計算機在化工設計中的應用

1、6:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院16:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院28 計算機在化工設計中的應用計算機在化工設計中的應用 流程模擬軟件流程模擬軟件 化工過程計算軟件化工過程計算軟件 化工廠三維軟模型設計化工廠三維軟模型設計CAD技術技術6:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院38-1 流程模擬軟件流程模擬軟件AspenPro IIChe

2、mcadHysys6:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院4一、一、PRO/II PRO/II 流程模擬程序流程模擬程序,廣泛地應用于化學過程的廣泛地應用于化學過程的嚴格的質量和能量平衡。嚴格的質量和能量平衡。 美國美國SIMSCISIMSCI公司公司是工業(yè)應用軟件和相關服務的主是工業(yè)應用軟件和相關服務的主要提供商。這些軟件被廣泛的應用在石油、石化、要提供商。這些軟件被廣泛的應用在石油、石化、工業(yè)化工以及工程和制造相關專業(yè)。工業(yè)化工以及工程和制造相關專業(yè)。SIMSCISIMSCI設計設計的軟件產品可以降低用戶的成

3、本、提高效益、提的軟件產品可以降低用戶的成本、提高效益、提高產品質量、增強管理決策。高產品質量、增強管理決策。 PRO/IIPRO/II適用于：油適用于：油/ /氣加工、煉油、化工、化學、氣加工、煉油、化工、化學、工程和建筑、聚合物、精細化工工程和建筑、聚合物、精細化工/ /制藥等行業(yè)，主制藥等行業(yè)，主要用來模擬設計新工藝、評估改變的裝置配置、要用來模擬設計新工藝、評估改變的裝置配置、改進現有裝置、依據環(huán)境規(guī)則進行評估和證明、改進現有裝置、依據環(huán)境規(guī)則進行評估和證明、消除裝置工藝瓶頸、優(yōu)化和改進裝置產量和效益消除裝置工藝瓶頸、優(yōu)化和改進裝置產量和效益等。等。 6:31化工設計（2005-200

4、6學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院5qPRO/II功能及特征功能及特征 PROII軟件自軟件自80年代進入中國后，已得到年代進入中國后，已得到廣大用戶的好評，發(fā)揮出良好的效益。特廣大用戶的好評，發(fā)揮出良好的效益。特別是一些大的石化和化工設計院的應用，別是一些大的石化和化工設計院的應用，更能說明它的獨具功能和特點。這些單位更能說明它的獨具功能和特點。這些單位有：北京煉油設計院有：北京煉油設計院BDI、石化北京工程石化北京工程公司公司BPEC、寰球院、天辰院（寰球院、天辰院（2000年購年購買）、吉化院（買）、吉化院（2000年購買）、撫順院、

5、年購買）、撫順院、烏石化院、大慶油田院、大慶天然氣公司烏石化院、大慶油田院、大慶天然氣公司等數十家單位（近年購買）。等數十家單位（近年購買）。 6:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院6一、國內應用情況一、國內應用情況 1 2001年年5月新發(fā)行的月新發(fā)行的PROIIV55 在功能上有很大在功能上有很大進步，可以提供在線模擬。進步，可以提供在線模擬。2 在實用性上，在實用性上，PROII要比其它同類軟件更具優(yōu)勢，主要比其它同類軟件更具優(yōu)勢，主要是該軟件的開發(fā)思路就是針對煉油化工行業(yè)，要是該軟件的開發(fā)思路就是針對煉

6、油化工行業(yè)，SIMSCI的計算模型已成為國際標準，公司擁有一批技術專家從事的計算模型已成為國際標準，公司擁有一批技術專家從事售后支持，可以解答用戶所遇到的疑難問題，這方面要優(yōu)售后支持，可以解答用戶所遇到的疑難問題，這方面要優(yōu)于其它軟件公司；說明書中有大量的實用例子；使用戶更于其它軟件公司；說明書中有大量的實用例子；使用戶更加容易使用軟件。這已被大院所認可。加容易使用軟件。這已被大院所認可。3 PROII有標準的有標準的ODBC通道，可同換熱器計算軟件或通道，可同換熱器計算軟件或其它大型計算軟件相連，另外還可與其它大型計算軟件相連，另外還可與WORD、EXCEL、數據庫相連，計算結果可在多種方式

7、下輸出。數據庫相連，計算結果可在多種方式下輸出。4 原使用原使用ASPEN軟件的單位如：軟件的單位如：BPEC、BDI、化工化化工化一院（天辰）、環(huán)球公司等，認為一院（天辰）、環(huán)球公司等，認為PROII更具有工程實用更具有工程實用性。一些化工院和石化院正準備購買性。一些化工院和石化院正準備購買PROII軟件。軟件。 6:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院7 適用的行業(yè)：適用的行業(yè)：油油/氣加工、煉油、化工、化氣加工、煉油、化工、化學工程、建筑、聚合物、精細化工學工程、建筑、聚合物、精細化工/制藥制藥模擬應用：模

8、擬應用：設計新工藝、評估改變的裝置設計新工藝、評估改變的裝置配置、改進現有裝置、依據環(huán)境規(guī)則進行配置、改進現有裝置、依據環(huán)境規(guī)則進行評估和證明、消除裝置工藝瓶頸、優(yōu)化和評估和證明、消除裝置工藝瓶頸、優(yōu)化和改進裝置產量和效益改進裝置產量和效益 PRO/II 典型的化學工藝模型：典型的化學工藝模型：合成氨、共合成氨、共沸精餾和萃取精餾、結晶、脫水工藝、無沸精餾和萃取精餾、結晶、脫水工藝、無機工藝、液機工藝、液-液抽提、苯酚精餾、固體處理液抽提、苯酚精餾、固體處理6:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院8聚合物：聚合物

9、：自由基聚合、一般目的的聚合（苯乙烯）、低密自由基聚合、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（乙烯度聚合（乙烯）、聚合（甲基丙烯酸甲脂）、聚合（乙烯基乙酸脂）、鏈增長聚合、聚酯、酰胺基乙酸脂）、鏈增長聚合、聚酯、酰胺-尼龍尼龍6，尼龍，尼龍6/6，尼龍尼龍6/12 、共聚、聚合（苯乙烯、共聚、聚合（苯乙烯-甲基丙烯酸甲脂）、聚甲基丙烯酸甲脂）、聚合（乙烯合（乙烯-乙烯基乙酸脂）乙烯基乙酸脂）煉油：煉油：原油預熱原油預熱 、常壓蒸餾、減壓塔、常壓蒸餾、減壓塔、FCC 主分餾塔、主分餾塔、焦碳塔、氣體裝置、汽油穩(wěn)定、石腦油分離和氣提、反應焦碳塔、氣體裝置、汽油

10、穩(wěn)定、石腦油分離和氣提、反應精餾、變換和甲烷化反應器、酸水分離器、硫和精餾、變換和甲烷化反應器、酸水分離器、硫和HF酸烷酸烷基化、脫異丁烷塔等基化、脫異丁烷塔等化工：化工：乙烯分離塔、乙烯分離塔、C3 分離塔、芳烴分離塔、環(huán)己烷裝分離塔、芳烴分離塔、環(huán)己烷裝置、置、MTBE 分離制造廠、萘轉化、烯烴生產、氧化生產、分離制造廠、萘轉化、烯烴生產、氧化生產、丙烯氯化丙烯氯化氣體加工：氣體加工：胺脫硫、多級冷凍、壓縮機組、脫乙烷塔和脫胺脫硫、多級冷凍、壓縮機組、脫乙烷塔和脫甲烷塔、膨脹裝置、氣體脫氫、水合物生成甲烷塔、膨脹裝置、氣體脫氫、水合物生成/抑制、多級、抑制、多級、平臺操作、冷凍回路、透平膨

11、脹機優(yōu)化平臺操作、冷凍回路、透平膨脹機優(yōu)化制藥：制藥：間歇精餾、間歇反應間歇精餾、間歇反應6:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院9一般化的閃蒸模型：一般化的閃蒸模型：閃蒸、閥、壓縮機閃蒸、閥、壓縮機/膨脹機、泵、管膨脹機、泵、管線、混合器線、混合器/分離器方面分離器方面Mixer/splitter精餾模型：精餾模型：Inside/out, SURE, CHEMDIST 算法、兩算法、兩/三相三相精餾、四個初值估算器、電解質、反應精餾和間歇精餾、精餾、四個初值估算器、電解質、反應精餾和間歇精餾、簡單模型、液簡單模

12、型、液-液抽提、填料塔的設計和核算、塔板的設液抽提、填料塔的設計和核算、塔板的設計和核算、熱虹吸再沸器計和核算、熱虹吸再沸器換熱器模型：換熱器模型：管殼式、簡單式和管殼式、簡單式和LNG換熱器、換熱器、嚴格空冷器嚴格空冷器模型、模型、區(qū)域分析、加熱區(qū)域分析、加熱/冷卻曲線冷卻曲線反應器模型：反應器模型：轉化和平衡反應、活塞流反應器、連續(xù)攪拌轉化和平衡反應、活塞流反應器、連續(xù)攪拌罐式反應器、在線罐式反應器、在線 FORTRAN 反應動力學反應動力學 、吉布斯自由、吉布斯自由能最小、變換和甲烷化反應器、沸騰釜式反應器、能最小、變換和甲烷化反應器、沸騰釜式反應器、Profimatics 重整和加氫器

13、模型界面、間歇反應器重整和加氫器模型界面、間歇反應器聚合物模型：聚合物模型：連續(xù)攪拌釜反應器、活塞流反應器、擦膜蒸連續(xù)攪拌釜反應器、活塞流反應器、擦膜蒸發(fā)器發(fā)器固體模型：固體模型：結晶器結晶器/溶解器、逆流傾析器、離心分離器、溶解器、逆流傾析器、離心分離器、旋轉過濾器、干燥器、固體分離器、旋轉過濾器、干燥器、固體分離器、 旋風分離器旋風分離器6:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院10 組分數據庫：組分數據庫：2000多純組分庫、以多純組分庫、以DIPPR為基礎的庫、固體性質、為基礎的庫、固體性質、1900多組分

14、多組分/種類種類電解質庫、非庫組分、虛擬組分和性質化電解質庫、非庫組分、虛擬組分和性質化驗描述、用戶庫、根據結構確定性質、多驗描述、用戶庫、根據結構確定性質、多個化驗混合、用于聚合物的個化驗混合、用于聚合物的Van Krevelen 方法方法6:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院11混合物數據：混合物數據：用于用于3000多多VLE二元作用在二元作用在線二元參數、線二元參數、2200在線共沸混合物用于參在線共沸混合物用于參數估算、專用數據包、酒精脫水、天然氣數估算、專用數據包、酒精脫水、天然氣脫水、帶有三乙烯乙

15、二醇、來自脫水、帶有三乙烯乙二醇、來自GPA (GPSWAT)的酸水包、氣體和液體氨處理、的酸水包、氣體和液體氨處理、硫醇等硫醇等6:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院12熱力學計算方法多種熱力學計算方法多種:操作單元：操作單元： 閃蒸罐，縮略圖，間歇精餾器，蒸餾器，液液閃蒸罐，縮略圖，間歇精餾器，蒸餾器，液液抽提精餾器，側線塔，壓縮機，結晶器，旋流器，抽提精餾器，側線塔，壓縮機，結晶器，旋流器，減壓設備，溶解器，膨脹機，閃蒸，帶有固體的減壓設備，溶解器，膨脹機，閃蒸，帶有固體的閃蒸，閃蒸，LNG多股流換熱器，

16、精確核算型換熱器，多股流換熱器，精確核算型換熱器，簡單換熱器，簡單換熱器，嚴格空冷器模型，嚴格空冷器模型，加熱冷卻曲線，加熱冷卻曲線，混合器，相包絡，管道，聚合物反應器，泵，回混合器，相包絡，管道，聚合物反應器，泵，回流泵，閥流泵，閥,刮膜式蒸發(fā)器，平衡反應器，轉換反應刮膜式蒸發(fā)器，平衡反應器，轉換反應器，吉布斯反應器，塞流反應器，平推流反應器，器，吉布斯反應器，塞流反應器，平推流反應器，全混流反應器，全混流反應器， 間歇式反應器，固態(tài)顆粒分離器，間歇式反應器，固態(tài)顆粒分離器，分裂器，單變量控制器，多變量的控制器，物流分裂器，單變量控制器，多變量的控制器，物流計算器，流程優(yōu)化器，過程數據，用戶

17、自定義操計算器，流程優(yōu)化器，過程數據，用戶自定義操作單元作單元,(電解質模塊電解質模塊,SIMSCI外接的模塊外接的模塊) 等等. 6:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院13用戶擴展功能用戶擴展功能 用戶自定義物流屬性包用戶自定義物流屬性包; ;增加用戶組份數據增加用戶組份數據; ;增加熱力學計算方法增加熱力學計算方法; ;增加自定義操作單元增加自定義操作單元模塊模塊0 0個個; ;增加自定義計算模型個增加自定義計算模型個; ;增增加自定義電解質模型個等加自定義電解質模型個等6:31化工設計（2005-2006

18、學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院14分析工具分析工具 工況研究，優(yōu)化器，單相變量控制器，多工況研究，優(yōu)化器，單相變量控制器，多相變量控制器，加熱相變量控制器，加熱/ /冷卻曲線等冷卻曲線等6:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院15 HTFS、PRO/II-HTFS Interface自動從自動從PRO/II數據數據庫檢索物流物性數據，并用該數據創(chuàng)建一個庫檢索物流物性數據，并用該數據創(chuàng)建一個HTFS 輸入文輸入文件。件。 HTFS 然后能輸出該文件，以訪問各種

19、物流物性數據。然后能輸出該文件，以訪問各種物流物性數據。 HTRI、PRO/II-HTRI Interface 從從 PRO/II數據庫檢數據庫檢索數據，并創(chuàng)建一個用于各種索數據，并創(chuàng)建一個用于各種HTRI程序的程序的 HTRI輸入文輸入文件。來自件。來自PRO/II熱物理性質計算的物流性質分配表提供給熱物理性質計算的物流性質分配表提供給HTRI的嚴格換熱器設計程序。這減少在兩個程序之間輸的嚴格換熱器設計程序。這減少在兩個程序之間輸入數據的重復。入數據的重復。Linnhoff March，來自來自PRO/II的嚴格質量和能量平的嚴格質量和能量平衡結果能傳送給衡結果能傳送給 SuperTarge

20、t 塔模塊，以分析整個分離塔模塊，以分析整個分離過程的能量效率。所建議的改進方案然后就能在隨后的過程的能量效率。所建議的改進方案然后就能在隨后的PRO/II運行中求出值來。運行中求出值來。6:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院16 Batch，攪拌釜反應器和間歇蒸餾模型能夠獨立運行攪拌釜反應器和間歇蒸餾模型能夠獨立運行或作為常規(guī)或作為常規(guī) PRO/II流程的一部分運行。操作可通過一系流程的一部分運行。操作可通過一系列的操作方案來說明，具有無比的靈活性。列的操作方案來說明，具有無比的靈活性。 Electrolyt

21、es，該模塊嚴密結合了由該模塊嚴密結合了由OLI Systems, Inc開發(fā)的嚴格電解質熱力學算法。開發(fā)的嚴格電解質熱力學算法。The Electrolyte Utility Package（電解質應用包），作為該模塊的一部分，進一電解質應用包），作為該模塊的一部分，進一步擴展了一些功能，如生成用戶電解質模型和創(chuàng)建、維護步擴展了一些功能，如生成用戶電解質模型和創(chuàng)建、維護私有類數據庫。私有類數據庫。 Polymers，能模擬和分析從單體提純和聚合反應到能模擬和分析從單體提純和聚合反應到分離和后處理范圍內的工業(yè)聚合工藝。對于分離和后處理范圍內的工業(yè)聚合工藝。對于 PRO/II的獨的獨到之處是通過

22、一系列平均分子重量分率來描述聚合物組成，到之處是通過一系列平均分子重量分率來描述聚合物組成，可以準確模擬聚合物的混合和分餾?？梢詼蚀_模擬聚合物的混合和分餾。6:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院17 常用版本：常用版本： Pro II v6.01 最新版本：最新版本： Pro II V7.1 6:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院18二、二、CHEMCAD CHEMCAD是一個用于對化學和石油工業(yè)、是一個用于對化學和石油工業(yè)、煉

23、油、油氣加工等領域中的工藝過程進行煉油、油氣加工等領域中的工藝過程進行計算機模擬的應用軟件，計算機模擬的應用軟件， 是工程技術人員是工程技術人員用來對連續(xù)操作單元進行物料平衡和能量用來對連續(xù)操作單元進行物料平衡和能量平衡核算的有力工具。使用它，平衡核算的有力工具。使用它， 可以在計可以在計算機上建立與現場裝置吻合的數據模型，算機上建立與現場裝置吻合的數據模型，并通過運算模擬裝置的穩(wěn)態(tài)或動態(tài)運行，并通過運算模擬裝置的穩(wěn)態(tài)或動態(tài)運行， 為工藝開發(fā)、工程設計以及優(yōu)化操作提供為工藝開發(fā)、工程設計以及優(yōu)化操作提供理論指導。理論指導。 6:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chem

24、ical Engineering 化工與生物技術學院19應用：應用： 工程設計工程設計 在工程設計中，無論是建立一個新廠或是對在工程設計中，無論是建立一個新廠或是對老廠進行改造，老廠進行改造，ChemCADChemCAD都可以用來選擇方案，都可以用來選擇方案， 研究非設計工況的操作及工廠處理原料范圍的靈研究非設計工況的操作及工廠處理原料范圍的靈活性。工藝設計模擬研究不僅可以避免工廠設備活性。工藝設計模擬研究不僅可以避免工廠設備交付前的費用估算錯誤，還可用模擬模型來優(yōu)化交付前的費用估算錯誤，還可用模擬模型來優(yōu)化工藝設計，工藝設計， 同時通過進行一系列的工況研究，來同時通過進行一系列的工況研究，來

25、確保工廠能在較大范圍的操作條件內良好運行。確保工廠能在較大范圍的操作條件內良好運行。即使是在工程設計的最初階段，即使是在工程設計的最初階段， 也可用這個模型也可用這個模型來估計工藝條件變化對整個裝置性能的影響。來估計工藝條件變化對整個裝置性能的影響。6:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院20 優(yōu)化操作優(yōu)化操作 對于老廠，由對于老廠，由ChemCADChemCAD建立的模型可作為工程建立的模型可作為工程技術人員用來改進工廠操作、技術人員用來改進工廠操作、 提高產量的產率以提高產量的產率以及減少能量消耗的有力工具。

26、可用模擬的方法來及減少能量消耗的有力工具?？捎媚M的方法來確定操作條件的變化以適應原料、產品要求和環(huán)確定操作條件的變化以適應原料、產品要求和環(huán)境條件的變化。境條件的變化。 該模型可指導工廠的操作以降低該模型可指導工廠的操作以降低費用、提高產率。這樣的例子在一些流程模擬軟費用、提高產率。這樣的例子在一些流程模擬軟件應用較好的化工裝置可以舉出很多。件應用較好的化工裝置可以舉出很多。6:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院21 技術改造技術改造 ChemCADChemCAD也可用模擬研究工廠合理化方案以消也可用模擬研究

27、工廠合理化方案以消除除“瓶頸瓶頸”問題，或采用先進技術改善工廠狀況問題，或采用先進技術改善工廠狀況的可行性，的可行性， 如采用改進的催化劑、新溶劑或新的如采用改進的催化劑、新溶劑或新的工藝過程操作單元。工藝過程操作單元。 ChemCADChemCAD提供了大量的操作單元供用戶選擇，使用提供了大量的操作單元供用戶選擇，使用這些操作單元，基本能夠滿足一般化工廠的需要。這些操作單元，基本能夠滿足一般化工廠的需要。 對反應器和分離塔，提供了多種計算方法。對反應器和分離塔，提供了多種計算方法。ChemCADChemCAD可以模擬以下單元操作：可以模擬以下單元操作：6:31化工設計（2005-2006學年

28、)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院22單元操作單元操作 蒸餾、汽提、吸收、萃取、共沸、三相共沸、共蒸餾、汽提、吸收、萃取、共沸、三相共沸、共沸蒸餾、三相蒸餾、電解質蒸餾、反應蒸餾沸蒸餾、三相蒸餾、電解質蒸餾、反應蒸餾 反應器、熱交換器、壓縮機、泵、加熱爐、控制反應器、熱交換器、壓縮機、泵、加熱爐、控制器、透平、膨脹機器、透平、膨脹機 結晶罐、離心機、旋風分離器、濕式旋風分離器、結晶罐、離心機、旋風分離器、濕式旋風分離器、文氏洗氣器、袋式過濾機、真空過濾機、壓碎機、文氏洗氣器、袋式過濾機、真空過濾機、壓碎機、研磨機、靜電收集器、洗滌機、沉淀分離器研

29、磨機、靜電收集器、洗滌機、沉淀分離器 間歇蒸餾、間歇反應器、間歇蒸餾、間歇反應器、PIDPID控制模塊、流量控制控制模塊、流量控制閥、記錄器模塊閥、記錄器模塊( (選項選項) ) 以上共以上共5050多個單元操作，當然多個單元操作，當然ChemCADChemCAD可將每個單可將每個單元操作組織起來，形成整個車間或全廠的流程圖，元操作組織起來，形成整個車間或全廠的流程圖，進而完成整個模擬計算。進而完成整個模擬計算。 6:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院23 ChemCAD的熱力學和傳遞性質包對過程系的熱力學和傳

30、遞性質包對過程系統(tǒng)提供了計算統(tǒng)提供了計算K值、焓、熵、密度、粘度、值、焓、熵、密度、粘度、導熱系數和表面張力的多種選擇。導熱系數和表面張力的多種選擇。 6:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院24熱力學選項熱力學選項 ChemCADChemCAD提供了大量的最新的熱平衡和相平衡的計算方提供了大量的最新的熱平衡和相平衡的計算方法，法， 包含包含3939種種K K值計算方法、值計算方法、 13 13種焓計算方法。這些計種焓計算方法。這些計算方法可以應用于天然氣加工廠、煉油廠以及石油化工廠，算方法可以應用于天然氣加工廠

31、、煉油廠以及石油化工廠， 可以處理直鏈烴以及電解質、鹽、胺、酸水等特殊系統(tǒng)?？梢蕴幚碇辨湡N以及電解質、鹽、胺、酸水等特殊系統(tǒng)。 ChemCADChemCAD熱力學數據庫收錄有熱力學數據庫收錄有 8000 8000多對二元交互作用參多對二元交互作用參數供數供NRTLNRTL、UNIQUACUNIQUAC、MARGULESMARGULES、WILSONWILSON和和VAN LAARVAN LAAR活度活度系數方法來使用。也可以采用系數方法來使用。也可以采用ChemCADChemCAD提供的回歸功能回提供的回歸功能回歸二元交互作用參數。歸二元交互作用參數。 ChemCADChemCAD提供了熱力學

32、專家系統(tǒng)幫助用戶選擇合適的提供了熱力學專家系統(tǒng)幫助用戶選擇合適的K K值值和焓值計算方法。和焓值計算方法。 ChemCADChemCAD可以處理多相系統(tǒng)，也可以考慮汽相締合的影可以處理多相系統(tǒng)，也可以考慮汽相締合的影響。響。ChemCADChemCAD有處理固體功能。對含氫系統(tǒng)，有處理固體功能。對含氫系統(tǒng)，ChemCADChemCAD采用采用一種特殊方法進行處理，可以可靠預測含氫混合物的反常一種特殊方法進行處理，可以可靠預測含氫混合物的反常泡點現象。泡點現象。 ChemCADChemCAD對于不同單元或不同塔板可以應用不同的熱力對于不同單元或不同塔板可以應用不同的熱力學方法或不同的二元交互作用

33、參數。學方法或不同的二元交互作用參數。 ChemCAD提供了標準、共享、用戶三種組分數據庫。提供了標準、共享、用戶三種組分數據庫。 6:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院25 標準物性數據庫標準物性數據庫 標準數據庫以標準數據庫以AIChEAIChE的的DIPPRDIPPR數據庫為基礎，加上數據庫為基礎，加上電解質共約電解質共約20002000多種純物質。多種純物質。 用戶數據庫用戶數據庫 ChemCADChemCAD允許用戶添加多達允許用戶添加多達20002000個組分到數據庫中，個組分到數據庫中，可以定義烴

34、類虛擬組分用于煉油計算，也可以通可以定義烴類虛擬組分用于煉油計算，也可以通過中立文件嵌入物性數據。過中立文件嵌入物性數據。 原油評價數據庫原油評價數據庫 從從5.35.3版開始，版開始，ChemCADChemCAD提供了提供了200200多種原油的評價多種原油的評價數據庫。數據庫。 ChemCADChemCAD提供了對多種設備進行設計和核算的功能提供了對多種設備進行設計和核算的功能模塊。模塊。6:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院26設備設計和核算設備設計和核算 ChemCADChemCAD可以對板式塔（包含篩

35、板、泡罩、可以對板式塔（包含篩板、泡罩、浮閥）、填料塔、管線、換熱器、壓力容浮閥）、填料塔、管線、換熱器、壓力容器、孔板、調節(jié)閥和安全閥器、孔板、調節(jié)閥和安全閥( (DIERS)DIERS)進行設進行設計和核算。計和核算。 這些模塊共享流程模擬中的數這些模塊共享流程模擬中的數據，使得用戶完成工藝計算后，可以方便據，使得用戶完成工藝計算后，可以方便地進行各種主要設備的核算和設計。地進行各種主要設備的核算和設計。 ChemCADChemCAD還提供了設備價格估算功能，用戶還提供了設備價格估算功能，用戶可以對設備的價格進行初步估算?？梢詫υO備的價格進行初步估算。6:31化工設計（2005-2006學

36、年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院27ChemCADChemCAD還具有容易使用、高度集成、界面友好等還具有容易使用、高度集成、界面友好等特點。特點。ChemCADChemCAD擁有最短的學習曲線。擁有最短的學習曲線。 安裝簡單安裝簡單 ChemCADChemCAD可以在可以在Windows95Windows95、9898和和NTNT下運行，下運行，安裝時不需要進行特別的配置，只要正確安裝時不需要進行特別的配置，只要正確安置了加密鎖安置了加密鎖( (或密鑰或密鑰) )，一般都能正常運，一般都能正常運行。一個計算機的初學者也可獨立完成整行。一個計

37、算機的初學者也可獨立完成整個系統(tǒng)的安裝。個系統(tǒng)的安裝。6:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院28 支持各種輸出設備支持各種輸出設備 ChemCADChemCAD支持各種輸出設備，用以生成流程、單元支持各種輸出設備，用以生成流程、單元操作圖表、符號、工藝流程圖和繪圖的硬拷貝。操作圖表、符號、工藝流程圖和繪圖的硬拷貝。可以輸出到點陣打印機、激光打印機、支持可以輸出到點陣打印機、激光打印機、支持Adobe Adobe PostscriptPostscript語言的任何設備以及繪圖機等，也可語言的任何設備以及繪圖機等，

38、也可以直接輸出到文件，還可以將輸出轉換為以直接輸出到文件，還可以將輸出轉換為AutoCADAutoCAD的的DXFDXF格式。如果格式。如果AutoCADAutoCAD和和ChemCADChemCAD都安裝在同一都安裝在同一個計算機上，用戶可以規(guī)定包含個計算機上，用戶可以規(guī)定包含AutoCADAutoCAD的位置，的位置，所有由所有由ChemCADChemCAD產生的產生的DXFDXF文件都會自動存到文件都會自動存到AutoCADAutoCAD目錄中。目錄中。6:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院29界面友好界

39、面友好 ChemCADChemCAD一直以操作簡單、界面友好而著稱，目前的一直以操作簡單、界面友好而著稱，目前的ChemCAD5.3ChemCAD5.3版運行于版運行于Window 95 / NTWindow 95 / NT、Windows2000Windows2000環(huán)境。環(huán)境。根據根據Microsoft WindowMicrosoft Window設計標準采用了設計標準采用了MicrosoftMicrosoft工具包工具包及及Window HelpWindow Help系統(tǒng)，使得系統(tǒng)，使得ChemCADChemCAD對用戶來說，外觀及感對用戶來說，外觀及感覺和用戶熟悉的其它覺和用戶熟悉的其

40、它WindowWindow程序十分相似。程序十分相似。 ChemCADChemCAD把屏幕分成把屏幕分成4 4個區(qū)，頂行是狀態(tài)區(qū)，顯示作業(yè)目錄、個區(qū)，頂行是狀態(tài)區(qū)，顯示作業(yè)目錄、版本號等；第二行顯示頂層菜單，這些菜單項經過精心安版本號等；第二行顯示頂層菜單，這些菜單項經過精心安排，從左至右正是使用排，從左至右正是使用ChemCADChemCAD進行模擬計算的逐個主要進行模擬計算的逐個主要步驟。每個頂層菜單下是一套彈出式菜單，這些菜單包括步驟。每個頂層菜單下是一套彈出式菜單，這些菜單包括了了ChemCADChemCAD內嵌的各個功能，使用這些菜單可以完成模擬內嵌的各個功能，使用這些菜單可以完成模

41、擬計算中所需進行的絕大部分工作。計算中所需進行的絕大部分工作。 主屏幕由流程窗口占主屏幕由流程窗口占據；屏幕最下面一行被稱為據；屏幕最下面一行被稱為One Line HelpOne Line Help，為當前操作為當前操作提供簡單描述。屏幕布置簡潔，以菜單系統(tǒng)為基礎，輸入提供簡單描述。屏幕布置簡潔，以菜單系統(tǒng)為基礎，輸入簡明扼要，如此友好的圖形人機對話界面使初學者很容易簡明扼要，如此友好的圖形人機對話界面使初學者很容易上手。上手。6:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院30 通過通過WindowWindow交互操

42、作功能，第交互操作功能，第5 5版最大的好版最大的好處是可使處是可使ChemCADChemCAD和其它應用程序交互作用：和其它應用程序交互作用：使用者可以迅速而容易地在使用者可以迅速而容易地在ChemCADChemCAD和其它和其它應用程序之間傳送模擬數據。第應用程序之間傳送模擬數據。第5 5版在三個版在三個不同層次上支持這種交互操作性，這些新不同層次上支持這種交互操作性，這些新的功能可以把過程模擬的效益大大擴展到的功能可以把過程模擬的效益大大擴展到工程工作的其它階段中去。工程工作的其它階段中去。6:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineeri

43、ng 化工與生物技術學院31 模擬數據的拷貝模擬數據的拷貝/ /粘貼粘貼/ /聯接聯接 例如，通過拷貝例如，通過拷貝 / / 粘貼粘貼 / / 聯接功能可以把一個塔的剖面聯接功能可以把一個塔的剖面和進出口流股模擬結果粘貼到一個和進出口流股模擬結果粘貼到一個ExcelExcel報表中去，以便報表中去，以便進一步分析。這就免去了手工抄寫產生錯誤。進一步分析。這就免去了手工抄寫產生錯誤。 對模擬對象和數據的目標聯接嵌入對模擬對象和數據的目標聯接嵌入OLEOLE自動界面自動界面 例如，通過例如，通過OLEOLE自動界面可以用自動界面可以用Visual BasicVisual Basic程序去控制程序去

44、控制你的模擬?？梢杂媚愕哪M?？梢杂肰isual BasicVisual Basic或或Visual Basic for Visual Basic for Applications ( VBA)Applications ( VBA)程序編一個文檔化的界面來存取和程序編一個文檔化的界面來存取和控制過程模型。控制過程模型。 OLEOLE目標的嵌入目標的嵌入 例如，用例如，用Visual Basic for Applications ( VBA)Visual Basic for Applications ( VBA)宏語言宏語言編一個工廠操作工用的界面來聯接編一個工廠操作工用的界面來聯接ChemCA

45、DChemCAD的模型，使模的模型，使模型的某些計算結果直接顯示在屏幕界面上來指導操作工操型的某些計算結果直接顯示在屏幕界面上來指導操作工操作。作。6:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院32詳盡的幫助系統(tǒng)詳盡的幫助系統(tǒng) ChemCADChemCAD的的Hand-HoldingHand-Holding可以象一個真正的老師一樣，可以象一個真正的老師一樣，“手把手地手把手地”指導用戶如何開始和完成一個模擬計算的過指導用戶如何開始和完成一個模擬計算的過程，指導用戶完成流程生成步驟，提示組分輸入，調用熱程，指導用戶完成流

46、程生成步驟，提示組分輸入，調用熱力學專家系統(tǒng)，一直到運算開始。完成問題的每一步時，力學專家系統(tǒng)，一直到運算開始。完成問題的每一步時，ChemCADChemCAD都會查對那一步完成的情況。上文提到的都會查對那一步完成的情況。上文提到的“One One line help”line help”也是也是ChemCADChemCAD的一個特點。另外，隨時隨地的的一個特點。另外，隨時隨地的“F1”F1”幫助可以解答用戶的大部分疑問。幫助可以解答用戶的大部分疑問。 輸入系統(tǒng)采用了專家檢測系統(tǒng)輸入系統(tǒng)采用了專家檢測系統(tǒng), ,使用戶不必費心檢查輸入使用戶不必費心檢查輸入是否有遺漏或語句錯誤。專家系統(tǒng)會自動指引

47、你下一步應是否有遺漏或語句錯誤。專家系統(tǒng)會自動指引你下一步應當輸入什么數據，并顯示每一步驟是否已正確地完成。當輸入什么數據，并顯示每一步驟是否已正確地完成。 熱力學方法的選擇是模擬計算的一個難點，不正確的熱力熱力學方法的選擇是模擬計算的一個難點，不正確的熱力學方法將使得計算結果毫無意義，學方法將使得計算結果毫無意義，ChemCADChemCAD提供了一套熱提供了一套熱力學專家系統(tǒng)，輸入溫度和壓力范圍，力學專家系統(tǒng)，輸入溫度和壓力范圍，ChemCADChemCAD根據組分根據組分及輸入數據推薦一個合適的熱力學方法，極大地方便了用及輸入數據推薦一個合適的熱力學方法，極大地方便了用戶。戶。6:31化

48、工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院33作業(yè)和工況管理方便作業(yè)和工況管理方便 作業(yè)和工況管理功能使用戶可以方便地恢作業(yè)和工況管理功能使用戶可以方便地恢復、拷貝或刪除流程；對每個項目，可以復、拷貝或刪除流程；對每個項目，可以輸入帳號和一些描述性語言，使得用戶在輸入帳號和一些描述性語言，使得用戶在開始項目時可以明確選擇所需要的流程；開始項目時可以明確選擇所需要的流程；ChemCADChemCAD甚至還可以記錄每個項目所花費的甚至還可以記錄每個項目所花費的時間。時間。 在在ChemCADChemCAD系統(tǒng)中，每一個作業(yè)只對應

49、于一系統(tǒng)中，每一個作業(yè)只對應于一個文件，不象其他流程模擬軟件系統(tǒng)一個個文件，不象其他流程模擬軟件系統(tǒng)一個作業(yè)一大堆文件。作業(yè)一大堆文件。6:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院34使用靈活使用靈活 使用使用ChemCADChemCAD用戶可以定義新增組分、圖標用戶可以定義新增組分、圖標和符號，用戶也可以利用簡單的計算機語和符號，用戶也可以利用簡單的計算機語言建立自己的設備模型和計算程序。言建立自己的設備模型和計算程序。ChemCADChemCAD還考慮到多個用戶使用同一臺計算還考慮到多個用戶使用同一臺計算機時的情

50、況，不同的用戶可以在不同的目機時的情況，不同的用戶可以在不同的目錄中定義自己的組分、圖標和符號，互不錄中定義自己的組分、圖標和符號，互不干擾。干擾。6:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院35強大的計算和分析功能強大的計算和分析功能 ChemCADChemCAD可以求解幾乎所有的單元操作，對非常復可以求解幾乎所有的單元操作，對非常復雜的循環(huán)回路也可以輕松處理。在雜的循環(huán)回路也可以輕松處理。在ChemCADChemCAD中，用中，用戶可以指定斷裂流股，可以通過戶可以指定斷裂流股，可以通過RUNRUN指令方便地控指令

51、方便地控制計算順序，這對全流程模擬的收斂非常有利，制計算順序，這對全流程模擬的收斂非常有利，可以加速循環(huán)的收斂。可以加速循環(huán)的收斂。ChemCADChemCAD的自動計算功能具的自動計算功能具備先進的交互特性，允許用戶不定義物流的流率備先進的交互特性，允許用戶不定義物流的流率來確定物流的組成。來確定物流的組成。ChemCADChemCAD還具有先進的優(yōu)化和還具有先進的優(yōu)化和分析功能。靈敏度分析模塊可以定義分析功能。靈敏度分析模塊可以定義2 2個自變量和個自變量和多至多至1212個因變量，優(yōu)化模塊可以求解有個因變量，優(yōu)化模塊可以求解有1010個自變個自變量的函數的最大最小值。量的函數的最大最小值

52、。6:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院36即時生成即時生成PFDPFD圖圖 ChemCADChemCAD為用戶形成工藝流程圖（為用戶形成工藝流程圖（PFDPFD）提提供了集成工具。使用它，可以迅速有效地供了集成工具。使用它，可以迅速有效地建立建立PFDPFD。對指定流程，可以建立多個對指定流程，可以建立多個PFDPFD。如果以某種方式改變了流程，此改變情況如果以某種方式改變了流程，此改變情況會自動影響到所有相關的會自動影響到所有相關的PFDPFD，如果重新進如果重新進行了計算，新結果也會自動傳送到所有相行了計

53、算，新結果也會自動傳送到所有相關的關的PFDPFD。在在PFDPFD中，可以方便地加入數據中，可以方便地加入數據框（熱量和物料平衡數據）、單元數據框框（熱量和物料平衡數據）、單元數據框（單元操作規(guī)定和結果）、標題、文字注（單元操作規(guī)定和結果）、標題、文字注釋、公司代號等等。釋、公司代號等等。6:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院37報告格式可選報告格式可選 ChemCADChemCAD允許用戶按照要求輸出報告。在報允許用戶按照要求輸出報告。在報告中，可以選擇輸出的流股、單元操作，告中，可以選擇輸出的流股、單元操

54、作，對流股中包含的數據也可以進行定義。對對流股中包含的數據也可以進行定義。對蒸餾塔，可以輸出包括回流比、溫度、壓蒸餾塔，可以輸出包括回流比、溫度、壓力、每塊板上的汽液相流率等詳細數據；力、每塊板上的汽液相流率等詳細數據；對換熱器，可以輸出加熱曲線。報告的格對換熱器，可以輸出加熱曲線。報告的格式也可以進行定義，可以由用戶決定小數式也可以進行定義，可以由用戶決定小數點后的位數等。點后的位數等。6:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院38集成了設備標定模塊及工具模塊集成了設備標定模塊及工具模塊 ChemCADChemC

55、AD集成了對蒸餾塔、管線、換熱器、壓力容集成了對蒸餾塔、管線、換熱器、壓力容器、孔板和調節(jié)閥進行設計和核算的功能模塊，器、孔板和調節(jié)閥進行設計和核算的功能模塊，包括專門進行空氣冷卻器和管殼式換熱器設計和包括專門進行空氣冷卻器和管殼式換熱器設計和核算的核算的CC-ThermCC-Therm模塊。這些模塊共享流程模擬中模塊。這些模塊共享流程模擬中的數據，使得用戶完成工藝計算后，可以方便地的數據，使得用戶完成工藝計算后，可以方便地進行各種主要設備的核算和設計。進行各種主要設備的核算和設計。ChemCADChemCAD還提供還提供了設備價格估算功能，用戶可以對設備的價格進了設備價格估算功能，用戶可以對

56、設備的價格進行初步估算。行初步估算。6:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院39 ChemCADChemCAD在工具菜單中含有在工具菜單中含有COCO2 2固體預測、水固體預測、水合預測、減壓閥和數據回歸多個功能模塊。合預測、減壓閥和數據回歸多個功能模塊。其中其中COCO2 2固體預測模塊計算固體預測模塊計算COCO2 2固體形成的逸固體形成的逸度和初始溫度；水合預測模塊估算有關烴度和初始溫度；水合預測模塊估算有關烴和氣體形成水合物的條件，同時也計算以和氣體形成水合物的條件，同時也計算以游離水為基準的水合相組成；

57、減壓閥模塊游離水為基準的水合相組成；減壓閥模塊計算緊急和正常情況下泄壓閥的性能，包計算緊急和正常情況下泄壓閥的性能，包括燃燒模型和泄壓模型；括燃燒模型和泄壓模型；6:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院40支持動態(tài)模擬支持動態(tài)模擬 Chemstations Chemstations 公司開發(fā)了大量的動態(tài)操作單元，公司開發(fā)了大量的動態(tài)操作單元，包括動態(tài)蒸餾模擬包括動態(tài)蒸餾模擬CC-DCOLUMNCC-DCOLUMN，動態(tài)反應器模擬動態(tài)反應器模擬CC-ReACSCC-ReACS，間歇蒸餾模擬間歇蒸餾模擬CC-Batc

58、h,CC-Batch,聚合反應器動聚合反應器動態(tài)模擬態(tài)模擬CC-PolymerCC-Polymer，這些模塊都完全集成到這些模塊都完全集成到ChemCADChemCAD中，共享中，共享ChemCADChemCAD的數據庫、熱力學模型、的數據庫、熱力學模型、公用工程和設備核算模塊。公用工程和設備核算模塊。 在動態(tài)模擬過程中，用戶可以隨時調整溫度、壓在動態(tài)模擬過程中，用戶可以隨時調整溫度、壓力等各種工藝變量，觀察它們對產品的影響和變力等各種工藝變量，觀察它們對產品的影響和變化規(guī)律。還可以隨時停下來，轉回靜態(tài)?；?guī)律。還可以隨時停下來，轉回靜態(tài)。ChemCAD提供了提供了PID控制器、傳遞函數發(fā)生器

59、、控制器、傳遞函數發(fā)生器、數控開關、變量計算表等進行動態(tài)模擬的控制單數控開關、變量計算表等進行動態(tài)模擬的控制單元，利用它們可以完成對流程中任何指定變量的元，利用它們可以完成對流程中任何指定變量的控制?？刂?。 6:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院41利用動態(tài)模擬，用戶可以：利用動態(tài)模擬，用戶可以： 確定開停工方案確定開停工方案 使裝置安全、平穩(wěn)地開車啟動或停工是生產中的使裝置安全、平穩(wěn)地開車啟動或停工是生產中的關鍵技術。用關鍵技術。用ChemCADChemCAD可以模擬開停工過程，看到可以模擬開停工過程，看到開

60、停工過程中的各種工藝參數的變化，從而研究開停工過程中的各種工藝參數的變化，從而研究各種開停工方案。各種開停工方案。 計算特殊的非穩(wěn)態(tài)過程計算特殊的非穩(wěn)態(tài)過程6:31化工設計（2005-2006學年)Design of Chemical Engineering 化工與生物技術學院42當系統(tǒng)內部壓力、溫度不穩(wěn)時，用穩(wěn)態(tài)軟件不能計算系統(tǒng)緊當系統(tǒng)內部壓力、溫度不穩(wěn)時，用穩(wěn)態(tài)軟件不能計算系統(tǒng)緊急放空，只能靠急放空，只能靠ChemCAD DynamicalChemCAD Dynamical的過程傳遞函數，利用的過程傳遞函數，利用微分逼近的原理來完成。利用這一新型工具，工程師可以解微分逼近的原理來完成。利用