時(shí)間及空間尺度發(fā)展課件

化工設(shè)計(jì)第一章化工過程設(shè)計(jì)王靜康教授化工設(shè)計(jì)王靜康教授第一節(jié).現(xiàn)代過程工程/國際化學(xué)工業(yè)發(fā)展趨勢第二節(jié).綠色化學(xué)科學(xué)與工程準(zhǔn)則第三節(jié).化工過程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容第四節(jié).計(jì)算機(jī)輔助化工設(shè)計(jì)的發(fā)展第五節(jié).工程倫理學(xué)與責(zé)任關(guān)懷準(zhǔn)則第一章化工過程設(shè)計(jì)本“化工設(shè)計(jì)”教材(496頁)：是高等教育‘十五’、‘十二.五’國家級(jí)規(guī)劃教材,希望同學(xué)課下參考教材學(xué)習(xí)。第一節(jié).現(xiàn)代過程工程/國際化學(xué)工業(yè)發(fā)展趨勢第一章化工過程第四節(jié).計(jì)算機(jī)輔助化工設(shè)計(jì)的發(fā)展

4.1.計(jì)算機(jī)硬件發(fā)展4.2.化工過程系統(tǒng)工程——計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的進(jìn)展4.3.案例第四節(jié).計(jì)算機(jī)輔助化工設(shè)計(jì)的發(fā)展計(jì)算機(jī)輔助化工過程設(shè)計(jì)

4.1.計(jì)算機(jī)硬件發(fā)展

計(jì)算機(jī)硬件發(fā)展：從1946-51年Eckert和Mauohly研制成功第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)（ENIAC）和第一臺(tái)商用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(VNIVAC-1)以來，數(shù)字機(jī)的發(fā)展共經(jīng)歷了四代。

新一代計(jì)算機(jī)，它有平行處理的結(jié)構(gòu)，計(jì)算速度達(dá)到10000億次/秒以上，且裝入具有IF—THEN知識(shí)基底的人工智能系統(tǒng)或?qū)＜蚁到y(tǒng)，從而可具有機(jī)器圖象，機(jī)器說話，機(jī)器理解語言等更有效的交互作用功能，為計(jì)算機(jī)輔助化工過程設(shè)計(jì)提供服務(wù)。計(jì)算機(jī)輔助化工過程設(shè)計(jì)

4.1.計(jì)算機(jī)硬件發(fā)展計(jì)算表1.1適用于工程和科學(xué)的20世紀(jì)90年代

前四代計(jì)算機(jī)的演變

型號(hào)IBM代時(shí)間電路類型主貯存容量WordsCPU循環(huán)時(shí)間,微秒相對(duì)功能相對(duì)運(yùn)算費(fèi)用特點(diǎn)70111953電子管40961211批處理，比UNIVAC快70411955電子管3276812

FORTRAN編輯，自動(dòng)處理子程序709021960晶體管327682.2200.13生產(chǎn)者的操作系統(tǒng)，維修大大減少360-7531960混合集成電路2621440.081080.04大大增加內(nèi)存，分時(shí)操作既可用于商業(yè)又可用于科學(xué)計(jì)算370-16841973整體集成電路20971520.0544050.02CACHE高速貯存，多環(huán)節(jié)錯(cuò)誤檢查和校正3033U41978大規(guī)模集成電路62914560.0578380.008雙處理器，入診斷系統(tǒng)3031K41981大規(guī)模集成電路83886080.02616980.0076四處理器，可靠性大大增加，虛擬貯存表1.1適用于工程和科學(xué)的20世紀(jì)90年代

前四代計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)對(duì)CAD-化工過程設(shè)計(jì)

產(chǎn)生巨大影響

目前，科學(xué)界與工程界主要在三種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中完成他們的計(jì)算，既高功能大型計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)工作站及個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。隨著超小型機(jī)的產(chǎn)生以及小型機(jī)微型化工作站的增多，促進(jìn)了將它們聯(lián)系成區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，它的顯著效果是不但可提高計(jì)算速度，而且可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)部通訊，共享不同計(jì)算軟件模塊庫的資源，顯著地提高處理能力與資源。微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)對(duì)CAD-化工過程設(shè)計(jì)

產(chǎn)生巨大影響

微型機(jī)被用作大型機(jī)的終端，可將數(shù)據(jù)和程序傳送到大型機(jī)中，還提供了分布數(shù)據(jù)處理的環(huán)境。

微型機(jī)對(duì)計(jì)算機(jī)輔助過程設(shè)計(jì)的影響有好、壞兩個(gè)方面。

好的影響:是具有圖象和擴(kuò)展式微型機(jī)的大量涌現(xiàn)，使化學(xué)工程師思考問題的方式發(fā)生了改變，使許多設(shè)計(jì)者更多地熟悉計(jì)算機(jī)的功能，且能對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)者提出更多的要求，隨著這種要求的實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)工程師將更進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)輔助化工過程的潛力，可以說微型計(jì)算機(jī)起著計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程設(shè)計(jì)之間的催化劑作用。微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)輔助化工過程設(shè)計(jì)產(chǎn)生巨大的影響。微型機(jī)被用作大型機(jī)的終端，可將數(shù)據(jù)和程序傳送到大型機(jī)中，壞的影響是：1）年青的工程師過多地相信計(jì)算結(jié)果，使對(duì)設(shè)計(jì)改進(jìn)的預(yù)計(jì)可能會(huì)高于實(shí)際得到的效果；2）如果所使用的模型及計(jì)算方法過于簡化，會(huì)使所得的計(jì)算結(jié)果不是最佳條件，而與專家經(jīng)驗(yàn)的判斷有出入。但80年代中期以來，計(jì)算機(jī)硬件與軟件快速發(fā)展，這些缺陷正在逐步被消除。圖1.1化學(xué)工程計(jì)算系統(tǒng)應(yīng)用的分布趨勢壞的影響是：1）年青的工程師過多地相信計(jì)算結(jié)果，使對(duì)設(shè)計(jì)改進(jìn)我國天河一號(hào)千萬億次超級(jí)計(jì)算機(jī)

系統(tǒng)研制成功

天河一號(hào)千萬億次超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)研制成功，峰值性能達(dá)每秒1206萬億次雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算，國際TOP500組織發(fā)布，它為世界超級(jí)計(jì)算機(jī)排名第五，亜洲第一。

為我國解決經(jīng)濟(jì)、科技等領(lǐng)域系到重大挑戰(zhàn)性問題提供了重要手段。我國天河一號(hào)千萬億次超級(jí)計(jì)算機(jī)

系統(tǒng)研制成功天河一號(hào)千萬億過程系統(tǒng)工程又稱為化工系統(tǒng)工程它是系統(tǒng)工程與化學(xué)工程結(jié)合的產(chǎn)物，它是工程技術(shù)與管理技術(shù)的結(jié)合，它以處理物料流——能量流——信息流的過程系統(tǒng)為對(duì)象，核心功能是過程系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、控制和組織、計(jì)劃和管理，目的是達(dá)到技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的最優(yōu)化，并符合社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的要求。過程系統(tǒng)工程的基本方法是過程模擬，即過程的模型化與求解。經(jīng)過幾十年的努力，在過程模擬上已從中觀系統(tǒng)向微觀和宏觀系統(tǒng)兩頭擴(kuò)展并取得較大進(jìn)展。過程系統(tǒng)工程又稱為化工系統(tǒng)工程它是系統(tǒng)工程與化學(xué)工程結(jié)合的產(chǎn)4.2.化工過程系統(tǒng)工程——計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的進(jìn)展過程系統(tǒng)工程的基本方法是過程模擬，即過程的模型化與求解。在過程系統(tǒng)的模擬方面，自在1958年M.W.Kellogg開發(fā)出了第一個(gè)過程模擬軟件，現(xiàn)在已是第三代流程模擬系統(tǒng)，如Process-II、AspenPlus、CIMS等，目前已在中國各大化工設(shè)計(jì)院廣泛應(yīng)用。4.2.化工過程系統(tǒng)工程——計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的進(jìn)展過程系統(tǒng)化工過程系統(tǒng)工程——計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

軟件的研發(fā)進(jìn)展由于化工過程所包括單元操作的多樣性與傳熱、傳質(zhì)的復(fù)雜性，應(yīng)指出至今尚沒有全部清晰的物理模型，即使是灰箱模型也存在很多偏微分方程與非線性關(guān)系，找不到分析解，這些特點(diǎn)皆賦與化工應(yīng)用軟件獨(dú)有的復(fù)雜性，只能在一定簡化條件下求取近似解。

所以計(jì)算機(jī)輔助化工過程設(shè)計(jì)的另一個(gè)發(fā)展動(dòng)向是人工智能和專家系統(tǒng)的優(yōu)化應(yīng)用軟件進(jìn)一步開發(fā)?；み^程系統(tǒng)工程——計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

軟件的研發(fā)進(jìn)展由于化工過

在過程單元模擬方面，對(duì)那些只處理流體的過程單元如吸收、簡單精餾、液液萃取等模擬技術(shù)已基本成熟，早在20世紀(jì)50年代完成了閃蒸和精餾的計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算，隨后又應(yīng)用FORTRAN語言進(jìn)行不同單元操作的計(jì)算。

目前除了傳統(tǒng)的平衡級(jí)的模型外，已出現(xiàn)了直接利用速率方程及傳遞物性的非平衡模型，如AspenTech1990推出的RATEFRAC軟件等。此外，由于計(jì)算流體力學(xué)的進(jìn)展，許多過去要用冷模研究解決的問題，現(xiàn)在應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)即可解決，如在反應(yīng)單元，基于反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的均相與非均相反應(yīng)器的模擬也趨向成熟，例如乙烯工業(yè)裂解爐（KTI公司的SPYRO軟件）和煉油工業(yè)的催化裂化和加氫反應(yīng)器等。90年代在復(fù)雜的聚合反應(yīng)器模擬上也取得了較好的進(jìn)展，如AspenTech的POLYMERPLUS在過程單元模擬方面，對(duì)那些只處理流體的過程單元如吸收、簡

表1.2給出了近年來化工單元操作模塊與物性數(shù)據(jù)模塊進(jìn)展情況。對(duì)于那些處理固體或固體-流體的單元，由于多相傳質(zhì)傳熱復(fù)雜性較高，尚有許多問題有待解決，例如晶體粒子集合體的表征，固液或固液汽體系的流變性能、相平衡和反應(yīng)平衡等。至于生物化工過程單元的模型化與模擬技術(shù)還很不成熟，它將成為今后研究開發(fā)的重點(diǎn)之一。

在過程系統(tǒng)的模擬方面，使用序貫?zāi)K法的模擬系統(tǒng)已經(jīng)歷了三代發(fā)展。1958年M.W.Kellogg開發(fā)出了第一個(gè)過程模擬軟件，即FlexibleFlowSheet，同時(shí)期一些大公司如UnionCarbideCo.和StamdardOilCo.也推出了序貫連續(xù)法的過程模擬程序。60年代中葉開始出現(xiàn)了軟件公司，專門從事軟件開發(fā)，如SimulationSciencesandChemShare等。60年代末期，在一些大型企業(yè)中試廠將控制計(jì)算機(jī)用于石油化工、煉鋼等方面；相應(yīng)也產(chǎn)生了一些過程控制軟件。表1.2給出了近年來化工單元操作模塊與物性數(shù)據(jù)模塊進(jìn)展

70年代后期以及八十年代，計(jì)算機(jī)輔助化工設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件的開發(fā)和應(yīng)用發(fā)展極為迅速，新的軟件公司不斷涌現(xiàn)，并產(chǎn)生了大量的新模擬系統(tǒng):例如美國Chemshare公司的DESIGN/2000，美國MIT（麻省理工學(xué)院）開發(fā)的ASPENPlus，模擬科學(xué)公司的PROCESS，Profimatics公司的用于熱交換及其網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的HEXNET/HEXTOP，傳熱研究公司的HTRI，Cincinnati大學(xué)的UCAN-Ⅱ，英國帝國化學(xué)公司（ICI）的ELOWPARCK-Ⅱ，牛津大學(xué)CAD研究中心的CONCEPT，帝國大學(xué)的SPEEDUP，匈牙利科學(xué)院的SIMUL等，至今已日趨成熟。70年代后期以及八十年代，計(jì)算機(jī)輔助化工設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件的開發(fā)表1.3列出了化工模擬軟件發(fā)展的三代流程模擬系統(tǒng)的特征。

計(jì)算機(jī)輔助化工設(shè)計(jì)軟件主要包括物性數(shù)據(jù)庫，穩(wěn)態(tài)過程模擬軟件，動(dòng)態(tài)過程模擬軟件，經(jīng)濟(jì)分析與評(píng)價(jià)軟件，繪圖（各種工程圖，如流程、設(shè)備、施工管道圖等）軟件等。但隨著過程的系統(tǒng)的增大、循環(huán)回路的增多以及非線性化特征的增強(qiáng)，采用聯(lián)立方程法的過程模擬系統(tǒng)發(fā)展迅速，例如動(dòng)態(tài)模擬軟件ASCAND（美國大學(xué)）、SPEEDUP（英國理工學(xué)院和ICI公司，后為Aspen-Tech收購改為CustomerModeler）和Star公司的HYSYS等已被工業(yè)界應(yīng)用。九十年代以來，已出現(xiàn)將穩(wěn)態(tài)模擬與動(dòng)態(tài)模擬結(jié)合的趨勢。如Hyprotech公司開發(fā)的HYSYS軟件已被工業(yè)界應(yīng)用于在線優(yōu)化操作。、表1.3列出了化工模擬軟件發(fā)展的三代流程模擬系統(tǒng)的特征。近年來，化工過程系統(tǒng)工程發(fā)展較快，為化工過程設(shè)計(jì)的集成與優(yōu)化提供了新的思路與應(yīng)用軟件。在過程合成領(lǐng)域中，目前已有能量網(wǎng)絡(luò)集成（如夾點(diǎn)技術(shù)等），質(zhì)量交換網(wǎng)絡(luò)集成（如節(jié)水減排網(wǎng)絡(luò)，氫夾點(diǎn)技術(shù)等）在國外過程設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用，已取得較大幅度節(jié)能降耗的效果。值得注意的是20世紀(jì)末期發(fā)展起來的大系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS，能形成一個(gè)過程控制與管理一體化的高柔性的智能系統(tǒng)，它由三大模塊組成：過程控制，管理信息系統(tǒng)MIS及決策支持系統(tǒng)DSS，和介于兩者之間的計(jì)算機(jī)輔助工廠運(yùn)行系統(tǒng)CAPO。在21世紀(jì)國際制造業(yè)中應(yīng)用效果證明：它的合理應(yīng)用可以在不同程度上達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)、增進(jìn)企業(yè)對(duì)市場變化響應(yīng)靈敏度、降低成本、提高生產(chǎn)安全性以及市場競爭力的目的。近年來，化工過程系統(tǒng)工程發(fā)展較快，為化工過程設(shè)計(jì)的集成與優(yōu)化

在化工過程系統(tǒng)工程用于過程設(shè)計(jì)方面，應(yīng)繼續(xù)進(jìn)一步開發(fā)與提高的軟件內(nèi)容是：高精確度的全流程大系統(tǒng)集成與整體模擬的方法；熱物理性質(zhì)模型；包括大系統(tǒng)過程控制與管理在內(nèi)的過程合成；過程設(shè)計(jì)中的可操作性與安全性分析；綠色過程集成分析評(píng)價(jià)方法；專家系統(tǒng)與大系統(tǒng)的優(yōu)化等等。

因?yàn)?1世紀(jì)化學(xué)工程已進(jìn)入了過程工程與產(chǎn)品工程并重的階段，批處理過程將持續(xù)與連續(xù)過程同時(shí)發(fā)展，所以還應(yīng)特別重視過程工程與產(chǎn)品工程結(jié)合的模擬、分析與評(píng)估；多產(chǎn)品、多目的批處理工廠的設(shè)計(jì)優(yōu)化策略等問題。在化工過程系統(tǒng)工程用于過程設(shè)計(jì)方面，應(yīng)繼續(xù)進(jìn)一步開發(fā)與由于化工過程所包括單元操作的多樣性與傳熱、傳質(zhì)的復(fù)雜性。應(yīng)指出至今尚沒有全部清晰的物理模型，即使是灰箱模型也存在很多偏微分方程與非線性關(guān)系，找不到分析解，這些特點(diǎn)皆賦予化工應(yīng)用軟件獨(dú)有的復(fù)雜性，只能在一定簡化條件下求取近似解。所以計(jì)算機(jī)輔助化工過程設(shè)計(jì)的另一個(gè)發(fā)展動(dòng)向是人工智能和專家系統(tǒng)的優(yōu)化應(yīng)用軟件進(jìn)一步開發(fā)。由于化工過程所包括單元操作的多樣性與傳熱、傳質(zhì)的復(fù)雜性。應(yīng)指在過程設(shè)計(jì)中，常常不能從有效的方法中選擇最好的數(shù)值方法及模型，而專家系統(tǒng)能很好地完成這個(gè)任務(wù)。一種新的程序化技術(shù)，它可將人類的經(jīng)驗(yàn)變成有效的機(jī)器碼，起著專家咨詢的作用，這種碼或程序稱為專家系統(tǒng)。最早的專家系統(tǒng)曾被用作棋類比賽，后來在醫(yī)藥和化學(xué)中得到應(yīng)用?，F(xiàn)有的專家系統(tǒng)大致可分成兩類：1）分析系統(tǒng)，它以儀表所接受的數(shù)據(jù)作為輸入，并產(chǎn)生一個(gè)解釋，再以對(duì)此數(shù)據(jù)的診斷結(jié)果作為輸出；2）合成系統(tǒng)，它為滿足某一目標(biāo)而創(chuàng)造一個(gè)計(jì)劃和設(shè)計(jì)，它比前一類系統(tǒng)的開發(fā)又要難一些。在過程設(shè)計(jì)中，常常不能從有效的方法中選擇最好的數(shù)值方法及模型表1.2三代流程模擬系統(tǒng)

第一代第二代第三代年代1958~19651966~19751976~至今開發(fā)成本，美元~20萬~100萬＞600萬規(guī)模(條FORTRAN語句)1~520~60120處理最大流股數(shù)數(shù)千（1~5）萬＞20萬最多模塊數(shù)＜50＜100依機(jī)器容量而定最多組分?jǐn)?shù)＜20＜50依機(jī)器容量而定物性數(shù)據(jù)≤20＜30依機(jī)器容量而定流股類型無數(shù)據(jù)庫180~500種化合物物性700種化合物物性典型代表氣、液氣、液氣、液、固及電解質(zhì)

GIFSFLOWTRANASPEN

PACERCONCEPTDESIGN/2000

SP-05PROCESSPROCESS（新版）表1.2三代流程模擬系統(tǒng)

第一代第二代第三代年代195開發(fā)程序一是否達(dá)應(yīng)用水平單元操作模塊

1．包括反應(yīng)的多相平衡是2．精餾

理想是三相是反應(yīng)是帶反應(yīng)的三相否多塔是非均相共沸否間歇是反應(yīng)速度否

3．含固定操作是4．電解系統(tǒng)是5．聚合系統(tǒng)是6．生化系統(tǒng)否7．設(shè)備尺寸集成及速率否8．反應(yīng)模型庫是物理性質(zhì)模塊

1．狀態(tài)方程是2．高極性系統(tǒng)狀態(tài)方程否3．嚴(yán)密的電解熱力學(xué)是4．模型床否5．特殊性質(zhì)模型庫否6．物理性質(zhì)集成模塊是表1.2近年來化工工程軟件模塊進(jìn)展開發(fā)程序一是否達(dá)應(yīng)用水平單元操作模塊

1．包括反應(yīng)的多相平衡曙光5000服務(wù)結(jié)點(diǎn)4個(gè)（2路4核的AMDOpteron238016G內(nèi)存）GPU計(jì)算節(jié)點(diǎn)28臺(tái)兩路四核IntelCPU5520、12G內(nèi)存

56塊ATIRadeonHD5870GPU通用計(jì)算節(jié)點(diǎn)20臺(tái)四路四核的AMDOpteron8380處理器、32G內(nèi)存高速互連Infiniband20GB高速網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)千兆網(wǎng)交換機(jī)二套操作系統(tǒng)CentOS5.4存儲(chǔ)空間全光纖存儲(chǔ)5TB計(jì)算能力曙光4000A服務(wù)結(jié)點(diǎn)4個(gè)二路單核服務(wù)節(jié)點(diǎn)（AMD248CPU，4GBMEM）計(jì)算結(jié)點(diǎn)29個(gè)四路單核節(jié)點(diǎn)（AMD848，8GB內(nèi)存）

3個(gè)四路雙核節(jié)點(diǎn)（AMD875雙核CPU，8GB內(nèi)存）高速互連Myrinet2000網(wǎng)絡(luò)1000Mbps+100Mbps操作系統(tǒng)CentOS4.3編程語言C/C++、Fortran、Java并行環(huán)境MPI、PVM、HPF、OpenMP存儲(chǔ)空間3.6TB分布局域硬盤、3TBSCSI盤陣

DELLPowerEdge服務(wù)結(jié)點(diǎn)二路四核服務(wù)節(jié)點(diǎn)（AMDOpteron2350，8GBMEM）計(jì)算結(jié)點(diǎn)4臺(tái)四路4核節(jié)點(diǎn)（AMDOpteron8350，32GB內(nèi)存）網(wǎng)絡(luò)四個(gè)1000Mbps操作系統(tǒng)CentOS5.3編程語言C/C++、Fortran、Java并行環(huán)境序號(hào)軟件名稱描述1SimSciPRO/II化工流程模擬軟件2AspenPlus化工流程模擬軟件3UniSim化工流程模擬仿真4gPROMS化工過程建模系統(tǒng)5ANSYSCFX流體力學(xué)計(jì)算軟件6ANSYSFluent流體力學(xué)計(jì)算軟件7ANSYSPolyFlow粘彈性流體力學(xué)計(jì)算軟件8AutoDeskMoldflow模塑仿真分析軟件9Gaussian09計(jì)算化學(xué)軟件10MaterialStudio材料科學(xué)模擬計(jì)算軟件11DiscoveryStudio生物醫(yī)藥分子模擬軟件12VASP從頭計(jì)算量子化學(xué)計(jì)算軟件13Matlab計(jì)算數(shù)學(xué)軟件14ComsolMultiphysics多物理場耦合模擬軟件15ADF密度泛函計(jì)算化學(xué)軟件己應(yīng)用于化工系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)軟件如下：曙光5000服務(wù)結(jié)點(diǎn)4個(gè)（2路4核的AMDOpteron序號(hào) 軟件名稱 描述16 ZENCRACK 高級(jí)三維裂紋擴(kuò)展行為分析軟件17 ABINIT 電子結(jié)構(gòu)密度泛函程序18 NWChem 大規(guī)模計(jì)算化學(xué)程序19 SIESTA 線性標(biāo)度密度泛函計(jì)算程序20 CPMD 平面波電子結(jié)構(gòu)軟件21 Quantum-ESPRESSO 基于密度泛函的分子動(dòng)力學(xué)軟件22 LmtART 完全勢LMTO法計(jì)算程序23 NAMD 分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算軟件24 GROMACS 分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算軟件25 LAMMPS 分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算軟件26 EGO 非平衡態(tài)分子動(dòng)力學(xué)模擬軟件27 TheRate 化學(xué)反應(yīng)理論計(jì)算程序28 DOCK 高通量藥物篩選軟件29 BLAST 基因序列比對(duì)程序30 SciLab 科學(xué)計(jì)算軟件包31 OpenFOAM 開源流體動(dòng)力學(xué)模擬軟件包己應(yīng)用于化工設(shè)計(jì)軟件如下：序號(hào) 軟件名稱 描述計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件——

化工過程系統(tǒng)工程進(jìn)一步研發(fā)目標(biāo)：在化工過程系統(tǒng)工程用于過程設(shè)計(jì)方面，應(yīng)繼續(xù)進(jìn)一步開發(fā)與提高的軟件內(nèi)容是：1.高精確度的全流程大系統(tǒng)集成與整體模擬的方法；熱物理性質(zhì)模型；包括大系統(tǒng)過程控制與管理在內(nèi)的過程合成；

2.過程設(shè)計(jì)中的可操作性與安全性分析；

3.過程集成分析評(píng)價(jià)方法以及多產(chǎn)品、多目的批處理工廠的設(shè)計(jì)優(yōu)化策略等問題。

因?yàn)榛み^程設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)之一：是維護(hù)生產(chǎn)過程安全性，及實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)的責(zé)任

。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件——

化工過程系統(tǒng)工程進(jìn)一步研發(fā)目標(biāo)：為了加速實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)與化工研發(fā)目標(biāo),必須向多尺度集成研究(時(shí)間及空間尺度)發(fā)展WithCFDtool(savingprocessdevelopmenttime)WithoutCFDtoolImprovedcashflowCashflowTimeShorterpaybacktimeReducedtimetomarketReducedprocessdevelopmenttime縮短開發(fā)周期減少投資環(huán)境友好改善產(chǎn)品質(zhì)量迅速搶占市場為了加速實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)與化工研發(fā)目標(biāo),必須向多尺度集成研究(時(shí)生態(tài)工業(yè)園區(qū)是綠色過程系統(tǒng)工程的研究范疇綠色過程系統(tǒng)工程的的研究對(duì)象是和過程系統(tǒng)工程是相同的。它區(qū)別于工業(yè)生態(tài)學(xué)在于它將過程系統(tǒng)本身為主要研究對(duì)象，研究它對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響，目的是發(fā)展過程系統(tǒng)時(shí)，使它與環(huán)境相容。特別著重研究這些人為系統(tǒng)與自然系統(tǒng)的交互作用與協(xié)調(diào)發(fā)展的規(guī)律。研究方法是建立系統(tǒng)模型，進(jìn)行模擬與分析。在時(shí)空的層面上，大致分為三個(gè)層次的摸擬、分析與優(yōu)化：

1.微觀層次系統(tǒng)：如分子-納米層次，產(chǎn)品分子設(shè)計(jì)等。

2.介觀層次系統(tǒng)：如基于流程的，基予夾點(diǎn)分析的，基于熱力學(xué)分析的等。

3.宏觀層次系統(tǒng)：如生態(tài)工業(yè)園區(qū)(Eco-industrialParks,EIPs)等。生態(tài)工業(yè)園區(qū)是綠色過程系統(tǒng)工程的研究范疇綠色過程系統(tǒng)工程的