Hextran 換熱器設(shè)計與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模擬軟件
SimSci 是世界著名的化工模擬軟件公司，所開發(fā)的大量軟件產(chǎn)品和獨(dú)特的工程解決方案為煉油、石油化工、精細(xì)化工及環(huán)境保護(hù)等各個行業(yè)所采用。
SimSci 公司的Hextran 軟件為工程師提供了對熱傳遞系統(tǒng)的模擬分析工具；投入市場應(yīng)用已有二十余年,可以幫助用戶對換熱管網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)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(xì)化工/制藥
該軟件模擬應(yīng)用：設(shè)計新工藝、評估改變的裝置配置、改進(jìn)現(xiàn)有裝置、依據(jù)環(huán)境規(guī)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。可選擇的接口程序能幫助我們傳遞數(shù)據(jù)給HTFS 或HTRI 等軟件。 Hextran 還包括 PRO/II 的組份數(shù)據(jù)庫和嚴(yán)格的熱力學(xué)計算方法。
Hextran應(yīng)用在換熱器核算與設(shè)計中。在核算中，根據(jù)所提供的換熱器與物流數(shù)據(jù)，Hextran嚴(yán)格的計算出此換熱器的壓降和傳熱系數(shù)。在設(shè)計中，根據(jù)所提供換熱器的數(shù)據(jù)范圍和操件限制，設(shè)計出一個新的STE（換熱器）。利用這兩個功能模塊用戶可以建立一個完整的換熱網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
HEXTRAN 的功能概括如下：
二、軟件的功能特點(diǎn)
- 問題描述單元：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(rèn)的是 English 。用戶也可以自定義度量單位。
- 定義組分：Hextran 提供雙組分?jǐn)?shù)據(jù)庫，如果組分?jǐn)?shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫中的組分：Hextran 的組分?jǐn)?shù)據(jù)庫中包括1700 多種組分，對于這些組分，數(shù)據(jù)庫中有全部固定屬性的數(shù)據(jù)和執(zhí)行相平衡計算溫度依賴的屬性數(shù)據(jù)。并且數(shù)據(jù)庫中還包括執(zhí)行壓降和熱傳遞計算的傳遞屬性數(shù)據(jù)。
- 非數(shù)據(jù)庫中的組分：對于非數(shù)據(jù)庫里的組分的應(yīng)用，您必須提供它的熱力學(xué)和傳遞屬性數(shù)據(jù)。如果您需要幫 助，請應(yīng)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參數(shù)中的兩個：摩爾重量（MW）、API 或比重、沸點(diǎn)（NBP）。
- 餾分曲線：應(yīng)用餾份曲線（TBP、D86、D2887 或D1160）定義一個物流。Hextran 把這個曲線劃分成一個個剪切數(shù)字。這個剪切數(shù)字和范圍是可以控制的。每個剪切點(diǎn)作為一個虛擬物流。
- 熱力學(xué)計算方法：Hextran應(yīng)用一個普遍的相互關(guān)系法，一個狀態(tài)平衡法或液態(tài)活動法去計算某種流體情況下的熱力學(xué)屬性，從而來預(yù)知?dú)狻⒁簝上嗟姆至髑闆r。熱力學(xué)計算方法的選擇依賴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(yán)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(shù)據(jù)
Hextran 應(yīng)用于六種主要的物流類型：
- Compositional
- Assay
- Bulk property
- Water/steam
- Mix/flash
- Utility
四、操作單元
所有的換熱器依據(jù)流體的屬性和換熱器的實(shí)際數(shù)據(jù)嚴(yán)格的計算出膜系數(shù)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、簡捷換熱器、管線、閥門、泵、壓縮機(jī)、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(biāo)功能)：Targeting利用夾點(diǎn)技術(shù)對熱回收的上限和下限提供數(shù)字和圖形的分析。用戶指定熱回收的標(biāo)準(zhǔn)，定義物流和過程的約束條件。Hextran 用工況研究和圖形幫助工程師確定優(yōu)化的熱回收標(biāo)準(zhǔn)。Hextran 計算出熱傳遞的面積，實(shí)際的需求，操作的費(fèi)用，復(fù)合曲線圖，用戶指定的過程/經(jīng)濟(jì)圖。
- Synthesis(綜合功能)：為指定的熱回收產(chǎn)生較小換熱器數(shù)目的優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)。用戶指定熱回收的溫度(HRAT) 和換熱器的較小溫度(EMAT)，從而計算出應(yīng)用中較少的設(shè)備需求。Hextran 將執(zhí)行上限到20個工況研究去評估EMAT 和HRAT有效的結(jié)合溫度。
- 網(wǎng)絡(luò)和換熱器的核算與設(shè)計
- Simulation(模擬分析)：在換熱網(wǎng)絡(luò)中，模擬計算被一些簡單的和嚴(yán)格的操作單元所執(zhí)行。嚴(yán)格的STE模型可用于老的換熱器的核算和新的換熱器的設(shè)計。對于所有嚴(yán)格的單元操作，熱傳遞系數(shù)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(shè)計型換熱器都需要說明輸出的溫度，輸出的液體質(zhì)量和負(fù)荷。溫度、壓力和負(fù)荷也能被多變量控制器所執(zhí)行。
- 數(shù)據(jù)調(diào)和
- Regression(數(shù)據(jù)回歸)：Regression 是 Hextran 的數(shù)據(jù)調(diào)和工具。它的工作方式除了說明變量多之外，余下的和多變量控制器（MVC）完全一樣。回歸通過巧妙的處理變量與說明限制之間的關(guān)系，嘗試著使計算結(jié)果和說明中指定的現(xiàn)場數(shù)據(jù)值達(dá)到較小的差異。最多可以指定30個說明條件和29個操作變量。說明條件的數(shù)目必須大于等于操作變量的數(shù)目。說明條件可以是物流溫度或壓力或者是單個換熱器的負(fù)荷或者是幾個不同換熱器負(fù)荷值之和。變量是進(jìn)口物流的溫度和速率，換熱器的負(fù)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(shè)計新的換熱器達(dá)到指定的回收標(biāo)準(zhǔn)。優(yōu)化計算的流程圖是由簡單換熱器和嚴(yán)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有負(fù)荷/溫度的說明；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過程說明，換熱器的尺寸不受經(jīng)濟(jì)和計算出的回收所約束。然而，新的固定換熱器的費(fèi)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程序而變化，直到增加的支出和用戶指定的相吻和。
- 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(fèi)用,包括空冷器、泵、火焰加熱器的費(fèi)用等等。費(fèi)用促使我們選擇熱物流還是冷物流。Hextran 選擇多個模擬實(shí)驗(yàn)平行換熱器間的負(fù)荷，目標(biāo)是計算出實(shí)際的費(fèi)用和違反工廠操作條件損失費(fèi)用。這個工程中的變量是分流因子。
- Cleaning casestudy(清掃工況)：當(dāng)清掃一個，幾個或全部網(wǎng)絡(luò)中的換熱器時，清掃工況用于估計可能的經(jīng)濟(jì)影響。并且嚴(yán)格的計算出網(wǎng)絡(luò)中每個換熱器上佳的清掃周期。公用工程節(jié)省費(fèi)用可收回清掃和損失的產(chǎn)品。如果有非預(yù)期的停車，在任何操作條件下用戶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(shè)計可在你的計算機(jī)上選擇從 PC 到 UNIX 工作站來運(yùn)行 HEXTRAN 程序。PC 版本設(shè)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(jù)用戶要求定制。在PC 上生成的輸入文件能傳送到其它平臺進(jìn)行執(zhí)行。
七、國內(nèi)外用戶
- 國外部分用戶：
| 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(nèi)部分用戶：
中國石化工程公司 中國石化寧波工程公司 中國石化洛陽工程公司
中國石化上海工程公司 中國寰球化學(xué)工程公司 南京煉油廠設(shè)計院
CPE東北分公司（吉林） 中國成達(dá)化學(xué)工程公司 中國天辰化學(xué)工程公司
撫順石化設(shè)計院 蘭州煉油化工設(shè)計院 上海石化研究院
上海兗礦能源科技開發(fā)有限公司 等等… …
