化工系统过程模拟与优化.doc

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1、学号：《化工系统工程》课程论文学院化学化工学院专业化学工程与工艺年级2009级姓名论文题目化工系统过程模拟与优化指导教师职称讲师成绩2012年6月15日10目录摘要1关键词1Abstract1前言11发展迅猛的成因12化工过程模拟的进展22.1分子模拟22.2单元过程的模拟32.3化工流程模拟42.3.1模型化的方法42.3.2动态流程模拟53化工过程的优化63.1化工数据的校正63.2化工过程优化的层次结构64主要的化工模拟软件及其应用75结束语9参考文献910化工系统过程模拟与优化摘要：化工系统过程模拟是计算机化工应用中最为基础、

2、发展最为成熟的技术之一。本文从分子模拟、单元过程模拟及流程模拟三个模拟层次综述其发展现状及发展趋势。并对过程的优化和当前流行的国际国内商业化化工过程模拟软件及其主要功能、应用领域作了系统的总结。关键词：过程优化；分子模拟；过程模拟；流程模拟Abstract：Chemicalprocesssimulationsystemisthemostbasiccomputerchemicalapplication,developmentofoneofthemostmaturetechnology.Thisarticlefrommolecularsi

3、mulation,unitprocesssimulationandprocesssimulationthreesimulationinitsdevelopmentlevelsituationandthedevelopmenttendency.Andtheprocessoptimizationandthecurrentpopularinternationalanddomesticcommercialchemicalprocesssimulationsoftwareanditsmainfunctionandapplicationfield

4、isthesummaryofthesystem.Keywords：Processoptimization;Molecularsimulation;Processsimulation;Processsimulation前言利用计算机高超的能力解算化工过程的数学模型[1]，以模拟化工过程系统的性能，这种技术早在50年代已开始在化学工业中应用。经过40年的发展，现已成为一种普遍采用的常规手段，广泛应用于化工过程的研究开发、设计、生产操作的控制与优化，操作工的培训和老厂技术改造。而且随着计算机硬件的性能价格比的迅速提高、软件环境的改善与丰富，

5、过程模拟技术发展的势头有增无减。1发展迅猛的成因这种发展的成因可以归结为以下几个方面：首先，化工行业市场竞争剧烈，要求化工新产品、新工艺开发周期短，用数学模拟可以大大加快筛选进度、减少实验工作、提高工程放大倍数、降低研究开发成本,从而提高竞争能力。其次，老厂面临愈来愈严酷的竞争，环境保护规定愈来愈严，10安全规定及质量要求愈来愈高，而过程模拟正是计算机辅助操作运营的基础对老厂改进操作优化控制及挖潜技术改造具有重要作用。再次，过程模拟也是计算机辅助工艺设计的基础是每个化工工程设计单位不缺少的手段。从系统工程角度来看，一个大型化工厂由一些

6、不同层次的子系统组成。因此，就化过程模拟而言[2],也就有不同层次的过程模拟。2化工过程模拟的进展一个化工厂流程模拟的象在十儿米至上百米的规模范围，而其单元程子系统则为几厘米至几米大小。进一步深模拟每个单元过程设备的内部传递过程和反过程，则模拟对象小到毫米至亚微米级，而在计算分子物性或研制新的药品时，要模拟分子的性能，这时模拟对象可小到纳米级。下面分3个层次来介绍化工过程模拟的进展，重点介绍化工流程模拟和优化。2.1分子模拟分子模拟又可分为两个不同的层次：一种是对大量分子在运动中产生的宏观性质的模拟；另一种则是研究单个分子的内部结构与

7、其药物活性之间关系，即所谓“分子设计”。根据统计力学法则，从分子位置及运动的统计来计算所要求的宏观性质，不仅可以大大节省试验工作量，而且有时成为实验所不可能完成的唯一手段，在以下几个方面十分有用：(1)复杂系统的相行为预测极端压力及温度条件下的流体相图，电离系统的相图，熔融盐类及胶体悬浮体系，生物流体中的双元及高元缔合液的相行为这在生物工程发展中十分重要。(2)微孔介质和相介面性质在分子数量很少的系统中，如液滴、气泡、孔穴中的流体及凝胶粒子等，用经典热力学来解释表面现象平衡是不适用的。用分子模拟[3]可以预测催化剂颗粒、吸附剂、膜分离

8、等微孔介质中的流体特性；预测直径小于20￡时，液滴表面曲率强烈影响下的液滴性质；模拟分子性质与表面活性之间关系以便为三次采油回收及其他工业过程设计找出更好的表面活性剂。(3)研究蛋白质在溶液中的稳定性由蛋白质的化学结构来