计算机在化工领域的运用Word格式文档下载.docx

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它是化学工程、化工热力学、系统工程、计算方法以及计算机应用技术的结合产物，是近几十年发展起来的一门新技术。

本节主要介绍AspenPlus、PRO/II、HYSYS和ChemCAD在化工模拟方面的运用。

1.1AspenPlus

AspenPlus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。

AspenPlus拥有严格和最新的计算方法、最完备的物性系统、完整的单元操作模型库、电解质模拟系统、快速可靠的流程模拟功能、先进的流程收敛方法，可以进行优化计算等。

AspenPlus进行单元和全过程的计算，为企业提供准确的单元操作模型，还可以评估已有装置的优化操作或新建，改建装置的优化设计应用于化工、炼油、石油化工、气体加工、煤炭、医药、冶金、环境保护、动力、节能、食品等许多工业领域。

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。

1.2PRO/II

PRO/II是美国SimSci-Esscor公司开发的化工流程模拟软件，已广泛应用于油/气加工、炼油、化工、化学、工程和建筑、聚合物、精细化工/制药等行业。

PROII软件自80年代进入中国后，已得到广大用户的好评，发挥出良好的效益。

特别是一些大的石化和化工设计院的应用，更能说明它的独具功能和特点。

这些单位有：

北京炼油设计院BDI、石化北京工程公司BPEC、寰球院、天辰院（2000年购买）、吉化院（2000年购买）、抚顺院、乌石化院、大庆油田院、大庆天然气公司等数十家单位（近年购买）。

PRO/II软件功能特点：

适用的行业：

油/气加工、炼油、化工、化学、工程和建筑、聚合物、精细化工/制药；

模拟应用：

设计新工艺、评估改变的装置配置、改进现有装置、依据环境规则进行评估和证明、消除装置工艺瓶颈、优化和改进装置产量和效益；

PRO/II典型的化学工艺模型：

合成氨、共沸精馏和萃取精馏、结晶、脱水工艺、无机工艺、液-液抽提、苯酚精馏、固体处理。

PROII软件除基本包以外，还提供给用户有如下模块：

界面模块

（1）HTFS、PRO/II-HTFSInterface自动从PRO/II数据库检索物流物性数据，并用该数据创建一个HTFS输入文件。

HTFS然后能输出该文件，以访问各种物流物性数据。

（2）HTRI、PRO/II-HTRIInterface从PRO/II数据库检索数据，并创建一个用于各种HTRI程序的HTRI输入文件。

来自PRO/II热物理性质计算的物流性质分配表提供给HTRI的严格换热器设计程序。

这减少在两个程序之间输入数据的重复。

（3）LinnhoffMarch，来自PRO/II的严格质量和能量平衡结果能传送给SuperTarget（tm）塔模块，以分析整个分离过程的能量效率。

所建议的改进方案然后就能在随后的PRO/II运行中求出值来。

应用模块

（1）Batch，搅拌釜反应器和间歇蒸馏模型能够独立运行或作为常规PRO/II

流程的一部分运行。

操作可通过一系列的操作方案来说明，具有无比的灵活性。

（2）Electrolytes，该模块严密结合了由OLISystems，Inc开发的严格电解质热力学算法。

电解质应用包作为该模块的一部分，进一步扩展了一些功能，如生成用户电解质模型和创建、维护私有类数据库。

（3）Polymers，能模拟和分析从单体提纯和聚合反应到分离和后处理范围内的工业聚合工艺。

对于PRO/II的独到之处是通过一系列平均分子重量分率来描述聚合物组成，可以准确模拟聚合物的混合和分馏。

（4）Profimatics，KBCProfimatics重整器和加氢器模型被添加到PRO/II单元操作。

对于PRO/II的独到之处是，由这些反应修改的基础组分和热力学性质数据被自动录。

1.3HYSYS

HYSYS原是加拿大Hyprotech公司产品，Hyprotech公司创建于1976年，是世界上最早开拓石油、化工方面的工业模拟、仿真技术的跨国公司。

其技术广泛应用于石油开采、储运、天然气加工、石油化工、精细化工、制药、炼制等领域。

它在世界范围内石油化工模拟、仿真技术领域占主导地位。

Hyprotech已有17000多家用户，遍布80多个国家，其注册用户数目超过世界上任何一家过程模拟软件公司。

目前世界各大主要石油化工公司都在使用Hyprotech的产品，包括世界上名列前茅的前15家石油和天然气公司，前15家石油炼制公司中的14家和前15家化学制品公司中的13家。

2002年美国AspenTech公司将Hyprotech公司收购，HYSYS就该是AspenTech公司旗下产品了，2004年美国Honeywell公司从AspenTech公司买下HYSYS软件的产权。

HYSYS2004为AspenOne的一部分，是Aspen买了HYSYS后推出的第一个版本。

HYSYS以具有十几年世界各地石油化工领域的应用历史的HYSIM为其坚实的基础。

HYSYS包含更多、更复杂的物性计算包及单元操作，为了能更快速、准确得到计算结果，增加了强大的初始化及快速迭代计算工具。

同时还增加了系统优化、反应蒸馏、先进的变量计算表、用于控制研究的控制器和传递函数发生器。

HYSYS主要有以下特点：

（1）最先进的集成式工程环境。

由于使用了面向目标的新一代编程工具，使集成式的工程模拟软件成为现实。

在这种集成系统中，流程、单元操作是互相独立的。

流程只是各种单元操作这种目标的集合，单元操作之间靠流程中的物流发生联系。

在工程设计中稳态和动态使用的是同一个目标，然后共享目标的数据，不须进行数据传递。

因此在这种先进且易于使用的系统中用户能够得到最大的效益，对复杂的工艺流程往往要分成几个部分模拟。

这主要基于：

①小流程分析方便，速度快；

②对不同体系采用不同的热力学方法以取得更精确的结果，以往的软件基本采用的方法是先单独对小流程模拟，然后人工或软件通过文件将数据从一个流程传递到另一个流程。

这种

还可用模拟模型来优化工艺设计，同时通过进行一系列的工况研究，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。

（2）优化操作：

对于老厂，由ChemCAD建立的模型可作为工程技术人员用来改进工厂操作、提高产量的产率以及减少能量消耗的有力工具。

可用模拟的方法来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。

该模型可指导工厂的操作以降低费用、提高产率。

这样的例子在一些流程模拟软件应用较好的化工装置可以举出很多。

（3）技术改造：

ChemCAD也可用模拟研究工厂合理化方案以消除“瓶颈”问题，或采用先进技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。

ChemCAD还具有容易使用、高度集成、界面友好等特点。

ChemCAD拥有最短的学习曲线。

1.4四款软件的比较

简单总结以下几点：

（1）一般认为，PROII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AspenPlus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，AspenPlus是学院派；

（2）HYSYS主要用于炼油，动态模拟是它的优势，SPEN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，开方式的，它和HYSYS同属一家公司；

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，使用不方面，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；

（3）我觉得AspenPlus的计算是最精确的，数据库的建设也是最完善的。

由于它考虑的方面非常全面，所以学起来比较费劲。

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，我用的5.0版本，就只有2000中常用物质的物性数据。

PRO/II在这两方面都在中间。

（4）从易收敛性上看，ChemCAD>

HYSYS>

PRO/II

（5）从贴近工业实际看，PRO/II>

ChemCAD四个都是工程模拟仿真软件，其中AspenPlus、PRO/II、HYSYS为国内绝大多数设计院所使用。

感觉AspenPlus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。

2.计算机在化工规划和控制方面的应用

过程工业模型化系统（PIMS，即ProcessesIndustryModelingSystem）是美国AspenTech公司的产品，广泛使用于美洲60％的炼油厂、全世界170多个炼油厂。

AspenPIMS通过提供一个能运行于个人电脑且功能强大易于使用的线性规划软件工具，在世界范围内引起了一场炼油厂计划安排的革命。

简单控制系统和常用复杂控制系统都以经典控制理论为理论基础，是在广泛采用常规仪表的年代发展起来的。

随着现代控制理论与计算机控制技术等学科的发展，为了满足工业生产过程自动化的迫切要求，特别是对于特性复杂的过程，如具有不确定性（如环境结构和参数的未知性、时变性、随机性、突变性）、非线性、变量间的关联性、信息的不完全性和大纯滞后性等的过程，采用PID控制往往达不到满意的控制效果，需要有新的控制系统结构与控制算法，因此，自20世纪70年代以来，国内外大力致力于先进过程控制系统的研究和开发。

2.1AspenPIMS

PIMS是一个功能强大且易于使用的流程工业经济计划的线性规划模型系统，既可用来优化石油化工以及其他流程工业的运行和设计，又广泛应用于原油采购、生产计划制定、成品油出厂质量调合、技改技措项目的投资评估、短期计划或长期战略的规划。

PIMS扩展的综合诊断信息告诉用户模型中什