过程模拟优化在化工工艺设计中的应用程静

过程模拟优化在化工工艺设计中的应用程静
发布时间：2022-04-22T03:01:39.971Z 来源：《中国科技信息》2022年1月中作者：程静
[导读] 随着科技的飞速发展与计算机技术的稳步推进，过程模拟优化技术对化工工艺设计的影响越发凸显，其对化工工艺设计起到的推动作用，不仅有助于装置、设备、工艺的创新与改造，还能帮助技术人员更快更准确的提供信息与参数，同时对落实减污减排与节能降耗均有积极影响。

本文将从过程模拟优化设计的概述出发，探索过程模拟优化技术在化工过程与化工工艺设计中的应用，并结合实际案例阐述过程模拟优化在化工工艺设计中的应用。

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摘要：随着科技的飞速发展与计算机技术的稳步推进，过程模拟优化技术对化工工艺设计的影响越发凸显，其对化工工艺设计起到的推动作用，不仅有助于装置、设备、工艺的创新与改造，还能帮助技术人员更快更准确的提供信息与参数，同时对落实减污减排与节能降耗均有积极影响。

本文将从过程模拟优化设计的概述出发，探索过程模拟优化技术在化工过程与化工工艺设计中的应用，并结合实际案例阐述过程模拟优化在化工工艺设计中的应用。

关键词：过程模拟优化；化工工艺设计；应用
引言
化工行业是我国重要的产业之一，随着市场经济的快速发展，化工企业所面临的市场竞争也愈加激烈，在这种情况之下，化工企业必须要立足于现实，加快技术上的改革与创新，不断优化生产工艺、提升技术水平，才能够提高企业的核心竞争力，在激烈的市场竞争中凸显出自身的优势。

在化工企业经历了长时间的摸索之后，过程模拟优化技术在化工工艺设计中得到了广泛的应用。

一、过程模拟概述
过程模拟是指使用与系统中每个设备相关的数字学习模型以更好地平衡不同的设计方程。

为了更好地表达与主元件相关的数学表达式，所有流程模拟流程都代表流程系统的内部特征[1]。

大多数流程模拟主要分为开放模型和受控模型。

前者表示流程中各种导入设备的内部输出状态，后者达到主要设备的设计条件所要求的状态。

在化工工艺与过程模拟的结合中，首先我们应当明确一个大前提，即在实际生产时，应当先对化工工艺的变量及其数值进行控制，同时设置好顺序，这其中环节诸多，不同单独变量的有效结合才能发挥整体的最大作用。

单独变量控制之后，再对整个单元进行把控，才能最终达到控制运行车间的目的。

二、化工过程模拟优化技术的应用
1.化工过程模拟技术
化工行业在市场经济结构中占据着十分关键的地位，同时化工产品也被广泛地应用在多个领域当中，发挥着十分关键的作用。

科学技术与计算机技术的快速发展推动了化工生产工艺的不断进步，大量的先进技术被广泛地应用到了化工工艺设计当中，尤其是借助计算机技术对化工生产的整个过程进行模拟，已经逐渐取代了传统的生产工艺，成为了化工企业转型与升级的重要途径，为化工企业的长远发展提供了强大的技术支撑。

而过程模拟优化技术就是计算机技术与化工生产工艺深入融合的典型技术代表。

过程模拟优化技术借助于计算机技术的辅助，可以对化工工艺中的压力平衡、相比平衡及其他重要数据参数进行获取和分析，从而实现对化工生产全过程的技术模拟。

过程模拟优化技术的应用涵盖了化工生产中原材料处理、化学反应过程、产物处理等整个过程，根据过程模拟对操作难度进行控制，而后根据化工生产流程对生产工艺进行优化，及时发现生产工艺设计中存在的漏洞和安全隐患，并进行相应的技术调整及故障诊断，从而极大地减少了化工生产过程中的问题，降低了化工生产成本，为化工产品的研发和创新奠定了基础。

2.化学过程模拟优化软件
事实上，传统的化学品制造工艺可能会有许多不利之处，因此企业必须使用健全的化学模拟技术来优化工艺，从而提高化学生产的科学质量和总体效率。

但是，在化学系统的实际仿真和优化中，需要使用相应的技术来支持和改进仿真模型的运行，在优化生产过程中可以避免许多问题。

自1960年代和1970年代以来，化学过程模拟技术一直广泛用于化学生产，但这些技术是主要研究机构使用的第一种也是最好的技术。

大多数化学模拟软件主要由不同的原材料数据、操作单元模块库、数据输入、信号输出和网络通信组成。

此外，当优化化学过程时，可以通过创建适当的单元模型来提高其效率。

目前有许多常用的化学过程模拟软件，主要是CAPES和ASPEN软件。

此外，如果在现有模块的基础上灵活应用SIMMOD技术，就可以更好地模拟化学过程。

在实践中，只有有效使用模拟优化软件，才能更好地应用不同的化学技术。

3.在化工工艺中的运用
在化工工艺中运用模拟技术，主要内容有三大类，分别为优化等式约束、单元操作模型以及其他不可归类的内容，若确有必要，也可以采取最先进的技术对过程模拟系统中存在的内部问题进行解答。

在上述三类内容中，针对优化约束方程，需要处理与模型、数据相关联
的问题，此时可以通过求解稳态模拟来解答，此种方法也可以让上述技术得到充分发挥，以此提高企业的经济效益，为化工工艺技术更好的发展而奠定基础[2]。

三、过程模拟优化技术在化工工艺设计中的应用
1.生产设备的改造及优化
过程模拟优化技术在化工工艺设计中最为关键的应用体现在对化工生产设备进行改造及优化方面。

通过在化工工艺设计中应用过程模拟优化技术，可以在传统的化工工艺设计方式的基础上利用计算机技术对化工生产设备进行改造，优化各项参数，从而达到最佳的工艺条件，借助于此达到节能减排、控制成本、提高效益的目标。

在目前大部分化工工艺设计当中，最为常用的过程优化模拟就是稳态模拟技术，借助于这一手段可以首先通过稳态模拟技术获取并分析化工工艺参数，再利用动态模拟手段进行实时的检测和调整，达到优化化工工艺的目的。

通过将稳态模拟与动态模拟相结合，发挥各自的价值，可以对复杂的化工生产装置进行操控，达到设备改造和优化的目的。

2.新装置设计
通过新装置设计进行化工过程的模拟，可以有效发挥模拟优化技术，不仅可以准确的计算出能量平衡和物料平衡，同时还可以对后续工艺的设备参数进行优化及调整，必要时可进行修改。

在这其中，针对诸如气体分馏装置、乙烯装置等的设计，模拟过程可以得到更好的效果和数据，同时新装置设计还可以用于检验生产操作的规范合理与否。

细化模拟软件的功能，可以分为以下六点：第一，针对实际生产中遇到的难易攻克的技术难关，可以通过模拟装置进行参数与结果的提供，从而反馈给技术人员进行瓶颈突破与技术改进；第二，可以由模拟软件判断各类装置是否处于正常或优化状态，使技术人员由此判断是否需要改进；第三，装置一旦异常，即可通过模拟发现异常点从而解决异常问题；第四，模拟技术并不要求企业有实际投入，仅依靠计算机模拟就可完成优化与调整，可有效降低能耗；第五，模拟软件对于技术人员的素质培养具有积极影响作用；第六，模拟软件可以为装置的技术改革与改造提供保障[3]。

3.新工艺研究
在以往的化工工艺设计当中，研究人员一般需要借助于实验的方式对化工工艺设计进行测试，这种方式虽然可以取得比较可靠的结果，但所需的时间和资金成本较大，往往需要反复进行实验才可以获得比较准确的结论。

而借助于过程模拟优化技术，可以通过过程模拟优化技术与传统的实验方式的配合，缩短实验的时间、控制实验的成本，利用计算机对实验过程进行模拟，在新工艺的测试方面发挥出极大的优势。

结束语
综上所述，化工模拟技术对于推动化工工艺技术的稳步推进与持续创新具有十分重要的影响作用，其深远的意义不仅使生产过程变得更加安全，还可以以化工技术为基础，推进行业与技术的创新与发展，实现了行业的可持续发展。

同时，模拟优化技术也为企业发展指明了方向，使企业可以更好的融入科技与时代的进步，稳扎稳打持续进步。

参考文献
[1]赵海燕.过程模拟优化在化工工艺设计中的应用分析[J].当代化工研究,2021(08):135-136.
[2]王铭键,王代鹏,陈毅东.过程模拟优化在化工工艺设计中的应用分析[J].冶金管理,2020(23):73-74.
[3]李跃.浅议过程模拟优化在化工工艺设计中的应用[J].现代盐化工,2020,47(04):59-60.。