十、計(jì)算機(jī)在化工設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1、十、 計(jì)算機(jī)在化工設(shè)計(jì)中的應(yīng)用流程模擬軟件化工過程計(jì)算軟件化工廠三維軟模型設(shè)計(jì)CAD技術(shù)1流程模擬軟件AspenPro IIChemcadHysys2ASPEN PLUS生產(chǎn)裝置設(shè)計(jì)、穩(wěn)態(tài)模擬和優(yōu)化的大型通用流程模擬系統(tǒng) Aspen Plus是大型通用流程模擬系統(tǒng)，源于美國能源部七十年代后期在麻省理工學(xué)院（MIT）組織的會(huì) 戰(zhàn)，開發(fā)新型第三代流程模擬wiki軟件/wiki。該項(xiàng)目稱為“過程工程的先進(jìn)系統(tǒng)”(Advanced System for Process Engineering，簡稱ASPEN）,并于1981年底完成。1982年為了將其商品化，成立了AspenTech公司，并稱之為Asp

2、en Plus。該軟件經(jīng)過20多年來不斷地改進(jìn)、擴(kuò)充和提高，已先后推出了十多個(gè)版本，成為舉世公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)大型流程模擬軟件，應(yīng)用案例數(shù)以百萬計(jì)。全球各大化工、石化、煉油等過程工業(yè)制造企業(yè)及著名的工程公司都是Aspen Plus的用戶。3ASPEN 特性 ASPEN PLUS有一個(gè)公認(rèn)的跟蹤記錄，在一個(gè)工藝過程的制造的整個(gè)生命周期中提供巨大的經(jīng)濟(jì)效益，制造生命周期包括從研究與開發(fā)經(jīng)過工程到生產(chǎn)。 ASPEN PLUS使用最新的軟件工程技術(shù)通過它的Microsoft Windows圖形界面和交互式客戶-服務(wù)器模擬結(jié)構(gòu)使得工程生產(chǎn)力最大。 ASPEN PLUS擁有精確模擬范圍廣泛的實(shí)際應(yīng)用所需的工程能力

3、， 這些實(shí)際應(yīng)用包括從煉油到非理想化學(xué)系統(tǒng)到含電解質(zhì)和固體的工藝過程。 ASPEN PLUS是AspenTech的集成聰明制造系統(tǒng)技術(shù)的一個(gè)核心部分， 該技術(shù)能在你公司的整個(gè)過程工程基本設(shè)施范圍內(nèi)捕獲過程專業(yè)知識(shí)并充分利用。 在實(shí)際應(yīng)用中，ASPEN PLUS可以幫助工程師解決快速閃蒸計(jì)算、設(shè)計(jì)一個(gè)新的工藝過程、查找一個(gè)原油加工裝置的故障或者優(yōu)化一個(gè)乙烯全裝置的操作等工程和操作的關(guān)鍵問。4ASPEN 功能 Aspen Plus AspenTech工程套裝軟件(AES)的一個(gè)成員，它是一套非常完整產(chǎn)品，特別對(duì)整個(gè)工廠、企業(yè)工程流程工程實(shí)踐和優(yōu)化和自動(dòng)化有著非常重要的促進(jìn)作用。自動(dòng)的把流程模型與工

4、程知識(shí)數(shù)據(jù)庫、投資分析，產(chǎn)品優(yōu)化和其它許多商業(yè)流程結(jié)合。 Aspen Plus包括數(shù)據(jù)，物性，單元操作模型，內(nèi)置缺省值，報(bào)告及為滿足其它特殊工業(yè)應(yīng)用所開發(fā)的功能。比如像電解質(zhì)模擬，Aspen Plus主要的功能如下： Windows交互性界面：界面包括工藝流程圖形視圖，輸入數(shù)據(jù)瀏覽視圖，獨(dú)特的NEXT專家向?qū)到y(tǒng)，來引導(dǎo)用戶進(jìn)行完整的、一致的流程的定義。 EO模型：方程模型有著先進(jìn)參數(shù)管理和整個(gè)模擬的靈敏分析或者是模擬特定部分的分析。序貫?zāi)K法和面向方程的解決技術(shù)允許用戶模擬多嵌套流程。即使很小問題也能很快地、精確的解決，比如像塔的 divided sump simulation. 5ASPE

5、N 功能ActiveX (OLE Automation)控件. 可以和微軟 Excel 和 Visual Basic 方便的連接，支持 OLE （對(duì)象鏈接與嵌入）功能，比如像復(fù)制，粘貼或鏈接。 全面的單元操作：包括氣/液，氣/液/液，固體系統(tǒng)和用戶模型。 ACM Model Export選項(xiàng)：用戶可以在 Aspen Custom Modeler （ ACM ）創(chuàng)建模擬模型和編譯。編譯好的模型可以應(yīng)用在 Aspen Plus 靜態(tài)模擬中，可以是序貫?zāi)K法模式下或面向方程的解決方案的模式下。 熱力學(xué)物性： 物性模型和數(shù)據(jù)是得到精確可靠的模擬結(jié)果的關(guān)鍵。 Aspen plus 使用廣泛的、已經(jīng)驗(yàn)證了

6、的物性模型，數(shù)據(jù)和 Aspen Properties 中可用估算方法，它涵蓋了非常廣泛的范圍從簡單的理想物性流程到非常復(fù)雜的非理想混合物和電解質(zhì)流程。內(nèi)置數(shù)據(jù)庫包含有8500種組分物性數(shù)據(jù)，包括有機(jī)物，無機(jī)物，水合物，和鹽類；還有 4000 種二元混合物的 37,000 組二元交互數(shù)據(jù)，二元交互數(shù)據(jù)來自于 Dortmund 數(shù)據(jù)庫，獲得 DECHEMA 授權(quán)。 收斂分析：自動(dòng)分析和建議優(yōu)化的撕裂物流、流程收斂方法和計(jì)算順序，即使是巨大的具有多個(gè)物流和信息循環(huán)的流程，收斂分析非常方便。 6ASPEN 功能Calculator models 計(jì)算模式 ： 包含 ad-hoc 計(jì)算與 內(nèi)嵌的 FOR

7、TRAN 和 Excel 模型接口。 靈敏度分析：非常方便地用表格和圖形表示工藝參數(shù)隨wiki設(shè)備/wiki規(guī)定和操作條件的變化而變化。 案例研究： 用不同的輸入進(jìn)行多個(gè)模擬，比較和分析。 Design Specification 功能: 自動(dòng)計(jì)算操作條件或設(shè)備參數(shù)，滿足指定的性能目標(biāo)。 數(shù)據(jù)擬合：將工藝模型與真實(shí)的裝置數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，確保精確的和有效的真實(shí)裝置模型。 優(yōu)化功能：確定裝置操作條件，最大化任何規(guī)定的目標(biāo)，如收率、能耗、物流純度和工藝經(jīng)濟(jì)條件。 開放的環(huán)境：可以很容易地和內(nèi)部產(chǎn)品互相整合，或者是第三方軟件。可以是實(shí)用微軟的 Excel ， FORTRAN 或者 Aspen Custo

8、m Modeler來創(chuàng)建模型，Aspen plus 支持工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，比如 CAPE- OPEN 和 IK-CAPE ，Aspentech 是 CAPE-OPEN 實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)的會(huì)員。 7ASPEN目標(biāo)：優(yōu)化流程設(shè)計(jì)Aspen Plus 在整個(gè)工藝裝置的從研發(fā)、工程到生產(chǎn)生命周期中，提供了經(jīng)過驗(yàn)證的巨大的經(jīng)濟(jì)效益。它將穩(wěn)態(tài)模型的功能帶到工程桌面，傳遞著無與倫比 的模型功能和方便使用的組合。利用Aspen Plus公司可以設(shè)計(jì)、模擬、故障診斷和管理有效益的生產(chǎn)裝置。8AspenTech：創(chuàng)新理念A(yù)spenTech公司的工程軟件產(chǎn)品已被用于設(shè)計(jì)和改進(jìn)工廠和工藝流程，以使裝置全生命操作周期的回報(bào)得以最大化

9、；制造與供應(yīng)鏈軟件產(chǎn)品則讓企業(yè)提高工廠與供應(yīng)鏈的利潤。把此兩大產(chǎn)品系列結(jié)合在一起則創(chuàng)造出了企業(yè)運(yùn)營管理（Enterprise Operations Management，簡稱EOM）解決方案，它是一個(gè)能讓過程工業(yè)制造商顯著改進(jìn)操作性能的集成化的企業(yè)級(jí)系統(tǒng)。9化工原理：講化工過程的單元操作 熱力學(xué)方法：講述物性計(jì)算方法化工系統(tǒng)工程：講述如何對(duì)化工系統(tǒng)進(jìn)行建模，分析、求解 如果簡單掌握前兩點(diǎn)就可以了，如果想進(jìn)一步深入，還需看看第三點(diǎn)。 學(xué)習(xí)aspen plus必備 知識(shí)10PRO/IIPRO/II 流程模擬程序,廣泛地應(yīng)用于化學(xué)過程的嚴(yán)格的質(zhì)量和能量平衡。美國SIMSCI公司是工業(yè)應(yīng)用軟件和相關(guān)服

10、務(wù)的主要提供商。這些軟件被廣泛的應(yīng)用在石油、石化、工業(yè)化工以及工程和制造相關(guān)專業(yè)。SIMSCI設(shè)計(jì)的軟件產(chǎn)品可以降低用戶的成本、提高效益、提高產(chǎn)品質(zhì)量、增強(qiáng)管理決策。PRO/II適用于：油/氣加工、煉油、化工、化學(xué)、工程和建筑、聚合物、精細(xì)化工/制藥等行業(yè)，主要用來模擬設(shè)計(jì)新工藝、評(píng)估改變的裝置配置、改進(jìn)現(xiàn)有裝置、依據(jù)環(huán)境規(guī)則進(jìn)行評(píng)估和證明、消除裝置工藝瓶頸、優(yōu)化和改進(jìn)裝置產(chǎn)量和效益等。 11PRO/II功能及特征 PROII軟件自80年代進(jìn)入中國后，已得到廣大用戶的好評(píng)，發(fā)揮出良好的效益。特別是一些大的石化和化工設(shè)計(jì)院的應(yīng)用，更能說明它的獨(dú)具功能和特點(diǎn)。這些單位有：北京煉油設(shè)計(jì)院BDI、石化

11、北京工程公司BPEC、寰球院、天辰院（2000年購買）、吉化院（2000年購買）、撫順院、烏石化院、大慶油田院、大慶天然氣公司等數(shù)十家單位（近年購買）。 12一、國內(nèi)應(yīng)用情況 1 在實(shí)用性上，PROII要比其它同類軟件更具優(yōu)勢，主要是該軟件的開發(fā)思路就是針對(duì)煉油化工行業(yè)，SIMSCI的計(jì)算模型已成為國際標(biāo)準(zhǔn)，公司擁有一批技術(shù)專家從事售后支持，可以解答用戶所遇到的疑難問題，這方面要優(yōu)于其它軟件公司；說明書中有大量的實(shí)用例子；使用戶更加容易使用軟件。這已被大院所認(rèn)可。2 PROII有標(biāo)準(zhǔn)的ODBC通道，可同換熱器計(jì)算軟件或其它大型計(jì)算軟件相連，另外還可與WORD、EXCEL、數(shù)據(jù)庫相連，計(jì)算結(jié)果可

12、在多種方式下輸出。3 原使用ASPEN軟件的單位如：BPEC、BDI、化工化一院（天辰）、環(huán)球公司等，認(rèn)為PROII更具有工程實(shí)用性。一些化工院和石化院正準(zhǔn)備購買PROII軟件。 13二、軟件功能特點(diǎn) 適用的行業(yè)：油/氣加工、煉油、化工、化學(xué)工程、建筑、聚合物、精細(xì)化工/制藥模擬應(yīng)用：設(shè)計(jì)新工藝、評(píng)估改變的裝置配置、改進(jìn)現(xiàn)有裝置、依據(jù)環(huán)境規(guī)則進(jìn)行評(píng)估和證明、消除裝置工藝瓶頸、優(yōu)化和改進(jìn)裝置產(chǎn)量和效益PRO/II 典型的化學(xué)工藝模型：合成氨、共沸精餾和萃取精餾、結(jié)晶、脫水工藝、無機(jī)工藝、液-液抽提、苯酚精餾、固體處理14聚合物：自由基聚合、一般目的的聚合（苯乙烯）、低密度聚合（乙烯）、聚合（甲基

13、丙烯酸甲脂）、聚合（乙烯基乙酸脂）、鏈增長聚合、聚酯、酰胺-尼龍6，尼龍6/6，尼龍6/12 、共聚、聚合（苯乙烯-甲基丙烯酸甲脂）、聚合（乙烯-乙烯基乙酸脂）煉油：原油預(yù)熱 、常壓蒸餾、減壓塔、FCC 主分餾塔、焦碳塔、氣體裝置、汽油穩(wěn)定、石腦油分離和氣提、反應(yīng)精餾、變換和甲烷化反應(yīng)器、酸水分離器、硫和HF酸烷基化、脫異丁烷塔等化工：乙烯分離塔、C3 分離塔、芳烴分離塔、環(huán)己烷裝置、MTBE 分離制造廠、萘轉(zhuǎn)化、烯烴生產(chǎn)、氧化生產(chǎn)、丙烯氯化氣體加工：胺脫硫、多級(jí)冷凍、壓縮機(jī)組、脫乙烷塔和脫甲烷塔、膨脹裝置、氣體脫氫、水合物生成/抑制、多級(jí)、平臺(tái)操作、冷凍回路、透平膨脹機(jī)優(yōu)化制藥：間歇精餾、間

14、歇反應(yīng)15一般化的閃蒸模型：閃蒸、閥、壓縮機(jī)/膨脹機(jī)、泵、管線、混合器/分離器方面Mixer/splitter精餾模型：Inside/out, SURE, CHEMDIST 算法、兩/三相精餾、四個(gè)初值估算器、電解質(zhì)、反應(yīng)精餾和間歇精餾、簡單模型、液-液抽提、填料塔的設(shè)計(jì)和核算、塔板的設(shè)計(jì)和核算、熱虹吸再沸器換熱器模型：管殼式、簡單式和LNG換熱器、嚴(yán)格空冷器模型、區(qū)域分析、加熱/冷卻曲線反應(yīng)器模型：轉(zhuǎn)化和平衡反應(yīng)、活塞流反應(yīng)器、連續(xù)攪拌罐式反應(yīng)器、在線 FORTRAN 反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 、吉布斯自由能最小、變換和甲烷化反應(yīng)器、沸騰釜式反應(yīng)器、Profimatics 重整和加氫器模型界面、間歇反應(yīng)器

15、聚合物模型：連續(xù)攪拌釜反應(yīng)器、活塞流反應(yīng)器、擦膜蒸發(fā)器固體模型：結(jié)晶器/溶解器、逆流傾析器、離心分離器、旋轉(zhuǎn)過濾器、干燥器、固體分離器、 旋風(fēng)分離器16組分?jǐn)?shù)據(jù)庫：2000多純組分庫、以DIPPR為基礎(chǔ)的庫、固體性質(zhì)、1900多組分/種類電解質(zhì)庫、非庫組分、虛擬組分和性質(zhì)化驗(yàn)描述、用戶庫、根據(jù)結(jié)構(gòu)確定性質(zhì)、多個(gè)化驗(yàn)混合、用于聚合物的Van Krevelen 方法17混合物數(shù)據(jù)：用于3000多VLE二元作用在線二元參數(shù)、2200在線共沸混合物用于參數(shù)估算、專用數(shù)據(jù)包、酒精脫水、天然氣脫水、帶有三乙烯乙二醇、來自GPA (GPSWAT)的酸水包、氣體和液體氨處理、硫醇等18熱力學(xué)計(jì)算方法多種:操作

16、單元：閃蒸罐，縮略圖，間歇精餾器，蒸餾器，液液抽提精餾器，側(cè)線塔，壓縮機(jī)，結(jié)晶器，旋流器，減壓設(shè)備，溶解器，膨脹機(jī)，閃蒸，帶有固體的閃蒸，LNG多股流換熱器，精確核算型換熱器，簡單換熱器，嚴(yán)格空冷器模型，加熱冷卻曲線，混合器，相包絡(luò)，管道，聚合物反應(yīng)器，泵，回流泵，閥,刮膜式蒸發(fā)器，平衡反應(yīng)器，轉(zhuǎn)換反應(yīng)器，吉布斯反應(yīng)器，塞流反應(yīng)器，平推流反應(yīng)器，全混流反應(yīng)器， 間歇式反應(yīng)器，固態(tài)顆粒分離器，分裂器，單變量控制器，多變量的控制器，物流計(jì)算器，流程優(yōu)化器，過程數(shù)據(jù)，用戶自定義操作單元,(電解質(zhì)模塊,SIMSCI外接的模塊) 等. 19用戶擴(kuò)展功能用戶自定義物流屬性包;增加用戶組份數(shù)據(jù);增加熱力學(xué)計(jì)

17、算方法;增加自定義操作單元模塊0個(gè);增加自定義計(jì)算模型個(gè);增加自定義電解質(zhì)模型個(gè)等20分析工具工況研究，優(yōu)化器，單相變量控制器，多相變量控制器，加熱/冷卻曲線等21PROII軟件除基本包以外，還提供給用戶有如下模塊：界面模塊HTFS、PRO/II-HTFS Interface自動(dòng)從PRO/II數(shù)據(jù)庫檢索物流物性數(shù)據(jù)，并用該數(shù)據(jù)創(chuàng)建一個(gè)HTFS 輸入文件。 HTFS 然后能輸出該文件，以訪問各種物流物性數(shù)據(jù)。HTRI、PRO/II-HTRI Interface 從 PRO/II數(shù)據(jù)庫檢索數(shù)據(jù)，并創(chuàng)建一個(gè)用于各種HTRI程序的 HTRI輸入文件。來自PRO/II熱物理性質(zhì)計(jì)算的物流性質(zhì)分配表提供給

18、HTRI的嚴(yán)格換熱器設(shè)計(jì)程序。這減少在兩個(gè)程序之間輸入數(shù)據(jù)的重復(fù)。Linnhoff March，來自PRO/II的嚴(yán)格質(zhì)量和能量平衡結(jié)果能傳送給 SuperTarget 塔模塊，以分析整個(gè)分離過程的能量效率。所建議的改進(jìn)方案然后就能在隨后的PRO/II運(yùn)行中求出值來。22應(yīng)用模塊Batch，攪拌釜反應(yīng)器和間歇蒸餾模型能夠獨(dú)立運(yùn)行或作為常規(guī) PRO/II流程的一部分運(yùn)行。操作可通過一系列的操作方案來說明，具有無比的靈活性。Electrolytes，該模塊嚴(yán)密結(jié)合了由OLI Systems, Inc開發(fā)的嚴(yán)格電解質(zhì)熱力學(xué)算法。The Electrolyte Utility Package（電解質(zhì)應(yīng)

19、用包），作為該模塊的一部分，進(jìn)一步擴(kuò)展了一些功能，如生成用戶電解質(zhì)模型和創(chuàng)建、維護(hù)私有類數(shù)據(jù)庫。Polymers，能模擬和分析從單體提純和聚合反應(yīng)到分離和后處理范圍內(nèi)的工業(yè)聚合工藝。對(duì)于 PRO/II的獨(dú)到之處是通過一系列平均分子重量分率來描述聚合物組成，可以準(zhǔn)確模擬聚合物的混合和分餾。23常用版本：Pro II v6.01最新版本：Pro II V8.1 24CHEMCADCHEMCAD是一個(gè)用于對(duì)化學(xué)和石油工業(yè)、煉油、油氣加工等領(lǐng)域中的工藝過程進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬的應(yīng)用軟件， 是工程技術(shù)人員用來對(duì)連續(xù)操作單元進(jìn)行物料平衡和能量平衡核算的有力工具。使用它， 可以在計(jì)算機(jī)上建立與現(xiàn)場裝置吻合的數(shù)據(jù)模

20、型，并通過運(yùn)算模擬裝置的穩(wěn)態(tài)或動(dòng)態(tài)運(yùn)行， 為工藝開發(fā)、工程設(shè)計(jì)以及優(yōu)化操作提供理論指導(dǎo)。 25應(yīng)用：工程設(shè)計(jì) 在工程設(shè)計(jì)中，無論是建立一個(gè)新廠或是對(duì)老廠進(jìn)行改造，ChemCAD都可以用來選擇方案， 研究非設(shè)計(jì)工況的操作及工廠處理原料范圍的靈活性。工藝設(shè)計(jì)模擬研究不僅可以避免工廠設(shè)備交付前的費(fèi)用估算錯(cuò)誤，還可用模擬模型來優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)， 同時(shí)通過進(jìn)行一系列的工況研究，來確保工廠能在較大范圍的操作條件內(nèi)良好運(yùn)行。即使是在工程設(shè)計(jì)的最初階段， 也可用這個(gè)模型來估計(jì)工藝條件變化對(duì)整個(gè)裝置性能的影響。26優(yōu)化操作 對(duì)于老廠，由ChemCAD建立的模型可作為工程技術(shù)人員用來改進(jìn)工廠操作、 提高產(chǎn)量的產(chǎn)率以及

21、減少能量消耗的有力工具?？捎媚M的方法來確定操作條件的變化以適應(yīng)原料、產(chǎn)品要求和環(huán)境條件的變化。 該模型可指導(dǎo)工廠的操作以降低費(fèi)用、提高產(chǎn)率。這樣的例子在一些流程模擬軟件應(yīng)用較好的化工裝置可以舉出很多。27技術(shù)改造 ChemCAD也可用模擬研究工廠合理化方案以消除“瓶頸”問題，或采用先進(jìn)技術(shù)改善工廠狀況的可行性， 如采用改進(jìn)的催化劑、新溶劑或新的工藝過程操作單元。ChemCAD提供了大量的操作單元供用戶選擇，使用這些操作單元，基本能夠滿足一般化工廠的需要。 對(duì)反應(yīng)器和分離塔，提供了多種計(jì)算方法。ChemCAD可以模擬以下單元操作：28單元操作蒸餾、汽提、吸收、萃取、共沸、三相共沸、共沸蒸餾、三

22、相蒸餾、電解質(zhì)蒸餾、反應(yīng)蒸餾反應(yīng)器、熱交換器、壓縮機(jī)、泵、加熱爐、控制器、透平、膨脹機(jī)結(jié)晶罐、離心機(jī)、旋風(fēng)分離器、濕式旋風(fēng)分離器、文氏洗氣器、袋式過濾機(jī)、真空過濾機(jī)、壓碎機(jī)、研磨機(jī)、靜電收集器、洗滌機(jī)、沉淀分離器間歇蒸餾、間歇反應(yīng)器、PID控制模塊、流量控制閥、記錄器模塊(選項(xiàng))以上共50多個(gè)單元操作，當(dāng)然ChemCAD可將每個(gè)單元操作組織起來，形成整個(gè)車間或全廠的流程圖，進(jìn)而完成整個(gè)模擬計(jì)算。 29ChemCAD的熱力學(xué)和傳遞性質(zhì)包對(duì)過程系統(tǒng)提供了計(jì)算K值、焓、熵、密度、粘度、導(dǎo)熱系數(shù)和表面張力的多種選擇。 30熱力學(xué)選項(xiàng)ChemCAD提供了大量的最新的熱平衡和相平衡的計(jì)算方法， 包含39種

23、K值計(jì)算方法、 13種焓計(jì)算方法。可以應(yīng)用于天然氣加工廠、煉油廠以及石油化工廠， 可以處理直鏈烴以及電解質(zhì)、鹽、胺、酸水等特殊系統(tǒng)。收錄有 8000多對(duì)二元交互作用參數(shù)供NRTL、UNIQUAC、MARGULES、WILSON和VAN LAAR活度系數(shù)方法來使用。也可以采用ChemCAD提供的回歸功能回歸二元交互作用參數(shù)。 ChemCAD提供了熱力學(xué)專家系統(tǒng)幫助用戶選擇合適的K值和焓值計(jì)算方法。 ChemCAD可以處理多相系統(tǒng)，也可以考慮汽相締合的影響。ChemCAD有處理固體功能。對(duì)含氫系統(tǒng)，ChemCAD采用一種特殊方法進(jìn)行處理，可以可靠預(yù)測含氫混合物的反常泡點(diǎn)現(xiàn)象。 ChemCAD對(duì)于不

24、同單元或不同塔板可以應(yīng)用不同的熱力學(xué)方法或不同的二元交互作用參數(shù)。ChemCAD提供了標(biāo)準(zhǔn)、共享、用戶三種組分?jǐn)?shù)據(jù)庫。 31標(biāo)準(zhǔn)物性數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫以AIChE的DIPPR數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，加上電解質(zhì)共約2000多種純物質(zhì)。用戶數(shù)據(jù)庫ChemCAD允許用戶添加多達(dá)2000個(gè)組分到數(shù)據(jù)庫中，可以定義烴類虛擬組分用于煉油計(jì)算，也可以通過中立文件嵌入物性數(shù)據(jù)。原油評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫從5.3版開始，ChemCAD提供了200多種原油的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫。ChemCAD提供了對(duì)多種設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)和核算的功能模塊。32設(shè)備設(shè)計(jì)和核算ChemCAD可以對(duì)板式塔（包含篩板、泡罩、浮閥）、填料塔、管線、換熱器、壓力容器、孔板、調(diào)節(jié)閥

25、和安全閥(DIERS)進(jìn)行設(shè)計(jì)和核算。 這些模塊共享流程模擬中的數(shù)據(jù)，使得用戶完成工藝計(jì)算后，可以方便地進(jìn)行各種主要設(shè)備的核算和設(shè)計(jì)。ChemCAD還提供了設(shè)備價(jià)格估算功能，用戶可以對(duì)設(shè)備的價(jià)格進(jìn)行初步估算。33ChemCAD還具有容易使用、高度集成、界面友好等特點(diǎn)。ChemCAD擁有最短的學(xué)習(xí)曲線。安裝簡單ChemCAD可以在Windows95、98和NT下運(yùn)行，安裝時(shí)不需要進(jìn)行特別的配置，只要正確安置了加密鎖(或密鑰)，一般都能正常運(yùn)行。一個(gè)計(jì)算機(jī)的初學(xué)者也可獨(dú)立完成整個(gè)系統(tǒng)的安裝。34支持各種輸出設(shè)備ChemCAD支持各種輸出設(shè)備，用以生成流程、單元操作圖表、符號(hào)、工藝流程圖和繪圖的硬拷

26、貝?？梢暂敵龅近c(diǎn)陣打印機(jī)、激光打印機(jī)、支持Adobe Postscript語言的任何設(shè)備以及繪圖機(jī)等，也可以直接輸出到文件，還可以將輸出轉(zhuǎn)換為AutoCAD的DXF格式。如果AutoCAD和ChemCAD都安裝在同一個(gè)計(jì)算機(jī)上，用戶可以規(guī)定包含AutoCAD的位置，所有由ChemCAD產(chǎn)生的DXF文件都會(huì)自動(dòng)存到AutoCAD目錄中。35界面友好ChemCAD一直以操作簡單、界面友好而著稱，目前的ChemCAD5.3版運(yùn)行于Window 95 / NT、Windows2000環(huán)境。根據(jù)Microsoft Window設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)采用了Microsoft工具包及Window Help系統(tǒng)，使得Che

27、mCAD對(duì)用戶來說，外觀及感覺和用戶熟悉的其它Window程序十分相似。ChemCAD把屏幕分成4個(gè)區(qū)，頂行是狀態(tài)區(qū)，顯示作業(yè)目錄、版本號(hào)等；第二行顯示頂層菜單，這些菜單項(xiàng)經(jīng)過精心安排，從左至右正是使用ChemCAD進(jìn)行模擬計(jì)算的逐個(gè)主要步驟。每個(gè)頂層菜單下是一套彈出式菜單，這些菜單包括了ChemCAD內(nèi)嵌的各個(gè)功能，使用這些菜單可以完成模擬計(jì)算中所需進(jìn)行的絕大部分工作。 主屏幕由流程窗口占據(jù)；屏幕最下面一行被稱為One Line Help，為當(dāng)前操作提供簡單描述。屏幕布置簡潔，以菜單系統(tǒng)為基礎(chǔ)，輸入簡明扼要，如此友好的圖形人機(jī)對(duì)話界面使初學(xué)者很容易上手。36通過Window交互操作功能，第5

28、版最大的好處是可使ChemCAD和其它應(yīng)用程序交互作用：使用者可以迅速而容易地在ChemCAD和其它應(yīng)用程序之間傳送模擬數(shù)據(jù)。第5版在三個(gè)不同層次上支持這種交互操作性，這些新的功能可以把過程模擬的效益大大擴(kuò)展到工程工作的其它階段中去。37模擬數(shù)據(jù)的拷貝/粘貼/聯(lián)接例如，通過拷貝 / 粘貼 / 聯(lián)接功能可以把一個(gè)塔的剖面和進(jìn)出口流股模擬結(jié)果粘貼到一個(gè)Excel報(bào)表中去，以便進(jìn)一步分析。這就免去了手工抄寫產(chǎn)生錯(cuò)誤。對(duì)模擬對(duì)象和數(shù)據(jù)的目標(biāo)聯(lián)接嵌入OLE自動(dòng)界面例如，通過OLE自動(dòng)界面可以用Visual Basic程序去控制你的模擬。可以用Visual Basic或Visual Basic for A

29、pplications ( VBA)程序編一個(gè)文檔化的界面來存取和控制過程模型。OLE目標(biāo)的嵌入例如，用Visual Basic for Applications ( VBA)宏語言編一個(gè)工廠操作工用的界面來聯(lián)接ChemCAD的模型，使模型的某些計(jì)算結(jié)果直接顯示在屏幕界面上來指導(dǎo)操作工操作。38詳盡的幫助系統(tǒng)ChemCAD的Hand-Holding可以象一個(gè)真正的老師一樣，“手把手地”指導(dǎo)用戶如何開始和完成一個(gè)模擬計(jì)算的過程，指導(dǎo)用戶完成流程生成步驟，提示組分輸入，調(diào)用熱力學(xué)專家系統(tǒng)，一直到運(yùn)算開始。完成問題的每一步時(shí)，ChemCAD都會(huì)查對(duì)那一步完成的情況。上文提到的“One line he

30、lp”也是ChemCAD的一個(gè)特點(diǎn)。另外，隨時(shí)隨地的“F1”幫助可以解答用戶的大部分疑問。輸入系統(tǒng)采用了專家檢測系統(tǒng),使用戶不必費(fèi)心檢查輸入是否有遺漏或語句錯(cuò)誤。專家系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)指引你下一步應(yīng)當(dāng)輸入什么數(shù)據(jù)，并顯示每一步是否已正確地完成。熱力學(xué)方法的選擇是模擬計(jì)算的一個(gè)難點(diǎn)，不正確的熱力學(xué)方法將使得計(jì)算結(jié)果毫無意義，ChemCAD提供了一套熱力學(xué)專家系統(tǒng)，輸入溫度和壓力范圍，ChemCAD根據(jù)組分及輸入數(shù)據(jù)推薦一個(gè)合適的熱力學(xué)方法，極大地方便了用戶。39作業(yè)和工況管理方便作業(yè)和工況管理功能使用戶可以方便地恢復(fù)、拷貝或刪除流程；對(duì)每個(gè)項(xiàng)目，可以輸入帳號(hào)和一些描述性語言，使得用戶在開始項(xiàng)目時(shí)可以明確

31、選擇所需要的流程；ChemCAD甚至還可以記錄每個(gè)項(xiàng)目所花費(fèi)的時(shí)間。在ChemCAD系統(tǒng)中，每一個(gè)作業(yè)只對(duì)應(yīng)于一個(gè)文件，不象其他流程模擬軟件系統(tǒng)一個(gè)作業(yè)一大堆文件。40使用靈活使用ChemCAD用戶可以定義新增組分、圖標(biāo)和符號(hào)，用戶也可以利用簡單的計(jì)算機(jī)語言建立自己的設(shè)備模型和計(jì)算程序。ChemCAD還考慮到多個(gè)用戶使用同一臺(tái)計(jì)算機(jī)時(shí)的情況，不同的用戶可以在不同的目錄中定義自己的組分、圖標(biāo)和符號(hào)，互不干擾。41強(qiáng)大的計(jì)算和分析功能ChemCAD可以求解幾乎所有的單元操作，對(duì)非常復(fù)雜的循環(huán)回路也可以輕松處理。在ChemCAD中，用戶可以指定斷裂流股，可以通過RUN指令方便地控制計(jì)算順序，這對(duì)全流

32、程模擬的收斂非常有利，可以加速循環(huán)的收斂。ChemCAD的自動(dòng)計(jì)算功能具備先進(jìn)的交互特性，允許用戶不定義物流的流率來確定物流的組成。ChemCAD還具有先進(jìn)的優(yōu)化和分析功能。靈敏度分析模塊可以定義2個(gè)自變量和多至12個(gè)因變量，優(yōu)化模塊可以求解有10個(gè)自變量的函數(shù)的最大最小值。42即時(shí)生成PFD圖ChemCAD為用戶形成工藝流程圖（PFD）提供了集成工具。使用它，可以迅速有效地建立PFD。對(duì)指定流程，可以建立多個(gè)PFD。如果以某種方式改變了流程，此改變情況會(huì)自動(dòng)影響到所有相關(guān)的PFD，如果重新進(jìn)行了計(jì)算，新結(jié)果也會(huì)自動(dòng)傳送到所有相關(guān)的PFD。在PFD中，可以方便地加入數(shù)據(jù)框（熱量和物料平衡數(shù)據(jù)）

33、、單元數(shù)據(jù)框（單元操作規(guī)定和結(jié)果）、標(biāo)題、文字注釋、公司代號(hào)等等。43報(bào)告格式可選ChemCAD允許用戶按照要求輸出報(bào)告。在報(bào)告中，可以選擇輸出的流股、單元操作，對(duì)流股中包含的數(shù)據(jù)也可以進(jìn)行定義。對(duì)蒸餾塔，可以輸出包括回流比、溫度、壓力、每塊板上的汽液相流率等詳細(xì)數(shù)據(jù)；對(duì)換熱器，可以輸出加熱曲線。報(bào)告的格式也可以進(jìn)行定義，可以由用戶決定小數(shù)點(diǎn)后的位數(shù)等。44集成了設(shè)備標(biāo)定模塊及工具模塊 ChemCAD集成了對(duì)蒸餾塔、管線、換熱器、壓力容器、孔板和調(diào)節(jié)閥進(jìn)行設(shè)計(jì)和核算的功能模塊，包括專門進(jìn)行空氣冷卻器和管殼式換熱器設(shè)計(jì)和核算的CC-Therm模塊。這些模塊共享流程模擬中的數(shù)據(jù)，使得用戶完成工藝計(jì)

34、算后，可以方便地進(jìn)行各種主要設(shè)備的核算和設(shè)計(jì)。ChemCAD還提供了設(shè)備價(jià)格估算功能，用戶可以對(duì)設(shè)備的價(jià)格進(jìn)行初步估算。45ChemCAD在工具菜單中含有CO2固體預(yù)測、水合預(yù)測、減壓閥和數(shù)據(jù)回歸多個(gè)功能模塊。其中CO2固體預(yù)測模塊計(jì)算CO2固體形成的逸度和初始溫度；水合預(yù)測模塊估算有關(guān)烴和氣體形成水合物的條件，同時(shí)也計(jì)算以游離水為基準(zhǔn)的水合相組成；減壓閥模塊計(jì)算緊急和正常情況下泄壓閥的性能，包括燃燒模型和泄壓模型；46支持動(dòng)態(tài)模擬Chemstations 公司開發(fā)了大量的動(dòng)態(tài)操作單元，包括動(dòng)態(tài)蒸餾模擬CC-DCOLUMN，動(dòng)態(tài)反應(yīng)器模擬CC-ReACS，間歇蒸餾模擬CC-Batch,聚合反應(yīng)

35、器動(dòng)態(tài)模擬CC-Polymer，這些模塊都完全集成到ChemCAD中，共享ChemCAD的數(shù)據(jù)庫、熱力學(xué)模型、公用工程和設(shè)備核算模塊。在動(dòng)態(tài)模擬過程中，用戶可以隨時(shí)調(diào)整溫度、壓力等各種工藝變量，觀察它們對(duì)產(chǎn)品的影響和變化規(guī)律。還可以隨時(shí)停下來，轉(zhuǎn)回靜態(tài)。ChemCAD提供了PID控制器、傳遞函數(shù)發(fā)生器、數(shù)控開關(guān)、變量計(jì)算表等進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬的控制單元，利用它們可以完成對(duì)流程中任何指定變量的控制。 47利用動(dòng)態(tài)模擬，用戶可以：確定開停工方案使裝置安全、平穩(wěn)地開車啟動(dòng)或停工是生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)。用ChemCAD可以模擬開停工過程，看到開停工過程中的各種工藝參數(shù)的變化，從而研究各種開停工方案。計(jì)算特殊的非

36、穩(wěn)態(tài)過程48當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)部壓力、溫度不穩(wěn)時(shí)，用穩(wěn)態(tài)軟件不能計(jì)算系統(tǒng)緊急放空，只能靠ChemCAD Dynamical的過程傳遞函數(shù)，利用微分逼近的原理來完成。利用這一新型工具，工程師可以解決許多前人無法解決的工程難題。生產(chǎn)指導(dǎo)和調(diào)優(yōu)由于ChemCAD的動(dòng)態(tài)計(jì)算完全采用嚴(yán)格的熱力學(xué)模型，所以能準(zhǔn)確完全地模擬裝置的動(dòng)態(tài)操作過程，還可將裝置的工藝參數(shù)調(diào)到各種極限狀態(tài)，以確定裝置的優(yōu)化狀態(tài)或分析裝置出現(xiàn)生產(chǎn)問題的原因。49經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)功能運(yùn)用CHEMCAD可以在作工藝計(jì)算的同時(shí)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，用戶能夠估算基建費(fèi)用和操作費(fèi)用，并進(jìn)行過程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。ChemCAD的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法與工業(yè)界應(yīng)用的方法密切結(jié)合。經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)可以使用于工作的任何階段，從工藝過程的研究開發(fā)、設(shè)計(jì)、工廠建設(shè)以至工廠操作等過程。在使用全部經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)功能時(shí)，CHEMCAD自模擬結(jié)果取出計(jì)算設(shè)備尺寸所需數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行全面的經(jīng)濟(jì)核算。用戶還可將自身的價(jià)格指標(biāo)和計(jì)算關(guān)系式存入系統(tǒng)，作為計(jì)算的依據(jù)。50數(shù)據(jù)回歸系統(tǒng)ChemCAD擁有高度靈活的數(shù)據(jù)回歸系統(tǒng)，此系統(tǒng)可使用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求取物性參數(shù)，可以用于純組分性