化工仿真实习报告

？化工仿真实习报告

⏹仿真(simulation)是利用模型复现实际系统中发生的

本质过程，并通过系统模型进行实验和研究的应用技术科学。

按所用模型的类型(物理模型、数学模型、物理—数学模型)分为物理仿真、计算机仿真(数学仿真)、半实物仿真，按对象的性质分为宇宙飞船仿真、化工系统仿真、经济系统仿真等。化学化工仿真就是化学化工过程的数学仿真，它是以起初的化学化工过程基本规律为依据，建立数学模型后，在计算机上再现该化学化工过程的一种应用技术。

20世纪80年代中期以来，由于国产化工过程仿真培训系统的研制成功，采用仿真技术解决生产实习的化工类大学及职业院校迅速增多。1995年以后，随着微型计算机性能大幅度提高，价格下降，以及国产化仿真培训系统日趋成熟，为仿真实习技术广泛普及创造了条件。计算机技术和设备的开发成功，促进了计算机技术的多媒体化、智能化。化工仿真系统软件的开发通常有两种方式：

⏹一是应用多媒体合成平台，将多媒体素材有机组装成所

要的系统，这一类平台具有代表性的是北大方正的方正奥思（Founder Author）以及Macromedia公司的Authorware

⏹二是应用可视化开发语言工具，如Microsoft公司的

Visual C++和Visual Basic，以及Borland公司的C++ Builder 和Delphi等。

⏹对新开发的化学化工仿真软件的基本要求是：

⏹操作系统的运行环境是Windows中文版，或者带有中文

平台的Windows英文版；

⏹人机界面友好，全部采用标准的Windows图形窗口；

图像分辨率高；可实现多任务操作，方便用户使用。

仿真操作训练：这是化工仿真系统的核心。根据正确的操作步骤，通过鼠标直接操作阀门或仪表等设备，可以完成仿真的全部过程，并依据仿真操作情况给出仿真的操作成绩。

⏹化工数据的读取及数据的处理：在实验装置已处

于稳定运行状态下，在相应的仪表上读取原始数据，只有在完整读取数据之后，才可以调用数据处理模块对数据进行处理，并将处理结果以图、表的形式显示出来。

⏹思考题测试：在本系统中，将基本实验知识以选

择题的形式给出，学生可以选择正确的选项，并对测试进行评分。

⏹帮助系统：在进行仿真操作的过程中，可以充分

利用Windows的多任务操作，从完全Windows风格的帮助系统中获得有关实验或生产原理、实验或生产的目的、实验操作步骤或开车停车的过程、数据处理及软件的使用等方面的帮助信息。

⏹其它辅助功能：软件可以提供快速信息提示功

能，每个化工过程均有众多的设备及仪表，当鼠标在相应设备或仪表上停留一、两秒钟后，就会弹出浮动信息条，提示该设

备或仪表的名称及简单的功能介绍。操作者在开始仿真操作之

前，可以先采用此方法熟悉化工的流程，提高仿真的操作效率。

另外，在仿真操作失误的情况下，通过弹出消息对话框给出警

告及信息提示。软件为用户提供了真实、规范的强化传热实验

操作，并模拟出过程中冷、热水流量的控制以及换热时温度的

变化情况，利用科学合理的数学模型模拟温度的动态变化。

如今在化工系统仿真中，仿真软件越来越受到各个行业所欢迎，化工领域仿真软件也层出不穷。例如：ChemCAD、PRO/II、

H y p e r C h e m m、HYSYS

、Aspen Plus、P D S O F T.下面介绍几种常用的软件。ChemCAD的应用范围包含了化学工业细分出来的多个方面,如炼油、石化、气体、气电共生、工业安全、特化、制药、生化、污染防治、清洁生产等。它可以对这些领域中的工艺过程进行计算机模拟并为实际生产提供参考和指导。ChemCAD内置了功能强大的标准物性数据库,它以A IChE的D I P P R数据库为基础,加上电解质共约2000多种纯物质,并允许用户添加多达2000个组分到数据库中,可以定义烃类虚拟组分用于炼油计算,也可以通过中立文件嵌入物性数据,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和现场装置吻合的数据模型,并通过运算模拟装置的稳态和动态运行,为工艺开发、工程设计以及优化操作提供理论指导。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以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。对于老厂,由C h e m C A D建立的模型可作为工程技术人员用来改进工厂操作以提高产量产率、减少能量消耗、降低生产成本的有力工具。可模拟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,也可模拟研究工厂合理化方案以消除“瓶颈”问题,或模拟采用先进技术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HYSYS 软件是世界著名油气加工模拟软件工程公司开发的大型专家系统软件。该软件分动态和稳态两大部分。其动态和稳态主要用于油田地面工程建设设计和石油石化炼油工程设计计算分析。其动态部分可用于指挥原油生产和储运系统的运行。对于油田地面建设该软件可以解决以下问题：

常减压系统设计、优化； FCC 主分馏塔设计、优化；气体装置设计与优化；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、脱异丁烷塔等设计与优化；在气体处理方面：可完成：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。

AspenPlus 是人们普遍认为具有最适用于工业、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。Aspen Plus 是唯一获准与DECHEMA 数据库接口的软件。该数据库收集了世界上最完备的气液平衡和液液平衡数据，共计二十五万多套数据。用户也可以把自己的物性数据与Aspen Plus 系统连接。Aspen Plus 在整个工艺生命周期，优化工程工作流；回归实验数据；用简单的设备模型，初步设计流程；用详细的设备模型，严格地计算物料和能量平衡；确定主要设备的大小；在线优化完整的工艺装置。AspenPlus 是人们普遍认为具有最适用于工业、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。Aspen Plus 是唯一获准与DECHEMA 数据库接口的软件。该数据库收集了世界上最完备的气液平衡和液液平衡数据，共计二十五万多套数据。用户也可以把自己的物性数据与Aspen Plus 系统连接。Aspen Plus 在整个工艺生命周期，优化工程工作流；回归实验数据；用简单的设备模型，初步