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HYSYS培训教程-5-油品表征


HYSYS 培训教程

AspenTech 战略联盟: 陆地科学技术发展有限责任公司 2008年10月

HYSYS 培训教程 ——油品表征
陆地科技 2008年10月

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工况介绍
HYSYS 中表征石油的方法是把冷凝液、原 油、石油切割馏分和煤焦油

的实验分析数据转 换成一系列不连续的虚拟组分。这些虚拟组分 为预测要模拟流体所必需的其它热力学性质和 传输性质的性质包提供了基础。

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?HYSYS 使用很少量的信息就可以产生一套 完整的石油虚拟组分的物理和临界性质。 但是,你提供的关于流体的信息越多,计 算的性质就越精确,HYSYS 预言流体的实 际行为越好。 ?在这个例子中,使用HYSYS中的石油表征 选项模拟储罐流体。该流体是油气混合物 流。
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学习目的
?掌握表征石油的步骤 ?使用色谱分析数据定义油品

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前提
?在开始这个模块之前,你首先要 掌握流体包基础。

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工艺预览

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搭接模拟
在开始表征过程之前,你必须: ?选择性质包 ?添加任何非油组分,特别是表 征过程中要用到的轻端组分

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定义模拟基础
?本模块从启动模拟模块的工况开始。
? 1. 打开你在启动模拟中保存的工况。 ? 2. 单击进入基础环境图标,返回到基础环境。 (注:进入基础环境图标为 ) ? 3. 到石油管理器表页,点击进入石油环境按钮,你 也可以按工具栏的石油环境按钮。石油表征窗口 出现。 (注:石油环境图标为 )

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图1:

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石油表征
?HYSYS 接受不同类型的油品信息来表征石油。 你提供的关于样品的信息越多,表征得越精确。 ?HYSYS表征石油所需的最少信息是: ?实验室精馏曲线 ?下列总体性质中的两个:分子量、密度、特性 因子K

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?在HYSYS 中定义石油有三步:
? 1. 定义化验分析。 ? 2. 生成虚拟组分。 ? 3. 在流程中安装石油。

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定义化验分析
?化验分析包含所有的石油实验室数据、沸点曲 线、轻端、性质曲线和总体性质。 ?HYSYS 使用所提供的化验分析数据生成内部 的TBP、分子量、密度和粘度曲线(作为工作 曲线)。

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分析数据类型
?当在模拟中描述石油流体时,挥发性精不精确 很重要。HYSYS 接受下列标准的实验室分析 数据程序:
? 实沸点(TBP)。使用多级间歇精馏设备在相对较高的回流比下操作 而得。石油表征既接受常压TBP 精馏数据,也接受减压精馏数据。 ? ASTM D86。使用没有回流的蒽氏烧瓶进行的间歇精馏。通常适用于 轻到中等的石油流体。HYSYS 能够校正大气压力或裂化影响。你必 须提供液相体积基准的数据。

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? D1160 精馏。使用没有回流的蒽氏烧瓶进行的间歇精馏。 通常适用于较重的石油流体。曲线可以是常压的或是校正 的减压条件。你必须提供液相体积基准的数据。 ? D86_D1160。它结合了D86 和D1160 精馏数据。你可以校 正热裂化,也能对低于大气压力的条件进行减压精馏。你 必须提供液相体积基准的数据。

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? ASTM D2887。从色谱数据分析得来的模拟精馏。仅以常 压下质量百分基准进行报告。 ? 平衡闪蒸汽化(EFV)。由一系列恒定大气压力条件下, 总的气相与未汽化的液相成平衡的实验得来。 ? 色谱分析。对少量完全汽化的油样进行色谱分析得来,分 析从C6 到C30 的直链烷烃、芳香烃和环烷烃族组成。色 谱分析可以是以摩尔、质量或液相体积基准输入。
注:对于所有的精馏曲线,你至少需要输入5个数据点。

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轻端
轻端被定义为低沸点纯组分,通常涉及那些沸点在C2 和n-C5 之间的组分。 HYSYS 报导轻端有三个选项:
?忽略HYSYS 把样品中的轻端部分作为虚拟组分定义。这是最不准确 的方法,所以,不推荐使用。 ?自动计算 当你没有单独的轻端分析数据,但是,你还想把样品中 的低沸点部分用纯组分表示时,选择此选项。HYSYS 只使用你在流体包 中已经选择的纯组分。 ?输入组成 当你有单独的轻端分析数据,而且你的石油分析样品中 也含有轻端时选择此选项。HYSYS 会提供一个表格,列出你在流体包中 选择的纯组分。这是最精确的表述方法。

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总体性质
样品的总体性质或许也提供。如果提供了样品的精馏曲线 或色谱分析数据,那么 总体性质是可选的。
?摩尔分子量 这是样品总体的摩尔分子量。该值必须大16。 ?质量密度 质量密度必须在250 和2000kg/m3之间。 ?特性因子K(UOP) 必须在8和15之间。 ?总体粘度 在给出两个参照温度下的,典型地是37.78℃和98.89℃ (100℉和210℉)

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?密度的单位可以是质量密度,API,或规定重 度,这可以在编辑栏的下拉列表中选择 ?特性因子K是直链烷烃的大概指数。 K=(平均沸点)1/3/(sp gr 60F/60F)

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物性曲线
? HYSYS 接受不同类型物性曲线:
? ? ? 摩尔分子量曲线 密度曲线 粘度曲线

? 物性分析的实验室报告一般使用下列两种惯例之一:
? ? 独立分析基准物性曲线与精馏曲线并不使用一套共用的化验分析分数 相关分析基准物性曲线与精馏曲线使用一套共用的化验分析分数

? 你提供给HYSYS 的信息越多,石油表征越精确。提供任何或者所有 的总体分子量、总体密度、总体特性因子K 都将增加虚拟组分性质的 精确度,你还可以提供分子量、密度和/或粘度的实验室曲线,那会更 精确些。

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添加化验数据
?在石油表征窗口:
?1. 选择化验表页。 ?2. 点击添加按钮。 ?3. 化验窗口的输入数据表页出现。 ?4. 在名称框,把化验名称修改成Res-Fluid。 ?5. 在总体性质框,用下拉列表选择Used。 ?6. 从化验数据类型下拉列表中,选择色谱。 ?7. 选完数据类型后,第三个框就会出现。这是 拉列表选择输入组成,显示如下:

轻端框,使用下

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图2:

?8. 在输入数据组别中选择轻端单选按钮。 ?9. 规定轻端基准为摩尔百分数。 ?10. 输入下列数据。注意,轻端的缺省基准是液相体积百分数,这 必须要在数据输入前改过来。

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? 11. 选择直链烷烃单选按钮,规定基准为摩尔。输入下列数据:

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? 12. 选择芳香烃单选按钮,输入下列摩尔分数:

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? 13. 输入下列环烷烃数据:

规定重度添加到质量密度框。 (注:正是由于化验数据随着流体包,所以它可以被转入和转 出,用于不同的工况中。)

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?14. 选择总体性质单选按钮,输入总体性质信息。 ?15. 摩尔分子量为79.6,标准密度为0.6659SG_60/60api ?16. 所有数据都输入完成之后,点击计算按钮。化验窗口底部的 状态信息会显示化验已经计算。一旦化验被计算,工作曲线就会显 示在工作曲线表页上。工作曲线是从化验输入回归得来。调和的计 算是基于这些工作曲线。 ?17. 关闭这个窗口,返回到石油表征窗口。你还应该是在这个窗 口的化验表页。 注意,这个窗口的所有按钮现在都是可以访问的。

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生成虚拟组分/调和油
HYSYS 中的切割/调和特性是把一个或更 多个化验的内部工作曲线分割成虚拟组分。石 油表征窗口的调和表页提供了两个功能,把石 油切割成虚拟组分并把两个或更多个化验调和 成一套虚拟组分。

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切割范围
有三个切割选项可供选择:
? 自动切割- HYSYS基于内部值切割化验

? 自定义点– 你来规定所需的虚拟组分个数。HYSYS根据内部权重方案分配 切割比例。

? 自定义范围– 你来规定沸点范围和每个范围的切割数。

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切割化验
化验计算完后,你就可以把化验切割成单独的虚拟组分。 ?1. 移到石油表征窗口的切割/调和表页。点击添加按钮,创建一个新的 调和。 ?2. 在名称框中,把名称从缺省的Blend-1改为Res-Fluid。 ?3. 从可应用的化验列表(应该只有一个)中,选择Res-Fluid 并点击添 加按钮。这样,就把化验添加到石油流率信息表中,并且调和(切割)会 自动计算。调和是使用缺省的切割选项,自动切割,计算的。 ?4.不使用缺省的自动切割选项,把切割选项改为自定义点数,修改切割 数为5。 注意,削减切割数会提高模拟速度,但这对模拟的精确度有负 面影响。 计算的结果可以在调和窗口的表格表页上浏览。
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在流程中安装石油
? ? ? ? ?

表征的最后一步是把虚拟组分的信息传送给流程。 1. 移到表征石油窗口的安装石油表页,调和油,Res-Fluid,出现在石油安装信息组别 中。 2. 在物流名称栏,输入名称,GasWell 4,石油组成将传送给它。 HYSYS 会把计算的石油组成和轻端分配给该物流,完成表征过程。 通过点击返回到基础环境按钮返回到基础环境。 当你返回到基础环境时,你在表征石油时生成的虚拟组分被放在当前的流体包中。你 可以浏览流体包,检查构成你的油品的每个虚拟组分。

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分析结果
?调和计算完成之后,你可以检查这些代表着计 算的石油的虚拟组分的各种性质和流率汇总。 ?返回到石油环境,打开调和窗口,Res-Fluid。

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表格表页
?组分性质选择该项后,可以从表格控制选择主性质或者其它性质。 ?主性质:提供石油中每个组分的正常沸点、摩尔分子量、密度和粘度信息。 ?其他性质:提供石油中每个虚拟组分的临界温度、临界压力、偏心因子、 特性因子K ?组分细目分类:对输入的轻端和每个虚拟组分,它提供单独的液相体积百 分数,累计的液相百分数,体积、质量和摩尔流率。 ?摩尔组成:提供石油中每个轻端组分和每个虚拟组分的摩尔分数。 ?石油性质:先选择基准(摩尔、质量、液相体积),然后选择你想显示的 性质。 ?沸点:提供石油的TBP、D86、D86 校正、D1160减压和D1160 常压温度范 围。 ?其他性质:提供石油的临界温度、临界压力、偏心因子、分子量、密度和 粘度 ?范围:自定义性质提供石油的所有自定义性质范围 ?石油分布提供你的化验在分馏塔中如何分布的表格信息。你可以使用标准 的分馏切割,也可以使用自定义切割。
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性质图表页
HYSYS 能以精馏的液相体积百分数、摩尔百分数、质量百分 数为坐标,绘制多种性质图。
图3:

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从基准下拉列表中,选择质量、摩尔或液相体积为X轴。 从性质下拉列表中选择要在Y轴绘制的性质:
?精馏。你可以绘制下列精馏曲线中的一个或更多:TBP,D86,D86(残 渣裂化),D1160(减压),D1160(常压)或D2887。 ?分子量 ?密度 ?粘度 ?临界温度 ?临界压力 ?偏心因子 ?自定义性质

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组成图表页
组成图表页可以直观地检查输入化验数据和计算的性 质曲线之间的匹配情况。从性质下拉列表中选择要对 照的图形。
?TBP 或ASTM 精馏曲线 ?摩尔分子量曲线 ?质量密度曲线 ?粘度曲线 ?自定义性质曲线

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在模拟中浏览物流
1. 离开石油环境,返回到基础环境。 2. 进入到模拟环境中。 3. 移到工作薄,浏览你创建的物流,GasWell 4。你可以在组成表页浏览物流的 组成。 如果你认为某些虚拟组分的参数需要重新计算的话,可以随时返回到石油环境中 去修改。 下列参数需要添加到物流GasWell 4 中:

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问题

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