【正文】 學(xué)、化工、聚合物、精細(xì)化工和制藥等領(lǐng)域。 HYPROTECH公司是一家從事計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)開(kāi)發(fā)的世界級(jí)專(zhuān)業(yè)技術(shù)公司，其軟件產(chǎn)品現(xiàn)已遍布 80多個(gè)國(guó)家，有 17000多家用戶(hù)，涉及化工、石油煉制、制藥、礦冶工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域。 HYPROTECH公司研制的仿真模擬軟件 HYSYS的子軟件包。 PRO/II是美國(guó) SIMSCI（ SIMULATION SCIENCES INC.）公司在結(jié)合了其前身PROCESS軟件和 ASPEN軟件技術(shù)的基礎(chǔ)上于 1988年推向市場(chǎng)的該公司第三代流程模擬軟件。一般說(shuō)來(lái)，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 得越充分，所得到的模擬結(jié)果也就越準(zhǔn)確。 （ 3）特性因數(shù) K 特性因數(shù) K可用來(lái)給 原油分類(lèi)，在一定程度上反映了原油的烴類(lèi)分布情況，有時(shí)也被近似看做是石蠟指數(shù)，一般在 8～ 15之間。 （ 4）色譜分析數(shù)據(jù) 色 譜分析是利用少量完全汽化的原油樣品通過(guò)一個(gè)填充型的氣體色譜塔進(jìn)行的模擬蒸餾實(shí)驗(yàn)，主要分析石蠟組、芳香烴組和環(huán)烷烴組各自所含 C6～ C30的分率。 5）地面原油餾分密度 餾分密度是指與餾出分率相對(duì)應(yīng)的餾分的密度值，在工藝模擬時(shí)，一般最少要給出 5個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。 11）原油、伴生氣（或溶解氣）、生產(chǎn)水產(chǎn)量 指油田在生產(chǎn)期內(nèi)逐年 各單井的原油、伴生氣（或溶解氣）、生產(chǎn)水各自的產(chǎn)量預(yù)測(cè)值和全油田在生產(chǎn)期內(nèi)逐年的原油、伴生氣（或溶解氣）、生產(chǎn)水產(chǎn)量預(yù)測(cè)值。 （ 5）凝析油輕質(zhì)烴餾分 （ 6）凝析油餾分分子量 （ 7）凝析油餾分密度 （ 8）凝析油餾分粘度 （ 9）井口壓力 指凝析氣田在生產(chǎn)期內(nèi)逐 年各單井的井口壓力（氣嘴后）估算值。 （ 5）井口壓力 同第一種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 （ 4）井口溫度 同第一種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 5）天然氣和生產(chǎn)水的產(chǎn)量 指氣藏氣田在生產(chǎn)期內(nèi)逐年各單井的天然氣和生產(chǎn)水各自的產(chǎn)量預(yù)測(cè)值和全氣藏氣田在生產(chǎn)期內(nèi)逐年的天然氣、生產(chǎn)水產(chǎn)量預(yù)測(cè)值。 圖 231 各環(huán)境主要由下列要素構(gòu)成： （ 1）基礎(chǔ) 流體包（ Fluid Package） 純組分庫(kù)（ Pure Components Library） 虛擬組分管理器（ Hypotheticals Manager） 反應(yīng)管理器（ Reactions Manager） 原油管理器（ Oil Manager）（可選） 胺（ Amines）（可選） 其它可選擇的軟件包 （ 2）主流程（ Main Flowsheet） （ 3）子流程（ Sub Flowsheet） （ 4）反應(yīng)塔（ Columns） 2）流程結(jié)構(gòu)（ Flowsheet Architecture） 其中工藝流程圖（ PFD）、工作手冊(cè)（ Workbook）和目標(biāo)特性顯示（ Object Property View）是構(gòu)成軟件基本界面的三大元素。 軟件模擬計(jì)算基本步驟 從圖 231可以看出，在 ： 1）創(chuàng)建一個(gè)新的模擬文件（ Case）并命名。 5）反應(yīng)塔環(huán)境（ Column Environment）和主流程環(huán)境（ Main Flowsheet Environment）之間、以及子流程環(huán)境（ SubFlowsheet Environment）和主流程環(huán)境（ Main Flowsheet Environment）之間只能通過(guò)邊界（ boundary）進(jìn)行聯(lián)系。 海上原油的脫水、穩(wěn)定工藝 某海上井口平臺(tái) WHPA共有 5口生產(chǎn)井，生產(chǎn)的油、氣、水混合液通過(guò) 4km、 8” x12”雙層保溫海底管線(xiàn)輸送至浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油輪（ FPSO）上，經(jīng)過(guò)游離水分離器、熱化學(xué)脫水 器和電脫水器三級(jí)工藝處理后，合格原油（常壓、 ℃下雷德蒸氣壓≤ 13kPa）輸送至貨油艙內(nèi)進(jìn)行儲(chǔ)存， FPSO采用燃料氣透平發(fā)電，燃料氣的供氣溫度要求比其烴露點(diǎn)高 15℃。 （ 3）將模擬文件命名為 PFD of FPSO 2）進(jìn)入模擬環(huán)境（ Simulation Environment）中的主流程環(huán)境（ Main Flowsheet Environment），首先出現(xiàn)的一般為主流程的工藝流程圖（ PFD）、工作手冊(cè)（ Workbook）和匯總（ Summary）中的任意一個(gè)，本例中默 認(rèn)缺省出現(xiàn)的 PFD。 在添加過(guò)程中以海管 Pipeline為例，具體介紹單元操 作的添加和定義過(guò)程，其余元件或流線(xiàn)的參數(shù)則按照表 236中的參數(shù)進(jìn)行添加。 8）例一的穩(wěn)態(tài)工藝模擬運(yùn)行完畢，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖 238。 在添加過(guò)程中需要特別注意的是脫丙烷塔 Depropanizer，以下為其具體的添加過(guò)程： ①調(diào)出 Object Palette選擇 Distillation Column圖標(biāo)并打開(kāi)，進(jìn)入 Input Expert，共有 4頁(yè)內(nèi)容需要填寫(xiě)，第 1頁(yè)為 Connections，將塔命名為 DePropanizer并連接好入口、出口的流線(xiàn)，默認(rèn)塔的塔盤(pán)數(shù) 10以及入口流線(xiàn) TowerFeed的入口位置（第 5塊塔盤(pán)），且將 Condenser的類(lèi)型選擇為 Full Reflux； ②第 2頁(yè)為 Pressure Profile，分別在 Condenser Pressure和 Reboiler Pressure欄中輸入估算值 1500kPa和 1510kPa，并默認(rèn) Condenser Pressure Drop項(xiàng)缺省值 0； ③第 3頁(yè)為 Optional Estimate，這里各項(xiàng)的值并不是必須填寫(xiě)，只是作為估算值，但若填得準(zhǔn)確就有利于更快地完成計(jì)算； ④第 4頁(yè)為 Specifications，共有 3個(gè)缺省的 Specification，由于 Condenser的類(lèi)型是 Full Reflux， Overhead Liquid Flow自動(dòng)為 0，因此剩下 2個(gè)缺省的 Specification，將其中的Overhead Vapor Rate定為 100kgmole/h（估算值 ）、 Reflux Ratio定為 （ Molar）； ⑤點(diǎn)擊 Done鍵， Design項(xiàng)中的 Monitor欄顯示的自由度為 0， HYSYS立即計(jì)算收斂并顯示 Converged，為了控制塔底產(chǎn)品所含的丙烷量，增添一個(gè) Specification，即定義塔底重沸器（ Reboiler）的 Propane Fraction=（ Mole Fraction），之后回到 Monitor欄， HYSYS立即顯示 Unconverged， Degrees of Freedom=1，這說(shuō)明多了一個(gè)Specification，將 Overhead Vapor Rate由 Active（激活）改為 Estimate（估算），并點(diǎn)擊 Run， HYSYS立即計(jì)算收斂并顯示 Converged； ⑥點(diǎn)擊 Column Environment鍵，可以看到 DePropanizer內(nèi)部的 PFD，見(jiàn)圖 239。 8）進(jìn)一步計(jì)算脫丙烷塔 Depropanizer的塔盤(pán)尺寸（ Tray Sizing） 前面在添加脫丙烷塔 Depropanizer時(shí)，其 Condenser Pressure和 Reboiler Pressure兩項(xiàng)都是輸入的估算值，為了更準(zhǔn)確地進(jìn)行模擬，可以運(yùn)用 Tray Sizing功能進(jìn)行塔盤(pán)尺寸的計(jì)算，具體步驟如下： （ 1）從公用消耗（ Utility）上選取 Tray Sizing，將其命名為 DEPROP TS； （ 2）點(diǎn)擊 Select TS，在 Flowsheet欄中選取 Depropanizer（ COL1）、 Object欄中選取Main TS； （ 3）點(diǎn)取 Auto Section，在隨即出現(xiàn)的 Auto Section Information中共有 4種塔盤(pán)類(lèi)型：篩板 Sieve、浮閥 Valve、泡罩 Bubble Cap和填料 Packed，默認(rèn)缺省項(xiàng)浮閥 Valve和相應(yīng)的 Area Tolerance、 NFP Diam Factor等值，點(diǎn)擊 Complete Auto Section， HYSYS在脫丙烷塔穩(wěn)態(tài)模擬的基礎(chǔ)上計(jì)算塔盤(pán)的尺寸； （ 4）激活 Tray Sizing： DEPROP TS上 Design項(xiàng)的 Setup，從 Performance項(xiàng)的 Result欄中查看塔盤(pán)計(jì)算結(jié)果，在記下其中的主要參數(shù)（見(jiàn)表 2311）后，點(diǎn)擊 Export Pressures鍵，忽略任何可能出現(xiàn)的警告或提示； 表 2311 脫丙烷塔塔 盤(pán)計(jì)算 Tray Sizing： DEPROP TS的結(jié)果 參數(shù) 計(jì)算值 參數(shù) 計(jì)算值 Section Diameter m Tray Spacing mm Weir Height mm Total Weir Length mm Max DP/Tray kPa （ 5）進(jìn)入脫丙烷塔內(nèi)部的子流程環(huán)境，雙擊 PFD中的反應(yīng)塔以打開(kāi) Main TS，查看Rating項(xiàng)的 Sizing，將表 2311所得的塔盤(pán)計(jì)算值分別填寫(xiě)到相應(yīng)的欄目中去，將Internal Type選為 Valve型，然后關(guān)閉 Main TS； （ 6）退出脫丙烷塔的子流程環(huán)境，在 DePropanizer里查看 Parameters項(xiàng)的 Profiles頁(yè)，在這里可以看到塔內(nèi)各塊塔盤(pán)的運(yùn)行參數(shù)，注意有一點(diǎn)與表 2311記載的塔盤(pán)主要計(jì)算結(jié)果不同：脫丙烷塔的總壓降為 34kPa，但表 2311中各塔盤(pán)的最大壓降為，即脫丙烷塔容許的最大壓降為 ,為了與表 2311中的塔盤(pán)計(jì)算結(jié)果相符，刪去 Condenser和 Reboiler目前的壓力值，在第 1塊塔盤(pán) 1_Main TS的 Pressure(kPa)欄中輸入 1391，在第 10塊塔盤(pán) 10_Main TS的 Pressure(kPa)欄中輸入 1395，這樣脫丙烷塔的總壓降即為 4kPa＜ 。 （ 5）根據(jù)計(jì)算結(jié)果列出物料平衡表 例二中全廠(chǎng)總的物料平衡見(jiàn)表 231設(shè)備脫丙烷塔 DePropanizer的物料平衡見(jiàn)表2313。 1）物料平衡校核 物料平衡校核是進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)和設(shè)備設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。 圖 2310 例二子流程 Propane Loop的模擬工藝流程 4）模擬好的天然氣處理廠(chǎng)工藝流程見(jiàn)圖 2311。 （ 1）建立組分單（ Component Lists） ①選擇 Components項(xiàng)，進(jìn)入 Component List View，命名新的組分單 Gas Plant Components； ②添加純組分，即將 N H2S、 CO C1～ C6這些純組分添加到組分單中； ③模擬虛擬組分 C7+； ④將模擬得到的虛擬組分 C7+添加到組分單 Gas Plant Components中。在添加過(guò)程中各主要單元操作和流線(xiàn)的參數(shù)見(jiàn)表 237。 （ 5）退出原油特性環(huán)境（ Oil Characterization Environment），返回子流程 WHPA的PFD，添加和定義單元操作元件（ Unit Operation）以及相應(yīng)的流線(xiàn)（ Stream） ①首先添加 5臺(tái)帶熱源的三相分離器（ 3Phase Separator），將 5口井各自的油、氣、水三條原料流線(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（ ℃、 ）分別連接到三相分離器的入口； ②其次，每口井分別添加 3個(gè)邏輯命令 調(diào)節(jié)器（ Adjust），根據(jù)表 235中給出的單井油、氣、水產(chǎn)量（即為分離器出口油、氣、水三相的實(shí)際體積流量）自動(dòng)計(jì)算出分離器入口油、氣、水三相的質(zhì)量流量，此時(shí)注意確保分離器出口的溫度為 ℃； ③接著添加 5個(gè)混合器（ Mixer）分別將 5口井三相分離器出口的油、氣、水三相混合起來(lái)，就得到了 5口單井在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的混合流線(xiàn) A1_Std～ A5_Std； ④再添加 5條新的物料流線(xiàn) A1～ A5，其操作條件分別按照表 235中給出的單井井口壓力、溫度輸入； ⑤之后添加 5個(gè)平衡命令（ Balance），選擇 mole平衡，將 A1_Std和 A A2_Std和 AA3_Std和 A A4_Std和 A A5_Std和 A5分別通過(guò) Balance相連，即將 mole組分分別從 A1_Std～ A5_Std傳輸?shù)?A1～ A5； ⑥最后將 5口單井的井口物流 A1～ A5混合起來(lái)，就得到了井口平臺(tái) WHPA上 5口生產(chǎn)井的混合流線(xiàn) Pipe in。 （ 1）建立組分單（ Component Lists） ①選擇 Components項(xiàng)，進(jìn)入 Component List View，命名新的組分單 Oil Wellhead Platform； ②添加純組分，即將表 234中的 N H2S、 CO C1～ nC5這些純組分添加到組分單 Oil Wellhead Platform中； ③模擬虛擬組分 C6+，即輸入表 234中 C6+已知的性質(zhì)，對(duì)于其它未知的性質(zhì)默認(rèn)由軟件的估算值，這樣就得到了 C6+完整的性質(zhì)； ④將模擬得到的虛擬組分 C6+添加到組分單 Oil Wellhead Platform中； ⑤通過(guò)原油管理器（ Oil Manager）進(jìn)入原油特性環(huán)境（ Oil Characterization Environment），根據(jù)表 232和表 233中的性質(zhì)，模擬原油的特性，并切割成 6個(gè)虛擬組分，分別為 NBP_13 NBP_22 NBP_30 NBP_38 N