化工紡織百科：化工模擬系統(tǒng)

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　　huagong moni xitong

　　化工模擬系統(tǒng)

　　chemical engineering simulation system

　　又稱工藝流程模擬系統(tǒng)，指的是一種計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)軟件,這種軟件接受有關(guān)化工流程的輸入信息,進(jìn)行對(duì)過(guò)程開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)或操作有用的系統(tǒng)分析計(jì)算。

　　這種軟件是20世紀(jì)50年代末期隨著計(jì)算機(jī)在化工中的應(yīng)用而逐步發(fā)展起來(lái)的。開(kāi)始只有適用于特定工藝流程(如氨合成、烴類裂解制乙烯等)的專用流程模擬系統(tǒng)，后來(lái)逐步發(fā)展到適用于各種工藝流程的通用流程模擬系統(tǒng),到60年代后期化工模擬系統(tǒng)已得到推廣應(yīng)用,成為化工過(guò)程的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)以及現(xiàn)有生產(chǎn)操作改進(jìn)的主要常規(guī)手段。

　　類型 化工模擬系統(tǒng)目前主要有四種類型：①穩(wěn)態(tài)流程模擬系統(tǒng)。其基本功能是進(jìn)行物料和能量衡算，有的還包括設(shè)備尺寸計(jì)算、成本估算和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)等高級(jí)功能。②動(dòng)態(tài)流程模擬系統(tǒng)。用于系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性計(jì)算、控制性能的研究和系統(tǒng)開(kāi)停車操作的模擬，也用于操作人員的培訓(xùn)。③流程的優(yōu)化系統(tǒng)。用于系統(tǒng)或全流程的決策變量(操作參數(shù))的優(yōu)化搜索。④分批處理操作的模擬系統(tǒng)。用于模擬間歇過(guò)程的時(shí)間安排順序。

　　模擬系統(tǒng)的組成部分 通用流程模擬系統(tǒng)(以穩(wěn)態(tài)流程模擬為例)一般至少有以下幾個(gè)組成部分：

　?、賳卧僮骱头磻?yīng)過(guò)程模塊 如精餾、換熱、閃急蒸餾、蒸餾、流體輸送等以及各種反應(yīng)模塊。調(diào)用這些基本單元操作模塊，在計(jì)算機(jī)中可以搭成各種各樣模擬流程，來(lái)描述實(shí)際工藝流程。

　　②物性估算系統(tǒng) 包含基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)庫(kù)和估算關(guān)聯(lián)模型。前者存貯各種化合物的基本物性數(shù)據(jù)，如分子量、密度、臨界壓力、臨界溫度、標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)、偏心因子等，以便計(jì)算時(shí)調(diào)用;后者是為計(jì)算各種物質(zhì)(純物質(zhì)和混合物)在給定條件下的各種物性所需的估算方程式。例如狀態(tài)方程、計(jì)算液相活度系數(shù)的關(guān)聯(lián)式、計(jì)算熱焓和自由能的關(guān)聯(lián)式等，物性估算系統(tǒng)用以為單元操作模塊計(jì)算提供所需要的各種物性數(shù)據(jù)。

　?、蹟?shù)學(xué)方法程序 主要有兩大類數(shù)學(xué)程序：一類是系統(tǒng)分解方法，能夠使大系統(tǒng)自動(dòng)分隔和斷裂，并排出單元模塊的計(jì)算順序;另一類是加速迭代計(jì)算收斂和其他通用的數(shù)學(xué)方法。

　　④執(zhí)行系統(tǒng) 具有輸入語(yǔ)言自動(dòng)翻譯、模擬程序裝配和結(jié)果打印等功能。

　　模擬系統(tǒng)的用途 化工模擬系統(tǒng)是化工系統(tǒng)工程發(fā)展產(chǎn)生的實(shí)用性成果，目前在下列各領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用:①規(guī)劃工作階段。對(duì)于工藝過(guò)程進(jìn)行可行性分析,對(duì)多種方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。②科學(xué)研究階段。進(jìn)行概念設(shè)計(jì)可以弄清研究的重點(diǎn)，也可以與實(shí)驗(yàn)同時(shí)開(kāi)展數(shù)學(xué)模擬試驗(yàn)，兩者互相補(bǔ)充，加快研究進(jìn)度。③放大設(shè)計(jì)階段。對(duì)于基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和初步設(shè)計(jì)的多方案進(jìn)行比較，尋求最優(yōu)化設(shè)計(jì)，節(jié)約基本建設(shè)投資。④現(xiàn)有工廠的技術(shù)改造和操作優(yōu)化?？梢苑治霈F(xiàn)有生產(chǎn)的能耗或原料消耗漏洞，發(fā)現(xiàn)提高生產(chǎn)能力的關(guān)鍵所在，以便有針對(duì)性地提出改造方案，也可以在計(jì)算機(jī)上模擬現(xiàn)場(chǎng)操作，進(jìn)行調(diào)優(yōu)試驗(yàn)，離線指導(dǎo)生產(chǎn)操作的優(yōu)化。