化工計(jì)算與軟件應(yīng)用(包宗宏)0前言

化工(huàgōng)計(jì)算與軟件應(yīng)用精品資料前言(qiányán)化工計(jì)算是化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)學(xué)生的一門(mén)專(zhuān)業(yè)技術(shù)課程，一般(yībān)包括物性數(shù)據(jù)的計(jì)算與估算、物料衡算和熱量衡算、設(shè)備工藝計(jì)算、穩(wěn)態(tài)過(guò)程物能聯(lián)合衡算等。化工計(jì)算目的一是取得設(shè)備設(shè)計(jì)所需要的數(shù)據(jù).二是為流程單元操作的調(diào)節(jié)和生產(chǎn)過(guò)程的控制提供依據(jù).三是掌握原材料消耗量，中間產(chǎn)品和產(chǎn)品的生成量，估計(jì)能量以及水、電、蒸汽等動(dòng)力消耗以及對(duì)生產(chǎn)操作進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析.精品資料在化工廠設(shè)計(jì)時(shí)，化工計(jì)算是工廠或車(chē)間設(shè)計(jì)由定性規(guī)劃轉(zhuǎn)入定量計(jì)算的第一步；

在現(xiàn)有裝置進(jìn)行技術(shù)改造時(shí)，對(duì)存在問(wèn)題進(jìn)行評(píng)價(jià)和對(duì)生產(chǎn)流程的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)也是必不可少的；開(kāi)設(shè)化工計(jì)算課程，可以訓(xùn)練學(xué)生的運(yùn)算能力(nénglì)以及將化工理論基礎(chǔ)知識(shí)運(yùn)用于工程實(shí)際的能力(nénglì)。

前言(qiányán)精品資料計(jì)算(jìsuàn)工具發(fā)展沿革20世紀(jì)70年代(niándài)以前20世紀(jì)70年代以后20世紀(jì)80年代以后化工計(jì)算的工具是計(jì)算尺、計(jì)算器，借助于這些原始計(jì)算工具，人們可以對(duì)一些簡(jiǎn)化、理想的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解，再借助于實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，工程師們進(jìn)行化工廠的設(shè)計(jì)計(jì)算。

小型、微型數(shù)字計(jì)算機(jī)開(kāi)始普及，人們可以自己動(dòng)手編制一些小型的、獨(dú)立的匯編語(yǔ)言程序，求解一些復(fù)雜一點(diǎn)的、手工難以計(jì)算的化工計(jì)算問(wèn)題，比如固定床反應(yīng)器的溫度分布、泡點(diǎn)法精餾塔核算等。在此階段，編制計(jì)算程序往往依賴(lài)個(gè)人的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，編制的程序也缺乏普遍性，只適用于個(gè)人與小范圍。

美國(guó)、加拿大、英國(guó)的一些公司開(kāi)發(fā)了基于流程圖的過(guò)程穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)模擬軟件，這些軟件經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展、更新、融合，其功能越來(lái)越強(qiáng)大，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，準(zhǔn)確性、實(shí)用性越來(lái)越好，其最具代表性的軟件就是美國(guó)AspenTech公司的ASPENPLUS化工流程模擬軟件。

前言精品資料化工過(guò)程涉及的計(jì)算問(wèn)題大多較繁雜，求解大型非線(xiàn)性方程組、常微分方程組或偏微分方程組、大型矩陣司空見(jiàn)慣。古人說(shuō)，“工欲善其事，必先利其器”?；ち鞒棠M軟件就是化工計(jì)算的有力利器,它用嚴(yán)格和最新的計(jì)算方法，提供近似準(zhǔn)確的單元操作模型，進(jìn)行單元和全過(guò)程的計(jì)算，還可以評(píng)估已有裝置的優(yōu)化操作或新建、改建裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)。軟件系統(tǒng)功能齊全，規(guī)模龐大，可應(yīng)用于化工，煉油，石油化工，氣體加工，煤炭，醫(yī)藥，冶金，環(huán)境保護(hù)，動(dòng)力，節(jié)能，食品等許多工業(yè)領(lǐng)域?？梢院敛豢鋸?kuāzhāng)地說(shuō)，使用模擬軟件的水平，反映了一個(gè)人化工計(jì)算能力的水平。前言(qiányán)例如，對(duì)含C個(gè)組分的混合物進(jìn)行絕熱閃蒸計(jì)算時(shí)，涉及到的Jacobian偏導(dǎo)數(shù)矩陣共有(2C+2)2個(gè)元素，每個(gè)元素都要進(jìn)行超越函數(shù)的偏導(dǎo)數(shù)計(jì)算。用Naphtali—Sandholm同時(shí)校正法計(jì)算含C個(gè)組分、N塊理論板的精餾塔時(shí)，需要求解N(2C+3)維非線(xiàn)性方程組。這些計(jì)算工作量巨大，手工難以完成。

精品資料化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)(zhuānyè)的大四年級(jí)本科生、參加卓越工程師計(jì)劃的學(xué)生已經(jīng)學(xué)完了專(zhuān)業(yè)(zhuānyè)基礎(chǔ)課程和部分專(zhuān)業(yè)(zhuānyè)課程，對(duì)化學(xué)工程的基礎(chǔ)理論知識(shí)已有一定的掌握，但綜合應(yīng)用各門(mén)課程的知識(shí)去研究、分析實(shí)際化工問(wèn)題仍需要一定訓(xùn)練，化工計(jì)算是一個(gè)很好的訓(xùn)練途徑，同時(shí)又是一項(xiàng)實(shí)用的專(zhuān)業(yè)(zhuānyè)技能。針對(duì)此背景，本課程以AspenPlus及其系列軟件為計(jì)算工具，以實(shí)例為線(xiàn)索，側(cè)重于介紹如何應(yīng)用化工專(zhuān)業(yè)(zhuānyè)知識(shí)結(jié)合軟件求解化工計(jì)算中的一般問(wèn)題，包括化工物性數(shù)據(jù)、相平衡數(shù)據(jù)的查詢(xún)與估算、物料衡算與熱量衡算、節(jié)能分離技術(shù)應(yīng)用、設(shè)備工藝計(jì)算、綜合流程模擬等內(nèi)容。前言(qiányán)精品資料講義中的例題(lìtí)與習(xí)題來(lái)源于：化工分離工程、化工設(shè)計(jì)等課程的例題(lìtí)與習(xí)題；本科生、研究生畢業(yè)論文的課題。本講義的例題(lìtí)與習(xí)題涵蓋了化工設(shè)計(jì)過(guò)程中常見(jiàn)的一般計(jì)算問(wèn)題，讀者可以在學(xué)習(xí)例題(lìtí)、完成習(xí)題的基礎(chǔ)上舉一反三，以解決化工設(shè)計(jì)、技術(shù)改造中的其它問(wèn)題。前言(qiányán)精品資料參加本課程學(xué)習(xí)的學(xué)生，要求具備物理化學(xué)、化工原理、化工熱力學(xué)、化工反應(yīng)工程、分離工程、化工設(shè)計(jì)、ASPENPLUS軟件入門(mén)等課程知識(shí)，能夠靈活地應(yīng)用這些知識(shí)對(duì)軟件計(jì)算過(guò)程中、計(jì)算結(jié)束后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。學(xué)習(xí)一個(gè)軟件的操作并不難，而正確(zhèngquè)使用軟件并不容易。把所學(xué)的化工基礎(chǔ)知識(shí)用于軟件的操作過(guò)程、對(duì)軟件中間計(jì)算數(shù)據(jù)分析、對(duì)計(jì)算結(jié)果正確(zhèngquè)性的評(píng)判，這才是難點(diǎn)所在。前言(qiányán)精品資料前言(qiányán)2012‘中國(guó)石化-三井化學(xué)杯’第六屆全國(guó)大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽特等獎(jiǎng)作品年產(chǎn)4萬(wàn)噸異丁烯和年產(chǎn)2.5萬(wàn)噸1-丁烯項(xiàng)目----南京(nánjīnɡ)工業(yè)大學(xué)NanKing團(tuán)隊(duì)工藝模擬流程精品資料前言(qiányán)2012‘中國(guó)石化-三井化學(xué)杯’第六屆全國(guó)(quánɡuó)大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽特等獎(jiǎng)作品11萬(wàn)噸MTBE合成與裂解聯(lián)合項(xiàng)目----浙江大學(xué)三三二二團(tuán)隊(duì)工藝模擬流程1精品資料前言(qiányán)2012‘中國(guó)石化-三井化學(xué)杯’第六屆全國(guó)大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽特等獎(jiǎng)作品11萬(wàn)噸MTBE合成與裂解聯(lián)合(liánhé)項(xiàng)目----浙江大學(xué)三三二二團(tuán)隊(duì)工藝模擬流程2精品資料前言(qiányán)2012‘中國(guó)(zhōnɡɡuó)石化-三井化學(xué)杯’第六屆全國(guó)大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽特等獎(jiǎng)作品11萬(wàn)噸MTBE合成與裂解聯(lián)合項(xiàng)目----浙江大學(xué)三三二二團(tuán)隊(duì)工藝模擬流程3精品資料前言(qiányán)2012‘南京(nánjīnɡ)工業(yè)大學(xué)校級(jí)優(yōu)秀畢業(yè)論文300kt/a硫磺制酸裝置---081025工藝模擬流程精品資料主要(zhǔyào)內(nèi)容第一章化工物性數(shù)據(jù)和相平衡數(shù)據(jù)的查詢(xún)與估算 1.1化工物性數(shù)據(jù)的查詢(xún) 1.2純物質(zhì)的物性估算 1.3混合物的物性估算 1.4相平衡數(shù)據(jù)查詢(xún)與使用第二章物料衡算與能量衡算2.1衡算方法2.2簡(jiǎn)單(jiǎndān)物理過(guò)程 2.3設(shè)備組合過(guò)程 2.4含化學(xué)反應(yīng)過(guò)程2.5含循環(huán)流過(guò)程2.6分離復(fù)雜組成混合物

精品資料主要(zhǔyào)內(nèi)容第三章節(jié)能分離過(guò)程3.1流體換熱與熱集成(jíchénɡ)網(wǎng)絡(luò)3.2蒸汽優(yōu)化配置3.3多效蒸發(fā) 3.4精餾過(guò)程第四章設(shè)備工藝計(jì)算4.1塔設(shè)備 4.2換熱器4.3反應(yīng)器4.4流體輸送設(shè)備

精品資料主要(zhǔyào)內(nèi)容第五章工業(yè)裝置流程模擬 5.1混酸過(guò)程 5.2環(huán)己烷、環(huán)己酮、環(huán)己醇混合物的高效(ɡāoxiào)分離過(guò)程 5.375kt/h丙烯腈工藝廢水四效蒸發(fā)濃縮過(guò)程 5.4300kt/a規(guī)模硫磺制酸過(guò)程 精品資料①課堂介紹、演示(yǎnshì)為輔；②邊學(xué)邊練，課堂練習(xí)與課后練習(xí)并重；③課堂互動(dòng)。前言(qiányán)教學(xué)方法：精品資料前言(qiányán)總課時(shí)(kèshí)數(shù)48課時(shí)(kèshí)講課14課堂練習(xí)30考試4