HYSYS塔模块使用技巧

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HYSYS塔模块使用技巧
软件会对塔顶进行第二液相检查,如果存在第二液相,并且没有游离水抽出,会给出警告信息。如果设置了游离水抽出,软件会对塔盘从上之下检查,直到没发现第二液相。如果检查到中间塔盘开始不出现第二液相,但后续塔盘又出现第二液相,则软件对后续塔盘是不做检查的。
三种方式对塔提供计算初值:1、刚开始建塔(专家系统);2、在Parameters---Profiles或Estimates;3、在Design---Monitor或Specs;
塔的估计值(初值)有三类:1、塔盘温度(Parameters---Profiles);2、塔盘气液相负荷(Parameters---Profiles);3、塔盘上的物质组成(Parameters---Estimates);4、未激活的设计规定项(Design---Monitor或Specs);
如果塔顶规定过冷液体采出,则回流罐的合理温度估计值(Parameters---Profiles)为泡点温度,给过冷温度可能难收敛
板间进料和板上进料。软件默认设置为板上进料,即进料气液相与塔盘上的气液相混合,然
后进行一次闪蒸。可通过Design---Connections或Flowsheet---Setup,将Inlet Streams设置为Split实现板间进料,即进料气液相在进料时分开,气相进入进料板的上一层塔盘,液相进入进料板。
模拟计算需要给定塔的基本参数:1、塔板数(不包括冷凝器、再沸器);2、塔内压力分布(包括冷凝器、再沸器),通常给定冷凝器及塔顶压力、塔底及再沸器压力,软件对中间塔板上的压力通过线性内插计算;3、进料流股数及位置、产品流股数及位置;4、如果有中段、侧线汽提、侧线精馏等,需给定数量及位置;
软件支持输出中段回流的能量流股,也可将中段回流的进出物流以虚拟物流的形式从塔环境中输出到Main Flowsheet中。在Side Ops---Pump Arounds中勾选Export可引出中段回流的虚拟物流。
塔环境内部采用了联立方程算法,因此在塔环境中设置循环物流不需要(也无法使用)Recycle模块。
在基础环境---Fluid Pkgs中可设置塔环境和主流程使用不同的流体包,
如果在主流程中删除了与塔相连的物流,则塔环境中对应的物流(Internal Stream)也会被删除。当主流程中建立物流,塔环境中的物流也会随之建立,并且物流名称相同。但在塔环境中建立或删除物流,主流程成中是不会有影响的。
在Preferences---Simulation---Column中可关闭塔的专家输入系统。
回流比是指返回塔顶的液相流量除以塔顶回流罐采出的总流量(气相和液相物流,但不包括游离水)。
三相精馏的默认计算方法是Spare Continuation Solver,对强非理想体系有很好的支持。
软件默认使用Inside-Out算法,内层计算的收敛容差为Heat/Spec Errors,外层计算的收敛容差为Equilibrium Errors,内层容差默认值为0.0005,外层容差的默认值为0.00001,。
Design---Monitor或Specs或Specs Summary中的内容项是相同的,都可指定设计规定。
Design---Monitor中的Active、Estimate、Current复选框之间的关系:1、通常,勾选Active,其余两个自动勾选,并且无法取消。不勾选Active,Estimate自动勾选,Current
随之不勾选,但此时也可手动取消Estimate,如果仅勾选Estimate,该项目仅作估计值。Current不能手动勾选或取消;2、如果在Specs Summary中设置可转移设计规定项,当迭代次数超过最小迭代次数且塔还未收敛,则某一个或多个设定为Active项,其原本勾选的Current项会转移到所指定的非Active项。
Design---Monitor中的Update Inactive按钮的作用是将Specified Value用Current Value更新;Group Active的作用是将Active项顶置。
对于某些难收敛的设计规定,可将这些规定的Spec Type设置为Ranged Spec(范围内收敛)或Alternate Spec(可转移的设计规定项)。如果在这两个模式下收敛,则收敛标志以紫显示(通常是绿)。
使用Ranged Spec或Alternate Spec的前提:1、仅支持Inside-Out、Modified Inside-Out算法;2、在Parameters---Solver单击Advanced Solving Options按钮进行配置:最小迭代次数(触发这两种计算方式的最小迭代次数)、设置Alternate Spec或Ranged Spec的优先级(不清楚可设置Auto Reset)3、对于Alternate Spec,在Specs Summary中必须使转移项与被转移项的数目相等(Alternate的个数为偶数)。
Parameters---Profiles提供温度和塔内气液相负荷估计,Parameters---Estimates提供组成估计。Lock按钮表示对估计值进行锁定,此时估计值的字体为蓝,Unlock的功能则相反。Lock与Unlock的区别:当用Reset重置塔的计算时,使用Unlock的估计值会被清空;使用Lock的估计值会被保存,下次运行时就容易收敛,但当塔第一次收敛后,估计值会被新的计算值所更新,不收敛则保持原来的估计值。软件默认对温度和气液相负荷的估计值Lock,对组成的估计值为Unlock。
软件对塔计算的迭代次数一般指的是外层循环的迭代次数,但如果用牛顿算法,内层循环50次不收敛则终止计算。
Equilibrium Error指的是对气相摩尔分率计算,等于sum{[1-sum(各板气相组成)]^2}<0.00001。外层迭代用严格热力学模型,因此其要求的精度较高。
Heat/Spec Error指的是热平衡容差与设计规定的容差加和,代表了内层迭代的误差,由于其运用简单热力学模型,其规定的精度不能高于Equilibrium Error。简单热力学模型的计算结果需要外层严格热力学模型来更新。
Jacobian矩阵用于求解内层迭代,如果塔运算时收敛困难,一直在求解内层的Jacobian矩阵,此时屏幕上报告的迭代次数不增加,那么就没必要继续运算。需检查初值、设计规定、塔的配置是否正确。
Reset按钮的作用:清除塔的所有计算值和未锁定的估计值(红字体,但默认Solver设置中默认保持上一次收敛结果作为下一次计算的初值)。如果你在塔收敛后做了较大的输入调整,则下次计算时建议使用Reset按钮;如果仅稍微调整,则下次计算直接按Run。
通常,在Parameters---Solver中,默认勾选Save Solutions as Initial Estimate,这样每次收敛后,用计算值作为下次计算的初值,在Parameters---Profiles中就会有体现。
如果塔板上出现超临界流体,此时状态方程是无法计算的,软件默认用理想K值模型来计算。在Parameters---Solver中,Super Critical Handling Model,默认设置为Simple K。
软件对塔的计算提供多种计算方法:Default Inside-Out、Modified Inside-Out、Newton Raphson Inside-Out、Sparse Continuation solver、Simultaneous Correction。前两者不支持塔内发生化学反应,后三者支持;Sparse Continuation solver是唯一支持三相精馏的算法,Default Inside-Out、Modified Inside-Out仅可支持有游离水抽出的三相体系。
Default Inside-Out:通用算法,支持大多数过程求解
Modified Inside-Out:通用算法,对塔环境中使用混合器、三通、换热器的计算容易收敛
Newton Raphson Inside-Out:通用算法,对塔盘上的液相发生动力学反应的体系,计算容易收敛
Sparse Continuation Solver:支持双液相体系,主要用于求解高度非理想的化学体系及反应精馏体系
Simultaneous Correction:对化学体系支持较好,同样也支持反应精馏体系
阻尼因子(Damping Factor)用于控制由内层简单热力学模型计算更新至外层计算时的步长。如果遇到Heat/Spec误差小,但Eqm的误差开始发散或震荡,将阻尼因子设为0.3~0.9。默认阻尼因子为1.0,可适应大部分情况的计算。
通常阻尼因子保持默认值,改变阻尼因子容易使内层循环不容易收敛。如果是高度非理想体系,需减小阻尼因子,如果存在共沸物,需勾选Azeotropic(注:此时实际阻尼因子为负值,但显示仍是正值)
阻尼因子有两种方式给定:固定(Fixed)和自适应(Adaptive)。默认使用固定,如果出现难收敛的情况,可尝试使用自适应。
自适应的阻尼因子可根据计算周期(Adaptive Damping Period,默认为10,即迭代10后根据情况软件会自动调整阻尼因子)自动调整,如果勾选Reset Initial Damping Factor,若果阻尼因子已经与初始值不同,无论塔是否收敛,都会将阻尼因子重新恢复到初始值。
阻尼因子设置技巧:通常设为Fixed,值为1.0;如不收敛,将值设为0.3~0.7;仍不收敛,设为Adaptive,初始值可设为1.0,周期默认10,建议勾选Reset Initial Damping Factor,这样每次都以初值阻尼因子为1.0开始计算。
对于三相精馏塔,Parameters---2/3 Phase页面才有用,对于液液萃取塔,该页面置灰。
在Parameters---2/3 Phase页面,当需要检查某层塔盘是否存在第二液相,需勾选Check,如果Petro-SIM计算存在第二液相,软件会对Detected勾选,并计算出第二液相流量。

本文发布于:2023-05-09 19:28:31,感谢您对本站的认可!

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标签:计算   液相   收敛   因子   阻尼
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