器：软件中增加了功能强大的优化器，它有五种算法供用户选择，可解决无约束、有约束、等式约束及不等式约束的问题。其中序列二次型是更为先进的一种方法，可进行多变量的线性、非线性优化，配合使用变量计算表，用户可将更加复杂的经济计算模型加入优化器中，以得到最大经济效益对应的操作条件。

窄点分析工具：利用 HYSYS 的窄点分析技术可对流程中的热网进行分析计算，合理设计热网，使能量的损失最小。

方案分析工具：某些变量按一定趋势变化时，其它变量会如何变化？了解这些对方案分析非常重要。比如，当研究塔的回流比和产品质量的变化对热负荷、产量、温度的影响时，在 HYSYS 的方案分析中选择回流比和产品质量作为自变量，给出变化范围和步长， HYSYS 即开始自动计算，最终给出一个汇总表。

各种塔板的水力学计算：HYSYS 增加了浮阀、填料、筛板等各种塔板的计算，使塔的热力学和水力学计算同时完成。

任意塔的计算：假设用户有一个塔，其上部分为吸收 – 解析塔，下部分为提馏塔，这种塔该如何计算？由于采用了面向对象的编程工具，在 HYSYS 中塔板、重沸器、泵、回流罐等都是相互独立的对象。用户可以任意组合这些对象而定义任意塔的结构，方便快捷。

热力学方法

• 20000多个纯组分
• 物性计算方法

• 20000多个二元交互作用参数
• 虚拟组分
• 数据回归包
• 原油处理：原油管理器可以处理用户的任何实验数据、并将原油转换成虚拟组分计算、原油管理器中提供大量的关联式供用户选择
• Assay Types —— TBP, D86, D1160, D86-D1160, D2887, EFV, Chromatographic
• Assay Options —— Barometric correction, cracking correction
• Property Curves —— Viscosity, Density, Molecular Weight

单元操作

分离器： 2相分离器，3相分离器、固体分离器、旋风分离器、真空过滤器、结晶器

蒸馏塔：吸收解吸、有再沸器的吸收塔、有回流的吸收塔，液 – 液萃取塔、常减压塔、精馏塔、组分分离器、三相精馏塔（所有塔都能在塔板上加反应单元进行反应精馏）

反应器： CSTR, PFR, Gibbs, 平衡、转化率

换热器：热交换器、 LNG 多相流冷箱、加热器、冷却器

分配单元：管道、混合、分支

压力变化：泵、压缩机、膨胀机、阀

逻辑单元：平衡、前置、 PID 调节器、电子计算表、传递函数发生器等等。

通过微软 OLE 扩展用户功能

通过 OLE 用户可以对 HYSYS 进行以下开发

建立用户自己的物性包

增加用户自己的反应方程

开发自己的专用单元操作

可用 VB 或 C++ 开发用户自己的专用模型

分析工具

流程分析器、数据记录器

窄点分析、换热曲线

物性分析器

四、 HYSYS 软件附加模块功能

ACM Model Export Option： 通过该模块支持，ASPEN 系列设计软件在创建模型时，可以利用 HYSYS 的稳态或动态模拟数据。

Aspen OnLine Option：该模块允许 HYSYS 连接实际的工厂数据，它可以使用户将过程模拟中获得的结果数据和工厂实际操作环境相比较。

Aspen WebModels Option： 该模块使公司可以在Web端发布安全、预设好的模块，从而允许工厂管理人员、操作工程师和经济分析人员使用更严格的模块去优化操作参数和作出更好的商业决策。

HYSYS Amines Option：HYSYS 胺处理模块模拟和优化气相和液相胺处理过程，包括单相、混合相和活性胺。模拟硫化氢和二氧化碳与工业溶剂高精度吸收反应的过程。一个更先进的热力学电解质模块 Li-Mather 可以计算出比原有模块更准确的结果，尤其是在处理混合胺方面。

HYSYS Crude Module Option：该模块用于模拟原油组分，通过组分石油的虚拟组分表现烃物流的性能，并预测它们的热力学和传输性质。

HYSYS Data Rec Option：利用 HYSYS 在线性能监控器和优化程序协调实际装置的数据。

HYSYS Dynamics Option：提供一个完全基于 HYSYS 环境的动态模拟器，稳态模块和动态模块比较后可以得出更严格、精确的有关装置性能的结果。

HYSYS Neural Net Option：使用实际装置的数据模拟那些难以模拟的过程和操作。利用 HYSYS 流程图模型的数据形成一个数据网络以便处理类似情况，从而可以显著提高计算速度。

HYSYS OLGAS Option： 综合多相流管线的工业标准计算压力变化、流体停顿和流动规则。

HYSYS OLI Interface Option： 该模块基于 OLI 系统的先进技术，使 HYSYS 能够对复杂的电解液系统进行分析，扩展了 OLI 数据库和热力学性质，包括了超过3000种 的电解质种类。

HYSYS Optimizer Option： 优化模块采用最优的运算法则，基于 SQP（有序二次方程式）技术。为工厂的设计优化、在线性能监控和优化程序提供了工具。

HYSYS Upstream Option： 该模块提供了处理石油流体的方法和技术。可以在一个方便的界面中输入产品现场数据来建立所需的分析模型 .