Hextran 換熱器設計與網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化模擬軟件
SimSci 是世界著(zhù)名的化工模擬軟件公司，所開(kāi)發(fā)的大量軟件產(chǎn)品和獨特的工程解決方案為煉油、石油化工、精細化工及環(huán)境保護等各個(gè)行業(yè)所采用。
SimSci 公司的Hextran 軟件為工程師提供了對熱傳遞系統的模擬分析工具；投入市場(chǎng)應用已有二十余年,可以幫助用戶(hù)對換熱管網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化設計、消除瓶頸、提高工作效率。
該軟件適用的行業(yè)：油/氣加工、煉油、化工、化學(xué)工程、建筑、聚合物、精細化工/制藥
該軟件模擬應用：設計新工藝、評估改變的裝置配置、改進(jìn)現有裝置、依據環(huán)境規則進(jìn)行評估和證明、消除裝置工藝瓶頸、優(yōu)化和改進(jìn)裝置產(chǎn)量和效益
一、HEXTRAN 功能描述
Hextran模擬計算兩個(gè)物流間的熱傳遞。它也能計算實(shí)際的需求（例如蒸氣、冷卻水或空氣）Hextran 幫助我們確定換熱網(wǎng)絡(luò )的優(yōu)化配置�？蛇x擇的接口程序能幫助我們傳遞數據給HTFS 或HTRI 等軟件。 Hextran 還包括 PRO/II 的組份數據庫和嚴格的熱力學(xué)計算方法。
Hextran應用在換熱器核算與設計中。在核算中，根據所提供的換熱器與物流數據，Hextran嚴格的計算出此換熱器的壓降和傳熱系數。在設計中，根據所提供換熱器的數據范圍和操件限制，設計出一個(gè)新的STE（換熱器）。利用這兩個(gè)功能模塊用戶(hù)可以建立一個(gè)完整的換熱網(wǎng)絡(luò )系統。
HEXTRAN 的功能概括如下：
二、軟件的功能特點(diǎn)
- 問(wèn)題描述單元：在此單元中可以提供項目的ID，建立的日期，建立者的姓名和一些關(guān)于此項目的說(shuō)明。
- 度量單位：Hextran本身自帶的度量單位有7種，分別是：English、Metric、SI、HTRISI、HXEnglish、HXMetric、HXSI，其中默認的是 English 。用戶(hù)也可以自定義度量單位。
- 定義組分：Hextran 提供雙組分數據庫，如果組分數據庫中的組分、屬性不合適，使用者可以自己定義組分的屬性。
- 數據庫中的組分：Hextran 的組分數據庫中包括1700 多種組分，對于這些組分，數據庫中有全部固定屬性的數據和執行相平衡計算溫度依賴(lài)的屬性數據。并且數據庫中還包括執行壓降和熱傳遞計算的傳遞屬性數據。
- 非數據庫中的組分：對于非數據庫里的組分的應用，您必須提供它的熱力學(xué)和傳遞屬性數據。如果您需要幫 助，請應用SIMSCI's DATAPREP程序。
- 石油中的虛擬組分：定義烴中的虛擬組分，至少需要提供下面三個(gè)參數中的兩個(gè)：摩爾重量（MW）、API 或比重、沸點(diǎn)（NBP）。
- 餾分曲線(xiàn)：應用餾份曲線(xiàn)（TBP、D86、D2887 或D1160）定義一個(gè)物流。Hextran 把這個(gè)曲線(xiàn)劃分成一個(gè)個(gè)剪切數字。這個(gè)剪切數字和范圍是可以控制的。每個(gè)剪切點(diǎn)作為一個(gè)虛擬物流。
- 熱力學(xué)計算方法：Hextran應用一個(gè)普遍的相互關(guān)系法，一個(gè)狀態(tài)平衡法或液態(tài)活動(dòng)法去計算某種流體情況下的熱力學(xué)屬性，從而來(lái)預知氣、液兩相的分流情況。熱力學(xué)計算方法的選擇依賴(lài)于流體的組分和占優(yōu)勢的溫度和壓力。Hextran 也提供一系列的方法嚴格的去計算氣-液-液平衡和固-液平衡。下面是一些熱力學(xué)計算方法的推薦：
三、物流數據
Hextran 應用于六種主要的物流類(lèi)型：
- Compositional
- Assay
- Bulk property
- Water/steam
- Mix/flash
- Utility
四、操作單元
所有的換熱器依據流體的屬性和換熱器的實(shí)際數據嚴格的計算出膜系數和壓力降。操作單元如下：
- 管程和殼程、雙管、多管、拉桿擋板、翅片管、空冷器、板架、簡(jiǎn)捷換熱器、管線(xiàn)、閥門(mén)、泵、壓縮機、加熱 器、冷卻器、火焰加熱器、閃蒸罐、混合器、分離器、多變量控制器、脫鹽罐傾析器。
五、計算模型
Hextran 提供如下的計算方法：
- 夾點(diǎn)技術(shù)：
- Targeting(目標功能)：Targeting利用夾點(diǎn)技術(shù)對熱回收的上限和下限提供數字和圖形的分析。用戶(hù)指定熱回收的標準，定義物流和過(guò)程的約束條件。Hextran 用工況研究和圖形幫助工程師確定優(yōu)化的熱回收標準。Hextran 計算出熱傳遞的面積，實(shí)際的需求，操作的費用，復合曲線(xiàn)圖，用戶(hù)指定的過(guò)程/經(jīng)濟圖。
- Synthesis(綜合功能)：為指定的熱回收產(chǎn)生較小換熱器數目的優(yōu)化網(wǎng)絡(luò )。用戶(hù)指定熱回收的溫度(HRAT) 和換熱器的較小溫度(EMAT)，從而計算出應用中較少的設備需求。Hextran 將執行上限到20個(gè)工況研究去評估EMAT 和HRAT有效的結合溫度。
- 網(wǎng)絡(luò )和換熱器的核算與設計
- Simulation(模擬分析)：在換熱網(wǎng)絡(luò )中，模擬計算被一些簡(jiǎn)單的和嚴格的操作單元所執行。嚴格的STE模型可用于老的換熱器的核算和新的換熱器的設計。對于所有嚴格的單元操作，熱傳遞系數和壓力降被計 算。全部網(wǎng)絡(luò )的質(zhì)量、壓力、能量平衡也被計算。核算型和設計型換熱器都需要說(shuō)明輸出的溫度，輸出的液體質(zhì)量和負荷。溫度、壓力和負荷也能被多變量控制器所執行。
- 數據調和
- Regression(數據回歸)：Regression 是 Hextran 的數據調和工具。它的工作方式除了說(shuō)明變量多之外，余下的和多變量控制器（MVC）完全一樣�；貧w通過(guò)巧妙的處理變量與說(shuō)明限制之間的關(guān)系，嘗試著(zhù)使計算結果和說(shuō)明中指定的現場(chǎng)數據值達到較小的差異。最多可以指定30個(gè)說(shuō)明條件和29個(gè)操作變量。說(shuō)明條件的數目必須大于等于操作變量的數目。說(shuō)明條件可以是物流溫度或壓力或者是單個(gè)換熱器的負荷或者是幾個(gè)不同換熱器負荷值之和。變量是進(jìn)口物流的溫度和速率，換熱器的負荷和兩向流的分離因子。
- 優(yōu)化操作
- Area optimization（面積優(yōu)化）：在換熱面積優(yōu)化計算中,目的是設計新的換熱器達到指定的回收標準。優(yōu)化計算的流程圖是由簡(jiǎn)單換熱器和嚴格換熱器組成的老的或新的換熱網(wǎng)絡(luò )。老的換熱器中可以有或沒(méi)有負荷/溫度的說(shuō)明；新的換熱器或者是”固定”的或者是"自由"的.新的固定換熱器有一個(gè)過(guò)程說(shuō)明，換熱器的尺寸不受經(jīng)濟和計算出的回收所約束。然而，新的固定換熱器的費用是在自由換熱器支出計算中得出。新的自由換熱器的尺寸是隨著(zhù)程序而變化，直到增加的支出和用戶(hù)指定的相吻和。
- Split flow optimization(分流優(yōu)化)：分流優(yōu)化的目的是減小網(wǎng)絡(luò )的全部實(shí)際費用,包括空冷器、泵、火焰加熱器的費用等等。費用促使我們選擇熱物流還是冷物流。Hextran 選擇多個(gè)模擬實(shí)驗平行換熱器間的負荷，目標是計算出實(shí)際的費用和違反工廠(chǎng)操作條件損失費用。這個(gè)工程中的變量是分流因子。
- Cleaning casestudy(清掃工況)：當清掃一個(gè)，幾個(gè)或全部網(wǎng)絡(luò )中的換熱器時(shí)，清掃工況用于估計可能的經(jīng)濟影響。并且嚴格的計算出網(wǎng)絡(luò )中每個(gè)換熱器上佳的清掃周期。公用工程節省費用可收回清掃和損失的產(chǎn)品。如果有非預期的停車(chē)，在任何操作條件下用戶(hù)將確切地知道清掃哪一臺換熱器可使返還期較快。
六、支持平臺
- Hextran 程序設計可在你的計算機上選擇從 PC 到 UNIX 工作站來(lái)運行 HEXTRAN 程序。PC 版本設計有友好的圖形界面，具有快速和方便輸入的特點(diǎn)，還能輸出圖形和報告，圖形和報告可根據用戶(hù)要求定制。在PC 上生成的輸入文件能傳送到其它平臺進(jìn)行執行。
七、國內外用戶(hù)
- 國外部分用戶(hù)：
| Agip |
BPAmoco |
Equilon/Motiva |
ExxonMobil |
ChevronTexaco |
| Idemitsu |
KOC |
Colt |
PDVSA |
Petrobras |
| Royal |
Dutch/Shell |
Saudi Aramco |
ABB Lummus |
Bechtel |
| Toyo |
Engineering |
Washington |
Fluor Daniel |
Foster Wheeler |
| GDS Engineers |
Technip/KTI |
JGC |
Parsons |
Petrocon |
| Engineering |
TotalFinaElf |
Statoil |
Sunoco |
Tesoro |
| Kellogg Brown & Root |
Jacobs Engineering |
S & B Eng & Const Ltd. |
Stone & Webster |
ATOFINA PETROCHEM |
- 國內部分用戶(hù)：
中國石化工程公司 中國石化寧波工程公司 中國石化洛陽(yáng)工程公司
中國石化上海工程公司 中國寰球化學(xué)工程公司 南京煉油廠(chǎng)設計院
CPE東北分公司（吉林） 中國成達化學(xué)工程公司 中國天辰化學(xué)工程公司
撫順石化設計院 蘭州煉油化工設計院 上海石化研究院
上海兗礦能源科技開(kāi)發(fā)有限公司 等等… …
