نرم افزار هایسیس Hysys چیست؟ چه کاربردی در مهندسی شیمی دارد؟

مهندسی شیمی به عنوان یکی از پیچیده‌ترین رشته‌های مهندسی، نیازمند ابزارهای پیشرفته‌ای است که بتواند فرآیندهای شیمیایی متنوع را مدل‌سازی، تحلیل و بهینه‌سازی کند. در دنیای امروز، نرم‌افزارهای تخصصی نقش بسیار مهمی در تسهیل و بهبود فرآیندها و کارایی در رشته مهندسی شیمی ایفا می‌کنند. این نرم‌افزارها با ارائه ابزارها و قابلیت‌های منحصر به فرد، به مهندسان شیمی کمک می‌کنند تا وظایف خود را به بهترین شکل ممکن انجام دهند.

بیایید ببینیم چرا شبیه‌سازی فرآیند یک ابزار حیاتی در مهندسی شیمی است؟

به طور خلاصه می‌توان دلایل زیر را مطرح کرد:

• صرفه‌جویی‌های کلان و استراتژیک:
• صرفه‌جویی در زمان پروژه
• صرفه‌جویی در هزینه‌های سنگین
• صرفه‌جویی در منابع ارزشمند
• مهم‌تر از همه، حفاظت از جان انسان‌ها
• توانمندسازی مهندسان برای دستیابی به اهداف بزرگ:
• حل مشکلات پیچیده طراحی که در عمل غیرممکن یا پرخطر است.
• بهینه‌سازی حداکثری فرآیندها برای افزایش بهره‌وری و سودآوری.
• بازگشت سرمایه شگفت‌انگیز (یک سرمایه‌گذاری هوشمندانه):
• سرمایه‌گذاری اولیه: تنها حدود ۲ درصد از کل هزینه پروژه در فاز طراحی.
• نتیجه نهایی: پتانسیل کاهش بیش از ۳۰ درصدی در هزینه‌های کلی پروژه.

معرفی نرم افزار HYSYS (هایسیس)

نرم‌افزار Aspen HYSYS (یا به اختصار هایسیس) یک شبیه‌ساز فرآیند شیمیایی قدرتمند است که در حال حاضر توسط شرکت AspenTech توسعه داده می‌شود و برای مدل‌سازی ریاضی فرآیندهای شیمیایی، از عملیات واحد تا کارخانه‌های شیمیایی کامل و پالایشگاه‌ها استفاده می‌شود. HYSYS یک مخفف از عبارت Hyprotech Systems است که نام شرکت سازنده اولیه آن بوده است.

این نرم‌افزار قادر به انجام بسیاری از محاسبات اساسی مهندسی شیمی است، از جمله محاسبات مربوط به تعادل جرم، تعادل انرژی، تعادل بخار-مایع، انتقال حرارت، انتقال جرم، سینتیک شیمیایی، تقطیر و افت فشار. HYSYS به طور گسترده در صنعت و دانشگاه‌ها برای شبیه‌سازی حالت پایدار و دینامیک، طراحی فرآیند، مدل‌سازی عملکرد و بهینه‌سازی استفاده می‌شود.

تاریخچه هایسیس و ویژگی‌های منحصر به فرد این نرم افزار

HYSYS ابتدا توسط شرکت کانادایی Hyprotech که توسط محققان دانشگاه Calgary تاسیس شده بود، طراحی و ایجاد شد. در سال ۲۰۰۲، AspenTech شرکت Hyprotech را به مبلغ تقریبی ۹۹ میلیون دلار خریداری کرد. یکی از ویژگی‌های منحصر به فرد HYSYS، قابلیت‌های یکپارچه مدل‌سازی حالت پایدار و دینامیک است که امکان ارزیابی یک مدل از هر دو منظر با اشتراک کامل اطلاعات فرآیند را فراهم می‌کند.

HYSYS به عنوان یک ابزار شبیه‌سازی مهندسی قدرتمند، به طرز منحصر به فردی با در نظر گیری معماری برنامه، طراحی رابط کاربر پسند، قابلیت‌های مهندسی و عملیات تعاملی ایجاد شده است. پایه ترمودینامیک قوی این نرم‌افزار، انعطاف‌پذیری ذاتی حاصل از طراحی آن و دقت بی‌نظیر ارائه شده توسط محاسبات بسته خواص آن منجر به ارائه مدلی واقعی‌تر می‌شود.

چرا هر مهندس شیمی باید نرم افزار HYSYS را یاد بگیرد؟

کاهش هزینه‌ها و زمان

همان طور که در ابتدا مقاله گفتیم مهم‌ترین مزایای شبیه‌سازی فرآیند، صرفه‌جویی قابل توجه در هزینه‌های سرمایه‌گذاری و هزینه‌های عملیاتی است که به مهندسان اجازه می‌دهد طرح‌های فرآیند و پارامترهای عملیاتی را به طور کامل آزمایش کنند بدون نیاز به ساخت کارخانه‌های آزمایشی. امروزه، به دلیل هزینه‌بر و زمان‌بر بودن طراحی کارخانه‌ها، مهندسان شیمی از شبیه‌سازها برای شبیه‌سازی طراحی و عملیات تجهیزات و کارخانه‌های شیمیایی استفاده می‌کنند که باعث صرفه‌جویی قابل توجه در زمان و هزینه می‌شود. گروه آموزشی پارس پژوهان با در نظر گرفتن این نیاز مهندسین و فارغ التحصیلان مهندسی شیمی اقدام به برنامه ریزی و برگزاری دوره‌های صنعت محور آموزش اسپن هایسیس (Aspen HYSYS) در سطح مقدماتی و پیشرفته کرده است. همچنین از همین خانواده آموزش اسپن پلاس (Aspen Plus) به عنوان دوره آموزش تکمیلی هایسیس معرفی می‌شود. برای اطلاع از جزئیات دقیق و زمان برگزاری دوره‌های گروه آموزشی پارس پژوهان شما می‌توانید از هرجای ایران با شماره 02188322992 تماس حاصل کنید.

استفاده از نرم‌افزار شبیه‌سازی فرآیند مانند HYSYS، دو مزیت بنیادین را برای مهندسی شیمی به ارمغان می‌آورد: بهبود ایمنی و درک عمیق‌تر فرآیندها. یکی از اولویت‌های اصلی در هر تاسیسات تولیدی شیمیایی، تضمین ایمنی است که این ابزار به طور قابل توجهی آن را بهبود می‌بخشد. شبیه‌سازی به مهندسان اجازه می‌دهد تا طرح‌های فرآیند را برای خطرات بالقوه یا رفتارهای نامطلوب به طور گسترده آزمایش کرده و ریسک‌های ایمنی را به صورت پیشگیرانه حذف کنند. همزمان، HYSYS با فراهم آوردن اطلاعات دقیق درباره رفتار و دینامیک فرآیندهای شیمیایی، به مهندسان کمک می‌کند تا درک عمیق‌تری به دست آورده و عملیات را برای بهبود کارایی و بهره‌وری تنظیم کنند.

کاربردهای کلیدی و دستاوردهای HYSYS را می‌توان در حوزه‌های مختلف به صورت زیر دسته‌بندی کرد:

HYSYS به عنوان یک پلتفرم جامع مهندسی عمل می‌کند و برای مدل‌سازی طیف وسیعی از فرآیندها، از بالادست تا پایین‌دست، کاربرد دارد، از جمله:

• فرآیندهای بالادستی (Upstream)
• پردازش گاز و تاسیسات برودتی
• فرآیندهای پالایشگاهی و شیمیایی

کاربردهای نرم افزار هایسیس:

شبیه‌سازی فرآیندهای صنعتی مختلف

HYSYS در شبیه‌سازی طیف وسیعی از فرآیندهای صنعتی کاربرد دارد. این نرم‌افزار در تولید آمونیاک با استفاده از حالت پایدار و فرض‌های مختلف و با استفاده از راکتورهای فرضی استفاده شده است. همچنین در مدل‌سازی فرآیند تولید بیودیزل با استفاده از راکتور CSTR و جداکننده، نتایج بهتری نسبت به روش تقطیر واکنشی ارائه داده است.

پالایشگاه‌ها و صنایع نفت و گاز

Aspen HYSYS Petroleum Refining مجموعه کاملی از مدل‌های سینتیکی دقیق برای پشتیبانی از تمام فرآیندهای اصلی پالایشگاه ارائه می‌دهد. این نرم‌افزار امکان مدل‌سازی دقیق تمام فرآیندهای پیچیده پالایشگاهی در محیط آسان استفاده Aspen HYSYS را فراهم می‌کند. با ابزارهای مدیریت آسای جدید، امکان ارزیابی و مدل‌سازی آسان اثرات انتخاب خوراک خام در فرآیندهای مهندسی پالایشگاه وجود دارد.

مبدل‌های حرارتی و تجهیزات فرآیندی

مطالعه‌ای بر روی ارزیابی عملکرد مبدل‌های حرارتی با استفاده از نرم‌افزار Aspen HYSYS و (Aspen Exchanger Design and Rating (EDR انجام شده است. این تحقیق بر پارامترهای کلیدی شامل ضریب انتقال حرارت، افت فشار و سرعت سیال متمرکز بوده است. نتایج نشان داده که سرعت کم سیال در پوسته خطر رسوب‌گذاری را افزایش می‌دهد و مقاومت رسوب‌گذاری بیش از ۰.۰۳ درجه فارنهایت·ساعت·فوت²/Btu به طور قابل توجهی کارایی را کاهش می‌دهد.

تحلیل اگزرژی و بهینه‌سازی انرژی

HYSYS امکان محاسبه اگزرژی فیزیکی، شیمیایی و کل، همچنین تخریب اگزرژی و راندمان اگزرژتیک فرآیندهای ساده و پیچیده را از طریق اتوماسیون OLE با اتصال به MS Excel VBA فراهم می‌کند. این روش برای تمایز بین جایگزین‌های مختلف فرآیند استفاده می‌شود و قابلیت تعمیم به فرآیندهای بسیار پیچیده را دارد.

ستون‌های تقطیر و جداسازی

محیط شبیه‌سازی ستون در HYSYS امکان دستکاری محل نقطه تغذیه را فراهم می‌کند. ابزارهای ستون در HYSYS می‌توانند برای مدل‌سازی طیف وسیعی از تکنیک‌های جداسازی شیمیایی شامل جذب، استخراج مایع-مایع و تقطیر سه فازی استفاده شوند. این قابلیت‌ها شامل ستون جذب، ستون جذب با رفلاکس، جذب با ریبویلر، استخراج‌کننده مایع-مایع، تقطیر سه فازی و ستون میان‌بر می‌شود.

سخت افزار مورد نیاز برای نصب

حداقل سیستم مورد نیاز

برای اجرای نرم‌افزار HYSYS، سیستم شما باید حداقل الزامات زیر را داشته باشد:

• پردازنده: Intel AMD با پشتیبانی SSE2
• حافظه: حداقل ۴ گیگابایت RAM
• فضای ذخیره‌سازی: ۱.۵ گیگابایت فضای خالی روی هارد دیسک
• سیستم عامل: Windows 11، 10 

مشخصات سخت‌افزاری توصیه شده

برای عملکرد بهینه، مشخصات زیر توصیه می‌شود:

نتیجه‌گیری

نرم‌افزار HYSYS به عنوان یکی از پیشرفته‌ترین ابزارهای شبیه‌سازی فرآیند در مهندسی شیمی، نقش حیاتی در توسعه و بهینه‌سازی فرآیندهای صنعتی ایفا می‌کند. این نرم‌افزار با ارائه قابلیت‌های جامع شبیه‌سازی حالت پایدار و دینامیک، امکان مدل‌سازی دقیق و تحلیل عمیق فرآیندهای شیمیایی پیچیده را فراهم می‌آورد.

اهمیت یادگیری HYSYS برای مهندسان شیمی نه تنها در کاهش قابل توجه هزینه‌ها و زمان طراحی، بلکه در بهبود ایمنی و کیفیت محصولات نهفته است. این ابزار قدرتمند امکان آزمایش سناریوهای مختلف را بدون نیاز به آزمایش‌های پرهزینه فیزیکی فراهم می‌کند و به مهندسان کمک می‌کند تا تصمیمات آگاهانه‌تری در طراحی و بهینه‌سازی فرآیندها اتخاذ کنند.

کاربردهای گسترده HYSYS از پالایشگاه‌ها و صنایع نفت و گاز گرفته تا تولید مواد شیمیایی، بیودیزل و تحلیل‌های انرژی، نشان‌دهنده انعطاف‌پذیری و قدرت این نرم‌افزار است. با توجه به پیشرفت‌های مداوم در این حوزه و ضرورت دیجیتالی‌سازی فرآیندهای صنعتی، تسلط بر HYSYS برای مهندسان شیمی امروز ضروری‌تر از همیشه است. همچنین برای کسب اطلاعات بیشتر راجب بازارکار و درآمد مهندسان شیمی به طور کلی می‌توانید مقاله مهندسی شیمی چیست را مطالعه فرمایید.

نویسنده: علی بهرام، کارشناسی ارشد مهندسی فرآیند.