UniSim Design化工流程模拟软件集成的技术趋势
化工流程模拟软件集成的技术趋势
许正宇
中国化工信息中心, 北京(100029)
E-mail：xuzhengyuu@https://www.360docs.net/doc/323297453.html,
摘要：本文回顾了三十年来化工过程的模拟技术的发展过程，介绍了最近Honeywell推出的基于HYSYS 动态和稳态模拟软件UniSim Design 设计组件的一些技术特点。提供产品的整个生命周期全方位的模拟计算服务：包括生产规划、产品的概念设计、工艺设计、控制设计、操作培训、生产控制、过程检测、动态预测、事故的报警和过程的数据分析, 是目前国际上著名的过程流程模拟软件公司软件集成的趋势。
关键词:仿真；过程模拟; UniSim; HYSYS
中图分类号: TQ015.9
1．化工模拟技术历史的回顾
化工过程的模拟技术随着计算机技术的飞速发展，应用的范围越来越广。上世纪七十年代末期的兴起的流程模拟技术，主要是用于化工过程的设计。ASPEN公司的Aspen Plus、Simsci 公司的的ProII, Hyprotech公司的Hysim等一些优秀的过程稳态模拟软件在化工过程设计中得以应用。由于当时的PC 机速度很慢，设计计算并不要求实时。采用的机器都是小型机以上的机型。
随着集散控制系统DCS在化工生产中的广泛的应用，现代化的石油化工工厂都采用集散控制系统（Distributed Control System,简称DCS）进行生产操作。这种系统就是将用于工厂生产的控制变量、显示变量、分析变量和开关量等，从生产现场采集出来，并将其变换到适合于计算机系统要求的数字通信信号格式，统一传递到工厂中央控制室的计算机上。工厂的生产操作人员即可通过计算机对生产进行操作，操作的指令经过计算机的处理，返回到生产现场。采用DCS系统后，工厂的生产操作人员能够了解整个生产的全局，可全面综合地操作控制生产过程。由于现代工业工厂的DCS操作系统使生产大规模、高效率和连续化，而操作人员又减少，就要求提高生产操作人员的素质。因此对DCS生产操作人员进行培训成为企业的迫切需要。
上世纪90 年代DCS的出现，对化工过程的模拟软件提出了新的市场要求—OTS （Operator Training System）的需求，大大地促进了化工过程动态模拟软件的发展。由于OTS 的需求量比提供设计的稳态模拟软件
大的多，当时国内几乎所有的化工院
校参与了OTS的开发。
典型的OTS功能如图1所示。上方
所示是实际工厂的生产控制简图。DCS
系统安装在中央控制室，DCS屏幕显示
的温度、压力和流量等参数都是通过
变送器从实际生产装置上采集的。生
产操作人员通过DCS对生产进行操作，
保证生产装置长期、稳定地运行[1]。
由于仿真模拟培训系统是用数学
模型代替实际工厂，因而数学模型的
仿真模拟培训系统的模型是动态模型。90年代ABB Simcon 公司的Gepurs软件、Hyprotech 公司的动态模拟软件在培训器市场得到广泛的应用。由于动态仿真要求实时，动态模拟技术限于当时计算机速度的限制，仍然采用都是小型机。模型技术尽量简化,物性采用简化模型。但是随着计算机的速度越来越快，给模型的实时计算留下越来越多的空间。硬盘也越来越大，DCS可记录的数据越来越多。成千上万的操作点的数据包括了大量的生产过程的信息。DCS 的广泛使用给模拟技术提出的许多新的课题。
DCS用户迫切地希望了解：如何利用这些信息资源，指导生产操作。生产产品如何安排以获取最大的利润？生产如何控制使过程更加稳定和最优？改变过程的操作点，生产装置会如何变化？能不能通过异常数据的分析，提前告诉DCS操作工：是测量仪表出了问题？还是事故将发生？
用户已经不仅仅满足于设计过程的稳态模拟计算和OTS培训，要求更加准确的过程模型来指导生产操作。预测过程的动态行为。这就是过程予测系统。
由于计算机的速度越来越快，化工过程的动态模拟技术的发展，DCS数据的开放性，使化工过程的预测成为了可能。通常预测过程的结
构如图2所示[2]。
由DCS收集的工厂过程数据(X)，经过数据
识别后传到过程模拟器。记录下过程的当前状
态。作为模型的初始态。如果需要的话，工程师
或操作人员对模型给以不同方案的扰动(W*)，
以研究过程模型不同的响应(Y)。如果发现了下
一步好的运行方案。可以在线(W2)或离线(W1)
执行。过程模拟器通常包括稳态和动态的过程模
型，并带有优化算法，判断不同方案的目标函数
值，以寻求最优方案。
过程预测系统是工厂管理者一直十分感兴趣的一个课题。因为用户迫切地希望了解：如何操作实际装置能获取更大的效益？我国在这方面也走了不少弯路。80年代末期，当时的化工部科技局组织的工厂控制操作优化的课题。鉴于计算机速度的限制和数据校正的软件的开发技术落后等原因，数据采用离线分析，过程模型采用数据回归等非机理的数学的模型或采用稳态模拟软件分析[3]。尽管经过鉴定，都没有实际使用价值。由于数据离线分析，即使算出了优化的工艺操作条件，实际工厂的操作条件已经变了。数学的模型由于缺乏机理，外延性的误差很大。当时的南京化工研究院、化工部计算中心都参加了这个课题，也有不少的经验教训。
但是用户的这方面的需求也给模拟技术提供了更加广泛的应用前景。仅仅提供设计和培训满足不了用户的需要。需要在产品的整个生命周期提供服务：包括生产规划、产品的概念设计、工艺设计、控制设计、操作培训、生产控制、过程检测、动态预测、事故的报警、过程的数据分析提供全方位的服务，才能满足用户的需要。
另外一个问题是各个软件公司提供的过程模拟优化软件采用不同的开发平台，互不兼容和重复开发的问题。例如国内某个乙烯装置使用的软件：
表一国内某个乙烯装置使用的软件
过程模拟项目 DCS设备 PFD 设计 控制过程动
态模拟软件
先进控制提
供商
OTS 软件提供
商
乙烯裂解
优化
提供商 Honeywell ASPEN Hyprotech Honeywell Simcon/HKD ABB Lummus 软件/设备 TDC3000 Aspen Plus HYSYS RMPCT SimconX 乙烯裂解
炉数学模型
这些软件的核心都是化工过程的数学模型，都要遵循：能量平衡、质量平衡和动量平衡。如何整合这些软件，避免重复开发，提供化工过程的全方位的服务。也是化工过程模拟软件开发的一个方向。Honeywell 推出的UniSim Solution就是这种背景下的一个产品。
2．UniSim Solution
Honeywell公司是DCS供应商。也提供Shadow Plant影子工厂仿真解决方案的操作工培训业务。近来收购了Aspen的HYSYS建模软件知识产权和操作员培训仿真业务。HYSYS 是Hyprotech 公司的软件产品。公司成立于1976年。是由加拿大卡尔加里大学化工系的教授组建的。原来的软件叫HYSIM。1980年，推出了小型机的系统。1984年推出了基于IBM PC 的版本。1995年推出了HYSYS第一版。(Hyprotech System for engineers)。当时一个主要的目的是开发化工培训仿真业务。
90年代初期，Hyprotech 公司和美国的ABB Simcon 公司一起成为世界上当时最有名的OTS供应商。两个公司几乎瓜分了世界上仿真业务70%市场分额。在操作系统、运行机器环境和编程语言方面，两公司发展采用了完全不同的技术路线。技术上的决策不同，为各自的兴衰埋下了伏笔[4]。
HYSYS的技术特点是：基于Window 操作系统；采用了“面向对象”（Object oriented）的设计思想及最新的OLE(Object Linking and Enbedddding)软件的设计技术，充分地利用了Windows所设计好的数据交换通道。采用稳态和动态模拟结合技术路线。HYSYS的这些技术特点受到著名的模拟软件公司的青睐。
首先伸出橄榄枝的是ASPEN 公司，2002年ASPEN 收购了Hyprotech 公司全部股权。尽管ASPEN公司有自己的ASPEN DYNAMICS动态过程模拟软件基于联立方程的建模技术。国内也有用户。但是算法的稳定性和界面比HYSYS 逊色不少。
但ASPEN的收购，2004被美国联邦商务委员会（Federal Trade Commission）判决为垄断经营。
Honeywell和ASPEN达成最终协议，由Honeywell收购Aspen的HYSYS建模软件知识产权和操作员培训仿真OTS业务。
其它条款包括：
(1)Apsen公司将保留Hyprotech产品许可，以继续实施推广、销售和开发Hyprotech的权利；
(2)Aspen公司在三年内不参与操作员培训服务竞争；
(3) 两年支持协议，对转让的Hyprotech产品，Aspen公司将继续为霍尼韦尔提供新版产品的源代码。
伴随着Honeywell的收购行动，在加拿大卡尔加里的原Hyprotech研发人员和产品技术支持人员和在欧洲的原产品技术支持人员也陆续加入了Honeywell。Honeywell公司整合了自己原来的shadow plant(影子工厂) 和Hyprotech 公司的HYSYS2004 技术的基础上推出了
新技术: UniSim Solution。
UniSim Solution 模拟软件包括：
UniSim设计套件，基于HYSYS 的动态和稳态模拟软件。
UniSim运营套件，用于生产过程的动态分析和控制系统检查。也可以训练操作员和工程师处理事故的能力。
UniSim优化套件，可以进行从单个操作单元到全厂范围内的动态优化。
UniSim动态工程研究，评估过程变动对未来工厂业绩的影响。
UniSim过程知识系统，收集和分析DCS和数据，利用原有操作经验，增强操作能力。
UniSim架构如图3所示。
一个化工产品从实验室试验、中间实验工厂、设计到大生产装置投运是一个漫长的过程。Honeywell 提供UniSim组合套件的目的是给化工产品从开发到生产的全过程提供模拟技术的服务。如图4所示。
3． UniSim Design
UniSim Solution 核心套件是
UniSim设计套件，是HYSYS过程
的稳态和动态模型[5]。提供过程的
数学模型。基本的特点如下：
3.1 一个模型的原则
在表一中我们已经列出了国内某
个乙烯装置在设计、培训、装置投
运使用的软件。但各个软件公司
提供的提供软件采用不同的开发
平台，互不兼容和重复开发的问
题。UniSim Design的设计思想是让用户建立一个模型可以用于化工过程发展的各个阶段。在设计阶段，模型可以用于概念设计、实际工厂的详细的工程设计。最后，还可用于可操作性研究。一旦这种模型知识库建立起来，同样的模型还可以用于操作培训(OTS)，开停车的研究和生产操作过程的改进，安全研究和过程优化，如图5所示。
其优点是：整合这些软件，避免重复开发。节约各个阶段的人力投入成本。由于采用统一的
过程模型化的平台，便于用户维护和掌握。
3.2 采用严格的化工过程的机理模型
图5的过程模型采用遵循：能量平衡、质量平衡和动量平衡的严格的化工过程的机理模型。物性采用严格的热力学模型，物性库包含3000多个组成。
单元操作模型包括：
流动输送系统：管道，法门，混合器；
热交换系统：加热器，空冷器, LNG 等；
容器：两相或三相闪蒸，罐；
反应器：转化反应器，反应动力学反应器，Plug Flow 反应器,CSTR反应器等；
转动设备：泵，压缩机，膨胀机等；
塔：精馏塔，吸收塔等。
3.3 UniSim设计套件采用了多层流程结构
UniSim设计套件是基于HYSYS过程的稳态
和动态模型。HYSYS是把化工过程的动态计
算和稳态计算融为一体的软件。并采用了多层
流程结构。如图6所示。
建立物性集后，用户可以输入主流程。可以
在主流程内建立任何的子流程，通常塔是一个
子流程。
多层流程结构有点类似于ASPEN 流程分块。
但是子流程概念的引入可以使主流程看起来
更清晰。由于子流程的功能仅在主流程中相当
一个黑箱模块。子流程从主流程中的到输入物
流的信息，交互式求解和收敛后。再返回到主流程中。流程收敛比整个流程一起收敛容易一些。因而可以简化流程的收敛。
3.4 模拟数据的信息共享
UniSim Design 模拟的数据和模型可用于产品的整个发展过程：设计、操作和过程优化。如图7所示。应该特别指出的是：在设计阶段，不仅可用于工厂的PFD工程设计，还可用于产
品的概念设计，又称为“预设
计”过程。预设计是根据开发
基础研究成果、文献的数据、
现有类似的操作数据和工作
经验，按照所开发的新技术工
业化规模而作出的设计，用以
指导过程研究及提出对开发
性的基础研究进一步的要求，
所以它是实验研究和过程研
究的指南，是开发研究过程中十分关键的一个步骤。概念设计不同于工程设计，因而不能作为施工的依据，但是成功的概念设计不但可以节省大量的人力和物力，而且又可以加快新技术的开发速度，提高开发的水平和实用价值。即使一个很普通的单一产品的生产过程，也可
能有104～109个方案可供选择。如何从技术、经济的角度把最有希望的方案设计出来，是作为强化研究开发工作的方向，这是一种系统化的分级决策过程，也正是概念设计的真谛。概念设计是设计者综合开发初期收集的技术经济信息，通过分析研究之后。对开发项目作出一种设想的方案，其主要内容包括：
原料和成品的规格，生产规模的估
计，工艺流程图简要说明，物料衡
算和热量衡算，主要设备的规模，
型号和材质的要求，检测方法，主
要技术和经济指标，投资和成本的
估算，投资回收预测，三废治理的
初步方案以及对中试研究的建议。
UniSim Desing 用于过程的不同阶
段如图8所示。
3.5 动态模拟和稳态模拟的结合
稳态模拟向动态模拟的转换是UniSim Design 的一个独有的特点。
如图9，动态和稳态的流程模拟采用模块算法[6][7]。
过程模块表示一个算法：
其中： u为输入变量，x为状态变量，q 为输出变量。
v为模块的参数。
动态模拟方程一般为：
dx/dt = f( x,u,q，v)
和稳态模拟不同，状态向量x 除温度，组成等变量外，还包括模块所处的压力P。参数向量v还包括设备的尺寸，其不影响模拟的稳态结果，但影响过程的动态响应的快慢。过程的控制由PID 算法模块来完成。
而稳态模拟方程一般为：
dx/dt = f( x,u,q，v)=0
状态向量x不随时间变化。压力P不是状态变量，
通常作为参数输入。所以向量v包括模块所处的压
力P。由于设备的尺寸不影响模拟的稳态结果，参
数向量不包括括设备的尺寸。过程的设计规定用
Adjust 模块来完成。
UniSim Design 稳态模拟和动态模拟的转换如图10
所示。
稳态模拟和动态模拟采用同样的物性集。转换时
UniSim Design提供了方便的辅助工具。以便使用户尽快地获得动态模型。
由于动态模拟中任何一个化工单元操作设备都需要流量作为输入变量。流量和压力的分布由压力和流量的解法（PF Solver）来计算，是动态模拟计算中最重要的部分[8]。
单元操作的模块都是基于热平衡、质量平衡和动量平衡。通常模块的计算顺序由系统自动来决定。单元操作的模块是流体网中的一个组件，其局部的动量平衡由每个单元操作的模型获得（( F= f (Δp))，但流量和压力是通过整个PF Solver的解法得到，如图11所示。
动态模拟平台计算顺序由如图12所示。稳态模拟来得到动态模拟的初始值。稳态模拟运行之前，工程师要确定流程各点的压力值，从而确定流程各个单元的阻力系数。单元操作的模型调用严格的物性模型，保证计
算的准确性。
3.6 开放式的环境
化工过程系统中常用的建模方
法是结构化分析方法和面向对
象方法.面。面向对象方法较好
地克服了结构化方法按功能将
系统分解的缺点。
化工过程模拟软件在架构和实
现上有很大不同,但它们都具有
相同的功能。在概念上,一个模
拟器可以看作有个不同的组件
组成[9][10]
(1)单元操作库(unit operation),
(2)数值解题器(number solvers):数值解题器提供了针对线性方程、非线性方程、差分方程的
解决方案。
(3)热力学和物理属性包(thermodynamics and physical property):热力学和物理属性包能够计
算物料的热力学和物理属性。
(4)仿真器执行器(simulator executive); 它是仿真器的核心,负责安装其它组件并注册到操作
系统:管理人机界面访问和存储数据报告和分析仿真结果。
每一个化工模拟软件都使用各自的数据库,并且己的化工物性数据库系统,大多数都使用不同的数据格式。因此,程序间的数据转换只天能通过手动,这样的程序不仅费力冗繁,而且还易于出错。
Cape-Open(computer-aided process engineering open simulation enviroment)下一代过程工程辅助计算的开放模拟环境。该工程的发起者是欧共体,它发起于1999年6月。其目的是开发、测试、描述,以及公布一个过程模拟器中的软件组件的统一接口标准。这些接口决定了模拟器的组件之间的通讯。Cape-Open标准的目标是实现过程模拟器组件接口的标准化,使得模拟器的自身组件在最小的工作量下可以被另外的模拟器的组件无缝替换。
UniSim Design 也发展了Cape-Open的接口。UniSim Design Cape-Open Socket 1.0 如图13
所示。
采用了Cape-Open 的软件接口后，过程模拟器成了一个完全开放的系统，如图14 所示。4．展望
化工过程模拟技术自上世纪七十年代末
兴起，已有三十多年的历史。从
Honeywell整合UniSim Solution 和其技
术特点可以看出，模拟技术产品在整个
生命周期提供服务：包括生产规划、产
品的概念设计、工艺设计、操作培训、
生产控制、过程检测、动态预测、事故
的报警、过程的数据分析，提供全方位
的服务，已是大势所趋。过去单一模式
将会被这种全方位的服务所替代。
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Development direction for flowsheeting simulator software integration in chemical industry
Xu Zhengyu
(China National Chemical information Center, Beijing 100029, China)
Abstract: T he paper recalled the developed history of simulator in chemical process and introduced the technology of UniSim Design suite developed by Honeywell recently that was based on HYSYS software of steady state and dynamic simulation . It is the development direction for the flowsheeting simulator and software integration to supply the total lifecycle service of the product that included product concept design, detailed process design, control design ,training simulator, process measuring, dynamic predictor, malfunction detector and data assay.
Key Words: simulator; flowsheeting simulation; UniSim ; HYSYS
作者简介：许正宇（1945-）。男，教授，曾任信息中心和ABB Simcon合资公司的中方经
理和总工程师，长期从事化工过程的模拟研究。
简述各种化工流程模拟软件的特点及优缺点
简述几种化工流程模拟软件的功能特点及优缺点 化学工艺09级1班 摘要：化工过程模拟是计算机化工应用中最为基础、发展最为成熟的技术。本 文综合介绍了几种主要的化工流程模拟软件的功能及特点，并对其进行了简单的比较。 关键词：化工流程模拟，模拟软件，Aspen Plus, Pro/Ⅱ,HYSYS, ChemCAD l 化工过程概述 化工流程模拟(亦称过程模拟)技术是以工艺过程的机理模型为基础，采用数学方法来描述化工过程，通过应用计算机辅助计算手段，进行过程物料衡算、热量衡算、设备尺寸估算和能量分析，作出环境和经济评价。它是化学工程、化工热力学、系统工程、计算方法以及计算机应用技术的结合产物，是近几十年发展起来的一门新技术[1]。现在化工过程模拟软件应用范围更为广泛，应用于化工过程的设计、测试、优化和过程的整合[2]。 化工过程模拟技术是计算机化工应用中最基础、发展最为成熟的技术之一，化工过程模拟与实验研究的结合是当前最有效和最廉价的化工过程研究方法，它可以大大节约实验成本，加快新产品和新工艺的开发过程。化工过程模拟可以用于完成化工过程及设备的计算、设计、经济评价、操作模拟、寻优分析和故障诊断等多种任务。[3]当前人们对化工流程模拟技术的进展、应用和发展趋势的关注与日俱增。 商品化的化工流程模拟系统出现于上世纪70年代。目前，广泛应用的化工流程模拟系统主要有ASPEN PLUS、Pro/Ⅱ、HYSYS和ChemCAD。 2 Aspen Plus 2.1 Aspen Plus简述 “如果你不能对你的工艺进行建模，你就不能了解它。如果你不了解它，你就不能改进它。而且，如果你不能改进它，你在21世纪就不会具有竞争 力。”----Aspen World 1997 Aspen Plus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软件。该项目称为“过
一款化工设计和流程模拟软件ChemCAD
万方数据
４８广东化工２００５年第８期 ２．１画流程图 单击菜单栏ＦｉＩｅ按钮，选择ＮｅｗＪｏｂ，在弹出的文件保存对话框中选好路径后单击保存便完成了模块新建任务。此时操作界面会有所改变，菜单栏和工具栏选项都有所增加，且会弹出画流程图的面板，面板上一个符号代表一种设备或工具，如图ｌ所示。左键单击面板，此时鼠标会变成小方框，然后在空白处单击，便可添加相应的设备。将相应的设备连接好，按需画好流程图后，便可开始下一步的操作。画流程图这一步，可以全部由自己画出，也可由附带的模块修改而成，方法是：单击Ｆｉｌｅ按钮，选择０ｐｅｎＪｏｂ，弹出选择模块对话框，在相应的路径中选择相应的模块后，单击打开，便打开了所选模块，然后在菜单栏中选择ＥｄｉｔＦｌｏｗｓｈｅｅｔ，这个按钮会变为Ｒｕｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，并弹出如图ｌ右侧的面板，这时便可开始编辑流程图。要改变流程线路时，右键单击要改变线路，选择Ｒｅｒｏｕｔｅｓｔｒｅａｍ，将弹出一个跟随鼠标移动的大的十字虚线，便可开始布线；若要改变流程图中的操作单元，右键单击要改变单元，选择Ｓｗａｐｕｎｉｔ，然后在面板中选择需要的单元，在相应的位置单击便可完成操作单元的更换；若需在流程图线路中插入操作单元，右键单击相应位置，选择Ｉｎｓｅｒｔｕｎｉｔ，在面板中选择需要的单元，然后在相应位置单击便完成了插入操作。除了以上操作外，还可以删除线路或单元。 图１ＣｈｅｍＣＡＤ操作界面 ２．２设置单位 在菜单栏中单击Ｆｏ珊ａｔ，然后单击Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｕｎｉｔｓ，会弹出一个对话框，可选择ＡｌｔｓＩ、ｓＩ等多个单位标准，选好后单击０Ｋ，便可完成单位设置。 ２．３选择组分 单击菜单栏Ｔｈｅｒｍｏｐｈｙｓｉｃａｌ，选择ｃｏｍｐ０１１ｅｎｔｌｉｓｔ，这时会弹出一个对话框，在组分数据库右侧选择需要的组分，单击Ａｄｄ，再单击０Ｋ，完成组分添加。 ２．４选择热力学模型 单击Ｔｈｅｒｍ叩ｈｙｓｉｃａｌ，选择Ｋ—ｖａｌｕｅｓ，会弹出一个对话框，设置好后单击０Ｋ，便完成了Ｋ值设置；接着是设置焓，同样是在Ｔｈｅｒｍｏｐｈ），ｓｉｃａＩ菜单下，选择Ｅｎｔｈａｌｐｙ，设置好后单击ＯＫ即可完成；然后在Ｔｈｅｒｍｏｐｈｙｓｉｃａｌ菜单中选择Ｋ—Ｖａｌｕｅｗｉｚａｒｄ，这一项可以设置温度、压强等的最大和最小值。在Ｔｈｅｒｍｏｐｈ），ｓｉｃａｌ菜单中还有电解液等选项，只要按需设置好即司。 ２．５指定详细进料物流 每一个物料（包括原料和产品）都必须详细设置。单击菜单栏Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｊｏｎｓ，在弹出的菜单中选择相应的选项进行设置。单击Ｓｐｅｃｍｃａｔｉｏｌｌｓ，选择ｓｅｌｅｃｔＳｔｒｅａｍｓ，弹出ＩＤ号输入对话框，输入ＩＤ号，单击０Ｋ，弹出编辑对话框，设置好相应的选项后单击ＯＫ即可。设置好这一项可以计算相关的泡点或露点值。 ２．６详细指定各单元操作 左键双击或在ｓｐｅｃ溉ｃａｔｉｏｎｓ菜单中选择ｓｅｌｅｃｔＵｎｉｔｏｐｓ选项，弹出设置对话框，框中有一个Ｈｅｌｐ按键，单击弹出帮助文档，可以查看详细内容。设置好后单击０Ｋ，弹出提示对话框，提示错误或警告，因为错误的设置会使系统运行时出现错误或不能运行，不能得到准确的数据。错误提示是为了阻止系统运行，警告是为了提示用户设置要正确，如果不管就可以忽略，系统会照常运行。 ２．７运行 可以选择整个系统或单个操作单元运行，也可以选择一个循环线路运行，只需在Ｒｕｎ菜单中分别选择ＲｕｎＡｌｌ、ＲｕｎｓｅＩｅｃｔｅｄｕｎｉｔｓ或Ｒｅｃｙｃｌｅｓ即可实现。执行后两个操作时会弹出一个对话框，单击所要运行的单元，单击０Ｋ便开始运行。还可设置运行顺序，只需在Ｒｕｎ菜单中选择ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅ，在弹出的对话框中设置好后单击０Ｋ即可。 ２．８查看运行结果 单击Ｒｅｓｕｌｔｓ，在弹出的菜单中选择需要查看的选项，就会有一个文档弹出来，里面记有详细的结果。查看运行结果之后，便可计算设备规格，然后按需优化，最后便是生成物料流程图。 ３功能扩展 ＣｈｅｍｃＡＤ的功能扩展可以通过用户新建流程图来实现。ｃｈｅｍＣＡＤ内置了强大的数据库，用户可以新建或在已有流程图的基础上进行修改。由于面板中所提供的设备有限，ｃｈｅｍｃＡＤ提供了画设备的工具，用户可以按照自己的需要画好一个符号，然后设置好相关的参数，便可作为一种设备使用。此外，开发ｃｈｅｍｃＡＤ的ｃｈｅｍｓｔａｔｉｏｎｓ公司也在不断扩大其数据库，有些现在还不能处理的生产流程，可以将方案提交给ｃｈｅｍｓｔａｔｊｏｎｓ公司来处理。相信在不久的将来，ＣｈｅｍＣＡＤ的功能将更为强大，应用领域将更加广泛。 参考文献 ［１］ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｈｅｍｓｔａ“ｏｎｓ．ｎｅｔ． ［２］ｈ儿ｐ：／／ｗｗｗ．ｖｍｃ．ｃｏｍ．ｔｗ／ｃｈｉｎｅｓｅ／ｃ—ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍ． ［３］冯权莉，叶咏恒，陈文威．乙醇一水双效精馏模拟研究［Ｊ］．云南工业大学学报，１９９９，１５（３）：４９—５４． ［４］寇业荣．乙烯废液处理塔的核算及改造建议［Ｊ］，化工设计，２０００，ｌＯ（２）：２３—２５． ［５］贾蓉，罗金生，张立杰，等．应用ｃｈｅｍｃＡＤ软件模拟反应精馏 过程［Ｊ］．化工生产与技术，２００３，（５）：４４—４６． 万方数据
化工进展讲座论文
福州大学石油化工学院 化工系 化工进展讲座论文 离子液体的研究进展 课程名称化工进展讲座 姓名 学号 专业化学工程与工艺 成绩 指导教师 2014年6月30日
离子液体 摘要： 离子液体是近10年来在绿色化学的框架下发展起来的全新功能材料，具有不挥发、不可燃、液态范围宽、热稳定性好、溶解性好、物化性质可调等优点。离子液体易于循环利用从而减少对环境的污染，作为绿色溶剂可用于分离过程、化学反应，特别是催化反应、以及电化学等方面，并已取得许多良好的实验结果。近年来其应用领域不断扩大并迅猛发展，目前已从化学制备扩展到材料科学、环境科学、工程技术、分析测试等诸多领域，并迅速在各领域形成研究热点。本文主要就离子液体分类、合成新材料和催化方面的新进展做简要总结。 关键字：离子液体分类功能化离子液体、合成新材料、功能团、催化 1.离子液体简介 1.1离子液体的概念： 离子液体是指完全由离子组成的液体，是在室温或室温附近温度下呈液体状态的盐，在组成上，离子液体与人们概念中的“盐”相近，而其熔点通常又低于室温，因而也被称作“室温熔融盐”。早在 l9l4 年就发现了第一个离子液体———硝基乙胺，但其后此领域的研究进展缓慢，直到 l992 年，WikeS 领导的研究小组合成了低熔点、抗水解、稳定性强的 l - 乙基 - 3 - 甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体后，离子液体的研究才得以迅速发展，随后开发出了一系列的离子液体体系。目前人们所使用的离子液体大多数在室温下就呈液态，故也称为室温离子液体。它是从传统的高温熔融盐演变而来的，但与一般的离子化合物有着非常不同的性质和行为，最大的区别在于一般离子化合物只有在高温状态下才能变成液态，而离子液体在室温附近很大的温度范围内均为液态，最低凝固点可达-96℃。 与传统的有机溶剂相比，离子液体作为反应介质主要有下列特性：不挥发；热稳定性好；可溶解大多数无机盐和金属有机化合物；离子液体的极性和亲水性、亲脂性可以通过分子设计进行调控，可以与许多有机溶剂形成两相体系。离子化合物的离子间具有较强的作用力，故而有较高的熔、沸点和硬度，常温下通常呈固态。现在反其道而行，将带正电的阳离子和带负电的阴离子做得很大，且设计阳离子或阴离子的结构高度不对称，难以在微观空间做有效的紧密堆积，造成离子之间作用力减小，从而使化合物的熔点下降，这样就有可能得到常温下呈液态的离子化合物，这就是离子液体。 目前，对离子液体的合成与应用研究主要集中在如何提高离子液体的稳定性，降低离子液体的生产成本，解决离子液体中高沸点有机物的分离以及开发既能用作催化反应溶剂，又能用作催化剂的离子液体新体系等领域。 1.2离子液体的特性: 与传统的有机分子溶剂、水和超临界流体相比，离子液体具有以下特点：低蒸气压，不挥发散失，无臭味，可在高真空系统中使用，减少因挥发而产生的
2020年高考专题训练重点8 无机化工流程分析(原卷版)
重点8 无机化工流程分析 【命题规律】 本专题的考查点主要是利用元素化合物知识结合化学实验和无机化工流程分析图进行分析，考查的面比较广，有实验器材的名称考查、元素化合物知识、沉淀溶解平衡、电化学知识等，而且考查频率较高；题型以填空题为主，难度中等。考查的核心素养以宏观辨识与微观探析为主。 【备考建议】 2020年高考备考的重点仍以盖斯定律的应用、△H的相关计算及△H的大小比较为主。 【限时检测】（建议用时：30分钟） 1.（2019·东北育才学校科学高中部高考模拟）POCl3是重要的基础化工原料，广泛用于制药、染料、表面活性剂等行业。一种制备POCl3的原理为： PCl3+Cl2+SO2=POCl3+SOCl2。某化学学习小组拟利用如下装置在实验室模拟制备POCl3。有关物质的部分性质如下： 物质熔点/℃沸点/℃密度/g·mL-1其它PCl3-93.6 76.1 1.574 遇水强烈水解，易与氧气反应POCl3 1.25 105.8 1.645 遇水强烈水解，能溶于PCl3 SOCl2-105 78.8 1.638 遇水强烈水解，加热易分解 （1）仪器甲的名称为______________ ，与自来水进水管连接的接口编号是________________。 (填“a”或“b”)。（2）装置C的作用是___________________，乙中试剂的名称为____________________。 （3）该装置有一处缺陷，解决的方法是在现有装置中再添加一个装置，该装置中应装入的试剂为 _________(写名称)。若无该装置，则可能会有什么后果?请用化学方程式进行说明__________________。（4）D中反应温度控制在60-65℃，其原因是_______________。 （5）测定POCl3含量。①准确称取30.70g POCl3产品，置于盛有60.00mL蒸馏水的水解瓶中摇动至完全水
化工流程模拟软件大全
工流程模拟软件大全 -------------------------------------------------------------------------------- 1 概要目前，国内主要的化工流程模拟软件美国SimSci-Esscor公司的PRO/II，美国AspenTech公司的Aspen Plus，Hysys，英国PSE公司的gPROMS，美国Chemstations公司ChemCAD和美国WinSim Inc. 公司的Design II，加拿大Virtual Materials Group的VMGSim。现将这几种软件简介归纳如下，供参考学习之用。 2 CHEMCAD, PROII, ASPEN的比较简单总结以下七点： 1 一般认为，PROII在炼油工业应用更为准确些，因其数据库中有不少经验数据；而ASPEN在化工领域表现更好，Aspen Plus与之比较有其它软件不可比拟的优点它基本上覆盖了以上各软件的所有优点。有人比喻：PROII是经验派，ASPEN 是学院派。 2. 学习aspen plus必备 1化工原理；讲化工过程得单元操作 2热力学方法；讲述物性计算方法； 3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， 1、2就可以了，如果想进一步深入，还需看看3，另外有一个有经验得老师辅导也是很重要的。 3.HYSYS主要用于炼油。动态模拟是它的优势。 ASPEN是智能型的，用于化工领域流程模拟，比较大或长的流程，而且数据库比较全，开方式的。它和HYSYS 现在是一家。 PRO／II可以用于设备核算，流程短，或精馏核算。 chemcad由于物性较少，使用不方面，相对较差，网上到处都可以下载，设计院不太使用，高校中有一定市场。 4. 我觉得aspen plus的计算是最精确的，数据库的建设也是最完善的。不过我对它的操作不太适由于它考虑的方面非常全面，所以让我感觉学起来比较费劲。chemcad的界面操作让人感觉非常简单，使用起来比较顺手。但是数据库不是太大，我用的 5.0版本，就只有2000中常用物质的物性数据。PRO／II在这两方面都在中间。 5. 从易收敛性上看，chemcad>hysys>proii。 6. 从贴近工业实际看，proii>hysys>chemcad四个都是工程模拟仿真软件，其中Aspen、PRO/II， HYSYS为国内绝大多数设计院所使用。感觉Aspen适应范围最广，电解质、固体、燃烧等模块是其它软件难以比拟的；PRO/II在石化上应用较多，积累了丰富的经验；HYSYS则在油气工程领域就有着极高的精度和准确性。青岛科技大学（原青岛化工学院）开发了个ECSS，对它的评价只能是“国货”，青岛科技大学自己也不使用它的。 7. 版本介绍： aspen好用的版本是10.2和11.1，其中10.2在winXP上使用会
化工进展论文格式
论文题目三号黑体 进展与述评 作者姓名1，作者姓名2五号仿宋体 （1作者单位，城市邮编；2作者单位，城市邮编）小五号宋体 摘要小五号黑体：□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□小五号楷体 关键词小五号黑体：□□□□；□□□□；□□□□；□□□□小五号楷体 中图分类号小五号黑体：□□□□□□文献标识码小五号黑体：A 文章编号小五号黑体：1000-6613（2006）00-0000-00 英文题目四号粗Times New Roman 作者英文姓名1，作者英文姓名2五号斜Times New Roman （1作者单位，城市邮编；2作者单位，城市邮编）小五号Times New Roman Abstract粗：□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□五号Times New Roman Keywords粗：□□□□；□□□□；□□□□五号Times New Roman （以下为正文部分） □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□正文五号宋体（英文用五号Times New Roman） 1 一级标题四号仿宋体 □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ 2 一级标题 □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ 2.1 二级标题五号黑体 □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ 2.1.1 三级标题五号宋体 □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ □□□□□□□□□□公式用小五号宋体或Times New Roman体举重排，标出序号 2.1.2 三级标题 □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□
《化工流程模拟实训—Aspen-Plus教程(孙兰义主编)》配套PPS课件第3章-物性方法
第3章物性方法作者：毕欣欣孙兰义
物性方法 3.1 Aspen Plus数据库 3.2 Aspen Plus中的主要物性模型3.3 物性方法的选择 3.4 定义物性集 3.5 物性分析 3.6 物性估算 3.7 物性数据回归 3.8 电解质组分
系统数据库?是Aspen Plus的一部分，适用于每一个程序的运行，包括PURECOMP、SOLIDS、AQUEOUS、INORGANIC、BINARY等数据库 内置数据库?与Aspen Plus的数据库无关，用户自己输入，用户需自己创建并激活 用户数据库?用户需要自己创建并激活，且数据具有针对性，不是对所有用户开放
PURECOMP ?常数参数。例如绝对温度、绝对压力。 ?相变的性质参数。例如沸点、三相点。 ?参考态的性质参数。例如标准生成焓以及标准生成吉布斯自由能。 ?随温度变化的热力学性质参数。例如饱和蒸汽压。 ?传递性质的参数，例如粘度。 ?安全性质的参数。例如闪点、着火点。 ?UNIFAC模型中的集团参数。 ?状态方程中的参数。 ?与石油相关的参数。例如油品的API值、辛烷值、芳烃含量、氢含量及
?IDEAL SYSOP0 理想模型?Lee 方程、PR 方程、RK 方程 状态方程模 型?Pitzer 、NRTL 、UNIFAC 、UNIQUAC 、VANLAAR 、WILSON 活度系数模 型?AMINES 、BK-10、STEAM-TA 特殊模型
?Aspen Plus提供了含有常用的热力学模型的物性方法。 ?物性方法与模型选择不同，模拟结果大相径庭。如精馏 塔模拟的例子。相同的条件计算理论塔板数，用理想方法得到11块，用状态方程得到7块，用活度系数法得42块。显然物性方法和模型选择的是否合适，也直接影响模拟结果是否有意义。 ?《Aspen plus物性方法和模型》 理想模型 理想物性方法K值计算方法 IDEAL Ideal Gas/Raoult's law/Henry's law SYSOP0Release8version of Ideal Gas/Raoult's law
(通用版)新高考化学复习第9题无机化工流程题练习
（通用版）新高考化学复习第9题无机化工流程题练习 [学科素养评价] 1．(2019·莆田模拟)从工业废钒中回收金属钒既避免污染环境又有利于资源综合利用。某工业废钒的主要成分为V 2O 5、VOSO 4和SiO 2等，下图是从废钒中回收钒的一种工艺流程： (1)为了提高“酸浸”效率，可以采取的措施有________(填两种)。 (2)“还原”工序中反应的离子方程式为______________________________ _____________________________________________________________________________________________________________。 (3)“沉钒”得到NH 4VO 3沉淀，需对沉淀进行洗涤，检验沉淀完全洗净的方法是_______________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (4)写出流程中铝热反应的化学方程式________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________。 (5)电解精炼时，以熔融NaCl 、CaCl 2和VCl 2为电解液(其中VCl 2以分子形式存在)，粗钒应与电源的________(填“正”或“负”)极相连，阴极的电极反应式为_________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (6)为预估“还原”工序加入H 2C 2O 4的量，需测定“酸浸”液中VO ＋2的浓度。每次取25.00 mL“酸浸”液于锥形瓶用a mol·L －1(NH 4)2Fe(SO 4)2标准溶液和苯代邻氨基苯甲酸为指示剂进行滴定(其中VO ＋2→VO 2＋)，若三次滴定消耗标准液的体积平均为b mL ，则VO ＋2的浓度为________g·L －1(用含a 、b 的代数式表示)。 解析：(1)增大浸出效率的方法：将工业废钒粉碎，充分搅拌，适当提高温度；(2)“还原”工序中加入草酸为典型还原剂，可将V 从＋5价还原为＋4价，对应的离子方程式为2VO ＋2 ＋H 2C 2O 4＋2H ＋===2VO 2＋＋2CO 2↑＋2H 2O ；(3)KClO 3反应后被还原为Cl －，对沉淀进行洗涤即是 为了除去Cl －等离子；(4)由铝热反应原理知10Al ＋3V 2O 5=====高温6V ＋5Al 2O 3；(5)类比电解精炼 铜，粗钒应作为阳极电解，即与正极相连；阴极上发生还原反应，电极反应式为VCl 2＋2e －===V ＋2Cl －；(6)由得失电子关系可知：VO ＋2 ～(NH 4)2Fe(SO 4)2，故n (VO ＋2)＝n [(NH 4)2Fe(SO 4)2] ＝ab ×10－3mol ，所以VO ＋ 2的浓度为83×ab ×10－3 25×10－3＝83ab 25 g·L －1。
化工学科前沿结课论文 (3)
化工新技术结课论文 ---煤炭直接液化用催化剂的研究进展 煤炭直接液化用催化剂的研究进展 【摘要】我国煤炭储量丰富,煤液化制油技术是缓解我国一次能源结构中原油供应不足的措施。而催化剂在煤直接液化中发挥着重要的作用。本文论述了煤炭直接液化用催化剂的分类，催化原理以及应用前景及进展。论述了铁催化剂、超微高分散性催化剂、微生物酶催化剂在煤液化方面的研究。以推进煤直接液化的工业应用。 【关键词】煤炭直接液化催化剂进展
0．引言 世界上煤的储量比石油丰富得多，有可能成为未来燃料的主要来源[1]。煤直接液化能够提供分子量比原煤低，H/C原子比比原煤高的液体燃料, 仍是广泛研究的从煤制备洁净液体材料的重要途径[2] , 公认的比较成功的煤直接液化工艺有两段或多段工艺和煤油共处理工艺，近年来还有铁基催化剂、超微高分散性催化剂、微生物酶催化剂、煤与废塑料在直接液化应用中的研究。从某种程度上来讲，一种煤直接液化工艺开发的成功与否, 取决于其采用的催化剂。根据煤直接液化工艺的特点, 可将煤液化催化剂分为两大类: 一类用于从煤直接生成液化油, 另一类用于将液化油进一步提质制备满足市场需要的运输燃料油。 1．煤直接液化的原理 煤直接液化是煤在一定温度、压力和催化剂的作用下加氢转化的过程[3]，煤分子中的一些键能较小的化学键发生热断裂，成较小分子的自由基。在加氢反应中所使用的循环油通常采用H/ C较高的饱和烃，在加压时又有相当量的气相氢溶于循环油中，两者均提供使自由基稳定的氢源。由于C—H键比H—H键活泼而易于断裂。因此，循环油是主要的供氢载体，催化剂的功能是促进溶于液相中的氢与脱氢循环油间的反应，使脱氢循环油加氢并再生。在直接液化过程中，煤的大分子结构首先受热分解，而使煤分解成以结构单元缩合芳烃为单个分子的独立的自由基碎片。在高压氢气和催化剂存在下，这些自由基碎片又被加氢，形成稳定的低分子物。自由基碎片加氢稳定后的液态物质可分成油类、沥青烯和前沥青烯等三种不同成分,对其继续加氢，前沥青烯即转化成沥青烯，沥青烯又转化为油类物质。油类物质再继续加氢，脱除其中的氧、氮和硫等杂原子，即转化为成品油。成品油经蒸馏，按沸点范围不同可分为汽油、航空煤油和柴油等[4]。催化剂的作用是吸附气体中的氢分子,并将其活化成活性氢以便被煤的自由基碎片接受。煤直接液化是生产液体燃料的替代品和煤基材料的重要方法，是煤炭高效洁净利用技术的方向之一。经过近一个世纪的研究和发展，煤直接液化技术已基本成熟。要使煤炭直接液化达到商业可行的目标，开发有效、环境友好和成本低廉的催化剂是关键技术之一。 2.煤直接液化用催化剂 2.1煤直接液化用催化剂的分类 作为煤炭直接液化催化剂，可分为三大类。第一类是钴（Co）钼（Mo）、镍（Ni）催化剂；第二类是金属卤化物催化剂，如ZnCl2、SnCl2等；第三类是铁系催化剂，包括含铁的天然矿石、含铁的工业废渣和各种纯态铁的化合物（如铁的氧化物、氢氧化物和硫化物）。研究表明，第一类催化剂的催化活性较高，但这类催化剂价格比较昂贵而且丢弃对环境污染比较严重，因此用后需要回收。第二类金属卤化物催化剂属酸性催化剂，裂解能力强，但对煤液化装置有较强的腐蚀作用。第三类铁系催化剂活性/价格比高，进入灰渣对环境没有污染，是目前煤炭直接液化催化剂研究的重点方向。 2.2催化原理 催化原理的研究主要集中于铁基化合物及钼的化合物, 而这两种类型催化剂的催化机理又都与硫有关, 因为硫在煤液化中的加入都促进了这类催化剂活性的提高。黄铁矿在煤液化中的催化作用早为大家所公认,穆斯堡尔谱测定铁硫化物催化剂在煤液化时的转化机理表
简述各种化工流程模拟软件的特点及优缺点
简述几种化工流程模拟软件的功能特点及优缺点摘要：化工过程模拟是计算机化工应用中最为基础、发展最为成熟的技术。本文综合介绍了几种主要的化工流程模拟软件的功能及特点，并对其进行了简单的比较。 关键词：化工流程模拟，模拟软件，Aspen Plus, Pro/Ⅱ,HYSYS, ChemCAD l 化工过程概述 化工流程模拟(亦称过程模拟)技术是以工艺过程的机理模型为基础，采用数学方法来描述化工过程，通过应用计算机辅助计算手段，进行过程物料衡算、热量衡算、设备尺寸估算和能量分析，作出环境和经济评价。它是化学工程、化工热力学、系统工程、计算方法以及计算机应用技术的结合产物，是近几十年发展起来的一门新技术[1]。现在化工过程模拟软件应用范围更为广泛，应用于化工过程的设计、测试、优化和过程的整合[2]。 化工过程模拟技术是计算机化工应用中最基础、发展最为成熟的技术之一，化工过程模拟与实验研究的结合是当前最有效和最廉价的化工过程研究方法，它可以大大节约实验成本，加快新产品和新工艺的开发过程。化工过程模拟可以用于完成化工过程及设备的计算、设计、经济评价、操作模拟、寻优分析和故障诊断等多种任务。[3]当前人们对化工流程模拟技术的进展、应用和发展趋势的关注与日俱增。 商品化的化工流程模拟系统出现于上世纪70年代。目前，广泛应用的化工流程模拟系统主要有ASPEN PLUS、Pro/Ⅱ、HYSYS和ChemCAD。 2 Aspen Plus Aspen Plus简述
“如果你不能对你的工艺进行建模，你就不能了解它。如果你不了解它，你就不能改进它。而且，如果你不能改进它，你在21世纪就不会具有竞争力。”----Aspen World 1997 Aspen Plus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软件。该项目称为“过程工程的先进系统”（Advanced System for Process Engineering，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Aspen Plus。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着名的工程公司都是Aspen Plus的用户。 Aspen Plus特点 （1）产品具有完备的物性数据库物性模型和数据是得到精确可靠的模拟结果的关键。人们普遍认为Aspen Plus 具有最适用于工业、且最完备的物性系统。许多公司为了使其物性计算方法标准化而采用Aspen Plus 的物性系统，并与其自身的工程计算软件相结合。Aspen Plus 数据库包括将近6000种纯组分的物性数据：①纯组分数据库，包括将近6000 种化合物的参数。 ②电解质水溶液数据库，包括约900种离子和分子溶质估算电解质物性所需的参数。③固体数据库，包括约3314种固体的固体模型参数。④ Henry 常数库，包括水溶液中61种化合物的Henry 常数参数。⑤二元交互作用参数库，包括Ridlich－Kwong Soave、Peng Robinson、Lee Kesler Plocker、BWR Lee Starling，以及Hayden O’Connell状态方程的二元交互作用参数
现代化学化工进展
化学化工进展燃料电池 化学化工与材料学院2008级化学实验班 邓晓然 （20080168）
现代化学化工进展 燃料电池 化学化工与材料学院2008级化学实验班邓晓然（20080168） 引言 21世纪，是能源开发、资源利用与环境保护互相协调发展的时代。能源的优化利用与清洁能源的开发，是能源、资源与环境可持续发展战略的重要组成部分。在21世纪，化石能源（如煤炭、石油、天然气）逐渐被消耗殆尽，传统的能源利用方式的弊病日益显现——一是储存于燃料中的化学能必须首先转变成热能后才能被转变成机械能或电能，受卡诺循环及现代材料的限制，在极端所获得的效率只有33%~35%，一半以上的能量都白白地损失掉了；二是传统的能源利用方式给今天人类的生活环境造成了巨量的废水、废气、废渣、废热和噪声的污染。这些都迫使人类一直在找寻既有高的能源利用效率又不污染环境的能源利用方式。氢能源及再生能源进入了人类视野，其必将会逐步取代化石能源而成为人类使用的主体能源，而这种能源的变迁也将迫使发电与供电方式发生重大变革。燃料电池(Fuel Cell，FC)作为一种新兴的化学电源，最大限度的解决了传统能源利用方式的弊病，因此，燃料电池的开发及研究也成为了热点话题。 历史沿革 1839 年,英国科学家Grove 首先介绍了燃料电池的原理性实验，并用这种以铂黑为电极催化剂的简单的氢氧燃料电池点亮了伦敦演讲厅的照明灯。1889年Mood和Langer首先采用了燃料电池这一名称，并获得200mA/m2电流密度。 由于发电机和电极过程动力学的研究未能跟上研究步伐，直到约100 年后,英国剑桥的Bacon 采用多孔气体扩散电极制备了培根型碱性燃料电池（AFC）。 20 世纪60 年代，燃料电池首次应用在美国航空航天管理局（NASA）的阿波罗登月飞船上作为辅助电源，为人类登月球做出了积极贡献,燃料电池的研究进入了快速发展阶段. 后来称这一时期为燃料电池开发的空间时代（space era）。 1973 年，在全球能源危机的刺激下，为了提高能源利用率，研究重点从航天转向地面发电装置，磷酸燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐电池（MCFC）以及直接采用天然气、煤气和碳氢化合物作燃料的固体氧化物燃料电池（SOFC）作为电
无机化工流程题-高考化学逐题突破练习
[学科素养评价] 1．(2019·莆田模拟)从工业废钒中回收金属钒既避免污染环境又有利于资源综合利用。某工业废钒的主要成分为V2O5、VOSO4和SiO2等，下图是从废钒中回收钒的一种工艺流程： (1)为了提高“酸浸”效率，可以采取的措施有________(填两种)。 (2)“还原”工序中反应的离子方程式为______________________________ _____________________________________________________________________ ________________________________________。 (3)“沉钒”得到NH4VO3沉淀，需对沉淀进行洗涤，检验沉淀完全洗净的方法是_______________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (4)写出流程中铝热反应的化学方程式________________________________ _____________________________________________________________________ ______________________________________。 (5)电解精炼时，以熔融NaCl、CaCl2和VCl2为电解液(其中VCl2以分子形式存在)，粗钒应与电源的________(填“正”或“负”)极相连，阴极的电极反应式为_________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (6)为预估“还原”工序加入H2C2O4的量，需测定“酸浸”液中VO＋2的浓度。每次取25.00 mL“酸浸”液于锥形瓶用a mol·L－1(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液和苯
应用化工技术毕业论文
应用化工技术毕业论文 TPMK standardization office【 TPMK5AB- TPMK08- TPMK2C- TPMK18】
河北化工医药职业技术学院 毕业论文 氯化聚氯乙烯树脂的工艺研究以及其供需现状 姓名李程 学号 1201130428 专业应用化工技术 班级 1304 指导教师孙娜 完成时间 2016-1-2
目录 内容摘要 (1) 关键词 (1) 前言 (2) 1关于甲烷 (2) 2烷的获取---深冷分离 (2) 2.1工艺流程原理 (3) 3甲烷燃烧 (4) 3.1燃烧反应的反应焓与光子数量、波长之间的关系 (4) 3.2甲烷燃烧反应机理 (4) 3.3甲烷燃烧火焰的反应温度 (4) 4甲烷催化 (5) 4.1甲烷燃烧反应机理 (5) 4.2硫化物和水蒸气对催化剂活性的影响 (5) 4.3催化剂 (5) 4.4甲烷催化燃烧催化剂的研究进展 (6) 4.5甲烷燃烧催化剂体系 (7) 5结束语 (10) 主要参考文献 (11) 致谢 (12)
内容摘要:介绍了氯化聚氯乙烯的生产情况、工艺技术、产品应用以及市场供求情况，分析了该产品的价格趋势及竞争能力，对发展我国氯化聚氯乙烯工业提出了建议。介绍氯化聚氯乙烯树脂的性质特点、生产及加工方法和应用情况，指出了其发展前景。 关键词:氯化聚氯乙烯聚氯乙烯市场前景
前言： 氯化聚氯乙烯（CPVC）是以氯气和聚氯乙烯（PVC）为原料的耗氯产品,具有抗腐蚀、耐老化、难燃、电性能良好等特点。（PVC）硬制品安全使用温度一般不超过60而℃，而氯化聚氯乙烯硬制品可在接近100℃的温度下长期使用，氯化聚氯乙烯是能在较高温度和较高压力下长期使用的为数不多的聚合物之一。氯化聚氯乙烯不仅在常温下耐化学腐蚀性能优异，而且在较高温度下仍具有很好的耐酸、耐碱、耐化学药品性，性能优于PVC和其它树脂。另外，氯化聚氯乙烯的机械强度是PVC的1.5倍， pp和ABS 的2倍，特别是在100℃的温度下，氯化聚氯乙烯仍能保持很高的刚性，可充分满足在化工生产中对设备及管道等的要求。并且，氯化聚氯乙烯不受自来水中余氯影响，不会出现裂痕和崩漏。因此，氯化聚氯乙烯管道非常适用于民用冷热水管系统。氯化聚氯乙烯产品在国外主要采用先进的水相悬浮法生产。并已开始在一定范围内取代一些传统的热塑性工程塑料，广泛应用于化工、建材、电器和粘合剂等领域，尤其是冷水和热水管线分布系统和配件，以及控制液体化学品的阀体等的生产。世界主要发达国家和地区已建立起完整的氯化聚氯乙烯应用体系。氯化聚氯乙烯产品在国外主要采用先进的水相悬浮法生产。并已开始在一定范围内取代一些传统的热塑性工程塑料，广泛应用于化工、建材、电器和粘合剂等领域，尤其是冷水和热水管线分布系统和配件，以及控制液体化学品的阀体等的生产。世界主要发达国家和地区已建立起完整的氯化聚氯乙烯应用体系。目前，我国的氯化聚氯乙烯生产规模小，产品质量差，部分企业仍采用污染严重的溶剂法生产。由于不能满足国内工业和民用管材的要求，我国每年需从美、日等国大量进口高质量的氯化聚氯乙烯树脂用于硬制品生产或直接进口管材、阀门等硬制品。另外，受国
2020高考化学练习： 热点专题突破2 无机化工流程题的突破方法练习
无机化工流程题的突破方法 专题训练 1．[2017·四川绵阳二诊]采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)制取绿矾(FeSO4·7H2O)，某学习小组设计了如下流程： 下列说法错误的是( ) A．酸浸时选用足量硫酸，试剂X为铁粉 B．滤渣a主要含SiO2，滤渣b主要含Al(OH)3 C．从滤液B得到绿矾产品的过程中，必须控制条件防止其氧化和分解 D．试剂X若为过量NaOH溶液，得到的沉淀用硫酸溶解，再结晶分离也可得绿矾 答案 D 解析硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)中加入足量硫酸，Fe2O3、Al2O3与酸反应生成硫酸铁、硫酸铝，二氧化硅不反应，过滤，滤渣a为二氧化硅；在滤液A中加入铁粉将Fe3＋还原为Fe2＋，调节pH使Al3＋完全生成氢氧化铝沉淀，过滤，滤渣b为氢氧化铝，滤液B为硫酸亚铁，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，得到硫酸亚铁晶体。由流程分析可知，溶解烧渣选用足量硫酸，试剂X为铁粉，A正确；根据以上分析可知滤渣a主要含SiO2，滤渣b主要含Al(OH)3，B正确；Fe2＋易被空气中的氧气氧化，而且绿矾受热易失去结晶水，所以从滤液B得到FeSO4·7H2O产品的过程中，必须控制条件防止其氧化和分解，C正确；试剂X若为过量NaOH溶液，得到的沉淀是氢氧化铁，用硫酸溶解得到的是硫酸铁而不是硫酸亚铁，D错误。 2．[2017·江西第三次联考]如图是工业利用菱镁矿MgCO3(含杂质Al2O3、FeCO3)制取镁的工艺流程。 回答有关问题： (1)菱镁矿送入酸浸池前需要粉碎，目的是________。 (2)氧化池中通入氯气的目的是氧化________(填化学式)，工业上不选用硝酸作氧化剂的原因是________和________。 (3)沉淀混合物为________和________(填化学式)。 (4)利用熔融氯化镁制取金属镁，选用的方法是________(填序号)。
前沿技术进展论文
化工与能源学院化学工程与技术前沿进展小论文 题目：通过实验对MPV反应的影响因素浅析 班级：2015级化工与能源学院三班 姓名：邹俊鹏 学号：201522232929 日期：2015年12月28日
通过实验对MPV反应的影响因素浅析 摘要：α,β-不饱和醇，为分子中含有共扼C=C和C=O的不饱和醇，是重要的精细化工中间体，主要应用于香料、香料中间体、医药中间体等方面。α,β-不饱和醇一般通过α,β-不饱和醛/酮还原制备得到。C=C键比C=O键更易加氢还原,因此反应中如何提高对C=O键加氢还原的选择性非常重要。MPV(Meerwein-Ponndorf-Verley)反应是α,β一不饱和醛/酮制备α,β一不饱和醇的一种重要方法，是在温和的条件下以醇为氢源对碳基的C=O双键进行高选择性加氢还原的反应。MPV反应中含Zr催化剂活性高。 催化剂载体结构和酸碱性质对催化剂活性影响较大，中性、比表面积大、孔径大、孔径均匀的载体有利于催化剂活性的提高，而酸性、碱性载体均使催化剂活性降低。 关键词：MPV反应催化剂载体催化剂活性
引言 醛/酮的还原制备相应醇是非常重要的有机化学反应。MPV(Meerwein-Ponndorf-Verley)反应是醛/酮制备相应醇的一种重要方法，特点是在温和条件下，以醇为氢源，当反应物中既有羰基(C=O)又有其它不饱和键如碳碳双键(C=C)等时，只对羰基进行加氢还原而不影响其它不饱和键，尤其适合不饱和醇的制备(如α,β-不饱和醇等医药中间体)。醛/酮MPV反应中早期研究较多的是金属烷氧基化合物均相催化剂，催化效率较高，但难以重复使用，分离困难，且反应后产生大量污染物。多相催化剂能较好解决以上问题，目前研究较多的有氧化物型催化剂、介孔材料接枝型催化剂和沸石型催化剂等。 在相同条件下，与醛相比，酮MPV反应速率明显较低，可能是反应过程中酮羰基位阻较大，且较难活化所致。Maria等人以镁铝类水滑石(MgAl-LDH)为前驱体，500℃下焙烧，制得镁铝复合氧化物(MgAl-LDO)，发现其在酮MPV反应中的催化活性比单独MgO好，他们推测反应机理为：Mg2Al1-LDO表面具有的强Lewis碱活性中心(O2?)和配位不饱和Lewis酸活性中心(Al3+)对，可起协同作用：碱中心(O2?)可吸附醇羟基导致其容易脱氢形成烷氧基化合物，邻近酸中心(Al3+)可吸附酮羰基使其活化，酮和醇在酸碱活性中心对上先形成六元环过渡态，然后将氢原子从氢源醇转移到酮羰基上使酮还原，六元环过渡态，Mg/Al为2时，酸碱活性中心对之间的协同作用最强。类水滑石化合物(LDHs)是一类具有层状结构的新型无机功能材料，其焙烧所得的复合氧化物(LDO)中各金属离子高度均匀分布类似固体溶液，能充分发挥各金属离子间的协同作用。Maria等人制备的MgAl-LDO催化剂制备简单，成本较低，但其具有所需焙烧温度较高、反应的时间较长，重复使用性能较差等缺点。据文献报道，含Zr催化剂对醛MPV反应具有良好的催化性能，但在酮MPV反应中的研究较少。目前MgZrAlO型复合氧化物在酮MPV反应中催化性能研究的报道还是较少。因此，本文利用Mg2Al1-LDO的结构记忆效应，将其浸渍于Zr(NO3)4溶液来制备MgZrAl-LDHs，对其焙烧制备MgZrAlO型复合氧化物催化剂，以环己酮为模板反应物，对其在环己酮的MPV反应中催化性能进行研究，并与Mg2Al-LDO进行对比。