معرفی نرم افزارهای مهندسی شیمی بخش سوم

معرفی نرم افزارهای مهندسی شیمی

آشنایی با برخی نرم افزارهای کاربردی مهندسی شیمی

– بخش سوم

تا اینجای بحث به معرفی سه گروه از نرم افزارهای کاربردی در مهندسی شیمی پرداختیم و گفتیم که هر کدام از این گروه‌ها برای چه عملیاتی مناسب هستند، برای یاداوری مباحث گذشته می توانید بخش اول مبحث را از این اینجا و بخش دوم مبحث را از اینجا مطالعه کنید، اما در ادامه به بررسی سه گروه دیگر از نرم افزارهای کاربردی می پردازیم که شاید این نرم افزارها را کمتر در موردش شنیده باشید ولی نرم افزارهایی به شدت کاربردی هستند، پس بی معطلی بحث را آغاز می کنیم.

گروه چهارم نرم افزارها

گروه چهارم نرم افزارهای مهندسی شیمی رو میشه به نرم افزارهای طراحی شبیه سازی و آنالیز مبدل‌های حرارتی ربط داد، مبدل‌های حرارتی به لحاظ اینکه تجهیزات مهم در صرفه جویی هزینه ها هستند از اهمیت بالایی برخوردار هستند. مبدل‌های حرارتی انواع مختلفی از قبیل مبدل‌های پوسته لوله، صفحه ای، کولرهای هوایی، Plate&fin، کوره و … دارند که هرکدام دارای ویژگی های خاص خود هستند که کار طراحی و شبیه سازی را پیچیده می‌کند.

معروف ترین این نرم افزارها به قرار زیر هستند:

  1. Aspen Exchanger Design & Rating – EDR
  2. HTRI

EDR

این نرم افزار که از ورژن 7,2 در پکیج Aspen One جایگزین Aspen B Jac شده است یك پکیج کامل برای شبیه سازی و طراحی مبدل‌های حرارتی می باشد، میتوان مبدل ها رو در مدل

  • Design
  • Simulation
  • Rating

شبیه سازی کرد که هرکدام در جای خود مورد استفاده قرار میگیرد. در ورژن 8 به بالا این نرم افزار در در نرم افزارهای Hysys و Aspen Plusگذاشته شده که این باعث سهولت لینك بین این دو نرم افزار شده است.

در صورت نیاز برای شبیه سازی مبدل های Plate &Fin که گاهی Cold Box نامیده می‌شوند و دارای چند ورودی جریان گرم و جریان سرد می باشد می‌توان از نرم افزار Aspen Muse استفاده کرد.

HTRI Exchanger Suite

شرکت (Heat Transfer Research Inc.) HTRI یك شرکت فن‌آوری است که تولیدات و خدماتی را برای پردازش‌های صنعتی ارائه می کند.

یکی از نرم افزارهای تولید شده توسط این شرکت Exchanger Suite است که ابزارهای قدرتمندی را برای طیف وسیعی از تجهیزات انتقال حرارت از جمله پوسته و لوله و مبدل های غیر لوله، کولرهای هوایی و اکونومایزرها، بسته های بازیابی حرارت، خروج بخار و … فراهم کرده است.

HTRI Exchanger یکی از بهترین نرم افزارها در فرآیند انتقال حرارت و فن اوری مبدل های حرارتی در جهان است. در حقیقت این نرم افزار یکی از قدرتمندترین نرم افزارها در زمینه طراحی، شبیه سازی و رتبه بندی برای مبادلات حرارتی در کوره های حرارتی می باشد. تمامی کامپوننت های این نرم افزار بسیار انعطاف پذیر است و برای شما امکان وارد کردن مشخصات دقیقی از مبدل را فراهم می کند که این قابلیت موجب بهترین استفاده از این نرم افزار می شود و دقیق ترین پیش بینی ها را درمورد عملکرد تمامی مبدل ها ارائه می کند.

گروه پنجم نرم افزارها

گروه بعدی نرم افزار ها را می‌توان به نرم افزارهای محاسبات اقتصادی فرایندها اختصاص داد. این گروه شامل دو نرم افزار زیر می‌شود:

  1. Aspen Icarus
  2. Comfar

Aspen Icarus

در سطح رقابت بازار سرمایه نیاز است یك مهندس شیمی پاسخ دقیق و صریحی از ملاحظات اقتصادی طرح و فرایند مورد نظر را ارائه کند. این نرم افزار قادر به انجام تمامی مراحل طراحی سریع یك پروژه صنعتی با کمك PFD اولیه که توسط یك فایل شبیه سازی به آن داده می شود، می باشد.

لازم به ذکر است این نرم افزار در ورژن های جدید نرم افزار با نام Aspen Economic Analyzer ارائه می شود.

COMFAR

نرم افزاری است که برای مطالعات اقتصاد مهندسی مانند امکان سنجی و طرح‌های توجیه فنی و اقتصادی، شبیه‌سازی و تحلیل فرآیندهای مالی بکار میرود. این نرم افزار توسط سازمان توسعه صنعتی سازمان ملل متحد (یونیدو) تدوین شده است. این نرم افزار قابلیت تطبیق با زبان فارسی را نیز دارد.

کلمه COMFAR اختصار عبارت انگلیسی COmputer Model for Feasibility Analysis and Reporting (مدل کامپیوتری برای آنالیز امکان سنجی و گزارش گیری) میباشد. این برنامه توسط واحد ارزیابی اقتصادی بخش عملیات یونیدو در سال 1979 برای آنالیز امکان سنجی و گزارش گیری در نیویورك تهیه و تدوین شده است. مدل اصلی این برنامه با استفاده از زبانهای برنامه نویسی پاسکال و C که قریب به 5۰,۰۰۰ خط (معادل یك کتاب 25۰۰ صفحه‌ای) می‌شود توسط یك تیم 7 نفره در مدت یك سال و نیم طراحی شده است. طرح تجاری و پیش بینی درآمد و برآورد هزینه پروژه های صنعتی، معدنی، کشاورزی، زیربنایی، دریانوردی و … با استفاده از نرم افزار کامفار انجام می پذیرد.

نرم افزار تخصصی کامفار یك برنامه کامپیوتری است که از طرح تحقیقات قبل از بهره برداری حمایت می کند و استفاده از آن سازماندهی و محاسبه گزارشات مالی و اقتصادی را آسان می‌سازد.

این نرم افزار بر اساس مطالعات امکان سنجی و یا به عبارتی توجیه‌پذیری و یا قابل اجراء بودن و یا نبودن طرح و مطالعات فرصت یابی برای هر طرح صنعتی و معدنی طراحی گردیده است. نتایج این نرم افزار بیانگر جذابیت اقتصادی طرح بر اساس محدود و یا نامحدود بودن بودجه اقتصادی سازمان مجری می باشد.

گروه ششم نرم افزارها

گروه بعدی را می‌توان نرم افزارهایی را دانست که برای هدفی خاص و ریز استفاده می‌شوند، مثل:

  1. Flare Net
  2. Aspen Pinch
  3. Aspen Adsorption – adsim
  4. PVTsim

Aspen Flare Analyzer

این نرم افزار که قبلا نرمافزار FLARENET نامیده می شد جهت طراحی و آنالیز شبکه مشعل سوزا و تخلیه به کار می رود. این نرم افزار مهندسین را قادر می سازد تا طراحی، آنالیز و رفع مشکلات طراحی سیستم های Flare و Vent را به صورت پایدار انجام دهند. این برنامه می تواند سایز بهینه سیستم های Flare جدید و یا تلفیقی با سیستم‌های موجود را بر اساس معیارهای افت فشار مجاز و عدد ماخ محاسبه کند و همچنین در شبکه های موجود Relief امکان رفع گلوگاه‌های فرایندی را بررسی نماید. این نرم افزار می تواند بر اساس سناریوهای مختلف احتمالی و عملیاتی متاثر از تخلیه PSV ها، PCV ها و BDV ها سایز و طراحی مناسب خطوط تخلیه و خطوط اصلی شبکه را ارائه نماید.

مزایا و ویژگی‌ها

مهندسین میتوانند از نرم افزار Aspen Flare System Analyzer استفاده کنند تا به صورت دقیق تمام شبکه های مختلف Flare را در سایت با توجه به Plot Plan و نقشه جانمایی تجهیزات به منظور انتقال کامل سیال از محل‌های تخلیه مدل سازی نمایند. این نرم افزار نمایش بصری و گرافیکی مدل‌سازی کامل سیستم را در حداقل زمان امکان پذیر می‌نماید.

همچنین این نرم افزار شامل مزایای ذیل می باشد:

  • رعایت مقررات توصیه شده توسط استاندارد API PR 521
  • بهبود نمایش PFD شبکه، متغیرهای اصلی فرایند و نمایش فشار، دبی، عدد ماخ و Noise در حاشیه نقشه
  • توانایی وارد کردن اطلاعات جریان به صورت مستقیم از نرم افزار هایی مانند Aspen HYSYS یا Aspen Plus
  • پایگاه داده وسیعی از اتصالات و لوله ها
  • باز بینی مشخصات مهندسی برای تمامی تجهیزات سیستم

Aspen Pinch

یکی از مهم ترین مباحثی که در صنعت مطرح است، بازیافت توان، انرژی و استفاده بهینه از انرژی های موجود در واحد های مختلف نفت و پتروشیمی یا به عبارت دیگر انتگراسیون فرایندها است. منظور از انتگراسیون فرایندها، یکپارچه کردن فرایند چیدن و قرار دادن اجزای تجهیزات فرایندی در واحد می باشد به نحوی که شرایط بهینه حاصل گردد.

آناليز پينچ و اکسرژي

ابزارهایی برای انتگراسیون هستند که برای حل بسیاری از مسایل فرایندی از جمله موارد زیر کاربرد دارد:

  • طراحی شبکه ی مبدل های حرارتی
  • تعیین صحیح محل قرار گرفتن تجهیزات فرایندی نظیر کمپرسورها، پمپ، توربین ها، برج های تقطیر و…
  • انتخاب بهینه منابع حرارتی گرم و سرد  Hot and Cold Utility
  • تعیین تقریبی سطح تبادل حرارت شبکه مبدل‌های حرارتی، قبل از طراحی شبکه مورد نظر (targeting)
  • تعیین هزینه دستگاه ها و هزینه ی انرژی  Calculate capital cost and energy cost

تکنولوژی پینچ یك روش مدون برای صرفه جویی و کمینه کردن مقدار انرژی در فرآیند هاست. آنالیز پینچ با با موازنه جرم و انرژی فرایند شروع می شود و با طراحی شبکه مبدل های حرارتی ادامه پیدا میکند.

تکنولوژی پینچ نخستین بار در سال 198۰ برای صرفه جویی در مصرف و ذخیره انرژی، مورد استفاده قرار گرفت. توسعه و تکمیل این روش به همت محققین مختلف در تیم‌های مختلف و مراکز دانشگاهی نظیر دانشگاه منچستر انجام شده است.

پس از آنکه قابلیت‌های روش طراحی پینچ در عمل به اثبات رسید، دامنه کاربرد آن به تدریج گسترش یافت بطوری که اکنون مسائلی همچون رفع تنگناهای واحد، طرح‌های توسعه و افزایش ظرفیت، حل مشکلات عملیاتی، افزایش قابلیت انعطاف واحدهای عملیاتی، بویژه بازسازی و اصلاح شبکه مبدل‌های حرارتی را در بر گرفته است و امروزه طولانی‌ترین فهرست پروژه‌های موفق به این روش نسبت داده می‌شود.

انتگراسیون حرارتی یا همون تکنولوژی پینچ عنوان درسی هست که بسیاری از دوستان در مقطع ارشد آن را گذروندند.

این نرم افزار که در ورژن های جدید با نام Aspen Energy Analyzer نامیده می شود تمامی محسبات این مبحث که پیچیده و طولانی هستند را در زمان کم و دقت فوق العاده بالایی انجام می دهد.

Aspen Adsorption

این نرم افزار یکی از Module پکیج نرم افزار Aspen ONE می باشد. این نرافزار برای شبیه سازی فرآیندهای جذب سطحی گاز و جذب سطحی مایعات و همچنین فرآیندهای تبادل یون در حالت داینامیك می باشد. یکی از مهمترین قابلیت های این نرافزار شبیه سازی فرآیندهای چرخه ای جذب سطحی در حالت داینامیك می باشد.

از آنجا که فرایندهای جذب سطحی فرایند هایی Transient می باشد و به طور پیوسته با زمان تغییر میکند شرایط و از طرفی به دلیل گستردگی این فرایندها و ماهیت پیچیده Hنها نمی‌توان این فرایندها را در سایر نرم افزارها شبیه سازی کرد.

PVTsim

نرم افزار PVTSIM به عنوان یك نرم افزار جامع در محاسبات تعادلی و ترمودینامیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نرم افزار این اجازه را به کاربر میدهد که خواص سیالات و داده‌های تجربی PVT را به طور کامل شبیه سازی کند. کلیه حقوق این نرم افزار متعلق به شرکت  Calsepمی باشد. این نرم افزار برای اولین بار در سال 1998 انتشار یافت. بیش از 3۰۰ شرکت مهم و پیشرو در صنعت نفت و گاز از این نرم افزار استفاده می‌کنند.

این نرم افزار قادر به محاسبات ترمودینامیکی سیستم‌های حاوی آب، بررسی و مطالعه موردی مشکلات ناشی از وجود رسوبات هیدروکربنی مانند هیدرات‌های گازی، اسفالتین، واکس و … می باشد.

مدلسازی سیال black oil ، نحوه بررسی تشکیل هیدرات در خطوط لوله، آنالیز و بررسی مشخصات مطمن و قابل اعتماد سیالات مخزنی، الگوریتم های پیشرفته فلش و رگرسیون PVTsim ، قابلیت ایجاد خروجی برای انواع نرم افزارهای شبیه ساز مخزن، خطوط لوله و نرم افزارهای فرایندی از جمله قابلیت های کلیدی این نرم افزار می باشد.

پایان بخش سوم

ادامه بحث در بخش چهارم

شما هم از تجربه‌های خودتون در کار با این نرم افزارها برامون بگید.

- مطالعه بخش اول مقاله 
- مطالعه بخش دوم مقاله
Subscribe
Notify of
guest
4 Comments
جدیدترین
قدیمی ترین بیشترین رای
Inline Feedbacks
View all comments
فاطمه
فاطمه
2020-05-13 12:48 ب.ظ

سلام، خسته نباشید
چطوری میشه از طریق برنامه aspen hysys، برنامه aspen edr رو فعال کرد؟

امیر
امیر
2020-03-14 8:35 ق.ظ

نرم افزار های موردِ نیازِ گرایشِ بیوتکنولوژی چیه؟