第10章计算机在化工设计中的应用案例.ppt

第十章 计算机在化工设计中的应用 【学习目标】 通过本章的学习，初步掌握ASPEN PLUS流程模拟软件的特点和使用，了解ProII等其他设计软件的特点和应用，了解化工装置及系统设计软件，能够用典型的计算机绘图软件绘制各种工艺流程图。 第一节 常用化工设计软件概述 计算机辅助化工设计主要包括物性数据检索、计算机辅助过程设计、计算机辅助设计和计算机辅助工程设计等。 第二节 化工流程模拟软件 一、常用化工流程模拟软件简介 ㈠ASPEN PLUS主要特性 ①ASPEN PLUS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。 ②ASPEN PLUS使用必威体育精装版的软件工程技术通过它的Microsoft Windows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。 ③ASPEN PLUS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。 ④ASPEN PLUS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。 ⑤在实际应用中，ASPEN PLUS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题。 ㈡ASPEN PLUS主要功能及运行方法 ⑴Windows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。 ⑵图形向导：帮助用户很容易地把模拟结果创建成图形显示。 ⑶EO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。 ⑷ActiveX （OLE Automation）控件：可以和微软 Excel 和 Visual Basic 方便的连接，支持 OLE （对象链接与嵌入）功能。 ⑸全面的单元操作：包括气/液，气/液/液，固体系统和用户模型。 ⑹ACM Model Export选项：用户可以在Aspen Custom Modeler （ ACM ）创建模拟模型和编译。 ⑺热力学物性：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。利用Aspen plus可进行物性分析、物性估计、物性数据回归。 ⑻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。 ⑼Calculator models 计算模式： 包含ad-hoc计算与内嵌的FORTRAN和Excel模型接口。 ⑽灵敏度分析：灵敏度分析功能在Data Browser页面下的Sensitivity Form表单中设定，其目的是测定某个变量对目标值的影响程度。分别定义分析变量（Sampled variables）和操纵变量（Manipulated variables），设定操纵变量的变化范围，即可执行灵敏度分析。 ⑾案例研究：用不同的输入进行多个模拟，比较和分析。 ⑿Design Specification功能：自动计算操作条件或设备参数，满足指定的性能目标。 ⒀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。 ⒁优化功能：确定装置操作条件，最大化任何规定的目标。 ⒂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。 ⒃详细的换热器设计和核算。 ⒄Heatx使 Aspen plus 具有与下面两个软件的接口： 软件1：TASC/Aspen Hetran the Aspen B-JAC and HTFS （ 管壳式换热器设计， multitude 换热器， 套管换热器 ）； 软件2 ：ACOL/Aspen Aerotran the Aspen B-JAC and HTFS（空冷器设计）。 ASPEN PLUS基本流程模拟主要运行方法 ①定义流程 ②规定全局计算信息 ③规定组分 ④选择物性方法 ⑤规定物流 ⑥单元操作模型的参数设置 ⑦运行模拟程序，生成报告。 例10.1：常压操作连续筛板精馏塔设计，设计参数如下： 进料组份：水 63.2%、甲醇 38.6%（质量分率）； 处理量：水甲醇混合液 55t/h； 进料热状态：饱和液相进料； 进料压力：125 kPa； 操作压力：110 kPa； 单板压降：≤0.7 kPa； 塔顶馏出液：甲醇量大于 99.5 %（质量