（精）化工过程设计.ppt

\[filename].ppt 化工过程模拟与优化 Simulation Optimization of Chemical Engineering Process 一、什么是过程工业 1、过程构成：单元操作与设备 2、过程原理：三传一反 质量传递 热量传递 动量传递（流体流动） 化学反应 因此化工、炼油、钢铁、医药、造纸、食品等都属于过程工业 (Process Industry)。 化工、石化等过程工业属能量密集型行业 二、什么是过程系统工程 1.过程系统工程（Process System Engineering PSE） 继上世纪20年代单元操作、60年代传递现象研究之后，是化学工程的第三次突破。Westeberg： “如何选择优化了的单元设备及其间的联结关系来组成一个化工过程系统，从给定的原料生产一定的产品，在最小的总费用和最小的环境污染条件下安全地生产，并在运行中采取和保持最优的操作条件” 。 二、什么是过程系统工程 2.过程系统技术由系统设计、系统操作和系统控制三部分组成。PI属于系统设计的一部分。 3.是一门交叉科学，涉及系统工程、化学工程、控制理论、计算机、经济、环境等学科。 4.应用于设计、改造、扩产、消除瓶颈等层次。 1、前言 由于在石油化工实际生产过程中，利用传统的技术很难实现描述单元装置操作的静、动态特征，如工艺过程中反应的，流体力学的，传热的，传质的特征及工程技术问题，装置的系统故障诊断，新产品研制开发中的问题等。 化工流程模拟是一种高科技手段，它根据化工单元过程和热力学的基本方程，应用现代数学方法，通过计算机模拟实际的化工生产过程。即在计算机上准确地“再现”实际生产过程，得到详细、完整的物料平衡和热量平衡数据。 2、什么是化工流程模拟？ 由于过程流程模拟技术能够反映传统技术难以实现的单元装置的静、动态特征，因此越来越受到石化领域设计与开发人员的重视，广泛地应用于石油、化工、制药、冶金等重要行业中，无论是在项目工程设计中，还是在生产中实施先进过程控制，抑或是更高层次的企业优化生产管理（当今比较流行的ERP企业资源计划体系）。 2、什么是化工流程模拟？ 过程模拟技术所有的应用都必须是建立对企业的生产过程有一个全面准确了解的基础上，通过运用流程模拟软件对生产过程进行流程模拟寻求实际生产过程的模拟结果，以便来指导实际生产。 3、化工过程模拟技术的应用 流程模拟技术一般都采用序贯模块法，通过严格的质量和能量平衡，相态和化学平衡，去预测一个工艺过程的表观现象。 主要可以解决以下工程问题： (1) 可为工程设计提供基础数据。通过工艺过程严格的物流和能流的平衡计算，预测物流的流率，组成和性质，预测操作条件，设备尺寸，从而减少装置的设计时间，也可进行各种装置的设计方案比较。 3、化工过程模拟技术的应用 （2）可以对生产过程中的故障进行模拟诊断, 当生产过程现有装置系统发生故障时，主要是设备问题和工艺问题，可以通过流程模拟进行工况模拟诊断，帮助尽快找出故障发生的原因和位置。 （3）在新产品开发过程中，通过流程模拟可以为新产品开发研制提供极大的便利，可模拟新产品开发中的工艺参数，协助新工艺的开发，减少大量不必要的实验投资。 3、化工过程模拟技术的应用 （4）在生产过程中，流程模拟可以对现有装置进行生产能力的标定，来帮助寻找系统的“瓶颈”部位。使我们能充分利用原有的设备，制定合理的改造方案，清除装置的瓶颈，使整个装置能力匹配，最大限度地发挥效益。 （5）石油化工生产过程中，优化操作是石油化工研究开发和应用的热点领域，应用流程模拟可以优化工艺操作条件，使生产装置的运行处于最优操作，以节能降耗，较少的投入取得较大的经济效益和提高生产技术水平。 3、化工过程模拟技术的应用 (6) 可进行生产过程的经济评价，进行多种工艺方案的经济比较，进行最优评估。 (7) 能够支持实现研究和开发阶段的数学模拟放大，概念设计，工艺设计及工程设计，工厂开工指导及操作工仿真培训，工艺流程改进及优化，工厂消除瓶颈的技术改造等。 (8) 可在生产中实施先进过程控制和企业的优化生产管理。 4、过程模拟技术发展情况 1、国外进展 Flexible Flowsheet 美国M.W.Kellogg公司(1958年) PROCESS/PROⅡ 美国Simulation Sciences公司(60年末) Aspen Plus 美国Aspen Tech.公司(80年代末) Hysim/Hysis 加拿大Hyprotech公司(80年代初) 4、过程模拟技术发展情况 2、国内情况 HSSSP 原化工部第五设计院(中石化兰