مدل رياضي مجموعه ای از متغير­ها و معادلات وابسته به آنهاست كه اثر متقابل اين متغير­ها را، همانطور كه در دنياي واقعي رخ می دهد بیان کند. از این جهت، به کمک مدل ریاضی می توان رفتار یک سیستم را قبل از اعمال واقعی تغییرات تخمین زد. در سيستم هايي كه امكان اعمال واقعي تغييرات در آنها محدود است، استفاده از این مدل بسیار کارآمد و مفید است. از مثال هاي کاربردی اين نوع سيستم­ها میتوان به فرآيند هاي شيميايي اشاره کرد. در این فرآیندها تغيير هر يك از اين متغير های عملیاتی، باعث افزایش مخارج و مخاطرات می شود. از اين روست كه در سال­هاي اخير شبيه سازهاي بسياري درقالب نرم افزار بازارآمدند. در اين ميان به نرم افزار هايي چون …, CHEMSHARE , HYSIM ,ASPEN HYSYS را می توان اشاره کرد كه در دنيا كاربرد گسترده ای دارند. 

در شبيه سازي و مدلسازی يك فرآيند شيميايي، انتخاب مدل هاي خواص فيزيكي براي پيش بيني خواص فيزيكي و ترموديناميكي سيستم مهمترین بخش است. به دلیل اینکه، خواص فيزيكي در محاسبات تمامي مدل هاي توصيف كننده سيستم استفاده می شوند و اگر در انتخاب مدل مناسب برای هر خاصیت فیزیکی خطایی رخ دهد، نتیجه های شبیه سازی کل سیستم به مشکل برمی خورد. مهم ترين خواص مورد نياز مانند حجم مولي، آنتالپي، انرژي آزاد گيبس و ضرايب فو گاسيته براي انجام محاسبات اصلي بر اساس يك معادله حالت بدست مي آيد. نرم آفزار  ASPEN HYSYS تعداد زیادی مدل هاي خواص فيزيكي دارد كه با توجه به شرايط عملياتي مختلف، می تواند خواص يك سري از سيستم هاي مواد را پیش بینی کند. در این نرم افزار با توجه به نوع و شرايط خاص مسئله بايد يك يا تعدادي از اين معادلات را انتخاب کرد. علاوه بر این، روش هاي خاصي برای محاسبه بعضي از خواص دارد.

كاربرد هاي يك نرم افزار جامع شبيه سازي در مهندسي فرآيند

• ۱‐ مطالعه و بررسي گزينه هاي مختلف خط توليد از نظر افزايش ظرفيت واحد با هدف طراحي و ساخت واحد
• ۲‐ جلوگيري از اشتباهات پر خرج در طراحي و ساخت واحد
• ۳‐ استفاده از اطلاعات حاصل از شبيه سازي در طراحي دستگاه ها ، تجهيزات مكانيكي، پايپينگ، ابزار دقيق، سيستم
• هاي برقي و سازه و ساختمان و قابليت اتصال نرم افزارهاي شبيه سازي به نرم افزارهاي طراحي اين سيستم ها و انتقال اطلاعات به آنها.
•  
• ۴‐ پيش بيني عملكرد فرآيند در شرايط مختلف عملياتي و تعيين نقطه بهينه عملكرد فرآيندي از لحاظ كاهش هزينه هاي عملياتي (مصرف آب ، انرژي و... ) تعيين حداكثر ظرفيت هاي توليد فرآيند، بررسي صحت عملكرد هاي سيستم هاي كنترل موجود و تنظيم مجدد آنها
• ۵‐ تبادل اطلاعات با نرم افزارهاي ديگر به صورت دو طرفه ، توانايي دست ورزي در اطلاعات كتابخانه اي ، افزودن مدل هاي دلخواه كاربر و اجراي برنامه طبق روش دلخواه كاربر.

معرفي دوره نرم افزار  ASPEN HYSYS

نرم افزار  ASPEN HYSYS  در فرآيندهاي نفت،گاز و پتروشيمي و بسياري از فرآيندهاي موجود در صنايع توليدي مورد استفاده قرار می گیرد و همچنين توانايي مدلسازي آن براي حالت هاي پوياي(ديناميك) فرآيندها بسيار بالا، ساده و سريع مي­باشد. لذا به عنوان يكي از نرم افزارهاي جامع و پركاربرد در زمينه مهندسي فرآيند مطرح است.

قابلیت های نرم­افزار  ASPEN HYSYSعبارتند از:

• نرم افزار ASPEN HYSYS   می تواند عمليات مجتمع را بهبود ببخشد و از درستي كاركرد دستگاه ها اطمينان حاصل كرد. براي مثال در تشخيص نقص دستگاه ها مانند ميزان جرم گرفتگي مبدل ها و پديده طغيان در برج هاي تقطير مي توان از آن استفاده كرد.
• اين نرم افزار دارای مجموعه بسيار جامعي از داده­هاي كتابخانه ­اي از جمله خواص مواد خالص­، معادلات حالات مختلف، معادلات ضريب اكتيويته براي سيستم هاي ايده آل و غير ايده آل است.
• كتابخانه جامعی از تركيبات خالص در نرم افزار  ASPEN HYSYS هست كه قابليت افزودن تركيبات اختصاصي با استفاده از داده هاي شخصي و يا تهيه تركيباتي با استفاده از گروه هاي unifac را دارد. همچنین این نرم افزار قادر است تا برش هاي مختلف نفتي را بر اساس داده هاي تقطير ASTM استاندارد به وجود آورد.
• با این نرم افزار می توان محاسبات سودمندي نظير شرايط تشكيل هيدرات ، خواص نفتي را انجام داد.
• در ASPEN HYSYS عمليات واحد هاي مختلف  و متنوعی مثل انواع مبدل هاي حرارتي، تجهيزات دوار مانند پمپ ، كمپرسور ، جداكننده ها ، برج هاي تقطير ، راكتورها ، عمليات جداسازي جامدات و عمليات منطقي موجود است. همچنین عمليات واحد خاص و مورد نظر را نيز مي توان از طريق برنامه نويسي در اين نرم افزار تعریف کرد.
• همه واكنش هاي شيميايي مورد نياز براي يك فرآيند يك بار نوشته شده و در طول برنامه هر جا كه مورد نياز باشند مورد استفاده قرار مي گيرند.

مراحل شبیه سازی با نرم افزار ASPEN HYSYS

نرم افزار  ASPEN HYSYS دارای چندین محیط اصلی است که در زیر به صورت تصویری این موارد را بیان می کنیم:

محیط basis

در این مرحله موادی که در شبیه سازی مورد استفاده قرار می­گیرد را از بانک اطلاعاتی نرم افزار در لیست مواد (Component List) اضافه می کنیم.

انتخاب :Fluid Packag

با توجه به موادی که در Component Listاضافه شده است. برای انجام محاسبات تعادلی، لازم است معادلات مناسبی انتخاب شود.

برگه جریان (Flowsheet)

این قسمت، محیط اصلی طراحی است که باید تجهیزات عملیاتی که برای این واحد نیاز داریم را روی صفحه شبیه سازی قرار داده و واحدهاي عملياتي، خطوط جریان و خطوط انرژی را تعریف کرد.

هر Main Flow sheet می تواند شامل چند Sub flow sheet باشد. Sub flow sheet برای فرآیندهای چند قسمتی مورد استفاده قرار می گیرد. درصورتیکه فرآيند شامل يك فرآيند اصلي براي توليد محصول خاصی باشد و همچنين تعدادي محصول غير اصلي داشته باشد كه در چند فرآيند جانبي بدست آيند ، استفاده مي شود.

جمع بندی

یادگیری نرم افزار ASPEN HYSYS  گام اول ورود به زمینه شبیه سازی فرآیند است و یادگیری آن برای یک مهندس فرآیند امری ضروری است، پس برای فعالیت در حوزه های مربوط به مهندسی فرآیند لازم است که بر این نرم افزار مسلط شوید.