常见的化工过程模拟软件有哪些?这些软件都有什么优点和擅长?

化工生产过程可以简单概括为输入原料和能源、输出产品和废物。要实现清洁生产,一是要减少资源的消耗;二是要减少废物的产生,即要尽可能将原料转化为产品;三是节约能量,并尽可能采用清洁能源。

我国化工行业中应用到的清洁生产技术主要包括:

①过程模拟技术;

②过程集成技术;

③清洁的生产工艺;

④清洁的反应体系;

⑤超常规反应技术;

⑥催化技术;

⑦化工设备技术;

⑧清洁能源。

什么是化工流程模拟技术?

在众多的清洁生产技术中,化工流程模拟技术是由信息技术与化工技术相结合,以化工工艺过程的机理模型为基础,根据化工工艺过程的数据,如物料的温度、压力、组成、流量及设备参数(如精馏塔的板数、进料位置),用数学方法来描述一个有多个单元的化工流程,通过在计算机进行单元或全过程的物料衡算、热量衡算,建立模型并通过改变各种有效操作参数,从而得所需的最优结果。这其中包括最受关心的原材料消耗、工程消耗和产品、副产品的产量和质量、设备尺寸估算和能量分析等许多重要数据

近些年随着计算机技术的飞速发展,软件、硬件的性能全面提高,可使实际的化工生产过程全面、精确地反映在计算机上,而不需改变现有装置的任何参数,因此,在理论上有了很大的优化空间。化工模拟人员可以在计算机上以实际装置为基础,任意改动工艺参数,确定出不同的方案,全方位综合对比分析各方案的优缺点,从而得到经济效益、环境效益最优的方案,达到清洁生产的目的。而且,应用流程模拟技术可以节省大量时间、原料和操作费用,提高产品质量和产量,降低消耗,同时还可以对化工生产过程的规划、研究和开发及技术可靠性作出分析和对比。

常见的化工过程模拟软件有哪些?这些软件都有什么优点和擅长?

常见化工模拟软件介绍

01

Aspen Plus

Aspen Plus化工流程模拟系统是20世纪70年代由美国能源部委托麻省理工大学开发的大型化工模拟软件,由美国最大的过程应用软件公司ASPEN技术公司80年代初推向市场,它的数据库包括约6000种纯物质的数据,同时该数据库也收集了25万多套气液平衡和液液平衡数据。用户可以把自己初始的物性数据输入Aspen Plus系统当中,利用它提供的单元操作模型,通过严格的计算方法,准确地进行单元和全过程的模拟计算。利用这一软件还可以优化已有装置的操作条件或开发设计新建、改建装置。由于其具有功能强大、模拟准确、使用方便等特点,而广泛用于化工、炼油、石油化工、气体加工、煤炭、医药、冶金、环境保护、动力、节能和食品等工业领域。

常见的化工过程模拟软件有哪些?这些软件都有什么优点和擅长?

除了具有流程模拟功能,Aspen Plus还具有灵敏度分析、工艺计算、物性数据回归、经济评价等其他方面的功能。此外,实际生产中,某些物质在Aspen Plus自带的数据库中查找不到时,Aspen Plus还具有物性估算的功能。

02

Hysys

Hysys模拟软件是加拿大著名油气加工模拟软件工程公司Hyprotech公司研究开发出的产品,它被Aspen Tech公司收购后,软件得到升级,并为数据集成带来了很大的方便。此数据集成系统的特点是工艺流程和单元操作依靠物流相关联。Hysys模拟软件分为动态模拟和稳态模拟两大部分,模拟过程中稳态和动态同时使用同一个目标,不需要传递数据,而且可以很方便地从静态切换到动态。其动态模拟最突出的优点就是可以实时的测量和控制运行中所有系统,以便于在线调整操作参数,而且当优化模型直接与DCS控制系统相连时,可以实时找出工艺流程的最佳操作条件。Hysys的特点是操作方便、计算效率高、计算的收敛性强,更关注工段级的操作,更强调实时性,可以和Aspen Plus形成功能互补,广泛应用于石油化工、电解质、制药和气体处理等相关领域。

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PROII

Pro/II软件是由美国SimSic公司开发的流程模拟软件,拥有包含了超过1700种物质的物性数据库、40多种单元操作模块它不仅可以进行基本的稳态模拟,还能够计算物质性能、设计工艺设备、估算运行费用、评价经济效益及进行环境保护方面的计算。它的发展历史悠久,积累了大量的实际工程经验,能够模拟整个工艺流程中包括简单的管道、阀门和复杂的反应器、分离器在内的所有装置。Pro/II软件还可以同换热器计算软件等其他大型软件联用,其结果也能以Word、Excel等多种方式输出,广泛应用于油气加工、炼油、化工、聚合物及制药行业中新建装置设计、老旧装置优化及技术改造。

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04

ChemCAD

ChemCAD软件是美国Chemstations公司开发的流程模拟软件,提供大量的热平衡和相平衡计算方法,包含39种K值计算方法和13种焓计算方法,同时提供了50多个单元操作模型用于物料平衡和能量平衡核算,可以满足化工厂的基本需要,为开发、设计工艺流程,改造、优化生产技术提供一定的理论支持。ChemCAD软件在Windows系统中即可运行,并且可与其他的应用程序兼容,这样极大地方便了模拟数据在ChemCAD与其他应用程序之间的传输。ChemCAD软件主要应用于化学和石油工业、炼油、油气加工、制药工业等领域。

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05

gPROMS

gPROMS软件是由帝国理工学院PSE研究中心研制开发出来的,具有过程建模、仿真、及动态模拟等功能。gPROMS基于联立模块思想,将复杂的对象模型逐级分解成多个简单模型,用这些连接起来的简单模型来替代复杂模型,这样就降低了对复杂过程建模的难度,而且使编译的简单模型有了更强的通用性。与其他模拟软件相比,gPROMS有很强的处理非连续性过程能力,而且能够与多种应用程序建立动态连接,共同完成复杂流程的模拟。如:它可以与Aspen软件相连接,借助Aspen的物性数据库来完成精馏等化工过程的模拟,得到的模拟数据可以直接输出到Excel文件中。gPROMS的应用领域十分广泛,其在化学工业、石油化工、石油和天然气加工、精细化工、食品工业和制药都拥有众多用户。

常见的化工过程模拟软件有哪些?这些软件都有什么优点和擅长?

下表为以上5种软件的性能对比。

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