Aspen HYSYS: Базовый курс моделирования

Описание

Мечтаете работать в нефтегазовой отрасли или химической промышленности? Aspen HYSYS — это золотой стандарт моделирования технологических процессов. На этом курсе вы сделаете первый шаг к статусу востребованного специалиста. Освойте ключевой инструмент инженера-технолога.

Курс разработан для слушателей, которые хотят получить системные знания о работе в среде Aspen HYSYS. Программа построена по принципу «от простого к сложному» и включает в себя всю необходимую теорию с немедленным закреплением на практике.

Для кого этот курс:

• Студенты профильных вузов (химики, технологи, нефтяники).

• Молодые инженеры, желающие усилить свои Hard Skills.

• Специалисты смежных областей, решившие сменить специализацию.

Чему вы научитесь:

1. Знакомство с интерфейсом и настройка симуляции.

2. Выбор компонентов и термодинамических моделей.

3. Моделирование трубопроводов и сепарации.

4. Расчет насосного и компрессорного оборудования.

5. Введение в ректификацию (простая колонна).

Результат обучения: Вы сможете самостоятельно решать типовые технологические задачи и будете готовы к изучению продвинутых функций HYSYS.

ЧАСТЬ 1: ОСНОВЫ И ТЕРМОДИНАМИКА (Уроки 1–4)

В этой части вы научитесь создавать первые симуляции, понимать фазовое поведение веществ и работать с тепловыми свойствами.

• Урок 1. Начало работы с Aspen HYSYS

  • Описание: Это ваша отправная точка. Вы познакомитесь с интерфейсом программы, научитесь создавать новый файл симуляции (case), добавлять химические компоненты из баз данных и выбирать подходящий пакет свойств (например, Peng-Robinson), который определяет, как программа будет рассчитывать физические свойства.

• Урок 2. Точка пузырька, точка росы, фазовая диаграмма в HYSYS

  • Описание: Урок посвящен фазовым равновесиям. Вы научитесь строить фазовые диаграммы для чистых компонентов и смесей, а также определять ключевые точки: точку пузырька (начало кипения жидкости) и точку росы (начало конденсации пара).

• Урок 3. Явное и скрытое тепло и создание таблицы насыщенного пара

  • Описание: Вы изучите разницу между явным (изменение температуры) и скрытым (фазовый переход) теплом. На практике вы создадите в HYSYS таблицу свойств насыщенного пара, аналогичную тем, что используются в инженерных справочниках.

• Урок 4. Расчеты однократного испарения (Flash) в HYSYS

  • Описание: Flash-расчет — основа работы сепараторов. Вы смоделируете процесс, при котором поток разделяется на газ и жидкость при заданных давлении и температуре, и научитесь интерпретировать результаты.

ЧАСТЬ 2: ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ МАШИНЫ (Насосы, Компрессоры, Турбины) (Уроки 5–9)

Здесь вы научитесь моделировать оборудование для перемещения и сжатия жидкостей и газов.

• Урок 5. Подбор центробежного насоса за шесть простых шагов

  • Описание: Подробное руководство по выбору насоса. Вы пройдете все этапы: от определения требуемого напора и расхода до учета кавитации (NPSH — Net Positive Suction Head, чистый положительный напор на всасывании) и выбора подходящего насоса.

• Урок 6. Расчет мощности и КПД насоса в HYSYS

  • Описание: Вы узнаете, как HYSYS рассчитывает мощность, потребляемую насосом, и его коэффициент полезного действия (КПД), и как эти параметры связаны с условиями работы.

• Урок 7. Построение и оценка рабочих характеристик насоса в HYSYS

  • Описание: В этом уроке вы научитесь использовать инструмент «Rating» для анализа работы существующего насоса. Вы построите его рабочие кривые (зависимость напора и мощности от расхода) и оцените, подходит ли он для ваших условий.

• Урок 8. Моделирование компрессора и турбины в Aspen HYSYS

  • Описание: Вы перейдете к моделированию компрессоров (для повышения давления газа) и турбин-детандеров (для расширения газа и выработки энергии). Вы научитесь рассчитывать мощность и температуру на выходе.

• Урок 9. Анализ помпажа компрессора в Aspen HYSYS

  • Описание: Помпаж — опасный режим работы компрессора. Вы узнаете, что это такое, и научитесь строить линию помпажа и анализировать рабочие точки компрессора, чтобы избежать аварийных ситуаций.

ЧАСТЬ 3: ТРУБОПРОВОДЫ И ИНСТРУМЕНТЫ АНАЛИЗА (Уроки 10–11)

Эти уроки посвящены расчету трубопроводных систем и использованию встроенных инструментов для оптимизации.

• Урок 10. Расчет падения давления и подбор диаметра трубы с использованием функции Adjust

  • Описание: Вы смоделируете трубопровод и рассчитаете падение давления в нем. Главный навык — использование инструмента «Adjust» (Подгонка), который автоматически меняет один параметр (например, диаметр трубы) для достижения целевого значения другого (например, нужного давления на выходе).

• Урок 11. Как использовать Case Study и построить кривую давления паров

  • Описание: Инструмент «Case Study» позволяет проводить параметрические исследования. Вы узнаете, как автоматически изменять один параметр (например, температуру) и смотреть, как при этом меняются другие (например, давление паров пропана), и на основе этих данных строить графики.

ЧАСТЬ 4: ПРОЦЕССЫ СЕПАРАЦИИ И ГАЗОПЕРЕРАБОТКИ (Уроки 12–13)

Практические задачи по разделению углеводородных смесей.

• Урок 12. Трехфазная сепарация сырой нефти | Моделирование декантира

  • Описание: Вы смоделируете трехфазный сепаратор, который разделяет поток на газ, нефть и воду. Это ключевой процесс в подготовке продукции на промысле.

• Урок 13. Извлечение водорода из отходящих газов НПЗ

  • Описание: Урок посвящен переработке газов. Вы смоделируете процесс выделения ценного водорода из смеси газов и научитесь использовать встроенную электронную таблицу (Spreadsheet) для выполнения пользовательских расчетов, которых нет в стандартных блоках.

ЧАСТЬ 5: МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕАКТОРОВ (Уроки 14–17)

Изучение различных типов реакторов — от простых конверсионных до равновесных.

• Урок 14. Моделирование реактора идеального вытеснения (PFR) в HYSYS

  • Описание: Вы научитесь моделировать трубчатый реактор (PFR — Plug Flow Reactor). Основная задача — рассчитать объем реактора, необходимый для достижения заданной степени превращения исходного сырья.

• Урок 15. Моделирование реактора идеального смешения (CSTR) в HYSYS

  • Описание: Вы смоделируете реактор с мешалкой (CSTR — Continuous Stirred-Tank Reactor). Главный вывод урока — сравнение объемов CSTR и PFR, необходимых для достижения одинаковой конверсии.

• Урок 16. Реакция паровой конверсии CO (Water Gas Shift) в реакторе конверсионного типа

  • Описание: Вы примените простейшую модель реактора — конверсионный реактор — для моделирования конкретной химической реакции (WGS), задавая степень превращения одного из компонентов.

• Урок 17. Реакция риформинга метана | Равновесная конверсия

  • Описание: Этот урок научит вас использовать равновесный реактор. В отличие от конверсионного, он сам рассчитывает, какая степень превращения будет достигнута в условиях химического равновесия при заданных температуре и давлении.

ЧАСТЬ 6: ДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ (Уроки 18–20)

Переход от «статичных» расчетов к процессам, меняющимся во времени.

• Урок 18. Динамическое моделирование в HYSYS | Заполнение резервуара водой

  • Описание: Введение в динамический режим. Вы создадите простую модель заполнения резервуара и увидите, как уровень, давление и расход меняются во времени, что является основой для изучения систем автоматического регулирования (САР).

• Урок 19. Регулирование по отклонению и по возмущению (Feedback и Feedforward Control)

  • Описание: Теоретическое и практическое введение в две главные стратегии автоматического управления: Feedback (реагирует на уже возникшее отклонение) и Feedforward (реагирует на возмущение на входе, не дожидаясь отклонения).

• Урок 20. ПИД-регулятор в системах управления — краткое введение

  • Описание: Вы подробно разберете, что такое ПИД-регулятор (Пропорционально-Интегрально-Дифференциальный), зачем нужны три его составляющие (П, И, Д) и как они влияют на поведение системы.

ЧАСТЬ 7: РАСШИРЕННОЕ УПРАВЛЕНИЕ (ПЕРЕДОВЫЕ СТРАТЕГИИ) (Уроки 21–24)

Применение сложных схем управления в динамических моделях HYSYS.

• Урок 21. Настройка ПИД-регулятора в HYSYS | Метод Циглера-Николса

  • Описание: Практическое занятие по настройке регулятора. Вы примените классический метод Циглера-Николса для расчета коэффициентов ПИД-регулятора в динамической среде HYSYS.

• Урок 22. Каскадное регулирование | Динамическое моделирование теплообменника

  • Описание: Вы реализуете каскадную схему управления для теплообменника. В такой схеме один регулятор (ведущий) управляет заданием для другого (ведомого), что повышает качество управления.

• Урок 23. Регулирование соотношения | Динамическое моделирование смесителя

  • Описание: Вы создадите схему управления соотношением, которая обеспечивает смешение двух потоков в строго заданной пропорции.

• Урок 24. Регулирование с разделением сигнала (Split Range Control)

  • Описание: Вы научитесь использовать один регулятор для управления двумя разными исполнительными устройствами (клапанами). Например, один сигнал от регулятора открывает клапан охлаждения, а другой — клапан нагрева.

ЧАСТЬ 8: БЕЗОПАСНОСТЬ И УТИЛИТЫ (Уроки 25–27)

Специальные инструменты HYSYS для анализа безопасности и расчета оборудования.

• Урок 25. Утилита депрессуризации (сброса давления) в HYSYS | Сброс давления из водородной линии

  • Описание: Вы познакомитесь со специальным инструментом «Depressuring». Он используется для моделирования аварийного сброса давления из оборудования, расчета времени сброса и минимальной температуры, которая может возникнуть из-за охлаждения газа (эффект Джоуля-Томсона).

• Урок 26. Расчеты горения в HYSYS

  • Описание: Урок посвящен моделированию процессов горения. Вы рассчитаете, сколько воздуха нужно для сжигания топлива, какой будет состав и температура дымовых газов.

• Урок 27. Расчет размера предохранительного клапана (ППК) в HYSYS

  • Описание: Критически важный навык для инженера. Вы научитесь использовать встроенные утилиты HYSYS для расчета необходимого диаметра предохранительного клапана, чтобы защитить оборудование от превышения давления.

ЧАСТЬ 9: РЕКТИФИКАЦИЯ (ДИСТИЛЛЯЦИЯ) (Уроки 28–30)

Подробное руководство по моделированию процессов разделения в колоннах.

• Урок 28. Упрощенный расчет многокомпонентной ректификации в HYSYS | Часть 1

  • Описание: Первое знакомство с колоннами. Вы используете блок «Shortcut Column» (Упрощенная колонна), который по методу Фенске-Андервуда быстро оценит минимальное число теоретических тарелок и минимальный флегмовый поток.

• Урок 29. Строгий расчет многокомпонентной ректификации в HYSYS | Часть 2

  • Описание: Вы перейдете к «Rigorous Column» (Строгая колонна) — реалистичной модели. Вы зададите число тарелок, место ввода сырья и требуемую чистоту продуктов (спецификации), чтобы получить детальный профиль температур, давлений и составов по колонне.

• Урок 30. Расчет внутренних размеров ректификационной колонны в HYSYS

  • Описание: Вы научитесь использовать инструменты для расчета диаметра колонны и выбора типа тарелок. Цель — убедиться, что колонна будет работать эффективно и не возникнет проблем с захлебыванием (flooding) или провалом жидкости (weeping).

ЧАСТЬ 10: НЕФТЬ И ГАЗ (ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ) (Уроки 31–35)

Специализированный блок, посвященный моделированию установок первичной переработки нефти.

• Урок 31. Моделирование нефтяной скважины для сепарации газа и нефти

  • Описание: Вы познакомитесь с инструментом «Conceptual Design Builder» для быстрого создания модели простейшей установки подготовки нефти на промысле.

• Урок 32. Как создать анализ нефти (Petroleum Assay) для смеси сырых нефтей

  • Описание: Ключевой урок для работы с нефтью. Нефть — это сложная смесь, и ее нельзя задать простым списком компонентов. Вы научитесь создавать «Petroleum Assay» — набор кривых разгонки и других свойств, а также смешивать несколько сортов нефти для получения реалистичного сырья.

• Урок 33. Атмосферная перегонка сырой нефти в HYSYS

  • Описание: Вы смоделируете основную колонну установки АВТ (атмосферная трубчатка), которая разделяет нефть на фракции: бензин, керосин, дизель и мазут.

• Урок 34. Колонна дебутанизации в HYSYS | Моделирование установки АВТ | Часть 3

  • Описание: Вы продолжите создание полной модели НПЗ и добавите к атмосферной колонне стабилизатор — дебутанизатор, который удаляет легкие газы из бензиновой фракции для придания ей нужного давления паров.

• Урок 35. Установка вакуумной перегонки в HYSYS | Часть 4

  • Описание: Заключительный урок блока. Вы смоделируете вакуумную колонну (ВТ), которая перегоняет мазут (остаток АВТ) под вакуумом, чтобы извлечь из него масляные дистилляты и получить гудрон, не разлагая их при высокой температуре.