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第5章 Hysys模拟换热过程

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Hysys模拟反应过程

Hysys模拟反应过程
第4章 Hysys模拟反应过程
反应器单元的自由度
F1 , T1 , P1 x1 ,…,xc-1 F2 , T2 , P2 y1 ,…,yc-1
Q
ξ 1 ,ξ 2 ,…,ξr，ΔP
反应器单元的自由度
方程名称 物料平衡： 热量平衡： 压力平衡：P2 = P1-P 方程数目： 变量名程： 反应物： 产物： 方程数 c 1 1 c+2 变量数目 c+2 c+2
3. Equilibrium Reactor
Hysys反应模块
CSTR
Plug Flow
Equilibrium Reactor —平衡反应器
• 性质：根据化学反应方程式进行反应，按照化学平衡关系 式达到化学平衡，并同时达到相平衡。 • 用途：已知反应历程和平衡反应的反应方程式，不考虑动 力学可行性，计算同时达到化学平衡和相平衡的结果。
传热量
反应压降（状态变量，但须估计） 反应程度 变量数：
1
1 r 2(c+2)+r+2 (c+2)+r+2
自由度数：
反应器单元的自由度
• 指定进料c+2个自由度
反应器自由度：r + 2 r – 化学反应的数目 2 – 多种组合：压降、热负荷 压降、出口温度等
化学反应
• 涉及多相（例如气相、液相、反应固体和固体催 化剂）、各种几何形状（例如搅拌釜、管流、汇 聚和发散喷嘴、螺旋流和膜传递），以及各种动 量、热量和质量传递区域（例如粘性流、湍流、 传导、辐射、扩散和分散），尤其对连续过程， 化学反应器往往需专门设计。
教学目的
熟悉模拟软件中可获得的反应器模型类型 以及它们在过程模拟中的应用； 了解特定的反应过程的特点，选择相适应 的反应器类型或反应器网络，保证所需产 品组分足够的产率和选择性。

第5章 Hysys模拟换热过程

第5章 Hysys模拟换热过程
逆流换热器 • 当下列假设满足时，可用最简单的表达式确定： 1)两种流体均为定态流动； 2)两种流体以逆流或并流方式流动； 3)在整个换热器内传热总系数保持为常数； 4)每种流体都只有显焓的变化，具有恒定的比热容； 5)热损失可忽略不计。
传热计算方程
Q U A Tm Tm FT f ( R, S ) TLM
Individual Heat Curve
加权模型（Weighted Model）
• 管程和壳程压降（Tubeside and Shellside Delta P） (指定或者由进出口物流压差获得） • UA （指定或计算） • 独立热曲线详细数据 （Individual Heat Curve Details）
Hysys换热器模型（Heat Exchanger Model）
• 换热器设计（终点） (Endpoint) • 换热器设计（加权） (Weighted) （理想逆流设计模型） • 稳态核算（Steady State Rating）,Endpoint • 动态核算（Dynamic Rating） – 适用于基础（Basic）模型和详细（Detailed）模型 – 也可以应用在稳态模式下的换热器核算
进行外部循环迭代来更新压力曲线方法： dPdH 常数 dPdUA 常数 dPdA 常数 入口压力 出口压力
稳态核算（Steady State Rating）模型
• 终点（End Point）模型的扩展 • 它增加了核算计算功能 • 需提供详细的几何尺寸信息
• 常用来处理热曲线呈线性或接近线性的问题
四、管程与壳程的确定
(1) 不清洁或易结垢的物料应当流过易于清洗的一侧，对 于直管管束，一般通过管内，直管内易于清洗； (2) 需通过增大流速提高 h 的流体应选管程，因管程流 通截面积小于壳程，且易采用多程来提高流速； (3) 腐蚀性流体宜走管程，以免管束和壳体同时受腐蚀； (4) 压力高的流体宜选管程，以防止壳体受压； (5) 饱和蒸汽宜走壳程，冷凝液易于排出，其 h 与流速 无关； (6) 被冷却的流体一般走壳程，便于散热； (7) 粘度大、流量小的流体宜选壳程，因壳程的流道截面 和流向都在不断变化，在 Re>100 即可达到湍流。

轻烃蒸汽转化制氢HYSYS软件全流程模拟

轻烃蒸汽转化制氢HYSYS软件全流程模拟

轻烃蒸汽转化制氢HYSYS软件全流程模拟张兴;袁飞【摘要】Hydrogen production technology of light hydrocarbon steam reforming as a mature technology is widely used at home and abroad. In this paper, the whole process of 20000 m3/h natural gas steam reforming hydrogen production unit in Yulin refinery was simulated using HYSYS software, the modeling process and method of the process flow were introduced in detail, the simulated raw materials were extended to light hydrocarbon mixtures as the refinery byproduct through optimizing the whole process simulation based on the actual parameters, so that the process simulation can be universally used in light hydrocarbon steam reforming process, and the reliable dynamic data for hydrogen production technology of light hydrocarbon steam reforming can be provided in starting and production stages.%轻烃蒸汽转化制氢作为目前国内外比较成熟的制氢技术之一使用很广泛,通过HYSYS软件对榆林炼油厂20000 m3/h天然气蒸汽转化制氢进行全流程模拟,详细介绍了装置各工序流程模拟过程中模块的建立过程及方法,并结合现场实际参数对全流程模拟进行优化设置,将全流程模拟的原料适用范围扩展至炼厂副产的轻烃类混合物,使得此流程模拟计算在以轻烃蒸汽转化制氢工艺技术的设计过程中通用,并对使用轻烃蒸汽转化制氢工艺技术的生产装置在开工和生产阶段提供可靠的动态参考数据.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2017(046)003【总页数】4页(P546-549)【关键词】烃类蒸汽转化;制氢;HYSYS模拟【作者】张兴;袁飞【作者单位】北京石油化工工程有限公司西安分公司, 陕西西安 710075;中国寰球工程公司辽宁分公司,辽宁沈阳 110167【正文语种】中文【中图分类】TQ201以轻烃为原料制取工业氢，国内外均采用轻烃蒸汽转化工艺技术路线。

x1v[高等教育]HYSYS2004中文操作手册-目录

x1v[高等教育]HYSYS2004中文操作手册-目录

《Hysys2004 中文操作手册》共分四册全书共十四章：第一章操作综述；第二章子流程操作；第三章物流；第四章传热设备；第五章管线设备；第六章旋转设备；第七章分离设备；第八章塔；第九章反应器；第十章固体处理；第十一章电解质操作；第十二章逻辑操作；第十三章优化器；第十四章软件工具。

第一册共包含五章：第一章操作综述；第二章子流程操作；第三章物流；第四章传热设备；第五章管线设备。

第二册共包含四章：第六章旋转设备；第七章分离设备；第八章塔；第九章反应器。

第三册共包含三章：第十章固体处理；第十一章电解质操作；第十二章逻辑操作。

第四册共包含二章：第十三章优化器；第十四章软件工具。

目录第一章――操作综述1 操作综述 (1)1.1 工艺 (1)1.2 操作 (2)1.2.1 添加操作 (2)1.2.2 操作单元属性窗口 (5)1.3 公用窗口（Common） (8)1.3.1 工作单栏（Worksheet） (8)1.3.2 注释页面（Note） (8)1.3.3 用户变量页面（User V ariables） (10)1.3.4 制表页面（Stripchart） (12)1.3.5 换热器页面（Heat Exchanger） (13)第二章—子流程操作2子流程操作 (1)2.1 介绍 (1)2.2 子流程属性窗口 (1)2.2.1 连接栏（Connections） (2)2.2.2 参数栏(Parameters) (3)2.2.3 传递原理栏（Transfer basis） (4)2.2.4 映射栏(Mapping) (5)2.2.5 变量栏(Variable) (6)2.2.6 注释栏(Note) (6)2.2.7 锁定栏（Lock） (6)2.3添加子流程 (7)2.3.1 读取已建模板 (8)2.3.2 建空白子流程 (8)2.3.3 粘贴导出对象 (8)2.4 MASSBAL子流程 (8)2.5 添加MASSBAL子流程 (9)2.5.1 连接栏（Connections） (10)2.5.2 参数栏（Parameter） (12)2.5.3 传递原理栏（Transfering Basis） (14)2.5.4 映射栏（Mapping） (15)2.5.5 注释栏（Note） (16)2.5.6 结果栏（Result） (16)第三章—物流3物流 (1)3.1 物流属性窗口 (1)3.1.1 工作表页面(Worksheet) (2)3.1.2 附加装置表(Attachments) (17)3.1.3 动态栏(Dynamic) (22)3.2 能量流属性窗口 (22)3.2.1 物流表（Streams） (22)3.2.2 单元操作表（Unit Ops） (23)3.2.3动态栏（Dynamic） (23)3.2.4 制图栏(Stripchart) (24)3.2.5 用户变量栏（User Variable） (24)第四章—传热设备4 传热设备 (1)4.1空冷器 (1)4.1.1 原理 (1)4.1.2 空冷器属性窗口 (2)4.1.3 设计栏（Design） (3)4.1.4 衡算栏（Rating） (5)4.1.5 工作表栏（Worksheet） (6)4.1.6 执行栏（Performance） (6)4.1.7 动态栏（Dynamic） (8)4.1.8 HTFS—ACOL栏 (10)4.2冷却器/加热器（Cooler/Heater） (25)4.2.1 原理 (25)4.2.2 加热器或冷却器属性窗口 (26)4.2.3 设计栏（Design） (27)4.2.4 衡算栏（Rating） (28)4.2.5 工作表栏（Worksheet） (29)4.2.6 执行栏（Performance） (29)4.2.7 动态栏（Dynamic） (31)4.3换热器（Heat Exchanger） (35)4.3.1 原理 (36)4.3.2 换热器属性窗口 (38)4.3.3 设计栏(Design) (38)4.3.4 衡算栏（Rating） (45)4.3.5 工作表栏（Worksheet） (56)4.3.6 执行栏（Performance） (56)4.3.7 动态栏（Dynamic） (59)4.3.8 HTFS-TASC栏 (65)4.4加热炉（Fired Heater/Furnace） (83)4.4.1 原理 (84)4.4.2 加热炉属性窗口 (89)4.4.3 设计栏（Design） (90)4.4.4 衡算栏（Rating ） (92)4.4.5 工作表栏(worksheet ) (96)4.4.6 执行栏(performance ) (96)4.4.7 动态栏(Dynamics ) (101)4.5液化天然气（LNG） (103)4.5.1 原理 (104)4.5.2 LNG属性窗口 (105)4.5.3 设计栏(Design ) (106)4.5.4 衡算栏(Rating ) (111)4.5.5 工作表栏(Worksheet ) (115)4.5.6 执行栏(Performance ) (115)4.5.7 动态栏(Dynamics ) (119)4.5.8 HTFS-MUSE 栏 (124)4.6 参考文献 (135)第五章—－管线设备5 管线设备 (1)5.1 混和器（Mixer） (1)5.1.1 混和器属性窗口 (1)5.1.2 设计栏(Design ) (3)5.1.3 衡算栏（Rating ） (4)5.1.4 工作表栏(Worksheet ) (4)5.1.5 动态栏(Dynamics ) (4)5.2 管段（Pipe Segment） (6)5.2.1 管段属性窗口 (9)5.2.2 设计栏（Design ） (10)5.2.3 衡算栏（Rating ） (20)5.2.4 工作表栏(Worksheet ) (31)5.2.5 执行栏(Performance ) (31)5.2.6 动态栏(Dynamics ) (36)5.2.7 沉积栏(Deposition ) (38)5.2.8 Profes Wax方法 (40)5.2.9 修改管件数据库 (46)5.3 Aspen水力学 (49)5.3.1 Aspen水力学属性窗口 (49)5.3.2 Aspen水力学选项（Aspen Hydraulics） (50)5.3.3 连接栏（Connection ） (53)5.3.4 稳态栏(Steady Status ) (54)5.3.5 动态栏（Dynamics ） (56)5.3.6 概览栏（Profiles ） (56)5.3.7 参数栏(Parameters ) (58)5.3.8 变量栏(Variables ) (59)5.3.9 映射栏(Mapping ) (60)5.3.10 传递基准栏(Transfer Basis ) (61)5.3.11 注释栏（Notes ） (62)5.4 压缩气体管线 (62)5.4.1 压缩气体管线属性窗口 (64)5.4.2 设计栏(Design ) (65)5.4.3 衡算栏(Rating ) (66)5.4.4 工作表栏(Worksheet ) (67)5.4.5 执行栏(Performance ) (67)5.4.6 属性栏(Perperties ) (68)5.4.7 动态栏(Dynamics ) (69)5.5 三通 (70)5.5.1 三通属性窗口 (71)5.5.2 设计栏(Design ) (74)5.5.3 衡算栏(Rating ) (74)5.5.4 工作表栏(Worksheet ) (74)5.5.5 动态栏(Dynamics ) (75)5.6 阀门 (75)5.6.1 阀门的属性窗口 (76)5.6.2 设计栏(Design ) (76)5.6.3 衡算栏(Rating ) (78)5.6.4 工作表栏(Worksheet ) (84)5.6.5 动态栏(Dynamics ) (85)5.7 安全阀 (91)5.7.1 安全阀属性窗口 (92)5.7.2 设计栏(Design ) (92)5.7.3 衡算栏(Rating ) (94)5.7.4 工作表栏(Worksheet ) (96)5.7.5 动态栏(Dynamics ) (96)第六章――旋转设备6 旋转装置 (1)6.1 离心压缩机(或膨胀机) (1)6.1.1 原理 (1)6.1.2 压缩机(或膨胀机)属性窗口 (5)6.1.3 设计栏（Design tab） (6)6.1.4 衡算栏(Rating tab) (9)6.1.5 工作表栏(Worksheet tab) (21)6.1.6 执行栏(Performance tab) (21)6.1.7 动态栏(Dynamics tab) (22)6.2 往复式空气压缩机 (28)6.2.1 原理 (29)6.2.2 往复式压缩机属性窗口 (32)6.2.3 设计栏(Design tab) (33)6.2.4 衡算栏(Rating tab) (36)6.2.5 工作表栏（Worksheet tab） (37)6.2.6 执行栏(Performance tab) (37)6.2.7 动态栏(Dynamics tab) (37)6.3 泵 (37)6.3.1 原理 (38)6.3.2 泵属性窗口 (39)6.3.3 设计栏（Design tab） (40)6.3.4 衡算栏(Rating tab) (43)6.3.5 工作表栏(Worksheet tab) (53)6.3.6 执行栏(Performance tab) (54)6.3.7 动态栏(Dynamics tab) (54)6.4 参考 (56)第七章――分离设备7 分离设备 (1)7.1 分离器、三相分离器和罐 (1)7.1.1 原理 (2)7.1.2 分离器属性窗口(separator general property ) (3)7.1.3 设计栏(design ) (4)7.1.4 反应栏（reaction） (7)7.1.5 衡算栏(rating) (7)7.1.6 工作表栏(Worksheet) (22)7.1.7 动态栏(Dynamics) (22)7.2 全回流塔（Shortcut Column） (25)7.2.1 全回流塔属性窗口（Shortcut Column Property） (26)7.2.2 设计栏（Design） (26)7.2.3 衡算栏（Rating） (28)7.2.4 工作表栏（Worksheet） (28)7.2.5 性能栏（Performance） (28)7.2.6 动态栏（Dynamics Tab） (29)7.3 组分分离器（Component Splitter） (29)7.3.1 理论（Theory） (29)7.3.2 组分分离器属性窗口（Component Splitter Property View） (30)7.3.3 设计表格（Design Tab） (31)7.3.4 比率栏（Rating Tab） (34)7.3.5 工作表栏（Worksheet Tab） (34)7.3.6 动态栏（Dynamics Tab） (34)第八章――塔8 塔 (1)8.1 塔的子流程图 (1)8.2 塔理论 (4)8.2.1 三相理论 (6)8.2.2 三相检测 (6)8.2.3 初始估计值 (7)8.2.4 压力流量 (8)8.3 塔的安装 (11)8.3.1 专业输入 (13)8.3.2 模板 (13)8.4 塔的属性窗口 (19)8.4.1 设计栏（Design） (20)8.4.2 参数栏（Parameters） (29)8.4.3 侧线操作栏（Side Ops） (44)8.4.4 衡算栏（Rating） (46)8.4.5 工作表栏（Worksheet tab） (49)8.4.6 执行伴（Performance tab） (49)8.4.7 流程图栏（Flowsheet） (58)8.4.8 反应栏（Reactions tab） (61)8.4.9 动态栏（Dynamic） (66)8.4.10扰动栏（Perturb） (66)8.5 塔参数类型 (68)8.5.1 低温特性参数（Cold Property Specification ） (68)8.5.2 组分流率(Component Flow Rate) (68)8.5.3 组分分数（Component Fractions） (68)8.5.4 组分比率（Component Ratio） (69)8.5.5 组分回收率（Component Recovery） (69)8.5.6 组分切点（Cut Point） (70)8.5.7 采出率（draw Rate） (70)8.5.8 加热器／冷凝器的温差（Heater/Cooler Delta T） (70)8.5.9 物流温差（Streams Delta T） (70)8.5.10 负荷（Duty） (70)8.5.11 负荷比（Duty Ratio） (71)8.5.12 进料比率（Feed Ratio） (71)8.5.13 分切点间隙（Gap Cut Point） (71)8.5.14 液体流量（Liquid Flow） (72)8.5.15 物理属性参数（Physical Property Specifications） (72)8.5.16 回流泵参数（Pump Around Specifications） (73)8.5.17 再沸比（Reboil Ratio） (73)8.5.18 回收率（Recovery） (73)8.5.19 进料回流比（Reflux Feed Ratio） (74)8.5.20 回流百分比（Reflux Fraction Ratio） (74)8.5.21 回流比（Reflux Ratio） (75)8.5.22 三通分离分数（Tee Split Fraction） (75)8.5.23 塔板温度（Tray Temperature） (75)8.5.24 传递属性参数（Transport Property Specifications） (75)8.5.25 用户属性（User Property） (76)8.5.26 气体流量（V apor Flow） (76)8.5.27 气体分数（V apor Fraction） (76)8.5.28 气体压力参数（V apor Pressure Specifications） (77)8.5.29 塔物流参数（Column Stream Specifications） (77)8.6 塔操作 (78)8.6.1 冷凝器（Condenser） (78)8.6.2 再沸器（Rebioler） (91)8.6.3 塔板部分 (101)8.7 塔的运行 (113)8.7.1 运行 (114)8.7.2 重置 (114)8.8 塔故障排除 (114)8.8.1 热量和误差收敛失败 (114)8.8.2 平衡误差收敛失败 (116)8.8.3 平衡误差振荡 (116)8.9 参考文献 (116)第九章――反应器9 反应器 (1)9.1 CSTR/普通反应器 (1)9.1.1 添加一个CSTR/普通反应器 (2)9.2 CSTR/普通反应器属性窗口 (3)9.2.1 设计栏（Design Tab） (3)9.2.2 转化反应器反应栏 (6)9.2.3 CSTR反应栏 (11)9.2.4 平衡反应器 (15)9.2.5 Gibbs反应器反应栏 (19)9.2.6 衡算栏 (21)9.2.7 工作表栏 (24)9.2.8 动态栏 (24)9.3 变产率反应器 (28)9.3.1 变产率反应器属性窗口 (30)9.3.2 设计栏 (30)9.3.3 模型构建栏 (32)9.3.4 组分变换栏 (35)9.3.5 属性变换栏 (45)9.3.6 工作表栏 (51)9.3.7 动态栏 (51)9.4 平推流反应器（PFR） (52)9.4.1 添加平推流反应器（PFR） (52)9.5 平推流反应器（PFR）属性窗口 (53)9.5.1 PFR设计栏 (53)9.5.3 衡算栏 (65)9.5.4 工作表栏 (67)9.5.5 执行栏 (67)9.5.6 动态栏 (68)第十章――固体处理10 固体处理 (1)10.1 简单固体分离器 (1)10.1.1 简单固体分离器的属性窗口 (1)10.1.2 设计栏Design (2)10.1.3 衡算栏Rating (3)10.1.4 工作表栏Worksheet (3)10.1.5 动态栏Dynamic (3)10.2 旋风分离器yclone (3)10.2.1 旋风分离器属性窗口 (4)10.2.2 设计栏Design (5)10.2.3 衡算栏Rating (7)10.2.4 工作表栏Worksheet (8)10.2.5 执行栏Performance (8)10.2.6 动态栏Dynamic (9)10.3 旋液分离器 (9)10.3.1 旋液分离器属性窗口 (9)10.3.2 设计栏Design (10)10.3.3 衡算栏Rating (12)10.3.4 工作表栏worksheet (14)10.3.5 执行栏Performance (14)10.3.6 动态栏Dynamic (14)10.4 转筒真空过滤器 (14)10.4.1 转筒真空过滤器的属性窗口 (15)10.4.2 设计栏Design (16)10.4.3 衡算栏Rating (17)10.4.4 工作表栏worksheet (18)10.4.5 动态栏Dynamic (18)10.5 袋式过滤器Baghouse (19)10.5.1 袋式过滤器属性窗口 (19)10.5.2 设计栏Design (20)10.5.3 衡算栏Rating (21)10.5.4 工作表栏Worksheet (22)10.5.5 执行栏Performance (22)10.5.6 动态栏Dynamic (22)第十一章—电解质操作目录11. 1 介绍（Adjust） (1)11．1．1添加电解质操作(Adding Electrolyte Operations) (1)11. 2中和器操作单元（ Neutralizer Operation） (2)11．2．1设计栏（Design Tab） (3)11．2．2衡算栏(Rating Tab） (5)11．2．3工作表栏（Worksheet Tab） (5)11．2．4动态栏（Dynamic Tab） (6)11.3催化器操作(Precipitator) (6)11．3．1设计栏（Design Tab） (8)11．3．2衡算栏(Rating Tab） (10)11．3．3工作表栏（Worksheet Tab） (11)11．3．4动态栏（Dynamic Tab） (11)11.4结晶器操作单元(Crystallizer) (11)11．3．1设计栏（Design Tab） (12)11．3．2衡算栏(Rating Tab） (14)11．3．3工作表栏（Worksheet Tab） (15)11．3．4动态栏（Dynamic Tab） (15)第十二章--逻辑操作目录12．1调节（Adjust） (1)12．1．1调节属性窗口（Adjust Property View） (1)12．1．2连接栏（Connections Tab） (2)12．1．3参数栏（Parameters Tab） (5)12．1．4监视栏（Monitor Tab） (9)12．1．5用户变量栏（User Variables Tab） (10)12．1．6启动调节（Starting the Adjust） (10)12．1．7独立调节（Individual Adjust） (11)12．1．8多重调节（Multiple Adjust） (11)12．2平衡(Balance) (12)12．2．1平衡属性窗口（Balance Property View） (12)12．2．2连接栏（Connections Tab） (13)12．2．3参数栏（Parameters Tab） (14)12．2．4工作表栏（Worksheet Tab） (16)12．2．5图表栏（Stripchart Tab） (17)12．2．6用户变量栏（User Variables Tab） (17)12．3布尔运算(Boolean Operations) (17)12．3．1 布尔逻辑模块窗口(Boolean Logic Blocks Property View) (17)12．3．2与门（And Gate） (23)12．3．3或门（Or Gate） (23)12．3．4非门（Not Gate） (24)12．3．5异或门（Xor Gate） (25)12．3．6常开延迟门（On Delay Gate） (26)12．3．7常闭延迟门（Off Delay Gate） (27)12．3．8锁住门（Latch Gate） (28)12．3．9向上计数门（Counter Up Gate） (29)12．3．10向下计数门（Counter Up Gate） (29)12．3．11因果矩阵（Cause and Effect Matrix） (30)12．4控制操作(Control Ops) (37)12．4．1添加控制操作（Adding Control Operations） (38)12．4．2分段定位控制器（Split Range Controller） (39)12．4．3比例控制器(Ratio Controller） (56)12．4．4PID控制器（PID Controller） (71)12．4．5 MPC控制器 (95)12．4．6DMCplus控制器DMCplus Controller (110)12．4．7控制阀（Control Valve） (121)12．4．8控制操作端口(Control OP Port） (124)12．5数字点(Digital Point) (125)12．5．1数字点窗口（Digital Point Property View） (125)12．5．2连接栏（Connections Tab） (125)12．5．3参数栏（Parameters Tab） (126)12．5．4图表栏（Stripchart Tab） (131)12．5．5用户变量栏（User Variables Tab） (131)12．5．6警报级别栏（Alarm Levels Tab） (131)12．6参数单位操作(Parametric Unit Operation) (132)12．6．1参数操作单元属性窗口 (132)12．6．2设计栏（Design Tab） (133)12．6．3参数栏（Parameters Tab） (138)12．6．4工作表栏（Worksheet Tab） (139)12．7循环(Recycle) (139)12．7．1再循环（Property View） (139)12．7．2连接栏（Connections Tab） (141)12．7．3参数栏（Parameters Tab） (141)12．7．4工作表栏（Worksheet Tab） (146)12．7．5监控器栏（Monitor Tab） (146)12．7．6用户变量栏（User Variables Tab） (147)12．7．7计算（Calculations） (147)12．7．8减少收敛时间（Reducing Convergence Time） (147)12．7．9循环助手窗口 (148)12．8选择器模块 (151)12．8．1选择器模块属性窗口 (151)12．8．2连接栏（Connections Tab） (152)12．8．3参数栏（Parameters Tab） (152)12．8．4监控栏（Monitor） (155)12．8．5图表栏（Stripchart Tab） (156)12．8．6用户变量栏（User Variables Tab） (156)12．9设置(Set) (156)12．9．1设置属性窗口 (156)12．9．2连接栏（Connections Tab） (157)12．9．3参数栏（Parameters Tab） (158)12．9．4用户变量栏（User Variables Tab） (158)12．10电子数据表(Spreadsheet) (159)12．10．1电子数字表属性窗口 (160)12．10．2电子数据表函数（preadsheet Functions） (160)12．10．3电子数据表界面（Spreadsheet Interface） (164)12．10．4电子数据表栏（Spreadsheet Tabs） (167)12．11物流分离(Stream Cutter) (172)12．11．1物流分离(Stream Cutter) (172)12．11．2设计栏（Design Tab） (178)12．11．3转换栏（Transitions Tab） (179)12．11．4工作表栏（Worksheet Tab） (186)12．12传递函数（Transfer Function） (187)12．12．1传递函数（Transfer Function） (187)12．12．2连接栏（Connections Tab） (188)12．12．3参数栏（Parameters Tab） (189)12．12．4图表栏（Stripchart Tab） (198)12．12．5用户变量栏（User Variables Tab） (198)12．13控制器面板(Controller Face Plate) (198)12．14ATV调整技术(ATV Tuning Technique ) (202)第十三章—优化器目录13.1 优化器(Optimizer） (1)13．1．1普通优化器窗口(General Optimizer View) (1)13．1．1配置(Configuration)选项 (2)13.2 原始优化器(Original Optimizer) (3)13．2．1变量栏（V ariables tab） (3)13．2．2函数栏(Function tab) (4)13．2．3参数栏(Parameters tab) (5)13．2．4监测栏（Monitor tab） (6)13．2．5优化方案(Optimization Schemes) (7)13．2．6优化技巧（Optimizer Tips） (8)13.3 Hyprotech SQP Optimizer (9)13．3．1Hyprotech SQP T选项 (9)13.4 选择最佳优化(Selection Optimization) (13)13．4．1选择优化器(Selection Optimization) (14)13．4．2选择优化技巧(Selection Optimization Tips) (19)13.5 例题: Original Optimizer (20)13．5．1 Optimizing Overall UA (24)13.6 例题: MNLP 优化 (20)13．6．1 NLP设定 (30)13．6．2 MINLP设定 (34)13.7 参考文献(References) (36)第十四章—软件工具目录14.1简介( Introduction) (1)14.2沸点曲线(Boiling Point Curves) (3)14．2．1设计栏(Design Tab ） (3)14．2．2执行栏（Performance Tab）.........................。

第5章 Hysys模拟换热过程

第5章 Hysys模拟换热过程
被指定/计算得到
指定计算热曲线的方式
Individual Heat Curve
参数 区间数（Intervals） 描述 区间的数量
露点/泡点(Dew/Bubble 为相变添加一个露点或泡点到热曲线上（温度为Y Point) 轴，Heat Flow为X 轴) (有相变体系必须选定） 步长类型（Step Type） ������ ������ ������ 独立热曲线 （Individual Heat Curve Details） 等焓（Equal Enthalpy） 等温（Equal Temperature） 自动间隔（Auto Interval.）
逆流换热器 • 当下列假设满足时，可用最简单的表达式确定： 1)两种流体均为定态流动； 2)两种流体以逆流或并流方式流动； 3)在整个换热器内传热总系数保持为常数； 4)每种流体都只有显焓的变化，具有恒定的比热容； 5)热损失可忽略不计。
传热计算方程
Q U A Tm Tm FT f ( R, S ) TLM
四、管程与壳程的确定
第二节 Hysys传热单元模型
• 换热器（Heat Exchanger） – 常规的一股热流与一股冷流的热量交换 • LNG Heat Exchanger – 多股冷流与热流的集中热量交换 • 冷却器/加热器（Cooler/Heater） – 以加热或者冷却工艺物流为目的的热量交换，仅计算 所需热负荷 • 空气冷却器（Air Cooler） – 以空气为冷却介质的热量交换，可计算所需空气量 • 火焰加热炉（加热炉）（Fired Heater (Furnace)） – 可用于计算物料加热或焚烧所需空气量、尾气质量等
二、管壳式换热器的结构
◆管壳式换热器流体的流程
一种流体走管内、称为管程，另一种流体走管外、称为壳程。 管内流体从换热管一端流向另一端一次，称为一程；对U形管换热器， 管内流体从换热管一端经过U形弯曲段流向另一端一次，称为两程.

HYSYS模拟简单流程讲义.pptx

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• 10、Life is measured by thought and action, not by time. ——Lubbock 衡量生命的尺度是思想和行为，而不是时间。8.5.20208.5.202011:0311:0311:03:1011:03:10
• 11、To make a lasting marriage we have to overcome self-centeredness.要使婚姻长久，就需克服自我中心意识。Wednesday, August 5, 2020August 20Wednesday, August 5, 20208/5/2020
• •
T H E E N D 8、For man is man and master of his fate.----Tennyson人就是人，是自己命运的主人11:0311:03:108.5.2020Wednesday, August 5, 2020
9、When success comes in the door, it seems, love often goes out the window.-----Joyce Brothers成功来到门前时，爱情往往就走出了窗外。 11:038.5.202011:038.5.202011:0311:03:108.5.202011:038.5.2020
• 7、Although the world is full of suffering, it is full also of the overcoming of it.----Hellen Keller, American writer虽然世界多苦难，但是苦难总是能战胜的。20.8.520.8.520.8.5。2020年8月5日星期三二 〇二〇年八月五日

换热器设计


第 3 页
Heater 模型
Heater 模型用于模拟以下单元，改变 单股物流的温度、压力和相态： 1. 加热器 2. 冷却器 3. 阀门（仅改变压力，不涉及阻力） 4. 泵（仅改变压力，不涉及功率） 5. 压缩机（仅改变压力，不涉及功率）
Heater 模型的连接图如下：
5.1 ASPEN PLUS的换热器模型
两股物流的换热器
MHeatX Hetran Aerotran
多股物流的换热器
在多股物流之间换热
管壳式换热器 空冷换热器
提供B-JAC Hetran管壳 管壳式换热器，包括釜 式换热器程序界面 式再沸器 提供B-JAC Aerotran空 冷换热器程序界面 错流式换热器包括空气 冷却器 第 2 页
ASPEN PLUS的换热器模型
Heater—加热器或冷却器，可执行简单的能量守恒计算，仅 需要一个过程流股 HeatX—两股物流的换热器，在严格计算时使用，可以计算能 量守恒、压降、换热器面积等。需要两个流股(冷、热流体)。 MheatX—多股物流的换热器 Hetran—管壳式换热器，使用B-JAC Hetran换热器程序的换热 器算法，如果没有B-JAC程序，就不能使用该模块。 Aerotran—空冷换热器，使用B-JAC程序的另一模块 HXFlux—热通量换热器，用于计算采用对流传热的热接收器 与热源之间的热传递。 HTRIXIST—ASPEN与HTRI的接口。
第 10 页
HeatX—计算类型
计算栏目中有三个选项： 1、简捷计算 Short-cut 2、详细计算 Detailed 3、Hetran 精确计算 Hetran Rigorous 输出Hetran软件(换热器设计专用软件)的输 入文件供其精确计算。 下部的下拉式选择框中也有三个选项： 1、设计 Design 2、核算 Rating 3、模拟 Simulation 两组选项按下述方式配合使用：

轻烃蒸汽转化制氢HYSYS软件全流程模拟

第４ ６卷 第 ３期 ２ ０ １ ７年 ３月
当
代
化
工
Ｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｍ ｐ ｏ ｒ ａ ｒ ｙ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ
Ｖ ｏ ］ ． ４ ６ ．Ｎ Ｏ ． ３ Ｍ ａ ｒ ｃ ｈ． ２ ０ １ ７
轻 烃蒸 汽 转化 制 氢 Ｈ ＹＳ Ｙ Ｓ软 件 全 流 程模 拟
转 化制 氢＿ Ｔ艺技术 的生产装 置在 开工和生产 阶段 提供 可靠 的动态参 考数 据。
关 键 词 ：烃类蒸 汽转 化； 制氢； Ｈ Ｙ Ｓ Ｙ Ｓ 模拟
文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ １ — ０ ４ ６ ０（ ２ ０ １ ７）０ ３ — ０ ５ ４ ６ — ０ ４ 中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｑ ２ ０ １
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｈｙ ｄ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｏ ｆ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ ｓ ｔ ｅ ａ ｍ ｒ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍｉ ｎ ｇ ａ ｓ ａ ｍａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｉ ｓ ｗｉ ｄ ｅ ｌ ｙ
Ｔｈｅ Ｗ ｈ０ ｌ ｅ Ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ Ｓｉ ｍ ｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｈｙ ｄｒ ｏ ｇ ｅ ｎ Ｐｒ ｏ ｄ ｕｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂｙ Ｌｉ ｇ ｈ ｔ
Ｈｙｄｒ ｏｃ ａ ｒ ｂｏ ｎｓ Ｓ ｔ ｅ ａ ｍ Ｒｅ ｆ ｏ ｒ ｍｉ ｎｇ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｈ ＹＳＹＳ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ｆ ｏ ｒ
ｕ ｓ ｅ ｄ ａ ｔ ｈ ｏ ｍｅ ａ ｎ ｄ ａ ｂ ｒ ｏ ａ ｄ ． Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ，ｔ ｈ ｅ ｗｈ ｏ ｌ ｅ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ２ ０ ０ ０ ０ ｍ ／ ｈ ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｇ ａ ｓ ｓ ｔ ｅ ａ ｍ ｒ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍｉ ｎ ｇ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ

HYSYS应用基础教程(总)

如果把Chiller的热负荷提高到1.5MMBTU/hr， 假设压缩机以250hp的功率运行，那么Chiller能 获得的最佳出口温度是多少（压缩机正常运行 条件下）？
HYSYS应用基础教程 -34-
第二章 丙烷制冷循环
练习题2：
如果制冷剂换成组成为摩尔百分比为95/5有 丙烷/乙烷混合物，会对整个循环有影响吗？ 如果有，这个新的组成能够承担制冷任务吗？ 请同基础工况进行对比：
-25-
HYSYS应用基础教程
大庆石化总厂培训中心仿真
第二章 丙烷制冷循环
教学目的：

利用HYSSYS搭建一个丙烷制冷流程：
教学内容：

考察流程/输入各类数据等：
教学重点：

掌握HYSYS各类数据的输入：
教学难点：

理解HYSYS中信息的双向传递过程：
-27-
HYSYS应用基础教程
HYSYS应用基础教程
-32-
第二章 丙烷制冷循环
保存模板：
将 .hsc文件转 换成 .tpl文件 另存文件
C:\Programefile\Hyprotech\Hysys3.2\Template
HYSYS应用基础教程
-33-
第二章 丙烷制冷循环
练习题1：
在这个例子当中，如果我们不知道Chiller的 热负荷，但是知道压缩机标定功率为250hp， 且以最大功率的90%运行，那么当压缩机的效 率为72%的时候，Chiller的热负荷是多少？

GasWell 3(Mole Fraction)：
N2 H2S CO2 C1 C2 C3 iC4 nC4 iC5 nC5 C6 C7+ H2O
0.0050 0.0141 0.0205 0.5664 0.2545 0.0145 0.0041 0.0075 0.0038 0.0037 0.0060 0.0090 0.0909

学习记录-过程模拟实训-Aspen HYSYS教程

1.快捷键:1)ctrl+M:进入模拟工况属性窗口2)F7:稳态和动态的切换3)F8：解算和挂起的切换。

4)ctrl+I：访问积分管理器5)F9：开始停止积分6)ctrl+w：访问工作簿7)ctrl+P：访问PFD8)ctrl+F4：关闭前置的窗口9)1，X,Y：1可以快速旋转图标，X或Y可以进行图标的镜像，注意该项在英文输入法下使用。

10)Home：显示完整留成都2.对象面板锁定功能，X号代表取消功能，+号是先选中某个单元，点击+号就可以添加到PFD。

3.对各个物流进行输入操作时，建议在workbook(ctrl+W)中进行，更高效。

同时在Workbook中可以右键setup，自定义需要显示的各个参数。

在工作簿中还可以添加删除修改物流或者单元。

4.模板是作为子流程快速定义的简便方法。

5.关于物性包，对于石化行业来说，选择PR状态方程。

对于处于低压(10atm以下)下的高度非理想液体混合物，推荐使用活度系数模型，其中UNIQUAC实用性很广。

6.定义虚拟组分。

7.在添加组分的时候，可以查看每个组分的物性，包括焓值或饱和蒸气压与温度的对应关系。

注意此处为不同T下的把组分看做理想气体时候的焓值。

8.逻辑单元SET：使某一特定的过程变量(PV)与另一个过程变量相互联系。

(y=a*x+b，只能线性的联系)。

可以双向求解。

9.电子表格必须以“+”“-”“@”开始，其中+和-用于加减乘除，@用于对数三角函数及逻辑运算等。

10.气液分离器本身就可以输入压降，例如在压缩机入口前的压降，可以直接在气液分离器页面直接设置。

11.管段的高度指的一段管初始和结束之间的竖直高度，长度指的初始与结束的直线长度也就是总长度的意思，所以长度≥高度。

管段中的Increments为将管段分割为多个小管段，对每个小管段进行计算。

越多越慢越精确。

一般不用修改。

除非在某一小区域发生剧烈的相变或者密度变化或者流速变化等等等等。

12.管壳式换热器单元，在Design，Parameters中右下角可以选择自动尺寸设计或交互尺寸设计。

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四、管程与壳程的确定
(1) 不清洁或易结垢的物料应当流过易于清洗的一侧，对 于直管管束，一般通过管内，直管内易于清洗； (2) 需通过增大流速提高 h 的流体应选管程，因管程流 通截面积小于壳程，且易采用多程来提高流速； (3) 腐蚀性流体宜走管程，以免管束和壳体同时受腐蚀； (4) 压力高的流体宜选管程，以防止壳体受压； (5) 饱和蒸汽宜走壳程，冷凝液易于排出，其 h 与流速 无关； (6) 被冷却的流体一般走壳程，便于散热； (7) 粘度大、流量小的流体宜选壳程，因壳程的流道截面 和流向都在不断变化，在 Re>100 即可达到湍流。
第5章 Hysys模拟换热与压力变化单元
换热设备的类型及应用
换热设备的应用 ◆ 定义
使传热过程得以实现的设备称之为换热设备。
换热设备的类型
◆ 按用途分类
冷却器 冷凝器 加热器 换热器 再沸器 蒸气发生器 废热(或余热)锅炉 加热炉 ◆ 按换热方式分类 直接接触式换热器 蓄热式换热器 间壁式换热器
换热设备性能对比及选择
总体(Overall按钮)页面参数：
壳程通道数（Number of Shell Passes） 1-7 串联壳的数量（Number of Shells in Series） 并联壳的数量（Number of Shells in Parallel） 每个壳的管程通道数（ Tube Passes per Shell） 换热器布置方式（Exchanger Orientation）（动态用） 第一根管程流动方向（ First Tube Pass Flow Direction） 高度（基座）（Elevation） （动态用） 换热器型式（Heat Exchanger） （TEMA系列）
◆换热器的基本要求
● 热量能有效地从一种流体传递到另一种流体，即传热
效率高，单位传热面上能传递的热量多。
● 换热器的结构能适应所规定的工艺操作条件，运转安
全可靠，密封性好，清洗、检修方便，流体阻力小。
● 价格便宜，维护容易，使用时间长。
换热器选型应考虑的因素 ● 流体的性质。
● 换热介质的流量、操作温度、压力。
• 非常适合处理非线性热量曲线问题 单侧或双侧纯组分相变问题 • 热曲线（Heat Curve）被分成几个区间， 在每个区间中执行能量平衡计算 • 热曲线的每个区间的LMTD 和UA 都被计算 出来，然后加和计算换热器总UA • 只能在逆流换热器中可用 – 影响Ft 修正因子的几何尺寸不被考虑
本质上是一个能量和物料平衡模型
标准换热器负荷方程 其中：M=流体质量流率 H=焓 leak Q =热量泄露 loss Q =热量损失 Balance Error =换热器规格参数，大多数软件将其视为0 hot 和cold =热和冷流体 in 和out =入口和出口物流
传热推动力----对数平均温差
T1 T2 Tlm ln(T1 / T2 )
被指定/计算得到 指定计算热曲线的方式
Individual Heat Curve
参数 区间数（Intervals） 描述 区间的数量
露点/泡点(Dew/Bubble 为相变添加一个露点或泡点到热曲线上（温度为Y Point) 轴，Heat Flow为X 轴) (有相变体系必须选定） 步长类型（Step Type） ������ ������ ������ 独立热曲线 （Individual Heat Curve Details） 等焓（Equal Enthalpy） 等温（Equal Temperature） 自动间隔（Auto Interval.）
2.1、heat exchanger
总传热量：Q=UA ΔTLMFt
• 换热器（Heat Exchanger）可以完成两侧的能量 和物料平衡计算。 • 可以解算温度、压力、热流量（包括热损失和热 泄露）、物料流股流量以及UA值。
– UA--总传热系数（Overall Heat Transfer Coefficient）与总有效传热面积的乘积
四、管程与壳程的确定
第二节 Hysys传热单元模型
• 换热器（Heat Exchanger） – 常规的一股热流与一股冷流的热量交换 • LNG Heat Exchanger – 多股冷流与热流的集中热量交换 • 冷却器/加热器（Cooler/Heater） – 以加热或者冷却工艺物流为目的的热量交换，仅计算 所需热负荷 • 空气冷却器（Air Cooler） – 以空气为冷却介质的热量交换，可计算所需空气量 • 火焰加热炉（加热炉）（Fired Heater (Furnace)） – 仅能作为一个动态单元操作使用
进行外部循环迭代来更新压力曲线方法： dPdH 常数 dPdUA 常数 dPdA 常数 入口压力 出口压力
稳态核算（Steady State Rating）模型
• 终点（End Point）模型的扩展 • 它增加了核算计算功能 • 需提供详细的几何尺寸信息
• 常用来处理热曲线呈线性或接近线性的问题
二、管壳式换热器的结构
◆管壳式换热器流体的流程
一种流体走管内、称为管程，另一种流体走管外、称为壳程。 管内流体从换热管一端流向另一端一次，称为一程；对U形管换热器， 管内流体从换热管一端经过U形弯曲段流向另一端一次，称为两程.
◆ 管箱
管箱位于壳体两端，其作用是控制及分配管程流体。
管箱结构形式 1—隔板；2—管板；3—箱盖
◆ 浮头式换热器
浮头式换热器 1—防冲板；2—折流板；3—浮头管板；4—钩圈；5—支耳
浮头式重沸器 1—偏心锥壳；2—堰板；3—液面计接口
◆ U形管式换热器
U形管式换热器 1—中间挡板；2—U形换热管；3—排气口；4—防冲板；5—分程隔板
◆ 填料函式换热器
填料函式换热器
1—纵向隔板；2—浮动管板；3—活套法兰；4—部分剪切环； 5—填料压盖；6—填料；7—填料函
壳串联
壳并联
TEMA标准换热器与GB标准换热器
逆流换热器 • 当下列假设满足时，可用最简单的表达式确定： 1)两种流体均为定态流动； 2)两种流体以逆流或并流方式流动； 3)在整个换热器内传热总系数保持为常数； 4)每种流体都只有显焓的变化，具有恒定的比热容； 5)热损失可忽略不计。
传热计算方程
Q U A Tm Tm FT f ( R, S ) TLM
计算类型
计算类型
核算 给定热负荷 给定管程出口温度
计算变量
热负荷 管程或壳程出口温度 管程或壳程出口温度 根据热阻求所需要的换热面积 热负荷 壳程出口温度 根据换热面积求热阻 根据热阻求所需要的换热面积 热负荷 管程出口温度 根据换热面积求热阻 根据热阻求所需要的换热面积
给定壳程出口温度
1. 换热器（Heat Exchanger）模拟原理
• 换热器（Heat Exchanger）根据冷热流体间的能量平衡原 理进行计算。 • 热流体向冷流体提供换热器（Heat Exchanger）负荷：
Balance Error (M cold [Hout Hin ]cold Qleak ) (M hot [Hin Hout ]out Qloss )
加权模型（Weighted Model）
加权模型（Weighted Model）
参数 管程和壳程压降 （Tubeside and Shellside Delta P） UA
独立热曲线详细数据 （Individual Heat Curve Details）
描述 自定义换热器管程和壳程压降（DP） /由进出口物流差给出
终点模型（End Point Model）
• 模型的主要假设如下： ������ 总传热系数 U 为常数 ������ 壳程和管程物流的热容都为常数 • 由标准换热器负荷方程计算。 总传热系数 可用传热面积 对数平均温差（LMTD） 冷热流传热方程：
Balance Error ( Mcold [ Hout Hin ]cold Qleak ) ( M hot [ Hin Hout ]out Qloss )
Individual Heat Curve
加权模型（Weighted Model）
• 管程和壳程压降（Tubeside and Shellside Delta P） (指定或者由进出口物流压差获得） • UA （指定或计算） • 独立热曲线详细数据 （Individual Heat Curve Details）
T2
T1
最小传热温差
Tm FT Tlm
R
S
K
t2
t1
ot (in ) Thot (out ) Tcold (out ) Tcold (in )
Thot (in) Tcold (in )
FT为LMTD 的修正因子，换热器的管程 与壳程布局有关。可通过相应的公式计 算
Tcold (out ) Tcold (in)
Design—连接选项卡
Design—参数选项卡
Design—参数选项卡
• 换热器模型（Heat Exchanger Model
– – – – 换热器设计（终点） (Endpoint) 换热器设计（加权） (Weighted) 稳态核算（Steady State Rating）,Endpoint 动态核算（Dynamic Rating）
Hysys换热器模型（Heat Exchanger Model）
• 换热器设计（终点） (Endpoint) • 换热器设计（加权） (Weighted) （理想逆流设计模型） • 稳态核算（Steady State Rating）,Endpoint • 动态核算（Dynamic Rating） – 适用于基础（Basic）模型和详细（Detailed）模型 – 也可以应用在稳态模式下的换热器核算
Design—规格选项卡