本文摘要：這篇化工論文投稿發(fā)表了化工工藝設(shè)計(jì)中過(guò)程模擬的作用，化工工藝需要以各類(lèi)完善的設(shè)備作為實(shí)踐基礎(chǔ), 對(duì)化工工藝實(shí)現(xiàn)優(yōu)化也是如此, 影響工藝的因素是很多的, 要想對(duì)這些工藝進(jìn)行改進(jìn)有很多問(wèn)題是需要注意的, 優(yōu)化的方法也是從不同的角度提出并實(shí)施。 關(guān)鍵詞：
這篇化工論文投稿發(fā)表了化工工藝設(shè)計(jì)中過(guò)程模擬的作用，化工工藝需要以各類(lèi)完善的設(shè)備作為實(shí)踐基礎(chǔ), 對(duì)化工工藝實(shí)現(xiàn)優(yōu)化也是如此, 影響工藝的因素是很多的, 要想對(duì)這些工藝進(jìn)行改進(jìn)有很多問(wèn)題是需要注意的, 優(yōu)化的方法也是從不同的角度提出并實(shí)施。
關(guān)鍵詞：化工論文投稿,過(guò)程模擬優(yōu)化;化工工藝;應(yīng)用
化工模擬優(yōu)化技術(shù)在化工工藝的設(shè)計(jì)、測(cè)試、優(yōu)化中的應(yīng)用使化工工藝設(shè)計(jì)得到發(fā)展，它常常與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬化工過(guò)程，進(jìn)行相應(yīng)的能量平衡、化學(xué)平衡、及相平衡等方面的計(jì)算，是很有效的研究方法。并且在模擬基礎(chǔ)上對(duì)化工工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行最優(yōu)計(jì)劃和調(diào)度，促進(jìn)化工工藝的發(fā)展。
1過(guò)程模擬優(yōu)化概述
過(guò)程模擬優(yōu)化即對(duì)化工過(guò)程進(jìn)行模擬和在線(xiàn)優(yōu)化，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是利用更為方便、經(jīng)濟(jì)而性能相似的系統(tǒng)來(lái)對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的過(guò)程和性能進(jìn)行模擬，是以計(jì)算機(jī)軟件為工具，能夠預(yù)測(cè)過(guò)程中可能發(fā)生的情況。其中，化工過(guò)程可以是實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)過(guò)程，也可以?xún)H僅是一種假想過(guò)程。過(guò)程模擬優(yōu)化在化工設(shè)計(jì)中的核心內(nèi)容，就是其在化工工藝設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，主要進(jìn)行物料與熱量衡算、工藝流程模擬和設(shè)備尺寸計(jì)算等工作。這種技術(shù)應(yīng)用能夠有效提高化工工藝設(shè)計(jì)的工作效率，便于多方案評(píng)比，對(duì)工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化具有重要意義。
2過(guò)程模擬優(yōu)化軟件發(fā)展歷程
在化工工藝設(shè)計(jì)中，過(guò)程模擬優(yōu)化預(yù)先設(shè)定某項(xiàng)參數(shù)，在過(guò)程模擬中得到滿(mǎn)足需求的另一些參數(shù)值。同時(shí)，確定某些主要的操作條件，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性能最佳化。在過(guò)程模擬優(yōu)化技術(shù)中最常用的數(shù)學(xué)模型有兩種，一種是靜態(tài)數(shù)學(xué)模型，對(duì)化工離線(xiàn)工作進(jìn)行調(diào)試和優(yōu)化;另一種是動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，可以對(duì)化工工作進(jìn)行在線(xiàn)實(shí)時(shí)控制。
在數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)建立過(guò)程模擬軟件。過(guò)程模擬優(yōu)化軟件最開(kāi)始是由美國(guó)Kellogg公司1958年研制開(kāi)發(fā)的，是世界上第一款過(guò)程模擬軟件，叫作FlexibleFlowshee，這款軟件對(duì)化工產(chǎn)生了重大影響，在化工產(chǎn)業(yè)中推廣開(kāi)來(lái)，促進(jìn)了化工產(chǎn)業(yè)和化工工藝的發(fā)展�；谶@款軟件的化工過(guò)程模擬優(yōu)化系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)，主要擁有三個(gè)功能板塊，即化工單元程序庫(kù)、物性計(jì)算程序包和計(jì)算方法程序庫(kù)。這些功能能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)反應(yīng)、換熱等各種功能運(yùn)行、計(jì)算熱力學(xué)性質(zhì)、氣液相平衡、化學(xué)平衡等。但在這個(gè)時(shí)期，過(guò)程模擬軟件功能仍然具有局限性，不能夠完全適用于化工過(guò)程中。
之后在上世紀(jì)60年代末到70年代中期出現(xiàn)了第二代過(guò)程模擬程序，比如Flowtran程序。這個(gè)時(shí)期的過(guò)程模擬程序相對(duì)上一個(gè)時(shí)期來(lái)說(shuō)，物性數(shù)據(jù)更加全面、計(jì)算方法得到了發(fā)展，但在軟件的二次開(kāi)發(fā)方面存在局限。第三代開(kāi)始出現(xiàn)在上世紀(jì)80年代，穩(wěn)態(tài)流程模擬軟件獲得了發(fā)展，且發(fā)展速度很快，這些軟件更加優(yōu)化，各個(gè)單元操作模塊可以實(shí)現(xiàn)自由組合，對(duì)新工藝的生產(chǎn)進(jìn)行模擬。現(xiàn)行的過(guò)程模擬軟件同時(shí)具備靜態(tài)模擬和動(dòng)態(tài)模擬的功能，并可以對(duì)這兩種模式進(jìn)行自由轉(zhuǎn)換。
3過(guò)程模擬優(yōu)化在化工工藝設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
過(guò)程模擬優(yōu)化可以通過(guò)改進(jìn)化工工藝設(shè)計(jì)，提高化工生產(chǎn)效率。以大慶石化總廠(chǎng)為例，其在1992、1993年間引進(jìn)了AspenPlus和SPYRO，并與專(zhuān)業(yè)的公司合作，利用過(guò)程模擬優(yōu)化程序在乙烯裂解裝置進(jìn)行相關(guān)模擬技術(shù)，通過(guò)過(guò)程模擬，將裂解爐出口溫度調(diào)高了4℃，從而使裂解深度加深，生產(chǎn)出更多的乙烯。大慶總廠(chǎng)在得出確切的模擬結(jié)果后，迅速調(diào)整生產(chǎn)，2個(gè)半月后經(jīng)濟(jì)效益就增加了87.3萬(wàn)元，實(shí)現(xiàn)了利潤(rùn)最大化。在對(duì)國(guó)內(nèi)某催化裂化裝置進(jìn)行了優(yōu)化研究，通過(guò)過(guò)程模擬技術(shù)對(duì)該裝置進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，更新了操作方法，使該裝置的柴油收率提高了5%~7%，經(jīng)濟(jì)效益得到顯著提升。
4過(guò)程模擬優(yōu)化在化工工藝設(shè)計(jì)中的作用
(1)對(duì)化工工藝進(jìn)行故障診斷。在化工生產(chǎn)中，對(duì)經(jīng)濟(jì)效益的追求一直都十分重視，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，對(duì)化工工藝進(jìn)行檢測(cè)所用的時(shí)間較長(zhǎng)，且成本投資高，不利于企業(yè)實(shí)現(xiàn)更高的經(jīng)濟(jì)效益。而過(guò)程模擬優(yōu)化的利用，能夠?qū)すに嚨倪\(yùn)行進(jìn)行快速模擬，還能夠?qū)Ρ鹊贸鲎顑?yōu)方案，不僅節(jié)省了投入時(shí)間，而且最優(yōu)方案的應(yīng)用可以為企業(yè)爭(zhēng)取更大的經(jīng)濟(jì)效益。
(2)對(duì)化工工藝進(jìn)行改造。在化工工藝設(shè)計(jì)中，往往存在多種設(shè)計(jì)方案以待選取，而過(guò)程模擬軟件能夠使用精確的計(jì)算、以及過(guò)程模擬對(duì)比得出最優(yōu)方案。過(guò)程模擬軟件對(duì)各單元操作提供各種工藝參數(shù)，在模擬運(yùn)行中，找出設(shè)計(jì)中存在缺陷的地方，并對(duì)不足之處具體指出解決方法，加快了化工工藝設(shè)計(jì)的進(jìn)程，使設(shè)計(jì)工作更加高效。
5結(jié)束語(yǔ)
在現(xiàn)代化工產(chǎn)業(yè)中，對(duì)化工工藝的要求越來(lái)越高，包含能源、軍工、環(huán)境、冶金等國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展中重要組成部分。對(duì)化工工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，不僅會(huì)節(jié)約企業(yè)化工生產(chǎn)中的時(shí)間成本和資金投入，同時(shí)在環(huán)保方面也能降低對(duì)環(huán)境的危害，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展具有重要意義。此外，也要不斷研制開(kāi)發(fā)更高效的過(guò)程模擬優(yōu)化軟件，使之與化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展相適應(yīng)。
參考文獻(xiàn)
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作者：馬升勇 單位：天津辰力工程設(shè)計(jì)有限公司
推薦閱讀：《中國(guó)化工裝備》(雙月刊)創(chuàng)刊于1999年，由中國(guó)化工裝備協(xié)會(huì)主辦。是中國(guó)化工裝備協(xié)會(huì)主辦的科技期刊，覆蓋化工設(shè)備，橡膠機(jī)械，搪玻璃設(shè)備，儀表電氣，非金屬化工設(shè)備等各專(zhuān)業(yè)。
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