十、计算机在化工设计中的应用

计算机在化工设计中的应用十、计算机在化工设计中的应用流程模拟软件化工过程计算软件化工厂三维软模型设计CAD技术计算机在化工设计中的应用流程模拟软件AspenProIIChemcadHysys计算机在化工设计中的应用ASPENPLUS生产装置设计、稳态模拟和优化的大型通用流程模拟系统AspenPlus是大型通用流程模拟系统，源于美国能源部七十年代后期在麻省理工学院（MIT）组织的会战，开发新型第三代流程模拟[wiki]软件[/wiki]。该项目称为“过程工程的先进系统”(AdvancedSystemforProcessEngineering，简称ASPEN）,并于1981年底完成。1982年为了将其商品化，成立了AspenTech公司，并称之为AspenPlus。该软件经过20多年来不断地改进、扩充和提高，已先后推出了十多个版本，成为举世公认的标准大型流程模拟软件，应用案例数以百万计。全球各大化工、石化、炼油等过程工业制造企业及著名的工程公司都是AspenPlus的用户。计算机在化工设计中的应用ASPEN特性ASPENPLUS有一个公认的跟踪记录，在一个工艺过程的制造的整个生命周期中提供巨大的经济效益，制造生命周期包括从研究与开发经过工程到生产。ASPENPLUS使用最新的软件工程技术通过它的MicrosoftWindows图形界面和交互式客户-服务器模拟结构使得工程生产力最大。ASPENPLUS拥有精确模拟范围广泛的实际应用所需的工程能力，这些实际应用包括从炼油到非理想化学系统到含电解质和固体的工艺过程。ASPENPLUS是AspenTech的集成聪明制造系统技术的一个核心部分，该技术能在你公司的整个过程工程基本设施范围内捕获过程专业知识并充分利用。在实际应用中，ASPENPLUS可以帮助工程师解决快速闪蒸计算、设计一个新的工艺过程、查找一个原油加工装置的故障或者优化一个乙烯全装置的操作等工程和操作的关键问。计算机在化工设计中的应用ASPEN功能AspenPlusAspenTech工程套装软件(AES)的一个成员，它是一套非常完整产品，特别对整个工厂、企业工程流程工程实践和优化和自动化有着非常重要的促进作用。自动的把流程模型与工程知识数据库、投资分析，产品优化和其它许多商业流程结合。AspenPlus包括数据，物性，单元操作模型，内置缺省值，报告及为满足其它特殊工业应用所开发的功能。比如像电解质模拟，AspenPlus主要的功能如下：Windows交互性界面：界面包括工艺流程图形视图，输入数据浏览视图，独特的NEXT专家向导系统，来引导用户进行完整的、一致的流程的定义。EO模型：方程模型有着先进参数管理和整个模拟的灵敏分析或者是模拟特定部分的分析。序贯模块法和面向方程的解决技术允许用户模拟多嵌套流程。即使很小问题也能很快地、精确的解决，比如像塔的dividedsumpsimulation.计算机在化工设计中的应用ASPEN功能ActiveX(OLEAutomation)控件.可以和微软Excel和VisualBasic方便的连接，支持OLE（对象链接与嵌入）功能，比如像复制，粘贴或链接。全面的单元操作：包括气/液，气/液/液，固体系统和用户模型。ACMModelExport选项：用户可以在AspenCustomModeler（ACM）创建模拟模型和编译。编译好的模型可以应用在AspenPlus静态模拟中，可以是序贯模块法模式下或面向方程的解决方案的模式下。热力学物性：物性模型和数据是得到精确可靠的模拟结果的关键。Aspenplus使用广泛的、已经验证了的物性模型，数据和AspenProperties中可用估算方法，它涵盖了非常广泛的范围——从简单的理想物性流程到非常复杂的非理想混合物和电解质流程。内置数据库包含有8500种组分物性数据，包括有机物，无机物，水合物，和盐类；还有4000种二元混合物的37,000组二元交互数据，二元交互数据来自于Dortmund数据库，获得DECHEMA授权。收敛分析：自动分析和建议优化的撕裂物流、流程收敛方法和计算顺序，即使是巨大的具有多个物流和信息循环的流程，收敛分析非常方便。计算机在化工设计中的应用ASPEN功能Calculatormodels计算模式：包含ad-hoc计算与内嵌的FORTRAN和Excel模型接口。灵敏度分析：非常方便地用表格和图形表示工艺参数随[wiki]设备[/wiki]规定和操作条件的变化而变化。案例研究：用不同的输入进行多个模拟，比较和分析。DesignSpecification功能:自动计算操作条件或设备参数，满足指定的性能目标。数据拟合：将工艺模型与真实的装置数据进行拟合，确保精确的和有效的真实装置模型。优化功能：确定装置操作条件，最大化任何规定的目标，如收率、能耗、物流纯度和工艺经济条件。开放的环境：可以很容易地和内部产品互相整合，或者是第三方软件。可以是实用微软的Excel，FORTRAN或者AspenCustomModeler来创建模型，Aspenplus支持工业标准，比如CAPE-OPEN和IK-CAPE，Aspentech是CAPE-OPEN实验室网络的会员。计算机在化工设计中的应用ASPEN目标：优化流程设计AspenPlus在整个工艺装置的从研发、工程到生产生命周期中，提供了经过验证的巨大的经济效益。它将稳态模型的功能带到工程桌面，传递着无与伦比的模型功能和方便使用的组合。利用AspenPlus公司可以设计、模拟、故障诊断和管理有效益的生产装置。计算机在化工设计中的应用AspenTech：创新理念AspenTech公司的工程软件产品已被用于设计和改进工厂和工艺流程，以使装置全生命操作周期的回报得以最大化；制造与供应链软件产品则让企业提高工厂与供应链的利润。把此两大产品系列结合在一起则创造出了企业运营管理（EnterpriseOperationsManagement，简称EOM）解决方案，它是一个能让过程工业制造商显著改进操作性能的集成化的企业级系统。计算机在化工设计中的应用化工原理：讲化工过程的单元操作热力学方法：讲述物性计算方法化工系统工程：讲述如何对化工系统进行建模，分析、求解如果简单掌握前两点就可以了，如果想进一步深入，还需看看第三点。学习aspenplus必备知识计算机在化工设计中的应用PRO/IIPRO/II流程模拟程序,广泛地应用于化学过程的严格的质量和能量平衡。美国SIMSCI公司是工业应用软件和相关服务的主要提供商。这些软件被广泛的应用在石油、石化、工业化工以及工程和制造相关专业。SIMSCI设计的软件产品可以降低用户的成本、提高效益、提高产品质量、增强管理决策。PRO/II适用于：油/气加工、炼油、化工、化学、工程和建筑、聚合物、精细化工/制药等行业，主要用来模拟设计新工艺、评估改变的装置配置、改进现有装置、依据环境规则进行评估和证明、消除装置工艺瓶颈、优化和改进装置产量和效益等。计算机在化工设计中的应用PRO/II功能及特征PROII软件自80年代进入中国后，已得到广大用户的好评，发挥出良好的效益。特别是一些大的石化和化工设计院的应用，更能说明它的独具功能和特点。这些单位有：北京炼油设计院BDI、石化北京工程公司BPEC、寰球院、天辰院（2000年购买）、吉化院（2000年购买）、抚顺院、乌石化院、大庆油田院、大庆天然气公司等数十家单位（近年购买）。计算机在化工设计中的应用一、国内应用情况1．在实用性上，PROII要比其它同类软件更具优势，主要是该软件的开发思路就是针对炼油化工行业，SIMSCI的计算模型已成为国际标准，公司拥有一批技术专家从事售后支持，可以解答用户所遇到的疑难问题，这方面要优于其它软件公司；说明书中有大量的实用例子；使用户更加容易使用软件。这已被大院所认可。2．PROII有标准的ODBC通道，可同换热器计算软件或其它大型计算软件相连，另外还可与WORD、EXCEL、数据库相连，计算结果可在多种方式下输出。3．原使用ASPEN软件的单位如：BPEC、BDI、化工化一院（天辰）、环球公司等，认为PROII更具有工程实用性。一些化工院和石化院正准备购买PROII软件。计算机在化工设计中的应用二、软件功能特点适用的行业：油/气加工、炼油、化工、化学工程、建筑、聚合物、精细化工/制药模拟应用：设计新工艺、评估改变的装置配置、改进现有装置、依据环境规则进行评估和证明、消除装置工艺瓶颈、优化和改进装置产量和效益PRO/II典型的化学工艺模型：合成氨、共沸精馏和萃取精馏、结晶、脱水工艺、无机工艺、液-液抽提、苯酚精馏、固体处理计算机在化工设计中的应用聚合物：自由基聚合、一般目的的聚合（苯乙烯）、低密度聚合（乙烯）、聚合（甲基丙烯酸甲脂）、聚合（乙烯基乙酸脂）、链增长聚合、聚酯、酰胺-尼龙6，尼龙6/6，尼龙6/12、共聚、聚合（苯乙烯-甲基丙烯酸甲脂）、聚合（乙烯-乙烯基乙酸脂）炼油：原油预热、常压蒸馏、减压塔、FCC主分馏塔、焦碳塔、气体装置、汽油稳定、石脑油分离和气提、反应精馏、变换和甲烷化反应器、酸水分离器、硫和HF酸烷基化、脱异丁烷塔等化工：乙烯分离塔、C3分离塔、芳烃分离塔、环己烷装置、MTBE分离制造厂、萘转化、烯烃生产、氧化生产、丙烯氯化气体加工：胺脱硫、多级冷冻、压缩机组、脱乙烷塔和脱甲烷塔、膨胀装置、气体脱氢、水合物生成/抑制、多级、平台操作、冷冻回路、透平膨胀机优化制药：间歇精馏、间歇反应计算机在化工设计中的应用一般化的闪蒸模型：闪蒸、阀、压缩机/膨胀机、泵、管线、混合器/分离器方面Mixer/splitter精馏模型：Inside/out,SURE,CHEMDIST算法、两/三相精馏、四个初值估算器、电解质、反应精馏和间歇精馏、简单模型、液-液抽提、填料塔的设计和核算、塔板的设计和核算、热虹吸再沸器换热器模型：管壳式、简单式和LNG换热器、严格空冷器模型、区域分析、加热/冷却曲线反应器模型：转化和平衡反应、活塞流反应器、连续搅拌罐式反应器、在线FORTRAN反应动力学、吉布斯自由能最小、变换和甲烷化反应器、沸腾釜式反应器、Profimatics重整和加氢器模型界面、间歇反应器聚合物模型：连续搅拌釜反应器、活塞流反应器、擦膜蒸发器固体模型：结晶器/溶解器、逆流倾析器、离心分离器、旋转过滤器、干燥器、固体分离器、旋风分离器计算机在化工设计中的应用组分数据库：2000多纯组分库、以DIPPR为基础的库、固体性质、1900多组分/种类电解质库、非库组分、虚拟组分和性质化验描述、用户库、根据结构确定性质、多个化验混合、用于聚合物的VanKrevelen方法计算机在化工设计中的应用混合物数据：用于3000多VLE二元作用在线二元参数、2200在线共沸混合物用于参数估算、专用数据包、酒精脱水、天然气脱水、带有三乙烯乙二醇、来自GPA(GPSWAT)的酸水包、气体和液体氨处理、硫醇等计算机在化工设计中的应用热力学计算方法６０多种:操作单元：闪蒸罐，缩略图，间歇精馏器，蒸馏器，液－液抽提精馏器，侧线塔，压缩机，结晶器，旋流器，减压设备，溶解器，膨胀机，闪蒸，带有固体的闪蒸，LNG多股流换热器，精确核算型换热器，简单换热器，严格空冷器模型，加热／冷却曲线，混合器，相包络，管道，聚合物反应器，泵，回流泵，阀,刮膜式蒸发器，平衡反应器，转换反应器，吉布斯反应器，塞流反应器，平推流反应器，全混流反应器，间歇式反应器，固态颗粒分离器，分裂器，单变量控制器，多变量的控制器，物流计算器，流程优化器，过程数据，用户自定义操作单元,(电解质模块,SIMSCI外接的模块)等.计算机在化工设计中的应用用户扩展功能用户自定义物流属性包;增加用户组份数据;增加热力学计算方法;增加自定义操作单元模块１２0个;增加自定义计算模型７个;增加自定义电解质模型２０个等计算机在化工设计中的应用分析工具工况研究，优化器，单相变量控制器