化工工藝設計中過程模擬的作用

　　這篇化工論文投稿發(fā)表了化工工藝設計中過程模擬的作用，化工工藝需要以各類完善的設備作為實踐基礎, 對化工工藝實現優(yōu)化也是如此, 影響工藝的因素是很多的, 要想對這些工藝進行改進有很多問題是需要注意的, 優(yōu)化的方法也是從不同的角度提出并實施。

　　關鍵詞：化工論文投稿,過程模擬優(yōu)化;化工工藝;應用

　　化工模擬優(yōu)化技術在化工工藝的設計、測試、優(yōu)化中的應用使化工工藝設計得到發(fā)展，它常常與實驗研究相結合，通過計算機模擬化工過程，進行相應的能量平衡、化學平衡、及相平衡等方面的計算，是很有效的研究方法。并且在模擬基礎上對化工工藝設計進行最優(yōu)計劃和調度，促進化工工藝的發(fā)展。

　　1過程模擬優(yōu)化概述

　　過程模擬優(yōu)化即對化工過程進行模擬和在線優(yōu)化，簡單來說就是利用更為方便、經濟而性能相似的系統來對復雜系統的過程和性能進行模擬，是以計算機軟件為工具，能夠預測過程中可能發(fā)生的情況。其中，化工過程可以是實際生產過程、實驗過程，也可以僅僅是一種假想過程。過程模擬優(yōu)化在化工設計中的核心內容，就是其在化工工藝設計中的應用，主要進行物料與熱量衡算、工藝流程模擬和設備尺寸計算等工作。這種技術應用能夠有效提高化工工藝設計的工作效率，便于多方案評比，對工藝設計優(yōu)化具有重要意義。

　　2過程模擬優(yōu)化軟件發(fā)展歷程

　　在化工工藝設計中，過程模擬優(yōu)化預先設定某項參數，在過程模擬中得到滿足需求的另一些參數值。同時，確定某些主要的操作條件，實現系統性能最佳化。在過程模擬優(yōu)化技術中最常用的數學模型有兩種，一種是靜態(tài)數學模型，對化工離線工作進行調試和優(yōu)化;另一種是動態(tài)數學模型，可以對化工工作進行在線實時控制。

　　在數學模型的基礎上，利用計算機技術建立過程模擬軟件。過程模擬優(yōu)化軟件最開始是由美國Kellogg公司1958年研制開發(fā)的，是世界上第一款過程模擬軟件，叫作FlexibleFlowshee，這款軟件對化工產生了重大影響，在化工產業(yè)中推廣開來，促進了化工產業(yè)和化工工藝的發(fā)展�；�于這款軟件的化工過程模擬優(yōu)化系統程序結構，主要擁有三個功能板塊，即化工單元程序庫、物性計算程序包和計算方法程序庫。這些功能能夠實現系統反應、換熱等各種功能運行、計算熱力學性質、氣液相平衡、化學平衡等。但在這個時期，過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程中。

　　之后在上世紀60年代末到70年代中期出現了第二代過程模擬程序，比如Flowtran程序。這個時期的過程模擬程序相對上一個時期來說，物性數據更加全面、計算方法得到了發(fā)展，但在軟件的二次開發(fā)方面存在局限。第三代開始出現在上世紀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，各個單元操作模塊可以實現自由組合，對新工藝的生產進行模擬�，F行的過程模擬軟件同時具備靜態(tài)模擬和動態(tài)模擬的功能，并可以對這兩種模式進行自由轉換。

　　3過程模擬優(yōu)化在化工工藝設計中的應用

　　過程模擬優(yōu)化可以通過改進化工工藝設計，提高化工生產效率。以大慶石化總廠為例，其在1992、1993年間引進了AspenPlus和SPYRO，并與專業(yè)的公司合作，利用過程模擬優(yōu)化程序在乙烯裂解裝置進行相關模擬技術，通過過程模擬，將裂解爐出口溫度調高了4℃，從而使裂解深度加深，生產出更多的乙烯。大慶總廠在得出確切的模擬結果后，迅速調整生產，2個半月后經濟效益就增加了87.3萬元，實現了利潤最大化。在對國內某催化裂化裝置進行了優(yōu)化研究，通過過程模擬技術對該裝置進行優(yōu)化計算，更新了操作方法，使該裝置的柴油收率提高了5%~7%，經濟效益得到顯著提升。

　　4過程模擬優(yōu)化在化工工藝設計中的作用

　　(1)對化工工藝進行故障診斷。在化工生產中，對經濟效益的追求一直都十分重視，傳統的實驗設計方法，對化工工藝進行檢測所用的時間較長，且成本投資高，不利于企業(yè)實現更高的經濟效益。而過程模擬優(yōu)化的利用，能夠對化工工藝的運行進行快速模擬，還能夠對比得出最優(yōu)方案，不僅節(jié)省了投入時間，而且最優(yōu)方案的應用可以為企業(yè)爭取更大的經濟效益。

　　(2)對化工工藝進行改造。在化工工藝設計中，往往存在多種設計方案以待選取，而過程模擬軟件能夠使用精確的計算、以及過程模擬對比得出最優(yōu)方案。過程模擬軟件對各單元操作提供各種工藝參數，在模擬運行中，找出設計中存在缺陷的地方，并對不足之處具體指出解決方法，加快了化工工藝設計的進程，使設計工作更加高效。

　　5結束語

　　在現代化工產業(yè)中，對化工工藝的要求越來越高，包含能源、軍工、環(huán)境、冶金等國家經濟發(fā)展中重要組成部分。對化工工藝設計進行優(yōu)化，不僅會節(jié)約企業(yè)化工生產中的時間成本和資金投入，同時在環(huán)保方面也能降低對環(huán)境的危害，對國民經濟健康發(fā)展具有重要意義。此外，也要不斷研制開發(fā)更高效的過程模擬優(yōu)化軟件，使之與化工產業(yè)的發(fā)展相適應。

　　參考文獻

　　[1]徐路.過程模擬優(yōu)化在化工工藝設計中的應用[J].山西青年(下半月)，2013(6)：167.

　　[2]李振夏，方壽海，程乃毅.化工過程模擬優(yōu)化的演變優(yōu)化方法[J].南京化工大學學報(自然科學版)，1998(1)：11-16.

　　作者：馬升勇 單位：天津辰力工程設計有限公司

　　推薦閱讀：《中國化工裝備》(雙月刊)創(chuàng)刊于1999年，由中國化工裝備協會主辦。是中國化工裝備協會主辦的科技期刊，覆蓋化工設備，橡膠機械，搪玻璃設備，儀表電氣，非金屬化工設備等各專業(yè)。

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