化工过程模拟教程
化工仿真模拟过程系统操作程序
化工仿真模拟过程系统操作程序1. 引言化工仿真模拟是一种重要的工具，可用于设计、优化和操作化工过程。
通过模拟和评估不同的工艺操作方案，可以提高工艺的效率、可靠性和安全性。
在化工仿真模拟中，系统操作程序是一个关键环节，它指导操作员在实际生产中如何操作和控制化工生产过程。
本文档将介绍化工仿真模拟过程中的系统操作程序要点，并提供一些常见的操作指南和注意事项。
2. 系统操作程序要点• 2.1 系统概述在编写系统操作程序之前，需要对化工仿真模拟过程系统有一个整体的了解。
了解系统的主要组成部分、各个组件的功能和相互关系，以及系统的运行原理和特点，这对编写操作程序非常重要。
• 2.2 操作流程设计在设计系统操作程序时，需要根据实际情况确定操作流程。
操作流程应该清晰明确，包括启动、运行和停止等过程。
流程设计需要考虑到不同的操作情境和可能的故障情况，灵活性和安全性是流程设计的重要考虑因素。
• 2.3 操作指南编写操作指南是操作程序的核心内容，它指导操作员进行具体的操作和控制步骤。
操作指南应该包括启动和停止系统的操作步骤，不同操作模式的转换和切换步骤，以及常见故障的处理方法和应急措施等内容。
操作指南的编写需要考虑到操作员的实际工作和操作经验，尽可能简明扼要。
• 2.4 错误处理和故障排除在化工仿真模拟过程中，可能会出现各种错误和故障，操作程序应该包含相应的错误处理和故障排除方法。
操作员在操作过程中遇到故障时，应该能够迅速判断故障类型并采取相应的措施进行排除。
特别是对于一些可能引起安全风险的故障情况，操作程序应该给予明确的处理步骤和注意事项。
• 2.5 安全和环保考虑在编写操作程序时，安全和环保是非常重要的考虑因素。
操作程序应该提供相关的安全和环保指导，包括操作员的个人防护措施、有害物质的处理方法、事故处理和紧急撤离等内容。
操作程序还应该明确规定遵循的相关法规和标准，以确保操作的安全和环保性。
3. 操作程序示例3.1 启动系统操作指南1.打开操作面板电源开关；2.启动系统主电源；3.检查系统各个组件的连接状态和运行情况；4.检查系统仪表的读数是否正常；5.按照启动流程依次进行相应的操作步骤；6.监控系统的运行状态，确保系统正常运行。
化工过程分析与合成3.4 过程系统模拟的基本方法和步骤
合并为一个虚拟的节点或虚拟的单元过程，并作为简 化模型的基本模块。 优点：不需要设收敛模块，避免了序贯模块法收敛效率低的缺 点；该法不需求解大规模的非线性方程，因而避免了联 立方程法不易给初值和计算时间长等缺点。并且，由于 简化模型在流程水平上联立求解，便于设计和优化问题 的处理。
（5）建立输入模块 （6）建立输出模块
3.4.2 联立方程法
基本思想：将描述过程系统的所有方程组织起来，形成一 大型非线性方程组，进行联立求解。
优点：对模拟型、设计型和优化型问题没有区别，只要给定方 程，其处理方法都是相同的；避免了多层次的嵌套迭代，计算 效率高，特别是设计和优化问题效果更加明显。
根据过程系统流程拓扑的信息流图按照流股方向依次调用单元模块前一模块解出的出口物流信息作为后一模块所需的入口物流数据逐个求解全系统的各个单元设备获取全系统的所有输出信息
3.4 过程系统模拟基本方法
序贯模块法、联立方程法和联立模块法
3.4.1 序贯模块法 模块：单元过程数学模型与求解方法。
模块功能：只要给定全部输入流股相关变量和设备主要结构尺寸，
方程—节点；变量—边。 ①识别不相关的子系统； ②识别回路和最大循环网； ③断裂回路或最大循环网，确定适宜的断裂变量； ④确定计算顺序，对系统进行联立求解。
b. 方程线性化法
将方程组中的非线性方程线性化，然后与系统中原线性方程 一起组成一大型的稀疏线性方程组，按稀疏线性方程的方法求解， 通过迭代计算，使之在规定的精度内收敛。
缺点：不能继承已开发的大量单元模块；给定初值比较严格； 如果计算中出现问题不易诊断排除；内存需求大；缺少高效的 非线性方程组求解算法。
化工行业中的生产过程仿真技术使用教程
化工行业中的生产过程仿真技术使用教程化工行业是一个高科技含量和复杂性非常高的行业。
为了确保产品的质量和安全，化工企业需要进行生产过程的仿真和优化。
生产过程仿真技术是通过利用计算机模拟现实工厂的工艺流程，预测和评估生产过程中的各种因素和变量的影响，从而提高生产效率和产品质量。
一、生产过程仿真技术概述生产过程仿真技术是一种通过利用计算机对工厂生产过程进行虚拟建模和仿真的技术。
它可以准确模拟多种因素对生产过程的影响，包括原料特性、工艺参数、设备性能、环境条件等。
通过分析和优化各种变量和因素，企业可以更好地了解生产过程，并在实际生产中做出相应调整，提高生产效率和产品质量。
二、生产过程仿真技术的应用领域生产过程仿真技术可以应用于化工行业的各个环节和工艺过程，包括原料处理、反应过程、分离和精馏、气体处理和净化等。
它可以帮助企业分析不同工艺参数和设备设置对产品质量的影响，优化生产过程，降低能耗和生产成本。
三、生产过程仿真技术的基本原理生产过程仿真技术主要基于数学模型和物理模型，通过计算机进行虚拟建模和仿真。
它需要将生产过程中的各个环节和操作步骤转化为数学方程和物理模型，并通过计算机对这些模型进行求解和优化。
通过不断调整和优化参数，可以得到最佳的生产配置和操作策略。
四、生产过程仿真技术的建模步骤1. 收集生产过程相关数据：首先需要收集和整理与生产过程相关的数据，包括原料特性、工艺参数、设备性能等。
这些数据将成为建模和仿真的基础。
2. 建立数学模型：根据所收集的数据，建立生产过程的数学模型。
这些模型可以是基于物质平衡、能量平衡和动力学的方程组，描述了不同物质在生产过程中的传输和转化过程。
3. 设置边界条件和初始条件：为了进行仿真计算，需要设置边界条件和初始条件。
边界条件包括输入和输出条件，初始条件是仿真计算的起始状态。
4. 数值求解和模拟：使用计算机进行模型的数值求解和仿真计算。
可以通过不断调整参数和变量，观察生产过程的变化和结果。
化工过程模拟教学大纲 OBE (2)
化工过程模拟教学大纲 OBE1. 引言化工过程模拟是指使用计算机软件对化工工艺过程进行数值模拟和仿真的技术。
本课程旨在培养学生的化工过程模拟能力，使其能够运用专业软件进行化工工艺仿真和优化，提高生产效率和产品质量。
本大纲将介绍化工过程模拟教学的目标、内容和评估方式。
2. 教学目标本课程的教学目标如下： - 掌握化工过程模拟的基本概念和原理。
- 学会使用常见的化工过程模拟软件进行仿真和优化。
- 能够分析和解决实际化工过程中的问题。
- 培养学生的团队协作和沟通能力。
3. 教学内容本课程的教学内容包括以下几个方面： - 化工过程模拟基础知识 - 化工过程模拟的定义和发展历程 - 化工过程模拟的数学模型和求解方法 - 化工过程模拟软件的选择和使用•化工过程模拟的应用–化工反应过程的模拟和优化–化工分离过程的模拟和优化–化工传热和传质过程的模拟和优化•化工过程模拟的案例分析–常见化工工艺的模拟和优化案例分析–实际工程中的化工过程模拟应用案例分析–案例分析的团队合作和报告撰写•实验和实践–使用化工过程模拟软件进行实验和仿真操作–分析和解决实际化工过程中的问题–撰写实验报告和分析报告4. 教学评估本课程的教学评估方式包括以下几个方面： - 平时成绩：包括课堂出勤、参与讨论和小组作业等。
- 实验报告和分析报告：对实验和案例分析的分析和解决问题能力进行评估。
- 期末考试：对课程内容的掌握情况进行综合评估。
5. 参考资料本课程的参考资料包括以下几本教材： - 《化工过程模拟基础》 - 《化工过程模拟案例分析》 - 《化工过程模拟软件使用指南》6. 教学团队本课程的教学团队包括以下几位教师： - 主讲教师：负责主讲课程内容和组织实验教学。
- 助教：负责辅助教学和学生问题解答。
7. 教学资源本课程的教学资源包括以下几个方面： - 课程网站：提供课程相关资料和学生交流平台。
- 化工过程模拟软件：提供学生进行实验和仿真操作的软件环境。
化工流程模拟实训：Aspen Plus教程 第10章工艺流程模拟
Product
Compositional Recycle
Feed
Thermal Recycle
最新编辑ppt
3
10.1 带循环的工艺流程模拟
循环回路的种类
独立循环回路(Independent Loop)
S8
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
U1
U2
U3
U4
U5
U6
U7
R1
R2
S9
嵌套循环回路(Nested Loop) S8
第10章 工艺流程模拟
作者：王丁丁 孙兰义
最ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ编辑ppt
1
目录
10.1 带循环的工艺流程 10.2 工艺流程模拟
最新编辑ppt
2
10.1 带循环的工艺流程模拟
化工流程中的循环回路
大多数化工流程模拟都存在循环回路，存在两种循环： 组分循环（循环质量和能量） 热量循环（仅仅循环能量）
Purge
布洛伊顿拟牛顿法对迭代变量进行修正时，考虑了变量间的
交互作用，特别适用于求解变量间存在较强交互作用的情况，
并且在接近收敛值时，仍然具有很高的收敛速度；
牛顿法收敛速度快，但计算量大。
最新编辑ppt
15
10.1 带循环的工艺流程模拟
增大迭代次数
选择收敛方法
最新编辑ppt
16
10.1 带循环的工艺流程模拟
如果流程中存在循环物流，则需在包含循环物流的 流程段，迭代计算直至流程计算收敛。
最新编辑ppt
6
10.1 带循环的工艺流程模拟
主流程处理顺序
从原料物流(Feed streams)到产物物流(Product
《化工流程模拟实训—Aspen Plus教程(孙兰义主编)》配套PPS课件第6章 换热器单元模拟
注意：指定压力(Pressure)，当指定值>0时，代表出口的绝对压力值； 当指定值≤0，代表出口相对于进口的压力降低值。
6.2 换热器Heater
Heater的常用的几种闪蒸规定组合
压力（或压降）与右列之一 出口温度或温度改变与右列之一
出口温度 热负荷或者入口热流率 汽化分率 温度改变 过冷度或过热度 压力 热负荷 汽化分率
6.2 换热器HeatX
Heatx 严格计算变量以及使用准则
6.2 换热器HeatX
Heatx 严格计算变量以及使用准则
变量
计算方法
简捷法使用准则 严格法使用准则
常数Constant （由用户指定校正 系数，也可查手册）
Default
LMTD
对数平均温 差校正因子
几何尺寸 Geometry 用户子程序 User-subroutine
6.2 换热器HeatX
Heatx 换热器的几何结构参数
壳程(Shell)表单中允许用户对以下参数进行设置：
壳程类型（TEMA shell type） 管程数（No. of tube passes） 换热器方位（Exchanger orientation） 密封条数（Number of sealing strippairs） 管程流向（Direction of tubeside flow） 壳内径（Inside shell diameter） 壳/管束间隙（Shell to bundle clearance） 串联壳程数（Number of shells in Series） 并联壳程数（Number of shells in Parallel）
计算法 Calculated
No No 多管程时可用
Yes
化工流程模拟AspenPlus实例教程第二版课程设计
化工流程模拟AspenPlus实例教程第二版课程设计1. 简介本课程设计旨在介绍化工流程模拟软件AspenPlus的应用。
通过实例教程的方式，让学生了解AspenPlus软件的基本功能、建模方法、过程模拟，从而掌握化工流程模拟技术。
本教程为第二版，相较于第一版教程，内容更加完善，实例更加充分。
2. 实验内容本课程设计共包括四个实验，分别是：实验一：单元操作建模与模拟本实验旨在介绍AspenPlus软件的基本操作和单元操作建模方法。
学生需要完成以下内容：1.熟悉AspenPlus软件基本操作；2.建立一个简单的加热器模型；3.进行模拟操作，获得加热器的温度变化曲线；4.修改模型参数，观察加热器温度的变化趋势。
实验二：化工反应器建模与模拟本实验旨在介绍化工反应器建模方法。
学生需要完成以下内容：1.建立一个简单的反应器模型；2.添加反应物和催化剂；3.进行模拟操作，获得反应物浓度和反应温度的变化曲线；4.修改反应器参数和操作条件，观察反应物浓度和反应温度的变化趋势。
实验三：化工分离过程建模与模拟本实验旨在介绍化工分离过程建模方法。
学生需要完成以下内容：1.建立一个简单的分离过程模型；2.添加原料和分离介质；3.进行模拟操作，获得分离程度的变化曲线；4.修改分离过程参数和操作条件，观察分离程度的变化趋势。
实验四：化工流程建模与模拟本实验旨在介绍化工流程建模方法。
学生需要完成以下内容：1.建立一个化工流程模型；2.添加各种单元操作，包括加热器、反应器和分离器等；3.进行模拟操作，获得化工流程的各项数据指标；4.修改流程参数和操作条件，观察各项数据指标的变化趋势。
3. 实验要求学生需要完成实验报告，对实验过程中的问题、解决方法、结果进行总结，形成完整的实验报告。
实验报告需要包括以下内容：1.实验目的和意义；2.实验原理和步骤；3.实验结果和数据分析；4.实验心得和体会。
4. 实验要求1.每个学生独立完成实验，不得相互抄袭；2.实验报告需要符合科技论文写作规范；3.实验报告需要提交纸质版和电子版，电子版格式为pdf或word；4.实验报告提交截止时间为本学期最后一周。
Aspen化工过程模拟
Read only file detected对 话框在don’t display this message again前打勾后 点确定
重启后运行Aspen，在 connect to engine 里把 save as default connect 打勾然后确定，其他信 息一律点确定，ok，yes
㈢ 单元操作模块
『数据输入－解算－结果输出』
❖Aspen Plus 提供了操作方便、灵活的用户界面－ Model Manager，以交互式图形界面（GUI）来定 义问题、控制计算和灵活地检查结果
2020/5/28
过程模拟与优化 © 2012 DGUT
13
2.2 Aspen Plus流程模拟商业软件
2020/5/28
过程模拟与优化 © 2012 DGUT
12
2.2 Aspen Plus流程模拟商业软件
Aspen Plus 还提供了灵敏度分析和工况分析模块： 利用灵敏度分析模块，用户可以设置某一变量作为 灵敏度分析变量，通过改变此变量的值模拟操作结 果的变化情况；采用工况分析模块，用户可以对同 一流程几种操作工况的进行运行分析
2.2.1 流程模拟软件介绍
Advanced System for Process Engineering（Aspen）
先进过程工程系统
1976~1981年由MIT主持、能源部资助、55个高校和公司参与开发； 1982年为了将其商品化，成立了AspenTech公司，并称之为Aspen Plus
基于序贯模块法的大型通用稳态过程模拟软件
⑺ 出现插入光盘2选项框时，用虚拟光驱打开镜像安装文件B 继续安装。安装完成后重新启动计算机，指定/确认license.dat 文件的位置，完成整个软件的安装