آشنایی مقدماتی با Aspen HYSYS

1- مقدمه

نرم افزار Aspen One یک نرم افزار قدرتمند و حرفهای و از بهترین ابزارهای محاسباتی طراحی و شبیه سازی واحدهای مهندسی شیمی ( فرایندی، نیروگاهی و مخازن طبیعی نفت و گاز ) می باشد. یکی از معرف ترین و به بیانی محبوبترین نرمافزار ها در حیطۀ شبیه سازی نرم افزار Aspen HYSYS محصول شرکت HYPROTECH است. لازم به ذکر است اکنون این شرکت توسط شرکت AspenTech خریداری شده که این نرمافزار در مدل های بالاتر با نام جدید Aspen HYSYS به بازار ارائه شد. این نرمافزار که اکنون بیش از سه دهه از حضورش در صنعت میگذرد به دلیل محیط User Friendly که دارد بسیار مورد توجه قرار گرفته است. به علاوه بانک اطلاعاتی و ابزارهای متنوع در آن در بسیاری از بزرگترین دانشگاهها و شرکت های صنعتی در سراسر دنیا مورد استفاده قرار میگیرد.

جهت مشاهده کلیک کنید : آموزش نرم‌افزار اسپن هایسیس

مجموعۀ جامع و کاملی از خواص مواد خالص در نرم افزار Aspen HYSYS وجود دارد. در این نرمافزار، واحدهای عملیاتی مختلف برای استفاده در شبیه سازی وجود دارد. این واحدهای عملیاتی شامل تجهیزات انتقال حرارت، تجهیزات تغییر فشار، تجهیزات جداسازی، عملگرهای منطقی و … است. از امکانات این نرم افزار این است که مسیرهای گوناگونی برای وارد کردن دادهها و مشاهدۀ نتایج محاسبات وجود دارد. نرم افزار Aspen HYSYS از محدود نرمافزار هایی است که فرایندها، تجهیزات یا جریان‌ها را با داشتن اطلاعات خروجی و بدون اطلاعات ورودی میتوان شبیه سازی را انجام داد.

نرم افزار Aspen One در ورژن 8.8 با لایسنس و کرک کامل ارائه شده است. در نسخه‌ های قدیمی یک کرک برای این نرمافزار ها وجود داشت که همۀ قابلیت‌ها (مثلا ارزیابی اقتصادی و انرژی) نسخه‌های جدید را فعال نمی‌کرد، اما در لایسنس های جدید ارائه‌ شده، ۸۵ درصد کل مجموعۀ ا نرم افزار Aspen One و ۱۰۰درصد نرم افزارهای رایج این مجموعه نظیر نرم افزار Aspen HYSYS را فعال می‌کند.

نرم افزار Aspen HYSYS یک نرم‌افزار شبیه ساز و محاسباتی است که بسیاری از مسائل مربوط به مهندسی شیمی، نفت، گاز و پتروشیمی را حل می‌کند. همچنین درصد زیادی از فرایندهای موجود در صنعت را با توجه به داده ‌های کتابخانه ای و معادلات موجود در آن شبیه سازی می‌کند. نمونه و مثال ‌های زیادی از فرآیندهای گوناگون در Help نرم افزار موجود است که این خود می‌تواند کمک بزرگی در جهت فرایند های ناشناخته برای دانشجویان و صنعت‌گران باشد. همچنین Document های فراروانی از نرم افزار Aspen HYSYS وجود دارد که این راهنمایی ها بصورت متنی در دسترس علاقه مندان به یادگیری یا کسب مهارت بیشتر قرار گرفته است. شبیه‌سازی فرایندهای نفتی به طور مثال فرایند هیدروکراکینگ از پیچیدگی هایی برخوردار است و به راحتی نمی‌توان آن را شبیه سازی کرد. اما قسمت های افزودنی به نرم افزار Aspen HYSYS مثلا قسمت Aspen HYSYS Petroleum Refining یک برنامه افزودنی به خود نرم افزار است، که یک نرم افزار محبوب در زمینۀ شبیهسازی واحدهای پالایشگاهی و پتروشیمی است. این قسمت از نرمافزار قابلیت شبیهسازی واحدهای پرکاربرد در پالایشگاه نظیر هیدروتریتینگ، هیدروکراکینگ، FCC و واحدهای کاتالیستی است. واحد پالایشگاهی هیدروکراکینگ (HCR) شامل جریان خوراک، چند عدد راکتور، جداکنندۀ فشار بالا، سیستم بازیافت هیدروژن، تصفیۀ آمین، برج تفکیک و جریان برگشتی است. سختی این فرآیند به این دلیل است که در مدل راکتورهای واحد هیدروکراکینگ، واکنش های خیلی زیادی وجود دارد. همچنین خوراک فرآیند از پیچیدگی خاصی برخوردار است. به طور یکه نمیتوان ترکیب خاصی برای آن متصور شد. تعریف برش های نفتی سخت است و به طور مثال یک برش نفتی مانند مازوت از گازهای سبک، پارفین، نفتن، آروماتیک، ترکیبات سولفور دار و ترکیبات نیتروژنی تشکیل شده است. علاوه بر این ترکیبات گوگردی از 13 ترکیب مختلف شامل تیوفن، سولفید، بنزوتیوفن، دی بنزو تیوفن و … در برش نفتی سنگین وجود دارد. برای شبیه سازی همچین فرایندی نیاز به اطلاعات کتابخانه ای نرم افزار Aspen HYSYS بیش از پیش اهمیت پیدا می کند. چرا که برای تعریف ترکیبات و معادلات ترمودینامیکی باید از روش های خاصی استفاده کرد.

2- نرم افزار Aspen HYSYS

باید توجه داشت نرم افزار Aspen HYSYS خود یک مهندس نیست بلکه ابزاری در دست یک مهندس است تا با استفاده از آن بتواند نیازهای محاسباتی خود را برطرف سازد. هنگامی که از نرم افزار Aspen HYSYS استفاده می‌شود، نرم افزار مجموعهای از معادلات ریاضی را حل می کند، لذا کاربر باید ضمن فراهم آوردن تمامی پارامترهای لازم جهت حل معادلات به شکل دقیق، در انتها نتایج حاصل از حل معادلات را آنالیز کرده و با مقایسه آنها با دانش و اطلاعات مهندسی خود از درستی آنها اطمینان حاصل نمایند. منظور از شبیه سازی با Aspen HYSYS یعنی به دست آوردن اطلاعات خروجی (بهطور مثال مشخصات محصول) از طریق حل مدلها بر اساس اطلاعات ورودی (به طور مثال مشخصات خوراک) و اطلاعات مربوط به مشخصات دستگاههای فرآیندی که بخشی از آنها توسط کاربر به نرمافزار داده میشود، است. از مزایای استفاده از نرم افزار Aspen HYSYS انجام سریع محاسبات، کاهش هزینه و ابزاری قابل اعتماد برای نتایج است. امروزه با پیشرفت روز افزون فنآوری اطلاعات تقریباً میتوان گفت در هر رشتهای نرمافزار شبیه سازی مرتبط با همان رشته ساخته شده است که صنعت گران و دانشجویان رشتههای مختلف با کمک این ابزارهای محاسباتی به آسانی قادر خواهند بود تا طرح های خود را در یک محیط کاملا مطمئن شبیه سازی و آنالیز کنند.

تکنولوژی Aspen پس از خرید HYSYS قابلیت‌های فنی و اطلاعات بیشتر و به روزی را به آن اضافه کرد تا این نرم افزار از در کنار این اطلاعات از بانک اطلاعاتی بسیار قدرتمند Aspen ، استفاده کند. همچنین تکنولوژی Aspen تغییراتی در محیط گرافیکی HYSYS ایجاد کرد و محیط آن را از لحاظ ساختاری تا حدودی شبیه به Aspen Plus شد. البته روش حل معادلات در Aspen HYSYS به گونه ای است که که بسیار سریع‌تر از Aspen Plus است. پس در این زمینه تفاوتی قائل شده است.

طراحی و بهره برداری از یک مرکز فرآیند معمولاً نیازمند انجام تحلیل های مهندسی مختلف است. مهندسان باید بتوانند شرایط عملیاتی فرآیند را پیش بینی کنند و همچنین مطالعات بهینه سازی را برای دستیابی به اهداف پروژه خود انجام دهند. نرم افزار Aspen HYSYS این قابلیت را دارد که امکانات فرآیند پیچیده را مدل‌سازی کند و به مهندسان در یافتن شرایط عملیاتی کمک کند که ارزش دارایی‌های کارخانه را به حداکثر برساند (بدون تجاوز از محدودیت‌های طراحی کارخانه، به عنوان مثال، ابزارهای موجود). این فناوری می‌تواند هزینه‌های سرمایه‌ای را با ارائه داده‌های ترموفیزیکی دقیق برای اندازه‌گیری تجهیزات کاهش دهد و کاربر را قادر می‌سازد تا محاسبات پیچیده‌ای را انجام دهد که با فناوری‌های کم‌توان غیرعملی است. مخاطبان یادگیری نرم افزار Aspen HYSYS فارغ التحصیلان مهندسی جدید/تکنولوژیست هایی (مهندسین شیمی، نفت، گاز و مهندسین فرآیند) که از در کارهای روزانه خود استفاده خواهند کرد، مهندسان فرآیند پروژه ها و مطالعات طراحی و بهینه سازی فرآیند را انجام می دهند، مهندسان کارخانه در حال بررسی عملکرد کارخانه در شرایط عملیاتی مختلف، مهندسان و محققان تحقیق و توسعه که برای سنتز فرآیند استفاده می کنند، مهندسین در حال آماده سازی برای آزمون Aspen HYSYS User Certification ، هستند.

3- فواید یادگیری نرم‌ افزار Aspen HYSYS :

از قابلیت‌های حل بصری و سایر ویژگی‌های کلیدی نرم‌ افزار Aspen HYSYS استفاده خواهد شد که امکان ساخت سریع صفحه جریان را فراهم می‌کند. همچنین درک بهتری از تجهیزات موجود در فرآیند، شرح فرآیند، مفاهیم و … برای دانشجویانی که با صنعت اشنا نیستند فراهم می‌شود.
کشف می‌شود که چگونه یکپارچه سازی چند صفحه می تواند تلاش های شبیه سازی را ساده و سازماندهی کند
انواع ابزارهای گوناگون برای گزارش نتایج شبیه سازی وجود دارد.
ارزیابی عملکرد تجهیزات موجود با استفاده از قابلیت های سایزینگ و نقشه برداری از تجهیزات نرم افزار Aspen HYSYS
بهبود ویژگی های همگرایی برج‌های تقطیر و صفحات جریان‌ها
عیب یابی مشکلات رایج و دادن هشدارهای مفید برای رفع مشکلات احتمالی
انجام مطالعات موردی برای تعیین نقاط عملیاتی بهینه برای یک فرآیند