【正文】 學、化工、聚合物、精細化工和制藥等領域。 HYPROTECH公司是一家從事計算機仿真技術開發(fā)的世界級專業(yè)技術公司，其軟件產品現已遍布 80多個國家，有 17000多家用戶，涉及化工、石油煉制、制藥、礦冶工業(yè)等多個領域。 HYPROTECH公司研制的仿真模擬軟件 HYSYS的子軟件包。 PRO/II是美國 SIMSCI（ SIMULATION SCIENCES INC.）公司在結合了其前身PROCESS軟件和 ASPEN軟件技術的基礎上于 1988年推向市場的該公司第三代流程模擬軟件。一般說來，基礎數據準備 得越充分，所得到的模擬結果也就越準確。 （ 3）特性因數 K 特性因數 K可用來給 原油分類，在一定程度上反映了原油的烴類分布情況，有時也被近似看做是石蠟指數，一般在 8～ 15之間。 （ 4）色譜分析數據 色 譜分析是利用少量完全汽化的原油樣品通過一個填充型的氣體色譜塔進行的模擬蒸餾實驗，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應的餾分的密度值，在工藝模擬時，一般最少要給出 5個數據點。 11）原油、伴生氣（或溶解氣）、生產水產量 指油田在生產期內逐年 各單井的原油、伴生氣（或溶解氣）、生產水各自的產量預測值和全油田在生產期內逐年的原油、伴生氣（或溶解氣）、生產水產量預測值。 （ 5）凝析油輕質烴餾分 （ 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 指凝析氣田在生產期內逐 年各單井的井口壓力（氣嘴后）估算值。 （ 5）井口壓力 同第一種基礎數據。 （ 4）井口溫度 同第一種基礎數據。 5）天然氣和生產水的產量 指氣藏氣田在生產期內逐年各單井的天然氣和生產水各自的產量預測值和全氣藏氣田在生產期內逐年的天然氣、生產水產量預測值。 圖 231 各環(huán)境主要由下列要素構成： （ 1）基礎 流體包（ Fluid Package） 純組分庫（ Pure Components Library） 虛擬組分管理器（ Hypotheticals Manager） 反應管理器（ 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）反應塔（ Columns） 2）流程結構（ Flowsheet Architecture） 其中工藝流程圖（ PFD）、工作手冊（ Workbook）和目標特性顯示（ Object Property View）是構成軟件基本界面的三大元素。 軟件模擬計算基本步驟 從圖 231可以看出，在 ： 1）創(chuàng)建一個新的模擬文件（ Case）并命名。 5）反應塔環(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）之間只能通過邊界（ boundary）進行聯系。 海上原油的脫水、穩(wěn)定工藝 某海上井口平臺 WHPA共有 5口生產井，生產的油、氣、水混合液通過 4km、 8” x12”雙層保溫海底管線輸送至浮式生產儲油輪（ FPSO）上，經過游離水分離器、熱化學脫水 器和電脫水器三級工藝處理后，合格原油（常壓、 ℃下雷德蒸氣壓≤ 13kPa）輸送至貨油艙內進行儲存， 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高 15℃。 （ 3）將模擬文件命名為 PFD of FPSO 2）進入模擬環(huán)境（ Simulation Environment）中的主流程環(huán)境（ Main Flowsheet Environment），首先出現的一般為主流程的工藝流程圖（ PFD）、工作手冊（ Workbook）和匯總（ Summary）中的任意一個，本例中默 認缺省出現的 PFD。 在添加過程中以海管 Pipeline為例，具體介紹單元操 作的添加和定義過程，其余元件或流線的參數則按照表 236中的參數進行添加。 8）例一的穩(wěn)態(tài)工藝模擬運行完畢，計算結果見圖 238。 在添加過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程： ①調出 Object Palette選擇 Distillation Column圖標并打開，進入 Input Expert，共有 4頁內容需要填寫，第 1頁為 Connections，將塔命名為 DePropanizer并連接好入口、出口的流線，默認塔的塔盤數 10以及入口流線 TowerFeed的入口位置（第 5塊塔盤），且將 Condenser的類型選擇為 Full Reflux； ②第 2頁為 Pressure Profile，分別在 Condenser Pressure和 Reboiler Pressure欄中輸入估算值 1500kPa和 1510kPa，并默認 Condenser Pressure Drop項缺省值 0； ③第 3頁為 Optional Estimate，這里各項的值并不是必須填寫，只是作為估算值，但若填得準確就有利于更快地完成計算； ④第 4頁為 Specifications，共有 3個缺省的 Specification，由于 Condenser的類型是 Full Reflux， Overhead Liquid Flow自動為 0，因此剩下 2個缺省的 Specification，將其中的Overhead Vapor Rate定為 100kgmole/h（估算值 ）、 Reflux Ratio定為 （ Molar）； ⑤點擊 Done鍵， Design項中的 Monitor欄顯示的自由度為 0， HYSYS立即計算收斂并顯示 Converged，為了控制塔底產品所含的丙烷量，增添一個 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，這說明多了一個Specification，將 Overhead Vapor Rate由 Active（激活）改為 Estimate（估算），并點擊 Run， HYSYS立即計算收斂并顯示 Converged； ⑥點擊 Column Environment鍵，可以看到 DePropanizer內部的 PFD，見圖 239。 8）進一步計算脫丙烷塔 Depropanizer的塔盤尺寸（ Tray Sizing） 前面在添加脫丙烷塔 Depropanizer時，其 Condenser Pressure和 Reboiler Pressure兩項都是輸入的估算值，為了更準確地進行模擬，可以運用 Tray Sizing功能進行塔盤尺寸的計算，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）點擊 Select TS，在 Flowsheet欄中選取 Depropanizer（ COL1）、 Object欄中選取Main TS； （ 3）點取 Auto Section，在隨即出現的 Auto Section Information中共有 4種塔盤類型：篩板 Sieve、浮閥 Valve、泡罩 Bubble Cap和填料 Packed，默認缺省項浮閥 Valve和相應的 Area Tolerance、 NFP Diam Factor等值，點擊 Complete Auto Section， HYSYS在脫丙烷塔穩(wěn)態(tài)模擬的基礎上計算塔盤的尺寸； （ 4）激活 Tray Sizing： DEPROP TS上 Design項的 Setup，從 Performance項的 Result欄中查看塔盤計算結果，在記下其中的主要參數（見表 2311）后，點擊 Export Pressures鍵，忽略任何可能出現的警告或提示； 表 2311 脫丙烷塔塔 盤計算 Tray Sizing： DEPROP TS的結果 參數 計算值 參數 計算值 Section Diameter m Tray Spacing mm Weir Height mm Total Weir Length mm Max DP/Tray kPa （ 5）進入脫丙烷塔內部的子流程環(huán)境，雙擊 PFD中的反應塔以打開 Main TS，查看Rating項的 Sizing，將表 2311所得的塔盤計算值分別填寫到相應的欄目中去，將Internal Type選為 Valve型，然后關閉 Main TS； （ 6）退出脫丙烷塔的子流程環(huán)境，在 DePropanizer里查看 Parameters項的 Profiles頁，在這里可以看到塔內各塊塔盤的運行參數，注意有一點與表 2311記載的塔盤主要計算結果不同：脫丙烷塔的總壓降為 34kPa，但表 2311中各塔盤的最大壓降為，即脫丙烷塔容許的最大壓降為 ,為了與表 2311中的塔盤計算結果相符，刪去 Condenser和 Reboiler目前的壓力值，在第 1塊塔盤 1_Main TS的 Pressure(kPa)欄中輸入 1391，在第 10塊塔盤 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）根據計算結果列出物料平衡表 例二中全廠總的物料平衡見表 231設備脫丙烷塔 DePropanizer的物料平衡見表2313。 1）物料平衡校核 物料平衡校核是進行工藝設計和設備設計的基礎。 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工藝流程見圖 2311。 （ 1）建立組分單（ Component Lists） ①選擇 Components項，進入 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。在添加過程中各主要單元操作和流線的參數見表 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）以及相應的流線（ Stream） ①首先添加 5臺帶熱源的三相分離器（ 3Phase Separator），將 5口井各自的油、氣、水三條原料流線在標準狀態(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個邏輯命令 調節(jié)器（ Adjust），根據表 235中給出的單井油、氣、水產量（即為分離器出口油、氣、水三相的實際體積流量）自動計算出分離器入口油、氣、水三相的質量流量，此時注意確保分離器出口的溫度為 ℃； ③接著添加 5個混合器（ Mixer）分別將 5口井三相分離器出口的油、氣、水三相混合起來，就得到了 5口單井在標準狀態(tài)下的混合流線 A1_Std～ A5_Std； ④再添加 5條新的物料流線 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 Balance相連，即將 mole組分分別從 A1_Std～ A5_Std傳輸到 A1～ A5； ⑥最后將 5口單井的井口物流 A1～ A5混合起來，就得到了井口平臺 WHPA上 5口生產井的混合流線 Pipe in。 （ 1）建立組分單（ Component Lists） ①選擇 Components項，進入 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，對于其它未知的性質默認由軟件的估算值，這樣就得到了 C6+完整的性質； ④將模擬得到的虛擬組分 C6+添加到組分單 Oil Wellhead Platform中； ⑤通過原油管理器（ Oil Manager）進入原油特性環(huán)境（ Oil Characterization Environment），根據表 232和表 233中的性質，模擬原油的特性，并切割成 6個虛擬組分，分別為 NBP_13 NBP_22 NBP_30 NBP_38 N