1- مقدمه

صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و صنایع فرآیندی و شیمایی با یک محیط رقابتی فزاینده روبرو است که شرایط بازار در حال تغییر و مقررات دولتی مواجه هستند. با این حال، آنها همچنان باید پیوسته و دائما بهره وری و سودآوری خود را افزایش دهند. این اهداف تجاری با کاهش زمان مورد نیاز برای عرضه محصولات جدید به بازار، افزایش کمیت و کیفیت محصول تولید شده، کارکرد ایمن تر و کارآمدتر کارخانه و/یا طراحی کارخانه ها برای عملکرد بهینه در طول چرخه عمرشان به دست می‌آیند. در صنایع فرآیند شیمیایی، کارایی عملیاتی، اقتصاد تولید، کیفیت محصول و در نهایت عملکرد نهایی می‌تواند تحت تأثیر عوامل متعددی قرار گیرد. بسیاری از این عوامل بسیار پیچیده و در معرض درجات مختلف غیرقابل پیش بینی هستند. برای جلوگیری از تأخیر در تولید، خرابی یا محصول خارج از مشخصات، تولیدکنندگان فرآیند به ابزارهای مقرون به صرفه ای نیاز دارند که به شناسایی و «اصلاح» مشکلات پیش بینی شده قبل از وقوع کمک می کند. مهندسان فرآیند به طور معمول به مسائل دشوار ساخت و تولید می پردازند. متأسفانه، تجربه به تنهایی همیشه برای پاسخ به سؤالاتی که دائماً مطرح می‌شوند کافی نیست – و تلاش‌های «آزمایش و خطا» برای ارائه بینش معنادار معمولاً هزینه زیادی دارند (اگر گهگاه خطرناک نباشند).

جهت مشاهده کلیک کنید : آموزش نرم‌افزار اسپن هایسیس 

AspenTech Corp (AspenTech)، سابقا Aspen Technology Inc، یکی از شرکت های تابعه Emerson Electric Co، ارائه دهنده راه حل های نرم افزاری بهینه سازی دارایی است. سبد محصولات این شرکت شامل Aspen Plus، Aspen HYSYS، Aspen DMC3، Aspen GDOT، Aspen Unscrambler و Aspen Unscrambler HIS است. همچنین راه حل هایی مانند شبیه سازی فرآیند، طراحی و رتبه بندی، ارزیابی اقتصادی، بهینه سازی پویا، پشتیبانی عملیات، تولید، مدیریت زنجیره تامین و مدیریت عملکرد دارایی را ارائه می دهد. AspenTech به تولیدکنندگان در صنایع فرآیندی مانند مواد شیمیایی، انرژی، کالاهای بسته بندی مصرفی، داروسازی، نیرو، فلزات و معدن، ساخت و ساز، حمل و نقل، مواد غذایی و نوشیدنی ها، و خمیر و کاغذ خدمت می کند. این شرکت در قاره آمریکا، اروپا، خاورمیانه و آسیا و اقیانوسیه فعالیت دارد. دفتر مرکزی AspenTech در بدفورد، ماساچوست، ایالات متحده مستقر است.

امروزه با پیشرفت تکنولوژی و هوش مصنوعی در رشته مهندسی شیمی، مهندسی فرآیند، مهندسی نفت و … تقریباً می­توان گفت در هر رشته و گرایشی نرم­افزار شبیه سازی مرتبط با نیازهای همان رشته ساخته شده است که اساتید، دانشجویان و صنعت‌گران رشته­های مختلف با کمک نرم­افزارهای شبیه سازی و مدلسازی به آسانی قادر خواهند بود تا آنالیزهای حساسیت خود را در یک محیط کامپیوتری شبیه سازی کنند. امروزه بدون یادگیری و استفاده از این نرم افزارهای شبیه‌ساز با خلا بزرگی در تحقیقات علمی خود روبرو خواهید شد. تجربه های طراحی و سایزینگ تجهیزات حاصل از فرمول ها و سعی و خطاهایی است که این موارد حل مسایل را سخت و طولانی می کند. یک مهندس شیمی باید با به کارگیری روش های خلاقانه و ایده های نو حل مسائل را با دقت و سرعت بیشتری انجام دهد. حل این گونه مسائل در دنیای واقعی ممکن است خطرآفرین و پر هزینه باشد اما با کمک تکنولوژی Aspen بدون اینکه هزینه زیاد مالی و هزینه محیط زیست و سلامت را محتمل شویم میتوان این گونه مسائل را حل و نتایج را با دقت بسیار بالایی به دنیای واقعی تعمیم داد. موضوعات اصلی در تکنولوژی Aspen ابتدا درک صحیح و علمی پدیده ها است. زیرا کسی با استفاده از تکنولوژی Aspen شبیه‌ساز قابلی خواهد شد که در ابتدا از لحاظ علمی در سطح بالایی باشد ثانیا تجربه استفاده و شبیه سازی با این نرم افزار ها رو داشته باشد. تکنولوژی Aspen با دستیابی به منابع متعبر و روز جهانی خصوصیات و ویژگی های کلیه پدیده های مهندسی شیمی را به خوبی آنالیز می‌کند. کتابخانه بسیار کاملی برای دستیابی به اطلاعات مورد نیاز برای شبیه سازی دارد. برای مثال اطلاعات فیزیکی و شیمایی حدود 3000 ترکیب و معادلات ترمودینامیکی کاملی در خود دارد. در بحث طراحی مبدل های حرارتی کتابخانه کاملی از استاندارهای مهندسی شیمی برای طراحی سایزنینگ انواع تجهیزات انتقال حرارت دارد. تکنولوژی Aspen ، تقلید تقریبی و تا حدودی دقیق از فرآیندها و تجهیزات فرآیندهای مهندسی شیمی است که بیانگر عملکرد دقیق آن است. تکنولوژی Aspen ، برای خدمات صنایع شیمیایی آمریکا در سال 1981 تاسیس شد و در سراسر دنیا شرکت دارد که دفتر مرکزی آن در بدفورد ماساچوست قرار دارد. سایت اینترنتی این شرکت www.aspentech.com است. تکنولوژی Aspen ، در سال 2002 با خرید لایسنس Aspen HYSYS از شرکت هایپروتک که یکی از شناخته­ترین و به بیانی محبوب­ترین نرم­افزارها در حیطۀ شبیه سازی فرآیند محصول دانشجویان دانشگاه کلگری با قیمت بالایی (چیزی در حدود 50 میلیون دلار) خریداری کرد. تکنولوژی Aspen با این کار بدون رقیب به عنوان بزرگترین شرکت شبیه سازی فرایند در مهندسی شیمی و فرایند در دانشکاه‌ها و صنعت ارائه خدمات می‌دهد. این نرم­افزار که اکنون بیش از سه دهه از حضورش در صنعت می­گذرد به دلیل محیط کاربرپسندی که دارد بسیار مورد توجه قرار گرفته است. به علاوه بانک اطلاعاتی و ابزارهای متنوع در آن در بسیاری از بزرگ­ترین دانشگاه­ها و شرکت­های مهندسی در سراسر جهان مورد استفاده قرار می­گیرد.

ASPEN یک بسته نرم افزاری شبیه سازی فرآیند است که به طور گسترده در صنعت استفاده می شود. با توجه به طراحی فرآیند و انتخاب مناسب مدل‌های ترمودینامیکی، ASPEN از مدل‌های ریاضی برای پیش‌بینی عملکرد فرآیند استفاده می‌کند. سپس می توان از این اطلاعات به صورت تکراری برای بهینه سازی طراحی استفاده کرد. این مدل‌سازی دقیق خواص ترمودینامیکی به ویژه در جداسازی مخلوط‌های غیر ایده‌آل مهم است و ASPEN پایگاه داده‌های بزرگی از پارامترهای رگرسیون دارد. ASPEN می‌تواند فرآیندهای بسیار پیچیده ای از جمله سیستم های جداسازی چند ستونی، راکتورهای شیمیایی، تقطیر ترکیبات واکنش پذیر شیمیایی و حتی محلول های الکترولیت مانند اسیدهای معدنی و محلول های هیدروکسید سدیم را انجام دهد. ASPEN فرآیند را طراحی نمی‌کند. طرحی را می‌گیرد که کاربر ارائه می کند و عملکرد فرآیند مشخص شده در آن طرح را شبیه سازی می کند. بنابراین، برای ارائه مقادیر معقول پارامترهای ورودی و ارزیابی مناسب بودن نتایج به‌دست‌آمده، به درک کاملی از اصول مهندسی شیمی نیاز است. به عنوان مثال، یک کاربر باید قبل از استفاده از ASPEN ایده ای از رفتار ستون داشته باشد. این اطلاعات می‌تواند از یک روش تقریبی، مانند رویکرد مک کیب-تیله، مدل‌سازی کلی رفتار T-x-y، یا نقشه‌های منحنی باقیمانده به دست آید. نرم افزار Aspen One دارای انواع بسته های متنوع برای شبیه سازی های مختلف است.

2- قابلیت های نرم افزار Aspen HYSYS

به طور خلاصه برنامه ها و قابلیت های این نرم افزار در ادامه آورده شده است:

Aspen HYSYS: شبیه ساز فرآیندی که می‌تواند انواع فرآیندهای موجود در صنعت نظیر فرآیند تصفیه گازهای اسیدی، فرآیند بازیابی سولفور و … را شبیه‌سازی و طراحی کند. از قابلیت‌های این نرم افزار می‌توان به فعال شدن قسمت اقتصادی، فعال شدن قسمت تحلیل انرژی، لینک شدن به نرم افزار Exchanger Design & Rating و با قابلیت تعریف دفیق برش نفتی و فرایندهای نفتی در Aspen HYSYS Petroleum Refining اشاره کرد. از دیگر ماژول های وابسته به نرم افزار Aspen HYSYS می‌توان به Aspen HYSYS Upstream ، Aspen HYSYS Dynamics و Aspen Operator Training اشاره کرد.

Aspen Plus: شبیه ساز فرآیندی که می‌تواند انواع فرآیندهای موجود در صنعت را شبیه‌سازی و طراحی کند. از قابلیت‌های این نرم افزار می‌توان به فعال شدن قسمت اقتصادی، فعال شدن قسمت تحلیل انرژی، لینک شدن به نرم افزار Exchanger Design & Rating و با قابلیت تعریف دفیق ترکیبات جامد اشاره کرد. از دیگر ماژول های وابسته به نرم افزار Aspen Plus می‌توان به Solid Modeling، Aspen Polymers، Aspen Process Manuals، Aspen Properties و Distillation Modeling in Aspen Plus اشاره کرد.

Exchanger Design & Rating (Aspen Exchanger): نرم افزار شبیه ساز مخصوص طراحی تجهیزات انتقال حرارت است. از دیگر ماژول های وابسته به نرم افزار Exchanger Design & Rating می‌توان به Aspen Air Cooler Exchanger، Aspen Fired Heater، Aspen HTFS Research Network، Aspen Plate Exchanger، Aspen Plate Fin Exchanger، Aspen Shell& Tube Exchanger، Aspen Shell & Tube Mechanical و Aspen Coil Wound Exchanger اشاره کرد.

Aspen Adsorption: شبیه‌ سازی و بهینه‌ سازی فرآیند را برای طیف گسترده‌ای از فرآیندهای جذب صنعتی گاز و مایع از جمله جذب واکنشی، تبادل یونی و فرآیندهای چرخه‌ای را ممکن می‌سازد. مدل‌سازی کامل جذب نوسان فشار، مدل‌سازی جذب نوسان دما و مدل‌سازی جذب نوسان خلاء با Aspen Adsorption جاذب‌های بهینه را می شود انتخاب کرد، و میتوان چرخه‌های جذب بهتری طراحی کرد و عملکرد کلی فرآیند را بهبود بخشید.

Aspen Polymers: شبیه‌ سازی و بهینه‌ سازی با Aspen Polymers محتویاتی را به Aspen Plus، Aspen Plus Dynamics و Aspen Custom Modeler اضافه می‌کند، از جمله داده‌های خصوصیات فیزیکی پلیمرها، مدل‌های تعادل فازی، خصوصیات پلیمری و طرح‌های واکنش های پلیمری. با استفاده از این ماژول می‌توان طیف گسترده ای از فرآیندهای پلیمری، از جمله پلی اولفین ها، پلی استرها، پلی آمیدها و غیره را مدل سازی و شبیه‌سازی کرد.

Aspen Process Economic Analyzer: شبیه‌ سازی و بهینه‌ با مقایسه جریان نقدینگی و هزینه عملیاتی گزینه های طراحی چندگانه در طول طراحی مفهومی، سودآوری پروژه را به حداکثر می توان رساند. این ماژول تأثیر اقتصادی تغییرات طراحی، فناوری‌های جدید و مواد اولیه یا منابع انرژی جایگزین را ارزیابی می‌کند. با استفاده از این ماژول می‌توان هزینه خرید مواد اولیه، هزینه فروش محصولات، هزینه خرید تجهیزات، هزینه نصب، هزینه سرمایه گذاری کل، بارگشت سرمایه را بدست آورد.

Aspen Energy Analyzer: با استفاده از این ماژول‌ می توان در مصرف انرژی صرفه جویی کرد و با کمک فناوری Pinch، می‌توان بهره‌وری انرژی را به حداکثر رساند و انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش داد.

Aspen Utilities Planner: با استفاده از این ماژول‌ می‌توان مدیریت و بهینه سازی مصرف انرژی و منبع یابی برای اطمینان از تامین بهینه انرژی و در عین حال به حداقل رساندن هزینه و انتشار گازهای گلخانه ای را بررسی تحلیل و مدیریت کرد.