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1、*设计概论化工制图 设计概论与化工制图设计概论与化工制图Date1化工设计课件*设计概论化工制图 8 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Date2化工设计课件*设计概论化工制图 8-1 流程模拟软件Aspen Pro II Chemcad HysysDate3化工设计课件*设计概论化工制图 一、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
2、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。 Date4化工设计课件*设计概论化工制图 qPRO/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
3、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）。 Date5化工设计课件*设计概论化工制图 一、国内应用情况 1 2001年5月新发行的PROIIV55 在功能上有很大 进步，可以提供在线模拟。 2 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。 3 PROII有标准的ODBC通道，可
4、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。 4 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。 Date6化工设计课件*设计概论化工制图 二、二、软件功能特点软件功能特点 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
5、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Date7化工设计课件*设计概论化工制图 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
6、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 Date8化工设计课件*设计概论化工制图 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
7、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 Date9化工设计课件*设计概论化工制图 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
8、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Van Krevelen 方法Date10化工设计课件*设计概论化工制图 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Date11化工设计课件*设计概论化工制图 热力学计算方法多种: 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，LN
9、G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. Date12化工设计课件*设计概论化工制图 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0个;增加自定义计算模型个; 增加自定义电解质模
10、型个等Date13化工设计课件*设计概论化工制图 分析工具 工况研究，优化器，单相变量控制器，多 相变量控制器，加热/冷却曲线等Date14化工设计课件*设计概论化工制图 PROIIPROII软件除基本包以外，还提供给用户有如下模软件除基本包以外，还提供给用户有如下模 块：块： 界面模块界面模块 HTFS、PRO/II-HTFS Interface自动从PRO/II数据 库检索物流物性数据，并用该数据创建一个HTFS 输入文 件。 HTFS 然后能输出该文件，以访问各种物流物性数据 。 HTRI、PRO/II-HTRI Interface 从 PRO/II数据库检 索数据，并创建一个用于各种H
11、TRI程序的 HTRI输入文 件。来自PRO/II热物理性质计算的物流性质分配表提供给 HTRI的严格换热器设计程序。这减少在两个程序之间输 入数据的重复。 Linnhoff March，来自PRO/II的严格质量和能量平 衡结果能传送给 SuperTarget 塔模块，以分析整个分离 过程的能量效率。所建议的改进方案然后就能在随后的 PRO/II运行中求出值来。Date15化工设计课件*设计概论化工制图 应用模块应用模块 Batch，搅拌釜反应器和间歇蒸馏模型能够独立运行 或作为常规 PRO/II流程的一部分运行。操作可通过一系 列的操作方案来说明，具有无比的灵活性。 Electrolyte
12、s，该模块严密结合了由OLI Systems, Inc 开发的严格电解质热力学算法。The Electrolyte Utility Package（电解质应用包），作为该模块的一部分，进一 步扩展了一些功能，如生成用户电解质模型和创建、维护 私有类数据库。 Polymers，能模拟和分析从单体提纯和聚合反应到 分离和后处理范围内的工业聚合工艺。对于 PRO/II的独 到之处是通过一系列平均分子重量分率来描述聚合物组成 ，可以准确模拟聚合物的混合和分馏。Date16化工设计课件*设计概论化工制图 常用版本： Pro II v6.01 最新版本： Pro II V7.1 Date17化工设计课件*
13、设计概论化工制图 二、CHEMCAD CHEMCAD是一个用于对化学和石油工业 、炼油、油气加工等领域中的工艺过程进 行计算机模拟的应用软件， 是工程技术人 员用来对连续操作单元进行物料平衡和能 量平衡核算的有力工具。使用它， 可以在 计算机上建立与现场装置吻合的数据模型 ，并通过运算模拟装置的稳态或动态运行 ， 为工艺开发、工程设计以及优化操作提 供理论指导。 Date18化工设计课件*设计概论化工制图 应用： 工程设计 在工程设计中，无论是建立一个新厂或是 对老厂进行改造，ChemCAD都可以用来选择方案， 研究非设计工况的操作及工厂处理原料范围的灵 活性。工艺设计模拟研究不仅可以避免工厂
14、设备 交付前的费用估算错误，还可用模拟模型来优化 工艺设计， 同时通过进行一系列的工况研究，来 确保工厂能在较大范围的操作条件内良好运行。 即使是在工程设计的最初阶段， 也可用这个模型 来估计工艺条件变化对整个装置性能的影响。Date19化工设计课件*设计概论化工制图 优化操作 对于老厂，由ChemCAD建立的模型可作为 工程技术人员用来改进工厂操作、 提高产量的产 率以及减少能量消耗的有力工具。可用模拟的方 法来确定操作条件的变化以适应原料、产品要求 和环境条件的变化。 该模型可指导工厂的操作以 降低费用、提高产率。这样的例子在一些流程模 拟软件应用较好的化工装置可以举出很多。Date20化
15、工设计课件*设计概论化工制图 技术改造 ChemCAD也可用模拟研究工厂合理化方案 以消除“瓶颈”问题，或采用先进技术改善工厂 状况的可行性， 如采用改进的催化剂、新溶剂或 新的工艺过程操作单元。 ChemCAD提供了大量的操作单元供用户选择，使用 这些操作单元，基本能够满足一般化工厂的需要 。 对反应器和分离塔，提供了多种计算方法。 ChemCAD可以模拟以下单元操作：Date21化工设计课件*设计概论化工制图 单元操作 蒸馏、汽提、吸收、萃取、共沸、三相共沸、共 沸蒸馏、三相蒸馏、电解质蒸馏、反应蒸馏 反应器、热交换器、压缩机、泵、加热炉、控制 器、透平、膨胀机 结晶罐、离心机、旋风分离器、湿式旋风分离器 、文氏洗气器、袋式过滤机、真空过滤机、压碎 机、研磨机、静电收集器、洗涤机、沉淀分离器 间歇蒸馏、间歇反应器、PID控制模块、流量控制 阀、记录器模块(选项) 以上共50多个单元操作，当然ChemCAD可将每个单 元操作组织起来，形成整个车间或全厂的流程图 ，进而完成整个模拟计算。 Date22化工设计课件*设计概论化工制图 ChemCAD的热力学和传递性质包对过程系 统提供了计算K值、焓、熵、密度、粘度、 导热系数和表面张力的多种选择。 Date23化工设计课件*设计概论化工制图 热力学选项 ChemCAD提供了大量的最新的热平衡和相平衡的计
