第7章常用流程模拟软件简介

LOGO第七章常用流程模拟软件简介Companyname前言由于在石油化工实际生产过程中，利用传统的技术很难实现描述单元装置操作的静、动态特征，如工艺过程中反应、流体力学、传热、传质的特征及工程技术问题，装置的系统故障诊断，新产品研制开发中的问题等。Companyname过程模拟技术越来越广泛地应用于石油、化工、制药、冶金等重要行业中，无论是在项目工程设计中，还是在生产中实施先进过程控制，抑或是更高层次的企业优化生产管理（当今比较流行的ERP企业资源计划体系）。而所有的应用都必须是建立对企业的生产过程有一个全面准确了解的基础上，通过运用流程模拟软件对生产过程进行流程模拟来达到目的。前言Companyname化工流程模拟是一种高科技手段，它根据化工单元过程和热力学的基本方程，应用现代数学方法，通过计算机模拟实际的化工生产过程。即在计算机上准确地“再现”实际生产过程，得到详细、完整的物料平衡和热量平衡数据。什么是化工流程模拟？Companyname石油化工生产过程的流程模拟软件一般是通过对生产过程中严格的质量和能量平衡，寻求实际生产过程的模拟结果，以便来指导实际生产。由于过程流程模拟技术能够反映传统技术难以实现的单元装置的静、动态特征，因此越来越受到石化领域设计与开发人员的重视。什么是化工流程模拟？Companyname流程模拟技术一般都采用序贯模块法，通过严格的质量和能量平衡，相态和化学平衡，去预测一个工艺过程的表观现象。主要可以解决以下工程问题：(1)可为工程设计提供基础数据。通过工艺过程严格的物流和能流的平衡计算，预测物流的流率，组成和性质，预测操作条件，设备尺寸，从而减少装置的设计时间，也可进行各种装置的设计方案比较。化工过程模拟技术的应用Companyname（2）可以对生产过程中的故障进行模拟诊断，当生产过程现有装置系统发生故障时，主要是设备问题和工艺问题，可以通过流程模拟进行工况模拟诊断，帮助尽快找出故障发生的原因和位置。（3）在新产品开发过程中，通过流程模拟可以为新产品开发研制提供极大的便利，可模拟新产品开发中的工艺参数，协助新工艺的开发，减少大量不必要的实验投资。化工过程模拟技术的应用Companyname（4）在生产过程中，流程模拟可以对现有装置进行生产能力的标定，来帮助寻找系统的“瓶颈”部位。使我们能充分利用原有的设备，制定合理的改造方案，清除装置的瓶颈，使整个装置能力匹配，最大限度地发挥效益。（5）石油化工生产过程中，优化操作是石油化工研究开发和应用的热点领域，应用流程模拟可以优化工艺操作条件，使生产装置的运行处于最优操作，以节能降耗，较少的投入取得较大的经济效益和提高生产技术水平。化工过程模拟技术的应用Companyname（6）可进行生产过程的经济评价，进行多种工艺方案的经济比较，进行最优评估。（7）能够支持实现研究和开发阶段的数学模拟放大，概念设计，工艺设计及工程设计，工厂开工指导及操作工仿真培训，工艺流程改进及优化，工厂消除瓶颈及技术改造等。（8）可在生产中实施先进过程控制和企业的优化生产管理。化工过程模拟技术的应用Companyname化工流程模拟软件介绍与比较一、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AspenPlus，Hysys，英国PSE公司的gPROMS，美国Chemstations公司ChemCAD和美国WinSimInc.公司的DesignII，加拿大VirtualMaterialsGroup的VMGSim。现将这几种软件简介归纳如下，供参考学习之用。Companyname一般认为，PRO/II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，AspenPlus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aspenplus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。二、CHEMCAD,PROII,ASPEN的比较Companyname二、CHEMCAD,PROII,ASPEN的比较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，开放式的。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，使用不方便，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.aspenplus的计算是最精确的，数据库的建设也是最完善的。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，5.0版本只有2000中常用物质的物性数据。PRO/II在这两方面都在中间。Companyname二、CHEMCAD,PROII,ASPEN的比较5.从易收敛性上看，ChemCADHYSYSPRO/II。6.从贴近工业实际看，PRO/IIHYSYSChemCAD。这些工程模拟仿真软件中，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。Companyname二、CHEMCAD,PROII,ASPEN的比较7.版本介绍：（1）aspen好用的版本是10.2和11.1。（2）Pro/II好用的版本是5.6、6.0、7.1。（3）Hysys好用的是2.4、3.0、3.2。Companyname三、各软件简介AspenplusAspenPlus是大型通用流程模拟系统，美国AspenTech公司的产品。全球各大化工、石化、炼油等过程工业制造企业及著名的工程公司都是AspenPlus的用户。官方网站：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”（AdvancedSystemforProcessEngineering，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AspenPlus。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著名的工程公司都是AspenPlus的用户。Companyname(1)具有最完备的物性系统a.一套完整的基于状态方程和活度系数方法的物性模型有20多种状态方程模型有15种活度系数模型有10多种摩尔体积模型2种蒸发潜热模型13种焓，自由能，熵模型4种蒸汽压模型3种气夜平衡比模型具有纯组分的物性数据常数模型两种复合固体密度模型5种复合固体焓模型6种热导率模型4种表面张力模型10种粘度模型3种扩散系数模型Companyname(1)具有最完备的物性系统b.AspenPlus数据库包括5000多种纯组分的物性数据及下列数据库纯组分数据库包括5000种化合物参数；电解质水溶液数据库，包括900种离子和分子溶质估算电解质物性所需的参数；固体数据库，包括水溶液种61中化合物的henry常数参数；二元交互作用数据库，包括Ridlch-KwongSoave,PengRinson,LeeKeslerPlocker,BWRLeeStarling以及HaydenO`Connell状态方程的二元交互作用参数约4000多个，涉及5000种双元混合物；PURE10数据库，包括1727种化合物的物性数据，这是基于美国化工协会开发的DIPPR物性数据库的比较完整的数据库；无机物数据库包括2450种组分的热化学参数；烧数据库，包括燃烧产物中常见的59种组分和自由基的参数；固体数据库，包括3314种组分主要用于固体和电解质的组分；水溶液数据库，包括900种离子，主要用于电解质的应用。Companyname(1)具有最完备的物性系统c.与DECHEMADETHERMA等物性数据接口Aspen是唯一获准与DECHEMA的数据库接口软件，该数据库收集了世界上最完备的气液平衡及液液平衡数据，共计二十五万多套数据。用户也可以把自己的物性数据与AspenPlus系统连接。d.高度灵活的数据回归系统e.性质常数估算系统能够通过输入分子结构和易测性质来估算短缺的物性参数。f.Redlinch-Kwong-UNIFAC状态方程可用于非极性，极性和缔合组分体系g.AspenPlus混合固体系统在煤的净化和液化，流化床燃烧，高温冶金，以及固体废物，聚合物，生物和食品工业中都有固体应用的问题。AspenPlus中固体的性质数据有两个来源：一是Soild数据库，它广泛收集了3314纯无机物和有机物的热化学数据；二是和CSIRO数据库接口。Companyname(1)具有最完备的物性系统h.AspenPlus模拟电解质系统许多公司已经用AspenPlus模拟电解质过程，如酸水汽提，苛性盐水结晶与蒸硝酸生产，湿法冶金，胺净化气体和盐酸回收等。AspenPlus提供pitzer活度系数模型和陈氏模型计算物质的活度系数，包括弱电解质，盐类和含有机化合物的电解质系统。这些模型已在工业中广泛的应用，证明是准确，可靠的。电解质系统有三个物性参数数据库：水数据库包括物质的各种离子和分子溶质的性质；一些特殊的电解质系统的应用于酸性气体交互过程的数据包是由本公司应用部门和用户一起开发的。Companyname(1)具有最完备的物性系统i.AspenPlus具有完整的单元操作模型库Aspenplus有一套完整的单元操作模型，可以模拟各种操作过程，由单个原油蒸馏塔的计算到整个合成氨厂的模拟。由于采用了先进的PLEX数据结构，对于组分数，进出口物流数，塔的理论摸板数以及反应数目均无限制，这是它的一项独特优点，非其它的模拟软件所能比拟。此外，所有模型都可以处理固体和电解质。单元操作模型库约有50种单元操作模型构成，用户可将自身的单元用户模型以用户模型加到AspenPlus系统之中，这为用户提了极大的方便性和灵活性。Companyname(1)具有最完备的物性系统j.Aspenplus的分馏和反应模型是最常用的两类单元操作模型。（1）分馏模型Aspenplus的多级严格分离模型是基于内外两层结构，结合最新的联立方程和求解法编制而成。（2）反应器模型Aspenplus的反应器模型可用于很广的范围。简单的化学计量模型(RSTOIC)，只需要规定化学计量