CHEMCAD中文入门教程
chemCAD课件资料
单物料换热器工艺设计步骤-4
热力学基础知识
气相：理想气体： 真实气体：SRK、PR、CS、API S、BWRS、GS、MBK
液相：状态方程：SRK、PR、CS、API S、BWRS、GS、MBK 活度系数方程：正规溶液：Van Laar，Margule，MSRK、RS 无热溶液：Wilson、NRTL、UNIQUAC、UNIFIC 电解质溶液：Amine(MEA,DEA脱气)，Sour water(水溶解酸性气或 NH3)、PPAQ(电解质体系) 特殊体系：Henry’s Gas Law，TSRK(甲醇系统)，TEG(三乙二醇对 烃脱水)，Flor-Huggins(聚合物)
公用工程校核 输入以下用于公用工程校核（设计型忽略）
单物料换热器工艺设计步骤-6
估价模式（管壳式、 蒸发器、空冷器、 套管式） 换热器形式（两端 固定、釜式再沸器、 U形管式） 蒸发器形式（强制 循环、长管式、降 膜式）
设备估价
单物料换热器工艺设计步骤-7
第七步，运算
注意提示框信息
单物料换热器工艺设计步骤-8
用户已有四千多家
前
chemCAD能做什么
言
第一章 换热器
chemCAD换热器设计 工艺模拟
设计： 热负荷 换热面积 物料出口状态 公用工程量 分段换热细节 校核： 换热器传热效率
设备设计
直径 长度 折流板 换热管 进出口
优化分析
振动分析 优化设计 逐区域分析
换热器分类
换热器（Heat Exchange） 管壳式（Shell &Tube） 板式（Plate） 套管式（Double） 空冷器（Air Cooler） 加热炉（Fired heater） （LNG Heat Exchange ）
ChemCAD教程三
分离过程单元操作
闪蒸:被分离混合物中各组分的相对挥发度较大时适用. 精馏:当组分的相对挥发度差别不大,可采用精馏. 萃取精馏:当被分离组分的相对挥发度很小,采用普通精馏无法分离或需要 的塔板数非常大,可采用萃取精馏.加入某种高沸点的质量分离剂来增大组 分之间的相对挥发度,以降低分离所需的塔板数. 反应精馏和催化精馏:将反应和精馏分离结合在一起的一种新型分离技术. 化学反应在液相进行的称反应精馏,在固体催化剂与液相的接触表面上进行 的称为催化精馏. 共沸精馏:加入的质量分离剂和其中的一个组分形成最低共沸物,使组分间 的相对挥发度增大达到分离的目的. 液液萃取:利用溶液中各组分在两个液相之间的不同分配关系来进行分离, 通过相间传递达到分离,富集及提纯的目的. 干燥:用热能加热物料,使物料中水分蒸发后除去,或者用冷冻法使水分结 冰后升华而除去. 结晶:吸附剂与流体相接触,流体相中的溶质在多孔固体吸附剂颗粒进行吸 附积累的过程.吸附的逆过程为解吸过程,它可以使吸附于多孔固体吸附剂 表面的各类溶质有选择性的脱出.
第三节 ChemCAD模拟分离过程 模拟分离过程
分离过程单元操作
分离可分为机械分离和传质分离. 机械分离:用简单的机械方法分开非均相混合物, ChemCAD提供的机械分离单元有离心机,旋风 分离机,过滤机,文式洗涤器,干燥机等. 传质分离:有相间传递,可在均相或非均相中进 行,ChemCAD提供的传质分离单元包括闪蒸, 精馏,液液萃取,汽提,吸收,共沸精馏,电解 质精馏,反应精馏,结晶等.
多组分多级分离过程
吸收和蒸出 吸收:将新鲜的或再生的吸收剂从吸收塔顶进塔, 与塔中上升气流逆流操作,通过在塔板或填料上 混合和接触,气相中的溶质被吸收剂所吸收. 蒸出:为了使吸收过程中的吸收剂能够循环使用, 就需要通过蒸出过程把被吸收的物质从溶液中分 离出来使吸收剂再生. 多组分吸收和蒸出与多组分精馏一样,不能对所 有组分规定分离要求,只能对吸收和蒸出操作的 关键组分规定分离要求.
CHEMCAD上课资料
第1节ChemCAD简介本节简要介绍CHEMCAD 的功能、所包含的模拟单元模块、热力学数据库及物性估算模块以及CHEMCAD 的其它特点，通过一个实例，展示了CHEMCAD 的使用方法和部分功能。
本节既可作为CHEMCAD 的入门章，同时，本章提供的实例涉及到了CHEMCAD 的多种功能，故其也可作为后面学习时的参考。
ChemCAD 可以在Windows95、98、XP、NT、2000 下运行，安装时不需要进行特别的配置，只要正确安置了加密锁(或密钥)，一般都能正常运行。
一个计算机的初学者也可独立完成整个系统的安装。
1. CHEMCAD 的功能CHEMCAD 是美国Chemstation 公司推出的一个可用于稳态和非稳态过程的化工过程模拟软件包。
利用CHEMCAD，化学工程师可以进行工程设计、操作优化、技术改造和新工艺的开发，还可通过过程模拟与分析，消除工艺和设备中的瓶颈，降低成本。
工程设计在工程设计中，无论是建设新厂还是对老厂进行改造，ChemCAD 都可以用来选择方案，研究非设计工况的操作及工厂原料处理的灵活性。
通过一系列的工况模拟，可以优化工艺设计、避免错误、估计工艺条件变化对整个装置性能的影响，以确保工厂能在较大范围的操作条件内良好运行。
ChemCAD 可以对板式塔（包含筛板、泡罩、浮阀）、填料塔、管线、换热器、压力容器、孔板、调节阀和安全阀(DIERS)进行设计和核算。
这些模块共享流程模拟中的数据，用户完成工艺计算后，可以方便地进行各种主要设备的核算和设计。
ChemCAD 还提供了设备价格估算功能，用户可以对设备的价格进行初步估算。
优化操作对于老厂，由ChemCAD 建立的模型可作为工程技术人员改进工厂操作、提高产品产率以及减少能量消耗的有力工具，可以用来确定在原料、产品要求和环境条件发生变化时操作条件应该发生的变化。
技术改造ChemCAD 也可模拟研究工厂合理化方案，以消除“瓶颈”问题；或模拟研究采用先进技术改善工厂状况的可行性，如采用改进的催化剂、新溶剂或新的工艺过程操作单元。
CHEMCAD 操作手册
CHEMCAD 的其它特点
➢ 强大的计算和分析功能 可以求解几乎所有的单元操作，对非常复杂的 循环回路也可以轻松处理； 可以指定断裂流股，可以通过RUN 指令方便地 控制计算顺序，这对全流程模拟的收敛非常有 利，可以加速循环的收敛； 自动计算功能具备先进的交互特性，允许用户 不定义物流的流率来确定物流的组成； 具有先进的优化和分析功能。灵敏度分析模块 可以定义2 个自变量和多至12 个因变量，优化 模块可以求解有10 个自变量的函数最值。
UNIFAC 方程
是基于估算活度系数的基团分布法，它有如下的优 点和缺点：
PSRK 方程
是一个预测性模型，它试图把UNIFAC 和SRK 方 法的最好性能相结合，故而PSRK 方程能处理像包 括两个液相的正规溶液那样的非理想系统。 准确性对非理想溶液在低压下与UNIFAC 相当， 而在高压下则明显地更好。
➢方便地进行各种主要设备的核算和设计。 ChemCAD 还提供了设备价格估算功能， 用户可以对设备的价格进行初步估算。
操作优化 ➢ 改进工厂操作、提高产品产率以及减
少能量消耗的有力工具
➢ 确定在原料、产品要求和环境条件发 生变化时操作条件应该发生的变化
技术改造
➢ ChemCAD 也可模拟研究工厂合MCAD 的其它特点
➢ 作业和工况管理方便 用户可以方便地恢复、拷贝或删除流程； 对每个项目，可输入帐号和一些描述性语言； 可以记录每个项目所花费的时间； 每一个作业只对应于一个文件。
➢ 使用灵活： 可以定义新增组分、图标和符号， 用户也可以利用简单的计算机语言建立自己的设备模 型和计算程序。 多用户可以在不同的目录中定义自己的组分、图标和 符号，互不干扰。
➢ 支持动态模拟：动态蒸馏模拟CC-DCOLM，动态 反应器模拟CC-ReACS，间歇蒸馏模拟CC-Batch 等。
chemcad-第一课
ChemCAD数据库内名称 Propane I-Butane I-Butene 1-Butene N-Butane Trans-2-Butene Cis-2-Butene N-Pentane
1.4 ChemCAD模拟步骤
• 1.4.2 开始新的模拟 File-New 创建一个新的模拟 File-Save As 保存这个模拟
利用动态模拟： 1，确定开停工方案；2，计 算特殊的非稳态过程；3，生 产指导和调优。
• 1.2.3 ChemCAD与其他模拟软件比较
ChemCAD ASPEN ProII
应用
石油，炼油和油气 炼油到非理想化学 油/气加工、炼油、 加工 系统 化工、化学、工程 和建筑、聚合物、 精细化工/制药
YES YES YES
1.4 ChemCAD模拟步骤
• 1.4.3 绘制流程图
– 绘制流股
• 制图面板，选择Stream图标，在接近设备时，设备 的图标就会出现可绘制流股的位置标志。
1.4 ChemCAD模拟步骤
• 1.4.4 选择工程单位 Format-Engineering Unit
1.4 ChemCAD模拟步骤
– 确定开停工方案 – 计算特殊的非稳态过程 – 生产指导和调优
1.4 ChemCAD模拟步骤
• 1.4.1 提出问题 用简捷塔模拟脱戊烷精馏塔的设计计算 液相进料压力pF=0.602MPa，温度TF=341.15K， 流率为F=44.9881kmol/h，进料的组分及组成 如下表，塔顶压力为p=0.456MPa，整个塔的 压降为0.05MPa
序号 名称 1 2 3 4 5 6 7 8 丙烷 异丁烷 异丁烯 1-丁烯 正丁烷 反-2-丁烯 顺-2-丁烯 戊烷
分子式 C3H8 C4H10 C4H8 C4H8 C4H10 C4H8 C4H8 C5H12
《ChemCAD与化工过程模拟》课程教学大纲
《ChemCAD与化工过程模拟》教学大纲一、说明（一）本课程的目的、要求学生在完成化工工艺学、化工原理、化工热力学、化工设备、CAD制图等理论及实践课程的基础上，进行本课程的学习。
《ChemCAD与化工过程模拟》是化工专业的拓展课程，本专业技能的训练主要通过对CHEMCAD 流程模拟软件的学习和运用，让学生熟悉CHEMCAD 流程模拟软件的界面和使用环境，了解该软件的基本功能，通过一些模拟应用实例练习达到掌握建立过程模型的方法及初步掌握该过程模拟软件的使用方法，培养学生综合运用化工专业基础知识和实践技能的水平和能力，培养发现问题、分析问题、解决问题和创新思维能力。
计算机过程模拟技术在化学工业各领域广泛得到采用，计算机模拟应用软件是一个可广泛应用于化学化工行业各领域中的工艺过程，是工程技术人员用来对连续、半连续或间歇操作单元进行物料平衡和能量平衡核算的有力工具，通过运算模拟装置的稳态或动态运行，为工艺开发、工程设计以及操作优化提供理论指导。
通过本课程的学习，要求学生学会运用化学反应、化工热力学、动力学等基本理论知识，具体分析各类典型的反应过程，掌握化工工艺流程组织的一般规律，认识化学加工工业的共性特征，培养综合应用相关基础科学知识, 处理化学工业实际问题的能力。
培养学生应用已学过的基础理论解决工程实际问题的能力，重在培养学生的化工工艺意识、工程观点和实际分析、解决问题的能力。
（二）内容选取和实施中注意的问题《ChemCAD与化工过程模拟》是化工专业选修拓展课程，总共32学时。
课程内容主要集中在利用ChemCAD过程模拟软件在化工过程中的应用展开，尤其是其在化工的设计过程、操作过程的优化等进行，注重实践环节。
教师有针对性的要求学生完成相关实践案例的作业，培养学生分析问题和解决问题的能力，使学生逐步学会利用ChemCAD过程模拟软件进行一些化工过程的模拟、分析、优化等，同时要重视培养学生的独立思考、创新和自学能力。
chemcad教程
部分汽化得到分离
1．物料衡算 总物料：
F D W
F，D，W---原料液、气相、液相产品摩尔流量,kmol/s
易挥发组分： Fx Dy Wx F
xF，y，x---原料液、气相、液相产品的组成，摩尔分数
F F y 1 x xF D D
xF W D q q, 1 q y x F F q 1 q 1
苯(A)和甲苯(B)的饱和蒸气压和温度关系如表， 试利用拉乌尔定律和相对挥发度分别计算苯-甲 苯混合液在总压101.33kPa下的气液平衡数据,温 度－组成图
t /℃ 80.1 84 88 130 50.6 92 96 100 104 108 110.8
pAo/ kPa 101.3 113.6 pBo/ kPa 39.3 44.4
t---x线，液相组
成与平衡温度之
间的关系。饱和
液相线，泡点线
2）x-y 图
（1）y > x
（2）平衡线
气液两相浓度 差越大，溶液 越 易 分 离
离对角线越远，
§1.3 平衡蒸馏和简单蒸馏
1.3.1 平衡蒸馏（闪蒸）
操作过程：混合液 经加热器升温，使
温度高于分离器压
强下液体的沸点， 通过减压阀降压进 入分离器，此时过 热的液体混合物被
2. 精馏段操作线方程
总物料
V LD
易挥发组分
V yn1 L xn D xD
L D yn 1 xn xD V V L D yn 1 xn xD LD LD
L/ D D/D yn 1 xn xD ( L D) / D ( L D) / D
提馏段 L1 ' L2 ' L3 ' ... L ' constant
ChemCad教程
3.4.1 放置操作单元...........................................................................................................15 3.4.2 绘制流.......................................................................................................................17 3.5 选择组分 .............................................................................................................................17 3.6 选择热力学选项..................................................................................................................19
ChemCAD教程一
模拟流程
模拟流程
模拟流程
模拟流程
模拟流程
上机练习
• 熟悉ChemCAD界面。 • 掌握使用ChemCAD进行流程模拟的过程。
第一节 ChemCAD入门 入门
东南大学成贤学院 2009.8
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ChemCAD的用途
1.设计更有效的新工艺和设备使效益最大化 （新工艺设计） 2.通过优化/脱瓶颈改造减少费用和资金消耗 （费用计算） 3.评估新建/旧装置对环境的影响 （环境评估） 4.通过维护物性和实验室数据的中心数据库支持公司信息 系统（数据库维护）
ChemCAD提供的单元操作和物性计算方法
• ChemCAD提供了大量的操作单元：蒸馏、
汽提、吸收、萃取、共沸、三相共沸、共沸蒸馏、 三相蒸馏、电解质蒸馏、反应蒸馏、反应器、热 交换器、压缩机、泵、加热炉、控制器、透平、 膨胀机等。
• ChemCAD提供了大量的热平衡和相平衡的 计算方法，包含39种K值计算方法，和13种 焓计算方法。
ChemCAD界面介绍
ChemCAD模拟流程
• • • • • • • • • • 开始新任务（File→New，为新任务命名） 选择合适的单元操作，创建流程图 选择工程单位（Format→Engineering Units） 添加组分（Thermophysical→Components） 选择热力学性质计算模型，即“K”值模型和焓值模 型（Thermophysical→K-Values/Enthalpy） 定义进料流股（Specifications→Feed Streams） 定义设备参数（Specifications→Select Unitops） 运行模拟（Run） 查看结果（Results） 生成物料流程图/报告
CHEMCAD入门2011-wwy2
魏文韫 weiwenyun@
CHEMCAD能做什么？
CHEMCAD 提供强大的计算模拟功能，可建立与现场装置吻合 的数据模型，通过运算模拟装置的稳态或动态运行，为工艺开发 、工程设计以及优化操作和技术改造提供理论指导
用于工业流程模拟计算 炼油工业、石化工业、天然气加工、工业 安全、生化工业、污染防治、清洁生产… 单元操作 换热器、精馏、吸收、萃取、过滤、干燥… 热力学计算
物性数据包 热平衡和相平衡计算方法 30多种“K”值计算方法、13种焓值计算 方法
PFD图 …
A5
SCU.CE MPFL 2013-7-12
四川大学化工学院
魏文韫 weiwenyun@
CHEMCAD工作界面
标题栏 菜单栏 工具栏
状态栏
A6
SCU.CE MPFL 2013-7-12
四川大学化工学院
魏文韫 weiwenyun@
魏文韫 85408116 weiwenyun@
A1
SCU.CE MPFL 2013-7-12
四川大学化工学院
魏文韫 weiwenyun@
化学工程与工艺
动量 传递
化工
反应 工程
热量 传递
质量 传递
沸腾 冷凝 区域分析
A32
SCU.CE MPFL 2013-7-12
四川大学化工学院
魏文韫 weiwenyun@
管壳式换热器计算实例
问题： 把如下组分混合蒸汽从82℃冷却到54℃，设计分凝管壳式 冷凝器。假定如下。
混合蒸汽量 6100kg/h 操作压力 11.6kgf/cm^2（绝压） 冷却水温度 进口：27℃；出口：43℃ 组成如下：来自1.应用范围:Re、Pr
chemCAD课件陈立宇
变换反应和甲烷 化反应的平衡数 据和反应计量系 数软件中均有， 并且默认为气相 反应，不需要输 入平衡常数等。
反应相态 液相反应 气相反应 液相反应，出口为 气液两相 气相反应，出口为 气液两相
其中A= -29.3014，B= 26248.4
2.4平衡反应器-5
第六步，输入反应器参数（可以有多个计算模型，先选择固定转化率，绝热） 计算模型 1固定转化率：填写转化率数据 根据转化率计算，不需要平衡数据（变 换反应、甲烷化反应不适用）
第五步，输入反应原料 反应：甲醇脱水生产二甲醚 方程式：2CH3OH→CH3OCH3+H2O 转化率：70%选择性：100% 设计任务：10万t/a 反应条件：180℃，0.8-1MPa
100000 × 1000 2 × 32 w= × = 25000 ������������ ℎ = 400 ������������������������ ℎ 8000 × 0.7 46
chemCAD化工过程模拟 快速入门篇-2
西北大学 陈立宇 2012年
内容介绍
前言 第一章.换热过程 第二章.反应过程 第三章.分离过程 第四章.机泵及其他
第二章 反应器
chemCAD反应过程 工艺模拟及计算
设计： 出口组成以及性质 物料中各组分含量 反应热
设备设计
直径 长度 体积
2.1反应器分类
2.3化学计量反应器-1
第一步：设计流程
反应器物料一进一出
2.3化学计量反应器-1
chemCAD5.0允许一进多出 规定：第一出口为气体 第二第三出口为液体
2.3化学计量反应器-2
第 二 步 ： 单 位 第 三 步 ： 输 入 化 合 物 第 四 步 ： 热 力 学 公 式
[整理版]CHEMCAD中文进门教程
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[整理版]CHEMCAD中文进门教程Chemcad在化工课程设计中的应用指导教师:葛明兰学生:高00-4班,,,,,应伟斌摘要:介绍了化工流程模拟软件Chemcad的特点、作用，以精馏过程的工艺设计为实例说明其应用。
关键词:Chemcad软件，设计，应用化工课程设计是学习化工设计基础知识、培养学生化工设计能力的重要教学环节。
计算机辅助化工过程设计以成为化工设计的基本手段，有效地利用化工模拟设计软件进行化工设计工作可以极大地提高工作效率。
将模拟软件用于过程设计或过程模拟，对于当代的化工过程工程师已是一件很普通的工作。
基于此，本院购进美国Chemstations公司化工流程模拟软件Chemcad。
本文主要介绍该软件特点、模块功能作用，并以精馏过程的工艺设计实例较详细地对该软件的应用进行说明。
1.CHEMCAD软件概述:CHEMCAD系列软件是美国Chemstations公司开发的化工流程模拟软件。
使用它，可以在计算机上建立与现场装置吻合的数据模型，并通过运算模拟装置的稳态或动态运行，为工艺开发、工程设计、优化操作和技术改造提供理论指导。
1.1使用CHEMCAD可以做的工作主要有以下几项:A.设计更有效的新工艺和设备使效益最大化,,,,,B.通过优化/脱瓶颈改造减少费用和资金消耗,,,,,C.评估新建/旧装置对环境的影响,,,,,D.通过维护物性和实验室数据的中心数据库支持公司信息系统 1.2CHEMCAD中的单元操作:,,,,,CHEMCAD提供了大量的操作单元供用户选择，使用这些操作单元，基本能够满足一般化工厂的需要。
,,,,,对反应器和分离塔，提供了多种计算方法。
ChemCAD可以模拟以下单元操作:蒸馏、汽提、吸收、萃取、共沸、三相共沸、共沸蒸馏、三相蒸馏、电解质蒸馏、反应蒸馏、反应器、热交换器、压缩机、泵、加热炉、控制器、透平、膨胀机等50多个单元操作。
1.3热力学物性计算方法:,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,CHEMCAD提供了大量的最新的热平衡和相平衡的计算方法，包含39种K值计算方法，和13种焓计算方法。
chemcad-第二课
2.2 模拟反应过程
• 2.2.3 Gibbs反应器
– 2NO+O22NO2 – 1.013x105Pa, 20C – 进气组成(Mole frac)
• • • • • NO 10% NO2 1% O2 9% N2 80% 进气量 0.6m3/h
出口组成?
2.2 模拟反应过程
• 2.2.3 Gibbs反应器
– 问题需求
• • • • C6H5CH3+H2C6H6+CH4 原料处理量 2kmol/h，摩尔比率1:1 经换热器后温度为800℃，等温进行 甲苯为关键组分，转化率为95%
– 需解决问题
• SRK • 反应器出口流股的组成及性质 ？？？
2.2 模拟反应过程
• 2.2.1 化学计量系数反应器
序号 1 2 Unit Heat Exchanger #1 Stoichiometric Reactor #2
2.2 模拟反应过程
• 2.2.1 化学计量系数反应器
– 凶猛点击 – 查看结果
• ReportSet Flow Units 设置单位 • ReportStream CompositionsAll streams
– 工作区弹出新窗口 – 此新窗口相应的菜单选项改变
2.2 模拟反应过程
• 2.2.1 化学计量系数反应器
– PlotUnitOP PlotsHeat curve
• • • • 输入进入换热器流股编号 点OK 合理选择选项 弹出新窗口，自动绘制换热曲线
2.2 模拟反应过程
• 2.2.1 化学计量系数反应器
– PlotUnitOP PlotsHeat curve
2.2 模拟反应过程
• 2.2.1 化学计量系数反应器
第一章ChemCAD软件介绍
第一章ChemCAD软件介绍第一章ChemCAD软件简介ChｅmCＡD是一个用于对化学和石油工业、炼油、油气加工等领域中的工艺过程进行计算机模拟的应用软件,是工程技术人员用来对连续操作单元进行物料平衡和能量平衡核算的有力工具。
使用它，可以在计算机上建立与现场装置吻合的数据模型,并通过运算模拟装置的稳态或动态运行，为工艺开发、工程设计以及优化操作提供理论指导。
1.１认识ＣheｍCAD１.１.1ＣｈｅｍCAD能为您做什么？ＣｈemCAD是一个化工生产计算机模拟软件，在工艺开发、工程设计、优化操作和技术改造中都能发挥很大的作用。
（１)工程设计:在工程设计中，无论是建立一个新厂或是对老厂进行改造,ＣhｅmCAD都可以用来选择方案，研究非设计工况的操作及工厂处理原料范围的灵活性。
工艺设计模拟研究不仅可以避免工厂设备交付前的费用估算错误,还可用模拟模型来优化工艺设计, 同时通过进行一系列的工况研究，来确保工厂能在较大范围的操作条件内良好运行。
即使是在工程设计的最初阶段，也可用这个模型来估计工艺条件变化对整个装置性能的影响。
(2)优化操作：对于老厂，由ＣhｅｍCＡD建立的模型可作为工程技术人员用来改进工厂操作、提高产量的产率以及减少能量消耗的有力工具。
可用模拟的方法来确定操作条件的变化以适应原料、产品要求和环境条件的变化。
该模型可指导工厂的操作以降低费用、提高产率。
这样的例子在一些流程模拟软件应用较好的化工装置可以举出很多。
(3)技术改造： ChemCAＤ也可用模拟研究工厂合理化方案以消除“瓶颈”问题，或采用先进技术改善工厂状况的可行性，如采用改进的催化剂、新溶剂或新的工艺过程操作单元。
1.1.2CｈｅmCAＤ单元操作CheｍＣAD提供了大量的操作单元供用户选择,使用这些操作单元，基本能够满足一般化工厂的需要。
对反应器和分离塔,提供了多种计算方法。
ChemCＡD 可以模拟以下单元操作：单元操作:蒸馏、汽提、吸收、萃取、共沸、三相共沸、共沸蒸馏、三相蒸馏、电解质蒸馏、反应蒸馏反应器、热交换器、压缩机、泵、加热炉、控制器、透平、膨胀机、结晶罐、离心机、旋风分离器、湿式旋风分离器、文氏洗气器、袋式过滤机、真空过滤机、压碎机、研磨机、静电收集器、洗涤机、沉淀分离器、间歇蒸馏、间歇反应器、PIＤ控制模块、流量控制阀、记录器模块(选项）以上共50多个单元操作，当然ChemＣAD可将每个单元操作组织起来，形成整个车间或全厂的流程图,进而完成整个模拟计算。
[整理版]CHEMCAD中文进门教程
[整理版]CHEMCAD中文进门教程Chemcad在化工课程设计中的应用指导教师:葛明兰学生:高00-4班,,,,,应伟斌摘要:介绍了化工流程模拟软件Chemcad的特点、作用，以精馏过程的工艺设计为实例说明其应用。
关键词:Chemcad软件，设计，应用化工课程设计是学习化工设计基础知识、培养学生化工设计能力的重要教学环节。
计算机辅助化工过程设计以成为化工设计的基本手段，有效地利用化工模拟设计软件进行化工设计工作可以极大地提高工作效率。
将模拟软件用于过程设计或过程模拟，对于当代的化工过程工程师已是一件很普通的工作。
基于此，本院购进美国Chemstations公司化工流程模拟软件Chemcad。
本文主要介绍该软件特点、模块功能作用，并以精馏过程的工艺设计实例较详细地对该软件的应用进行说明。
1.CHEMCAD软件概述:CHEMCAD系列软件是美国Chemstations公司开发的化工流程模拟软件。
使用它，可以在计算机上建立与现场装置吻合的数据模型，并通过运算模拟装置的稳态或动态运行，为工艺开发、工程设计、优化操作和技术改造提供理论指导。
1.1使用CHEMCAD可以做的工作主要有以下几项:A.设计更有效的新工艺和设备使效益最大化,,,,,B.通过优化/脱瓶颈改造减少费用和资金消耗,,,,,C.评估新建/旧装置对环境的影响,,,,,D.通过维护物性和实验室数据的中心数据库支持公司信息系统 1.2CHEMCAD中的单元操作:,,,,,CHEMCAD提供了大量的操作单元供用户选择，使用这些操作单元，基本能够满足一般化工厂的需要。
,,,,,对反应器和分离塔，提供了多种计算方法。
ChemCAD可以模拟以下单元操作:蒸馏、汽提、吸收、萃取、共沸、三相共沸、共沸蒸馏、三相蒸馏、电解质蒸馏、反应蒸馏、反应器、热交换器、压缩机、泵、加热炉、控制器、透平、膨胀机等50多个单元操作。
1.3热力学物性计算方法:,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,CHEMCAD提供了大量的最新的热平衡和相平衡的计算方法，包含39种K值计算方法，和13种焓计算方法。
ChemCAD5.2的具体使用方法
目录第1章 CHEMCAD简介 (1)1.1 CHEMCAD的功能 (1)1.2 CHEMCAD的单元操作模块 (1)1.3 CHEMCAD的热力学方法 (2)1.4 CHEMCAD的其它特点 (2)1.5 使用CHEMCAD进行流程模拟步骤及示例 (6)本章作业 (41)第1章 CHEMCAD简介本章简要介绍CHEMCAD的功能、所包含的模拟单元模块、热力学数据库及物性估算模块以及CHEMCAD的其它特点，通过一个实例，展示了CHEMCAD的使用方法和部分功能。
本章既可作为CHEMCAD的入门章，同时，本章提供的实例涉及到了CHEMCAD的多种功能，故其也可作为后面学习时的参考。
1.1 CHEMCAD的功能CHEMCAD是美国Chemstation公司推出的一个可用于稳态和非稳态过程的化工过程模拟软件包。
利用CHEMCAD，化学工程师可以进行工程设计、操作优化、技术改造和新工艺的开发，还可通过过程模拟与分析，消除工艺和设备中的瓶颈，降低成本。
工程设计在工程设计中，无论是建设新厂还是对老厂进行改造，ChemCAD都可以用来选择方案，研究非设计工况的操作及工厂原料处理的灵活性。
通过一系列的工况模拟，可以优化工艺设计、避免错误、估计工艺条件变化对整个装置性能的影响，以确保工厂能在较大范围的操作条件内良好运行。
ChemCAD可以对板式塔（包含筛板、泡罩、浮阀）、填料塔、管线、换热器、压力容器、孔板、调节阀和安全阀(DIERS)进行设计和核算。
这些模块共享流程模拟中的数据，用户完成工艺计算后，可以方便地进行各种主要设备的核算和设计。
ChemCAD还提供了设备价格估算功能，用户可以对设备的价格进行初步估算。
优化操作对于老厂，由ChemCAD建立的模型可作为工程技术人员改进工厂操作、提高产品产率以及减少能量消耗的有力工具，可以用来确定在原料、产品要求和环境条件发生变化时操作条件应该发生的变化。
技术改造ChemCAD也可模拟研究工厂合理化方案，以消除“瓶颈”问题；或模拟研究采用先进技术改善工厂状况的可行性，如采用改进的催化剂、新溶剂或新的工艺过程操作单元。
ChemDraw8.0的使用方法介绍
ChemDraw 是一个化学结构绘图软件，它是美国CambridgeSoft 公司开发的化学软件ChemOffice 系列产品中一个重要成员（还有Chem3D 和ChemFinder 等）。
目前最新版本是chemoffice2010。
ChemDraw 可以绘制和编辑化学结构图，识别和显示立体结构，将结构名称进行转换，包含NMR 数据库，能与Excel 集成的功能。
我们这里只讲绘制和编辑化学结构功能。
绘制化学图形的软件还有Chemwin 和Chemsketch 软件。
软件界面结构和默认设置的变化包括文件窗口（菜单栏，工具栏，滚动栏，编辑区等）和图形工具板两大结构。
标题栏主工具栏绘图工具栏编辑区子工具板上下左右滚动图4-1 界面结构及各种子工具板4.1.1 图形工具板图形工具板含有所有能够在文件窗口绘制结构图形的工具，选择了这些工具的图标后，光标将随之改变成相应的工具形状，并在光标的右下方会出现该工具的名称。
选择工具板时，一次只能选一个。
在图标右下角有小黑三角的工具图标里，含有进一步的子工具图标板。
用鼠标按下含三角的图标(不松开)，子工具板将显示出来。
各工具的图标及作用如下：选择工具：包括蓬罩工具和套索工具。
蓬罩工具是以方形框罩住目标，套索具有随意性。
套住目标后，可以进行编辑。
结构透视工具：选择该工具可以实现旋转分子结构。
只能绕X 轴或Y 轴旋转，旋转时有角度显示。
基团分割工具：通过画线的方法将键断开，并在断开的两部分显示势能。
如图4-2所示C 3H 3•••39.0235C 3H 3•••39.0235图4-2 基团分割键工具：包括实键，多键，虚键，切割键，切割楔键，黑体键，黑体楔键，空心楔键，波浪键。
其中多键里边又有子工具图板（见图4-1）。
用工具键可以绘制各种化学键。
环工具：包括从环丙烷环到环辛烷环，以及环己烷凳环，环戊二烯，和苯环。
快速绘制常用的环结构。
橡皮工具：擦去无用的线条，结构等文本工具：建立原子标记和说明笔工具：绘制随意类型的图，例如常规键和轨道等。
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Chemcad在化工课程设计中的应用指导教师：葛明兰学生：高00-4班应伟斌摘要：介绍了化工流程模拟软件Chemcad的特点、作用，以精馏过程的工艺设计为实例说明其应用。
关键词：Chemcad软件，设计，应用化工课程设计是学习化工设计基础知识、培养学生化工设计能力的重要教学环节。
计算机辅助化工过程设计以成为化工设计的基本手段，有效地利用化工模拟设计软件进行化工设计工作可以极大地提高工作效率。
将模拟软件用于过程设计或过程模拟，对于当代的化工过程工程师已是一件很普通的工作。
基于此，本院购进美国Chemstations公司化工流程模拟软件Chemcad。
本文主要介绍该软件特点、模块功能作用，并以精馏过程的工艺设计实例较详细地对该软件的应用进行说明。
1.CHEMCAD软件概述：CHEMCAD系列软件是美国Chemstations公司开发的化工流程模拟软件。
使用它，可以在计算机上建立与现场装置吻合的数据模型，并通过运算模拟装置的稳态或动态运行，为工艺开发、工程设计、优化操作和技术改造提供理论指导。
1.1使用CHEMCAD可以做的工作主要有以下几项：A.设计更有效的新工艺和设备使效益最大化B.通过优化/脱瓶颈改造减少费用和资金消耗C.评估新建/旧装置对环境的影响D.通过维护物性和实验室数据的中心数据库支持公司信息系统1.2CHEMCAD中的单元操作：CHEMCAD提供了大量的操作单元供用户选择，使用这些操作单元，基本能够满足一般化工厂的需要。
对反应器和分离塔，提供了多种计算方法。
ChemCAD可以模拟以下单元操作：蒸馏、汽提、吸收、萃取、共沸、三相共沸、共沸蒸馏、三相蒸馏、电解质蒸馏、反应蒸馏、反应器、热交换器、压缩机、泵、加热炉、控制器、透平、膨胀机等50多个单元操作。
1.3热力学物性计算方法：CHEMCAD提供了大量的最新的热平衡和相平衡的计算方法，包含39种K值计算方法，和13种焓计算方法。
K值方法主要分为活度系数法和状态方程法等四类，其中活度系数法包含有UNIFAC 、UPLM (UNIFAC for Polymers)、Wilson 、T. K. Wilson 、HRNM Modified Wilson 、Van Laar 、Non-Random Two Liquid (NRTL) 、Margules 、GMAC (Chien-Null) 、Scatchard-Hildebrand (Regular Solution)等。
焓计算方法包括Redlich-Kwong 、Soave-Redlich-Kwong 、Peng-Robinson 、API Soave-Redlich-Kwong 、Lee-Kesler 、Benedict-Webb-Rubin-Starling 、Latent Heat 、Electrolyte 、Heat of Mixing by Gamma 等。
1.4使用CHEMCAD主要有以下步骤：A.画出您的流程图B.选择组分C.选择热力学模型D.详细指定进料物流E.详细指定各单元操作F.运行G.计算设备规格H.研究费用评估方案I.评定环境影响J.分析结果/按需优化K.生成物料流程图/报告1.5CHENCAD的应用领域A、蒸馏/萃取(间歇&连续)B、各种反应(间歇&连续)C、含电解质的工艺D、热力学-物性计算E、汽/液/液平衡计算F、设备设计G、换热器网络H、环境影响计算I、安全性能分析J、投资费用估算K、火炬总管系统L、公用工程网络1.6 CHEMCAD的其它特点ChemCAD还具有容易使用、高度集成、界面友好等特点。
它安装简便，支持各种输入设备，并具有详尽的帮助系统和强大的计算和分析功能。
另外，ChemCAD提供了网络版，最多25人同时并发使用。
ChemCAD网络版价格低廉，最适合于学校教学及大型公司使用。
2 CHEMCAD蒸馏单元的模拟计算在CHEMCAD蒸馏单元中，共有四种塔模块，包括TOWR Column，TOWR PLUS Column，SCDS Column和SHORTCUT Column 。
其中，TOWR是精确的规范塔模块，TOWR PLUS是带有侧线物流和侧线供热和急冷以及泵回路的复杂塔模块，SCDS则是可以及时修正的塔模块。
本实验所用的精馏塔模块主要是SCDS Column，下面介绍一下各个模块的特点：2.1 SCDS简介SCDS是汽液平衡模型,它模拟部分简单的塔的计算,如;蒸馏塔,吸收塔,再沸吸收塔,和分馏塔.副产品和副热/冷器也可以出现在SCDS的严格模型中,默佛里塔板效率也常在SDCS中模拟与输出，SCDS操作塔根据无限层和5个输入流,4个副产品,这里没有限制SCDS在流程图里的数目.SCDS强调规格的多样性,比如,总摩尔流比率,热负荷,回流比,蒸出速率,温度,分馏摩尔数,分馏回收,成份比率及产品中部分物流的比率.这些模型能够模拟严格的两相或三相蒸馏系统.如果计算三相系统,用户可以选择将一相液体加入冷凝器,然后回流其它相.SCDS的主要构成是模拟化学系统中非理想K值.它用于Newton-Raphon数学收敛和计算并引出严格的方程式,包括DK/DX(引出主要混合物的K值).方面,即有效模拟化工系统.SDCS的运行时间通常大于其它特殊TOWR模组,当组分超过10种且较为复杂时.2.2TOWR简介：TOWR是一种精确的多级气液平衡模块，它可以模拟任何单塔计算，其中包括蒸馏塔、吸收塔、再沸吸收塔和汽提塔。
TOWR还可以精确的模拟测线产品和侧面供热和降温。
TOWR 最多可以处理5种进料流和4种侧线产品。
在工艺流程图中，对TOWR的数量没有限制。
TOWR提供了各种技术规范便于用户使用。
用户可以指定冷凝器，再沸器或塔板条件。
各种技术规范，诸如整体摩尔流动速度，热负荷，回流比，沸腾比，温度，摩尔分率，回收率，相对流动速度，产品的重量和分子量等在TOWR中都有明确的说明。
通常，TOWR的收敛速度比主板计算模块SCDS要快。
2.3 TOWR.PLUS简介：当所模拟的装置或物流数量较多，就可以使用TOWR.PLUS。
它可模拟带有侧线汽提塔，泵回路，侧线供热、急冷和侧线产品的塔。
它是为模拟塔而设计的，但它也可以模拟任何单塔计算，其中包括蒸馏塔，吸收塔，再沸吸收塔和汽提塔。
侧线汽提塔，泵回路都看作是TOWR.PLUS模块的一部分并且与主塔计算同时进行，不需要再循环计算。
冷凝器中自由水的分离可以由用户设定从任意塔板上流出。
一个工艺流程图中最多允许50个塔单元操作。
TOWR.PLUS提供了一系列技术规范以方便用户使用。
用户可以指定冷凝器，再沸器或任何塔板条件。
各种技术规范，诸如整体摩尔流动速度，热负荷，回流比，再沸比，温度，体积流速，摩尔流速，质量流速，任何体积分数中的TBP/D86温度，溢流，气液比，产品分数，分子质量，气体压力，沸点，闪电和回收率都可以在TOWR.PLUS模块中指定。
2.4 SHORTCUT简介：SHORTCUT蒸馏模块是用Fenske-Underwood-Gilliland方法模拟具有一股进料和两股出料的简单蒸馏塔。
进料位置可以通过Fenske或Kirkbride平衡计算得之。
但是SHORTCUT 蒸馏模块计算方法不适合塔设计，在这种情况下多用TOWR和TOWR.PLUS模块3应用举例（一）根据化工原理课程设计的要求，板式精馏装置的设计应包括以下主要内容：A设计方案的说明：对所给或选定的整个精馏装置的流程、操作条件和主要设备的型式等进行简要的论述。
B精馏塔的设计计算：确定精馏塔所需的塔板数以及塔的主要尺寸。
C装置的辅助设备，如再沸器、冷凝器等的选择或计算。
D描绘精馏装置的工艺流程图和精馏塔的的设备工艺条件图，编写板式塔精馏装置设计的说明书。
3.3应用软件模拟设计3.3.1步骤（1）保存文件*.ccx点击程序左上角的工具栏“file”，在出现的菜单中点击“New”，即可出现如下的对话框在对话框中，填入文件名“chemical”，点击“保存”，即可出现以下绘画画面（2）画流程图先进行简捷计算。
单击第七行第七列的塔（shortcut模块），然后在左面空白出单击左键，即可画得一精馏塔。
同理，画出进料管线“红色箭头”与出料管线“蓝色管线”，用标有“stream”的折线连接，如下图（3）设置单位将“Simulation/Graphic”锁定在Simulation，下拉菜单“Format”“Engineering Units”可出现如下画面：如选择“Si”制，将“Presure”设置为“kpa”，单击“ok”。
（4）选择组分点击工具栏“Thermophysical”“component list”，出现以下画面：在“search for”中填入“４０”，点击“add”即可在左面的空白区看见“４０benzene”，表示已经选中第一组分苯。
同理选中第二组分甲苯41，点击“ok”。
（5）选择热力学模型点击“thermophysical”“k-values”，出现画面：如选SRK方程，点击“ok”，即可。
同样,点击“thermophysical”“enthalpy”，选择SRK方程，点击“ok”即可。
（6）详细定义进料物流双击红色箭头后方框内的流股1，填写数据如下所示：其中温度、压力和气象组成三者可任选两个填入，注意：不可三者都填。
将苯和甲苯的进料流量组成填入，设置完后单击ＯＫ即可。
（7）详细定义各单元操作双击塔1（设备1），可得如下画面，其中在“Light key split”中填入x D，在“Heavy 1，在R/Rmin中填入一个倍数，如1.5。
单击OK。
key split”中填入x D（8）运行模拟计算，并显示计算结果按住圆内的１，点右键，选择运行：再双击圆内的１，出现如下画面，显示计算结果可知运算的的理论板数为１４块，进料板是第７块，单击ＯＫOverall Mass Balance kmol/h kg/hInput Output Input Output Benzene 133.338 133.338 10415.602 10415.602 Toluene 104.342 104.342 9614.132 9614.132 Total 237.680 237.680 20029.734 20029.734 Shortcut Distillaton SummaryEquip. No. 1NameMode 2Light key component 1.0000Light key split 0.9573Heavy key component 2.0000Heavy key split 0.0427Reflux ratio 1.5000Number of stages 161.0055Min. No. of stages 8.0463Feed stage 81.0028Condenser duty MJ/h -10267.8535Reboiler duty MJ/h 2547.0806Reflux ratio, minimum 1.8834Calc. Reflux ratio 1.5000（9）严格计算简捷计算所得结果可作为严格计算的初值选择第七行第四列的模块ＳCDS column #1，画出流程图以下操作步骤完全与上述相同，只是第（7）步画面不同于前者，如下：点击Specifications，例如选择冷凝器6，填入组分Specification（x D）；选择再沸器6，填入组分Specification（x W）。