HYSYS

HYSYS 軟體是世界著名油氣加工模擬軟體工程公司開發的大型專家系統軟體。該軟體分動態和穩態兩大部分。其動態和穩態主要用於油田地面工程建設設計和石油石化煉油工程設計計算分析。其動態部分可用於指揮原油生產和儲運系統的運行。

基本介紹

• 軟體名稱：HYSYS
• 開發商：Hyprotech（AspenTech）
• 軟體平台：Win XP/Win7
• 軟體版本：Aspen HYSYS V8.6
• 更新時間：2014年6月
• 軟體語言：英文/中文
• 軟體大小： 
• 用途：設計計算分析

產生背景

1.1 HYSYS軟體英文簡介

HYSYS is a process simulation environment designed to serve many processing industries especially Oil & Gas and Refining. With HYSYS, you can create rigorous steady state and dynamic models for plant design, performance monitoring, troubleshooting, operational improvement, business planning and asset management. Through the completely interactive HYSYS interface, you can easily manipulate process variables and unit operation topology, as well as fully customize your simulation using its customization and extensibility capabilities. The HYSYS environment has been developed with an overall vision of the ultimate process simulation solution in mind. This vision has led us to create a product that is interactive, intuitive, open, extensible and integrated with the products in the AES. HYSYS also has many add on options to extend it’s capabilities into specific industries or into other aspects of PaLM.

1.2 HYSYS 軟體中文簡介

HYSYS 軟體是世界著名油氣加工模擬軟體工程公司開發的大型專家系統軟體。該軟體分動態和穩態兩大部分。其動態和穩態主要用於油田地面工程建設設計和石油石化煉油工程設計計算分析。其動態部分可用於指揮原油生產和儲運系統的運行。對於油田地面建設該軟體可以解決以下問題：

（1）在油田地面工程建設中的套用

各種集輸流程的設計、評估及方案最佳化、站內管網、長輸管線及泵站、管道停輸的溫降、收發清管球及段塞流的預測、油氣分離、油、氣、水三相分離、油氣分離器的設計計算、天然氣水化物的預測、油氣的相圖繪製及預測油氣的反析點、原油脫水、原油穩定裝置設計、最佳化 天然氣脫水（甘醇或分子篩）、脫硫裝置設計、最佳化 天然氣輕烴回收裝置設計、最佳化、泵、壓縮機的選型和計算。

（2）在石油石化煉油方面的套用

1、常減壓系統設計、最佳化；

2、FCC 主分餾塔設計、最佳化；

3、氣體裝置設計與最佳化；

4、汽油穩定、石腦油分離和氣提、反應精餾、變換和甲烷化反應器、酸水分離器、硫和 HF 酸烷基化、脫異丁烷塔等設計與最佳化；

5、在氣體處理方面：可完成胺脫硫、多級冷凍、壓縮機組、脫乙烷塔和脫甲烷塔、膨脹裝置、氣體脫氫、水合物生成/抑制、多級、平台操作、冷凍迴路、透平膨脹機最佳化。

發展歷程

Hyprotech公司創建於1976 年，是世界上最早開拓石油、化工方面的工業模擬、仿真技術的跨國公司。其技術廣泛套用於石油開採、儲運、天然氣加工、石油化工、精細化工、製藥、煉製等領域。它在世界範圍內石油化工模擬、仿真技術領域占主導地位。Hyprotech 已有 17000 多家用戶，遍布 80 多個國家，其註冊用戶數目超過世界上任何一家過程模擬軟體公司。2010年，世界各大主要石油化工公司都在使用 Hyprotech 的產品，包括世界上名列前茅的前 15 家石油和天然氣公司，前 15 家石油煉製公司中的 14 家和前 15 家化學製品公司中的 13 家。 2002 年 7 月 Hyprotech 公司成為 AspenTech 公司的一部分。

Hyprotech 公司國外用戶： BP、Chevron、Dow 、DuPont、Exxon Mobil、Fluor Daniel、Monsanto、 Glaxo SmithKline、Rohm Hass、Bayer、Shell、PraxAir、UOP 等

HYSYS 在國內套用非常廣泛，國內用戶總數已超過50家。所有的油田設計系統全部採用該軟體進行工藝設計。下面是部分國內油田用戶名單：

大慶油田設計院、遼河油田設計院、華北油田設計院、大港油田設計院、四川油田設計院、長慶油田設計院、青海油田設計院、中原油田設計院、江漢油田設計院、克拉瑪依油田設計院、克拉瑪依油田研究院、獨山子煉油廠、獨山子石化設計院、廊坊管道勘察設計研究院、中國海洋總公司生產研究中心、中國海洋總公司石油工程公司（天津塘沽）。中國海洋總公司南海分公司、殼牌中國分公司（Shell）、遼陽化纖公司、遼陽石化設計院、大慶石化設計院、岳陽石化公司、九江石化公司、南京石化公司、揚子石化公司、揚子石化設計院、撫順石化設計院、撫順石化公司、金陵石化公司、茂名石化設計院、鎮江煉化工程公司等

主要功能

3.1 軟體特點

HYSYS 軟體與同類軟體相比具有非常好的操作界面，方便易學，軟體智慧型化程度高。

最先進的集成式工程環境： 由於使用了面向目標的新一代編程工具，使集成式的工程模擬軟體成為現實。在這種集成系統中，流程、單元操作是互相獨立的、流程只是各種單元操作這種目標的集合，單元操作之間靠流程中的物流進行聯繫。在工程設計中穩態和動態使用的是同一個目標，然後共享目標的數據，不需進行數據傳遞。因此在這種最先進且易於使用的系統中用戶能夠得到最大的效益。

內置人工智慧：在系統中設有人工智慧系統，它在所有過程中都能發揮非常重要的作用。當輸入的數據能滿足系統計算要求時，人工智慧系統會驅動系統自動計算。當數據輸入發生錯誤時，該系統會告訴你哪裡出了問題。

數據回歸包：數據回歸整理包提供了強有力的回歸工具。用實驗數據或庫中的標準數據通過該工具用戶可得到焓、氣液平衡常數 K 的數學回歸方程 ( 方程的形式可自定 ) 。用回歸公式可以提高運算速度，在特定的條件下還可使計算精度提高。

嚴格物性計算包：HYSYS 提供了一組功能強大的物性計算包，它的基礎數據也是來源於世界富有盛名的物性數據系統，並經過本公司的嚴格校驗。這些數據包括20000個互動作用參數和4500 多個純物質數據。

功能強大的物性預測系統：對於HYSYS 標準庫沒有包括的組分，可通過定義假組分，然後選擇HYSYS 的物性計算包來自動計算基礎數據。

DCS 接口：HYSYS 通過其動態程式庫DLL與DCS 控制系統連結。裝置的DCS 數據可以進入HYSYS，而 HYSYS的工藝參數也可以傳回裝置。通過這種技術可以實現：1） 線上最佳化控制；2）生產指導；3）生產培訓；4）儀表設計系統的離線調試。

事件驅動：將模擬技術和完全互動的操作方法結合，使 HYSIM 獲得成功。而利用面向目標的技術使 HYSYS 這一互動方式提高到一個更高的層次，即事件驅動。當你在研究方案時，需要將許多工藝參數放在一張表中，當變化一種或幾種變數時，另一些也要隨之而變，算出的結果也要在表中自動刷新。這種幾處顯示數據隨計算結果同時自動變化的技術就叫事件驅動。通過這種途徑能使工程師對所研究的流程有更徹底的了解。

工藝參數最佳化器：軟體中增加了功能強大的最佳化器，它有五種算法供您選擇，可解決無約束、有約束、等式約束及不等式約束的問題。其中序列二次型是比較先進的一種方法，可進行多變數的線性、非線性最佳化，配合使用變數計算表，你可將更加複雜的經濟計算模型加入最佳化器中，以得到最大經濟效益的操作條件。

窄點分析工具：利用 HYSYS 的窄點分析技術可對流程中的熱網進行分析計算，合理設計熱網，使能量的損失最小。

方案分析工具：某些變數按一定趨勢變化時，其它變數的變化趨勢如何呢？了解這些對方案分析非常重要。比如，當研究塔的回流比和產品質量的變化對熱負荷、產量、溫度的影響時，在 HYSYS 的方案分析中選回流比和產品質量作為自變數，給出它們的變化範圍和步長， HYSYS 就開始計算，最後會給出一個匯總表。

各種塔板的水力學計算： HYSYS 增加了浮閥、填料、篩板等各種塔板的計算，使塔的熱力學和水力學同時解決。

任意塔的計算：我們以前接觸的軟體中所有分餾塔都是軟體商提供了一個最全的塔，然後讓用戶自己選擇保留部分。試問，若用戶有一個塔，其上部分為吸收-解析塔，下部分為提餾塔，這種塔該如何計算呢？HYSYS 就可以。由於採用了面向目標的編程工具，塔板、重沸器、泵、回流罐等等都是相互獨立的目標。人們可以任意組合這種目標，而完成各種各樣的任意塔，十分方便。

3.2 熱力學方法

· 4500多個純組分

· 物性計算方法：Peng Robinson BK10 、Chien Null 、Virial 、Soave Redlich Kwong Esso Tabular 、NTRL 、Redlich Kwong 、Kabadi Danner Chao Seader 、UNIQUAC 、Ideal Gas 、Zudkevitch Joffee Grayson Streed 、Margules 、Steam 、PRSV Sour PR 、Van Laar 、Wilson 、Modified Antoine Sour SRK

· 20000多個互動作用參數

· 假組分

·數據回歸包

· 原油的處理：原油管理器可以對用戶的任何實驗數據處理、將原油轉換成虛擬組分計算、原油管理器中提供大量的關聯式供用戶選擇

· Assay Types —TBP, D86, D1160, D86-D1160, D2887, EFV, Chromatographic

· Assay Options —Barometric correction, cracking correction

· Property Curves —Viscosity, Density, Molecular Weight

3.3 單元操作

分離器：2相分離器，3相分離器、固體分離器、旋風分離器、真空過濾器、結晶器

蒸餾塔：吸收解吸、有再沸器的吸收塔、有回流的吸收塔，液-液萃取塔、常減壓塔、精餾塔、組分分離器、三相精餾塔（所有塔都能在板上加反應單元進行反應精餾）

反應器：CSTR、PFR、Gibbs、平衡、轉化率

換熱器：熱交換器、LNG多相流冷箱、加熱器、冷卻器 分配單元：管道、混合、分支

壓力變化：泵、壓縮機、膨脹機、閥

邏輯單元：平衡、前置、PID調節器、電子計算表、傳遞函式發生器等等。

3.4 通過微軟OLE 擴展用戶功能

· 通過OLE用戶可以對HYSYS進行以下開發

· 建立用戶自己的物性包

· 增加用戶自己的反應方程

· 開發自己的專用單元操作

· 可用VB或C++開發用戶自己的專用模型

3.4 分析工具

· 流程分析器、數據記錄器

· 窄點分析、換熱曲線

· 物性分析器

3.5 HYSYS軟體附加模組功能

• ACM Model Export Option:ACM導出模組 使ASPEN系列設計軟體創建模型時，可以利用HYSYS的穩態或動態模擬數據；
  
• Aspen OnLine Option:ASPEN聯線模組，允許HYSYS模組連線實際的工廠數據，它可以使用戶對過程模擬中獲得的結果數據和工廠實際操作環境進行比較。
  
• Aspen WebModels Option:ASPEN Web模組使公司可以通過Web發布安全、預設好的模組。這可以允許工廠管理人員、操作工程師和經濟分析人員使用更嚴格的模組去最佳化操作參數和作出更好的商業決策。
  
• HYSYS Amines Option:HYSYS胺處理模組模擬和最佳化氣相和液相胺處理過程，包括單相、混合相或活性胺。模擬了硫化氫和二氧化碳的被工業溶劑高精度吸收反應的過程。一個更先進的熱力學電解質模組Li-Mather可以計算出比原有的模組更準確結果，尤其是在處理混合胺方面。這個技術是由合作夥伴Schlumberger提供的，是基於Oilphase-DBR 中的 AMSIM模組。
  
• HYSYS Crude Module Option:模擬了原油的組分。由組分石油的虛擬組分表現烴物流的性能，並預測它們的熱力學和傳輸性質。
  
• HYSYS Data Rec Option:利用 HYSYS 線上性能監控器和最佳化程式協調實際裝置的數據.
  
• HYSYS Dynamics Option:提供一個完全基於HYSYS環境的動態模擬器，穩態模組和動態模組比較後可以得出更嚴格、精確的有關裝置性能資料的結果。
  
• HYSYS Neural Net Option:使用那些實際裝置的數據模擬那些難以模擬的過程和操作。利用HYSYS流程圖模型的數據形成一個數據網路以便處理類似的情況，這可以顯著的提高計算速度。
  
• HYSYS OLGAS Option:綜合了多相流管線的工業標準計算壓力變化、流體停頓和流動規則.
  
• HYSYS OLI Interface Option:基於OLI系統的先進技術，使HYSYS能夠對複雜的電解液系統進行分析，擴展了OLI資料庫和熱力學性質，包括了超過 3000 的電解種類。
  
• HYSYS Optimizer Option:最佳化模組採用最最佳化的運算法則，基於SQP（有序二次方程式）技術。為工廠的設計最佳化、線上性能監控器和最佳化程式提供了最佳化工具。
  
• HYSYS PIPESYS Option:PIPESYS模組使HYSYS能夠精確的進行單相和多相流體的設計、排除故障和最佳化管線。它可以分析管子的垂直分布，入口裝置，管子材料的成分和流體的性質.
  
• HYSYS Upstream Option:提供了處理石油流體的方法和技術的工業標準。可以在一個方便的界面中輸入產品現場數據來建立所需的資本模型 .