chemCAD课件资料
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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
ChemCAD设备设计 设备设计
ChemCAD提供了对多种设备进行设计和核算 ChemCAD提供了对多种设备进行设计和核算 的功能模块. 的功能模块. ChemCAD可以对板式塔 包含筛板,泡罩, 可以对板式塔( ChemCAD可以对板式塔(包含筛板,泡罩, 浮阀),填料塔,管线,换热器, ),填料塔 浮阀),填料塔,管线,换热器,压力容 孔板,调节阀和安全阀(DIERS) (DIERS)进行设 器,孔板,调节阀和安全阀(DIERS)进行设 计和核算. 计和核算. 这些模块共享流程模拟中的数 使得用户完成工艺计算后, 据,使得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. 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 还提供了设备价格估算功能, 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. 可以对设备的价格进行初步估算.
技术改造
ChemCAD也可用模拟研究工厂合理化方 ChemCAD也可用模拟研究工厂合理化方 案以消除"瓶颈"问题, 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, 技术改善工厂状况的可行性, 如采用 改进的催化剂, 改进的催化剂,新溶剂或新的工艺过 程操作单元. 程操作单元.
ChemCAD单元操作 ChemCAD单元操作
ChemCAD物性库 物性库
ChemCAD提供了标准,共享,用户三种组分数据库. ChemCAD提供了标准,共享,用户三种组分数据库. 提供了标准 标准物性数据库 标准数据库以AIChE DIPPR数据库为基础 AIChE的 数据库为基础, 标准数据库以AIChE的DIPPR数据库为基础,加上 电解质共约2000多种纯物质. 电解质共约2000多种纯物质. 2000多种纯物质 用户数据库 ChemCAD允许用户添加多达2000个组分到数据库中 允许用户添加多达2000个组分到数据库中, ChemCAD允许用户添加多达2000个组分到数据库中, 可以定义烃类虚拟组分用于炼油计算, 可以定义烃类虚拟组分用于炼油计算,也可以通 过中立文件嵌入物性数据. 过中立文件嵌入物性数据. 原油评价数据库 5.3版开始 ChemCAD提供了200多种原油的评价 版开始, 提供了200 从5.3版开始,ChemCAD提供了200多种原油的评价 数据库. 数据库.
chemCAD课件-3陈立宇2012资料
同理 利用Shortcut塔进行多组分分离计算步 骤：
第一，建立工艺流程 第二，确定单位 第三，选择物流信息 第四，选择热力学公式 第五，定义入口物料 第六，确定精馏塔计算要求 第七，运算精馏塔 第八，查看工艺计算结果 第九，输出结果
3.3精馏简捷工艺设计步骤-10
第五步，输入组分数据
丙酮30%， 甲醇30%， 水 40% （wt%）
组分表可查 看组分性质 选择组分 电解质体系 虚拟组分曲线 固体
热力学推荐体系（首选） 热力学设定体系（已知有更适用的热力学体系） 编辑二分子作用参数(用于真实溶液活度系数公式) 回归二分子作用参数
第三步：输入组分
3.3精馏简捷工艺设计步骤-4
第四步，输入捷算塔入口物料参数（二组分） 查看泡露点等第三 个状态参数
3.3精馏简捷工艺设计步骤-1
设 置 单
位
选 择 组 分 及 热 力 学 体 系
给 定 参 数
运 查 看 结 算 果
设 备 设 计
注意查看计算过程中的提示
3.3精馏简捷工艺设计步骤-1
第一步：建立换热工艺流程 第一步：建立捷算精馏工艺流程
3.3精馏简捷工艺设计步骤-2
第二步：单位选择
3.3精馏简捷工艺设计步骤-3
计算得到冷凝器冷负荷 塔顶和塔底温度 回流量
3.4 tower塔工艺设计步骤-7
第七步，运算
注意提示框信息
回流量
3.4 tower塔工艺设计步骤-8
第八步，查看工艺计算结果
3.4 tower塔工艺设计步骤-9
第九步，输出工艺计算结果
3.4 tower塔工艺设计步骤-9
工艺计算中可初步估算精馏塔塔高和塔径
Tower塔高
Tower内径
第一，建立工艺流程 第二，确定单位 第三，选择物流信息 第四，选择热力学公式 第五，定义入口物料 第六，确定精馏塔计算要求 第七，运算精馏塔 第八，查看工艺计算结果 第九，输出结果
3.3精馏简捷工艺设计步骤-10
第五步，输入组分数据
丙酮30%， 甲醇30%， 水 40% （wt%）
组分表可查 看组分性质 选择组分 电解质体系 虚拟组分曲线 固体
热力学推荐体系（首选） 热力学设定体系（已知有更适用的热力学体系） 编辑二分子作用参数(用于真实溶液活度系数公式) 回归二分子作用参数
第三步：输入组分
3.3精馏简捷工艺设计步骤-4
第四步，输入捷算塔入口物料参数（二组分） 查看泡露点等第三 个状态参数
3.3精馏简捷工艺设计步骤-1
设 置 单
位
选 择 组 分 及 热 力 学 体 系
给 定 参 数
运 查 看 结 算 果
设 备 设 计
注意查看计算过程中的提示
3.3精馏简捷工艺设计步骤-1
第一步：建立换热工艺流程 第一步：建立捷算精馏工艺流程
3.3精馏简捷工艺设计步骤-2
第二步：单位选择
3.3精馏简捷工艺设计步骤-3
计算得到冷凝器冷负荷 塔顶和塔底温度 回流量
3.4 tower塔工艺设计步骤-7
第七步，运算
注意提示框信息
回流量
3.4 tower塔工艺设计步骤-8
第八步，查看工艺计算结果
3.4 tower塔工艺设计步骤-9
第九步，输出工艺计算结果
3.4 tower塔工艺设计步骤-9
工艺计算中可初步估算精馏塔塔高和塔径
Tower塔高
Tower内径
化学绘图软件ChemDraw使用简介PPT优秀课件
14
官能团 （Functional Groups）
己醣（Hexoses）
2021/6/3
15
纳米管（Nanotubes） 苯环（Ph Rings）
2021/6/3
16
多面体（Polyhedra） 多肽（Polypeptides）
2021/6/3
17
RNA
立体中心 （Stereocenters)
30
2、添加侧键
建立与五连键垂直的水平键
2021/6/3
31
3、标记原子
在原子上定位建立标记
2021/6/3
32
2.5 绘制透视图
直接利用模板或者是手动绘制
2021/6/3
33
1、图形的旋转
选择
顺时针旋转环己烷30°
针旋后
2021/6/3
34
2、添加实键
绘制时按住<Alt>键，使用实键工具 绘制任意长度的键
2021/6/3
7
中的工具栏包括主工具栏和文本工具栏
工具栏 文本工具栏
2021/6/3
8
ChemDraw 11.0图形工具箱
选择工具
结构透视
质谱碎片 橡皮擦 文本编辑 钢笔
化学键
箭头 轨道 绘图元素 基元
化学符号 质询工具
交替基团 长链
高级工具 模版
基本环系
2021/6/3
9
ChemDraw 11.0图形工具箱‹模板›中包含较多复杂分子和玻璃仪器模板
2021/6/3
35
3、图形的变换
按住鼠标左键并向上拖动至原结构的50%
2021/6/3
36
4、标记原子
2021/6/3
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
化工制图AutoCAD实战教程与开发随书电子课件
化工制图AutoCAD实战教程与开发 随书电子课件
化工AutoCAD二次软件开发的思路及步骤
化工AutoCAD二次软件的开发和其它软件的开发一样，均需遵循一定的 规律。一般来说，一个完善的AutoCAD二次软件开发过程可以分成4个阶段的 内容，它们分别是系统规划、系统开发、系统运行与维护、系统更新。而系统 规划又可以分成3个方面的内容，它们分别是战略规划、需求分析、资源分配。 在这个阶段，我们主要任务是确定所需要开发软件的目的、使用对象、使用者 的要求、开发者目前的能力及拥有的资源。软件开发的第二阶段是系统开发， 它包括系统分析、系统设计、系统实施。这时的主要任务根据第一阶段已经做 的工作基础上，提出所开发软件的逻辑方案、确定系统开发中每一步的内容和 任务，在此基础上，再进行系统总体结构设计，提出系统总体布局的方案。至 此，软件开发工作还停留在逻辑开发状态，尚未进入具体的编码工作。
Visual LISP克服了AutoLISP一直以来开发中所存在的诸多不便和某些局限
性。从语言方面看，Visual LISP对AutoLISP语言进行了扩展，可以通过
Microsoft Activ反应器函
数，还扩展了AutoLISP响应事件的能力。 VisualLISP已经被完整地集成到
本章目录
AutoCAD 二次开发在化工制图中的应用
化工制图AutoCAD实战教程与开发 随书电子课件
• 二次开发的目的及必要性 • 几种主要的二次开发语言简介 • 化工AutoCAD二次软件开发的思路及步骤
化工制图AutoCAD实战教程与开发 随书电子课件
二次开发的目的及必要性
AutoCAD软件作为CAD工业的旗帜产品，以其强大的功能得到广大用户的 青睐。它具有精确的坐标系，能够完成各种图形的精确绘制、任意缩放和修改， 支持数字化仪的精确输入。尽管如此，由于AutoCAD是作为一个通用的绘图软 件而设计开发的，但各行各业都有自己的行业和专业标准，许多单位也有自己 的技术规格和企业标准，化工行业也不例外，有着大量的各种图纸设计标准， 因而，AutoCAD不可能完全满足每一用户的具体应用要求。但是，AutoCAD具 有开放的体系结构，它允许用户和开发者在几乎所有方面对其进行扩充和修改， 同时可以利用多种开发语言，开发可以自动完成某一绘制任务的软件，可大大 提高绘制速度，改善工作效率。以上工作可称之为AutoCAD的二次开发技术。 也就说AutoCAD二次开发技术主要包括两个方面：一方面是对它的功能进行扩 充和修改，如修改或增加菜单、进行各种定制工作；另一方面是利用开发工具 编写能够完成特殊任务的自动绘制软件，如下面将介绍的通过人机交互界面输 入必要的数据后，系统自动完成法兰的绘制，就属于这一类型，在化工绘图中， 我们需要的也是有关这一方面的开发软件，它能最大限度地满足用户的特殊需 要，通过调用各种已经开发好的专用零件图绘制软件，加快绘制速度，提高工 作效率。尤其重要的是，可以将大量的计算工作交给计算机去完成。这样，不 仅提高了绘图速度，同时也提高了绘制精度，避免了人为的计算错误。
化工AutoCAD二次软件开发的思路及步骤
化工AutoCAD二次软件的开发和其它软件的开发一样，均需遵循一定的 规律。一般来说，一个完善的AutoCAD二次软件开发过程可以分成4个阶段的 内容，它们分别是系统规划、系统开发、系统运行与维护、系统更新。而系统 规划又可以分成3个方面的内容，它们分别是战略规划、需求分析、资源分配。 在这个阶段，我们主要任务是确定所需要开发软件的目的、使用对象、使用者 的要求、开发者目前的能力及拥有的资源。软件开发的第二阶段是系统开发， 它包括系统分析、系统设计、系统实施。这时的主要任务根据第一阶段已经做 的工作基础上，提出所开发软件的逻辑方案、确定系统开发中每一步的内容和 任务，在此基础上，再进行系统总体结构设计，提出系统总体布局的方案。至 此，软件开发工作还停留在逻辑开发状态，尚未进入具体的编码工作。
Visual LISP克服了AutoLISP一直以来开发中所存在的诸多不便和某些局限
性。从语言方面看，Visual LISP对AutoLISP语言进行了扩展，可以通过
Microsoft Activ反应器函
数，还扩展了AutoLISP响应事件的能力。 VisualLISP已经被完整地集成到
本章目录
AutoCAD 二次开发在化工制图中的应用
化工制图AutoCAD实战教程与开发 随书电子课件
• 二次开发的目的及必要性 • 几种主要的二次开发语言简介 • 化工AutoCAD二次软件开发的思路及步骤
化工制图AutoCAD实战教程与开发 随书电子课件
二次开发的目的及必要性
AutoCAD软件作为CAD工业的旗帜产品，以其强大的功能得到广大用户的 青睐。它具有精确的坐标系，能够完成各种图形的精确绘制、任意缩放和修改， 支持数字化仪的精确输入。尽管如此，由于AutoCAD是作为一个通用的绘图软 件而设计开发的，但各行各业都有自己的行业和专业标准，许多单位也有自己 的技术规格和企业标准，化工行业也不例外，有着大量的各种图纸设计标准， 因而，AutoCAD不可能完全满足每一用户的具体应用要求。但是，AutoCAD具 有开放的体系结构，它允许用户和开发者在几乎所有方面对其进行扩充和修改， 同时可以利用多种开发语言，开发可以自动完成某一绘制任务的软件，可大大 提高绘制速度，改善工作效率。以上工作可称之为AutoCAD的二次开发技术。 也就说AutoCAD二次开发技术主要包括两个方面：一方面是对它的功能进行扩 充和修改，如修改或增加菜单、进行各种定制工作；另一方面是利用开发工具 编写能够完成特殊任务的自动绘制软件，如下面将介绍的通过人机交互界面输 入必要的数据后，系统自动完成法兰的绘制，就属于这一类型，在化工绘图中， 我们需要的也是有关这一方面的开发软件，它能最大限度地满足用户的特殊需 要，通过调用各种已经开发好的专用零件图绘制软件，加快绘制速度，提高工 作效率。尤其重要的是，可以将大量的计算工作交给计算机去完成。这样，不 仅提高了绘图速度，同时也提高了绘制精度，避免了人为的计算错误。
ChemCAD课件1CHEMCAD简介-21页精品文档
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。
Tianjin University
工程设计
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。。
流程模拟步骤及示例
对下图所示的稳态冷凝过程寻找适宜的操作条件，要求： （1）气相产物（流股5）的临界露点不得高于20℉； （2）流股9 中丙烷的含量不得超过1%。
CHEMCAD界面
谢谢！
21
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 的单元操作模块
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、 干燥机、洗涤机、沉淀分离器；
CHEMCAD 简介
主要内容
CHEMCAD 的功能
CHEMCAD 的单元操作模块
CHEMCAD 的热力学方法
CHEMCAD 的其它特点
流程模拟步骤及示例
作业
2
Tianjin University
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：
CHEMCAD 的其它特点
即时生成PFD 图：对指定流程，可以建立多个PFD。 如果以某种方式改变了流程，此改变情况会自动影响 到所有相关的PFD，如果重新进行了计算，新结果也会 自动传送到所有相关的PFD。 在PFD 中，可以方便地加入数据框（热量和物料平衡 数据）、单元数据框（单元操作规定和结果）、标题 、文字注释、公司代号等等。
备中的瓶颈，降低成本。
Tianjin University
工程设计
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。。
流程模拟步骤及示例
对下图所示的稳态冷凝过程寻找适宜的操作条件，要求： （1）气相产物（流股5）的临界露点不得高于20℉； （2）流股9 中丙烷的含量不得超过1%。
CHEMCAD界面
谢谢！
21
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 的单元操作模块
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、 干燥机、洗涤机、沉淀分离器；
CHEMCAD 简介
主要内容
CHEMCAD 的功能
CHEMCAD 的单元操作模块
CHEMCAD 的热力学方法
CHEMCAD 的其它特点
流程模拟步骤及示例
作业
2
Tianjin University
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：
CHEMCAD 的其它特点
即时生成PFD 图：对指定流程，可以建立多个PFD。 如果以某种方式改变了流程，此改变情况会自动影响 到所有相关的PFD，如果重新进行了计算，新结果也会 自动传送到所有相关的PFD。 在PFD 中，可以方便地加入数据框（热量和物料平衡 数据）、单元数据框（单元操作规定和结果）、标题 、文字注释、公司代号等等。
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教程4
传热计算的基本方法
壳程冷凝 Reynold数在1000以下，壳侧冷凝系数用 Nusselt方法计算。当Reynold数大于1000 时，则采用Labuntso方法计算湍流区的重 力传热系数。壳侧剪切力传热系数采用与 强制沸腾相同的方法计算。
传热计算的基本方法
管程冷凝 对于立式管，采用Dukler方法计算重力传热 系数。对于卧式管侧冷凝采用Nusselt方法 计算得到重力传热系数。在卧室冷凝管中 采用Boyko-Kruzhilin方法计算剪切力控制的 传热系数。
定义进料流股
换热器2参数设置
换热器5参数设置
过程换热器3参数设置
化学计量反应器4参数设置
TOWR 6参数设置
TOWR 6参数设置
SCDS 7参数设置
SCDS 7参数设置
阀门9参数设置
液体泵8参数设置
运行结果流股组成
运行结果流股组成
换热器2热曲线
换热器5热曲线
过程换热器3热交换曲线
TOWR 6塔曲线
SCDS 7塔曲线
综合设计题目
• 设计任务及条件
• 某厂以苯和乙烯为原料，通过液相烷基化反应生 成含乙苯和苯的混合物。经水解、水洗等工序获 得烃化液。烃化液经过精馏分离出的苯返回循环 使用，而从脱除苯的烃化液中分离出乙苯作为生 产苯乙烯的原料。现要求设计一采用常规精馏的 方法，从烃化液中分离出苯的精馏装置。要求从 塔顶馏出的苯液中，乙苯的含量低于０.５％（摩 尔分数，下同）。釜液中苯含量要求小于０.２％。 塔顶馏出液及釜液要求降至４０，其它条件如下 所述。
空冷器
常见换热器
适用于空冷器的地方： 冷却水供应困难，水冷的运 费过高； 水冷引起结垢和腐蚀严重； 水冷引起环境污染。
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
ChemCAD课件(3) 几个简单的模拟模块
多组分精馏：例如原油的分离。 双组分精馏：如乙醇-水体系,苯-甲苯体系等。
平衡蒸馏
平衡蒸馏是液体的一次部分汽化或蒸汽的一次部分冷凝的蒸馏操作。 生产工艺中溶液的闪蒸分离是平衡蒸馏的典型应用。
闪蒸操作流程：一定组成的料液 被加热后经节流阀减压进入闪蒸 室，液体因沸点下降变为过热而 骤然汽化，汽化耗热使得液体温 度下降，汽、液两相温度趋于一 致，两相组成趋于平衡。由闪蒸 室塔顶和塔底引出的汽、液两相 即为闪蒸产品。
蒸馏操作实例：石油炼制中使用的 250 万吨常减压装置
蒸馏的分类
简单蒸馏或平衡蒸馏：用在分离要求不高的情况下。 精馏：分离纯度要求很高时采用。 特殊精馏：混合物中组分挥发性相差很小某些特殊手段进行的精馏。
间歇精馏：多用于小批量生产或某些有特殊要求的场合。 连续精馏：多用于大批量工业生产中。
常压蒸馏：蒸馏在常压下进行。 减压蒸馏：常压下物系沸点较高或热敏性物质不能承受高温的情况 加压蒸馏：常压下为气体的物系精馏分离，加压提高混合物的沸点.
单侧换热器规定屏
单侧换热器公用工程的设置
单侧换热器公用工程的设置
双侧换热器规定屏
双侧换热器规定屏
双侧换热器规定屏
双侧换热器的其它规定
例题
例3-4 某化工厂在生产过程中，需将纯苯液体从80℃ 冷却到55℃，其流量为20000kg/h。冷却介质采用 35℃ 的 循 环 水 。 已 知 体 系 传 热 系 数 为 450 W/(m2·℃)，若要求换热器的管程和壳程压降不大 于10 kPa，确定换热器的换热面积。
一个输出流股，则该输出流股总是具有与进料流股相同的组分和流率，但其热状态 （温度、压力、蒸汽分率焓等）会依所选择的闪蒸操作的模型而异。
两个输出流股，则第一个总是气体，第二个总是液体。
平衡蒸馏
平衡蒸馏是液体的一次部分汽化或蒸汽的一次部分冷凝的蒸馏操作。 生产工艺中溶液的闪蒸分离是平衡蒸馏的典型应用。
闪蒸操作流程：一定组成的料液 被加热后经节流阀减压进入闪蒸 室，液体因沸点下降变为过热而 骤然汽化，汽化耗热使得液体温 度下降，汽、液两相温度趋于一 致，两相组成趋于平衡。由闪蒸 室塔顶和塔底引出的汽、液两相 即为闪蒸产品。
蒸馏操作实例：石油炼制中使用的 250 万吨常减压装置
蒸馏的分类
简单蒸馏或平衡蒸馏：用在分离要求不高的情况下。 精馏：分离纯度要求很高时采用。 特殊精馏：混合物中组分挥发性相差很小某些特殊手段进行的精馏。
间歇精馏：多用于小批量生产或某些有特殊要求的场合。 连续精馏：多用于大批量工业生产中。
常压蒸馏：蒸馏在常压下进行。 减压蒸馏：常压下物系沸点较高或热敏性物质不能承受高温的情况 加压蒸馏：常压下为气体的物系精馏分离，加压提高混合物的沸点.
单侧换热器规定屏
单侧换热器公用工程的设置
单侧换热器公用工程的设置
双侧换热器规定屏
双侧换热器规定屏
双侧换热器规定屏
双侧换热器的其它规定
例题
例3-4 某化工厂在生产过程中，需将纯苯液体从80℃ 冷却到55℃，其流量为20000kg/h。冷却介质采用 35℃ 的 循 环 水 。 已 知 体 系 传 热 系 数 为 450 W/(m2·℃)，若要求换热器的管程和壳程压降不大 于10 kPa，确定换热器的换热面积。
一个输出流股，则该输出流股总是具有与进料流股相同的组分和流率，但其热状态 （温度、压力、蒸汽分率焓等）会依所选择的闪蒸操作的模型而异。
两个输出流股，则第一个总是气体，第二个总是液体。
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
ChemCAD教程2
r kc A c B ...
化学反应动力学
• 转化率：转化率表示一个反应的进行程度，针对 反应物而言，其定义为
转化率X 某反应物的转化量 该反应物的起始量
• 收率：收率针对产物而言，定义为
收率Y 生成目的产物所消耗的关键组分量 关键组分的起始量
理想流动反应器
平推流反应器基本假设如下： • 径向流速分布均匀，即所有的粒子以相同的速度由进口向 出口运动； • 径向混合均匀，即在垂直于流体流动方向的任何界面上， 浓度和温度均一； • 在流体流动方向上，不存在流体的混合，即不存在返混。 ChemCAD为平推流反应器提供了五种热方式： • 给定反应温度，计算热负荷； • 绝热操作，计算温度； • 给定热负荷，计算温度； • 给定温度的分布； • 规定公用工程条件。
例1.ChemCAD模拟化学计量反应
例1.ChemCAD模拟化学计量反应
例1.ChemCAD模拟化学计量反应
例2.ChemCAD模拟平衡反应
化学平衡反应器 平衡反应器模型可以用于单一或者复合反 应的模拟。使用平衡反应器进行模拟时， 需指定关键组分的平衡或转化率，通过解 平衡方程及质量平衡计算可以得到产率、 组成、热条件等。 平衡方程形式如下：
• 动量衡算式 （输入的动量） =（输出的动量）+（消耗的动量）+（累积的动量）
反应动力学
• 化学反应速率：单位时间内单位反应混合 物体积中反应物的反应量或产物的生产量。 间歇系统中，化学动力学常以单位时间内 反应物或产物的浓度变化表示成反应速率， 即 dc
ri
i
dt
• 反应速率方程：表示浓度对反应速率的影 响， A B
例3.ChemCAD模拟Gibbs反应器
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.
化工制图CAD课件第01章概述
2019 . 内嵌
Internet功能
AutoCAD 2000 2019.
…………………………….
AutoCAD 2019 2019
AutoCAD 2019 2019
(AutoCAD 2019的三维功能有了很大提高，除增加了 多段体、扫掠、放样等功能外，还提供了三维建模 的空间、模板以及众多三维建模工具，使用户的三 维绘图操作更加便捷。)
1.7.1 设置图形界限
图形界限就是绘图区域，也称为图限。在中文版 AutoCAD 中，可以选择“格式”|“图形界限”命令 (LIMITS)来设置图形界限。
在世界坐标系下，图形界限由一对二维点确定， 即左下角点和右上角点。在发出LIMITS命令时，命令 提示行将显示如下提示信息：
指定左下角点或 [开(ON)/关(OFF)] <0.0000,0.0000>:
M3
1300
M3
240
1860
M3
M3
M3
M3 M2
400
1300
2100
B
厅
600
300
300
M1
240
900
900 240
3360
5400
5400
5160
240 4500
房
300 300
370
C3
C3
C3
C3
C3
C3
A
600
240
120
3600
3600
1
850
2
1900 3600
120
730
930
最后，自己完成一幅基本二维图形
（三个阶段：我讲你听，边讲边画，你画我阅） （参考教材：高教、清华、机械工业等出版社）
Internet功能
AutoCAD 2000 2019.
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AutoCAD 2019 2019
AutoCAD 2019 2019
(AutoCAD 2019的三维功能有了很大提高，除增加了 多段体、扫掠、放样等功能外，还提供了三维建模 的空间、模板以及众多三维建模工具，使用户的三 维绘图操作更加便捷。)
1.7.1 设置图形界限
图形界限就是绘图区域，也称为图限。在中文版 AutoCAD 中，可以选择“格式”|“图形界限”命令 (LIMITS)来设置图形界限。
在世界坐标系下，图形界限由一对二维点确定， 即左下角点和右上角点。在发出LIMITS命令时，命令 提示行将显示如下提示信息：
指定左下角点或 [开(ON)/关(OFF)] <0.0000,0.0000>:
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1900 3600
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930
最后，自己完成一幅基本二维图形
（三个阶段：我讲你听，边讲边画，你画我阅） （参考教材：高教、清华、机械工业等出版社）
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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 ）
公用工程量为任意输入值， 可先输入一个数据，软件计 算后可以得到
单物料换热器设备设计步骤-2
第二步，输入换热器设计参数——管程壳程确定
工艺物料规定走那侧，默认 为管程
公用工程侧的计算模型 规定出口流量 规定出口温度 规定出口气化率 该换热器进口为饱和蒸汽， 则出口应为饱和液体，选择 规定出口气化率为0.
输入换热器设计参数——管口参数
管口内径 管口外径 长颈管口 壳程管口方位（对侧，同侧） 管程管口方位（底部，上部）
单物料换热器设备设计步骤-4
输入换热器设计参数——间隙参数
壳内壁与折流板间距 壳内壁到管外的限制 管到折流板孔的间距 从顶排管外径到壳顶部 水平线的空间 从底排管外径到 内壁与折流板间距
单物料换热器设备设计步骤-4
输入换热器设计参数——壳程参数
计算管子根数 壳程特性 壳程直径 使用标准管子作为壳程 并联换热器个数 串联换热器个数 壳程面积
换热器壳程说明 直径400以下采用无 缝钢管作为壳程， 直径400以上采用钢 板卷焊作为壳程
单物料换热器设备设计步骤-4
输入换热器设计参数——折流板参数
设计条件 允许管程压降 允许壳程压降 允许管程速度 允许壳程速度 管长/壳经比例 最小裕量 设计值极限 管长 壳程直径 折流板切割比 折流板间距 优化管程数 设计管口 管程进口 管程出口 壳程进口 壳程出口
单物料换热器设备设计步骤-4
输入换热器设计参数——管程特性
管程特性 管子根数 管程数 管子直径（19,25,多用25） 管子壁厚 管长 粗糙系数 管子排列方式（三角、四方、 菱形） 管芯距 翅片（默认光管） 湍流器
F6压力单位
单物料换热器工艺设计步骤-6
第六步，输入换热器参数
压力降，估一个值或者忽略 绿色必须输入 出口（物流2）温度 出口气化率 出口过冷温度 出口过热温度 热负荷 温差 计算得到热负荷 端点对数平均温差 对数平均温差校核参数 公用工程用量(对校核计算) 参数、公用工程校核、价格估算
反算模式
单物料换热器工艺设计步骤-6
强制管侧为干管 强制壳侧为干管 管壁温度过低时，入口蒸汽温度在露 点以上，蒸汽接触到管壁时可能发生 湿壁冷凝。管壁温度大大影响蒸汽冷 凝状态。
默认为湿壁
逆流 并流
单物料换热器设备设计步骤-4
第四步，输入换热器设计参数——通用参数
TEMA(美国管式换热器制造者协会)
设计：进行设计计算 校核：根据给定换热器结构， 计算是否能满足换热要求 污垢校核：根据换热器结构和 流体情况，计算结垢因子 方向： 水平、竖直
管程计算方法 层流下管侧传热膜系数 湍流下管侧传热膜系数 管侧摩擦压降 管侧及壳侧两相摩擦压降 空塔压降 立式冷凝 降膜蒸发 变温冷凝时采用SBG校正 挡板尺寸大于壳内径
填入计 算得到 的对数 平均温 度系数 报警信息 0均不显示 1大多显示 2显示所有
单物料换热器设备设计步骤-4
输入换热器设计参数——设备参数
chemCAD化工过程模拟 快速入门篇-1
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
前
谁开发的
言
美国Chemstations公司1984年开发
广泛应用于炼油、石化、气体工业、热电联产、 精细化工、制药、生化、污染防治、工业安全及 清洁生产领域中
管程 显热 卧式冷凝 立式冷凝 回流冷凝 强制蒸发 降膜蒸发 立式热虹吸 壳程 显热 卧式冷凝 立式冷凝 强制蒸发 釜式蒸发 卧式热虹吸
管程壳程选项的换热方式不同， 则总传热系数不同
污垢因子（随流体变化） 总传热系数（即U）
单物料换热器设备设计步骤-4
换热器设计计算方法
壳程计算方法 壳侧压降和传热膜系数 层流下管侧传热膜系数 层流下管侧传热膜系数
单物料换热器设备设计步骤-2
输入换热器设计参数——公用工程信息
物料信息
单物料换热器设备设计步骤-2
换热曲线
可以对图进行修改
单物料换热器设备设计步骤-3
第三步，输入换热器设计参数——热曲线参数 换热器分为多段核算，分段依据： 泡露点法 先寻找泡露点，再在泡露点间划分为 若干区域；若有过热或过冷现象，各 单独为一个区域 等焓法 根据焓变等分为若干区域
单物料换热器设备设计步骤-4
输入换热器设计参数——材料
振动分析选项 密度 弹性模量
单物料换热器设备设计步骤-4
输入换热器设计参数——密封等
密封带放置 釜式蒸发器气流中夹带液体分率 换热器热负荷富裕 管轴向压力 U形效率（100%表示把U形弯的 那部分计算在传热效率中，0表 示没有计算这部分） U形换热器最外侧管束半径 U形换热器中心到最近的折流板 间距 U形换热器放置位置
单物料换热器设备设计步骤-4
输入换热器设计参数——换热器形式
换热器前端形式 A，平盖管箱 B，封头管箱 C，管板与可拆封头制成一体的管箱 N，固定管板与封头一体的管箱 D，高压管箱
单物料换热器设备设计步骤-4
输入换热器设计参数——换热器形式
换热器壳体形式 E，单程 F，双程 G，分流的双程 H，双分流的双程 J，无隔板分流 K，釜式再沸器 X，交叉
换热器型号：固定管板式换热器BEM（前端封头管箱，壳体单程，后端封头管箱） U形管换热器CFU（前端一体管箱，壳体双程，后端U形管式） 浮头式换热器AES（前端平盖管箱，壳体单程，后端侧圈式浮头） 釜式再沸器AKT（前端封头管箱，壳体釜式再沸器，后端可抽式浮头）
单物料换热器设备设计步骤-4
输入换热器设计参数——换热器形式
单物料换热器工艺设计步骤-4
chemCAD热力学推荐模型
chemCAD提供38种K值计 算热力学模型，但是没有基 团贡献法，在6.2的版本中 增加基团贡献法。 乙烯/乙烷、丙烯/丙烷专用 BIP参数 有无气相缔合情况 活度系数法中气相逸度进行 压力校正，3atm以下不需要 校正 推荐的热力学模型： 相平衡常数K模型， 焓H模型 计算三相K时 体系相态 水烃溶解度计 算方法 盐对wilson方 程的影响 SRK/PR，临界温度下标准 方程，临界温度上修正方程
删除组分 清空
提供四种寻找化合物 方法：ID、CAS登记 号、名称、分子式
用next寻找 下一个符合 要求的组分
从其他CC6 文件中引入 化合物
单物料换热器工艺设计步骤-4
第四步，确定热力学模型
首选采用chemCAD热力学推荐模型
热力学模型的选择取决于物质 性质、体系的温度压力等参数， 本推荐系统只做参考。 化合物中热力学计算中可以忽 略的物质，如换热器的蒸汽、 水与体系中的水不同，不参与 体系的反应分离过程，若不忽 略则体系热力学与实际不符。
第八步，查看工艺计算结果
单物料换热器工艺设计步骤-9
第九步，输出工艺计算结果
单物料换热器工艺设计步骤-9
第十步，工艺计算中可初步估算换热器面积
单物料换热器设备设计步骤-1
第一步，输入公用工程信息
增加水蒸汽作为换 热器公用工程介质
单物料换热器设备设计步骤-1
注意，与其他换热措施应通 盘考虑，全厂尽量使用统一 规格的公用工程
设置SI单位
储存后为默认设置
单物料换热器工艺设计步骤-2
标准状况气体温度 改为常用的温度 两种物流单位设定方法 确定总流量和组分分率，组分流量分割得到 确定组分流量，总流量加合得到 两种方法在模拟中随时可以改变，但默认显示 按照设定方法
大气压为默认值
单物料换热器工艺设计步骤-3
组分表可查 看组分性质 选择组分 电解质体系 虚拟组分曲线 固体
折流板特性 折流板类型 管板到第一个折流板间距 中心折流板间距 管板到最后一个折流板间距 折流板个数 折流板厚度（对振动分析有影响） 折流板切口率（一般10-45%）
切口方向 水平（其他） 垂直（冷凝器） 45度
管壁厚 缓冲板（是否需要） 中间折流板数
切口基准：直径 面积
单物料换热器设备设计步骤-4
热力学推荐体系（首选） 热力学设定体系（已知有更适用的热力学体系） 编辑二分子作用参数(用于真实溶液活度系数公式) 回归二分子作用参数