化工模拟软件——ChemCAD
一款化工设计和流程模拟软件ChemCAD
万方数据４８广东化工２００５年第８期２．１画流程图单击菜单栏ＦｉＩｅ按钮，选择ＮｅｗＪｏｂ，在弹出的文件保存对话框中选好路径后单击保存便完成了模块新建任务。
此时操作界面会有所改变，菜单栏和工具栏选项都有所增加，且会弹出画流程图的面板，面板上一个符号代表一种设备或工具，如图ｌ所示。
左键单击面板，此时鼠标会变成小方框，然后在空白处单击，便可添加相应的设备。
将相应的设备连接好，按需画好流程图后，便可开始下一步的操作。
画流程图这一步，可以全部由自己画出，也可由附带的模块修改而成，方法是：单击Ｆｉｌｅ按钮，选择０ｐｅｎＪｏｂ，弹出选择模块对话框，在相应的路径中选择相应的模块后，单击打开，便打开了所选模块，然后在菜单栏中选择ＥｄｉｔＦｌｏｗｓｈｅｅｔ，这个按钮会变为Ｒｕｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，并弹出如图ｌ右侧的面板，这时便可开始编辑流程图。
要改变流程线路时，右键单击要改变线路，选择Ｒｅｒｏｕｔｅｓｔｒｅａｍ，将弹出一个跟随鼠标移动的大的十字虚线，便可开始布线；若要改变流程图中的操作单元，右键单击要改变单元，选择Ｓｗａｐｕｎｉｔ，然后在面板中选择需要的单元，在相应的位置单击便可完成操作单元的更换；若需在流程图线路中插入操作单元，右键单击相应位置，选择Ｉｎｓｅｒｔｕｎｉｔ，在面板中选择需要的单元，然后在相应位置单击便完成了插入操作。
除了以上操作外，还可以删除线路或单元。
图１ＣｈｅｍＣＡＤ操作界面２．２设置单位在菜单栏中单击Ｆｏ珊ａｔ，然后单击Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｕｎｉｔｓ，会弹出一个对话框，可选择ＡｌｔｓＩ、ｓＩ等多个单位标准，选好后单击０Ｋ，便可完成单位设置。
２．３选择组分单击菜单栏Ｔｈｅｒｍｏｐｈｙｓｉｃａｌ，选择ｃｏｍｐ０１１ｅｎｔｌｉｓｔ，这时会弹出一个对话框，在组分数据库右侧选择需要的组分，单击Ａｄｄ，再单击０Ｋ，完成组分添加。
２．４选择热力学模型单击Ｔｈｅｒｍ叩ｈｙｓｉｃａｌ，选择Ｋ—ｖａｌｕｅｓ，会弹出一个对话框，设置好后单击０Ｋ，便完成了Ｋ值设置；接着是设置焓，同样是在Ｔｈｅｒｍｏｐｈ），ｓｉｃａＩ菜单下，选择Ｅｎｔｈａｌｐｙ，设置好后单击ＯＫ即可完成；然后在Ｔｈｅｒｍｏｐｈｙｓｉｃａｌ菜单中选择Ｋ—Ｖａｌｕｅｗｉｚａｒｄ，这一项可以设置温度、压强等的最大和最小值。
化工CAD2024
引言概述：化工CAD是一种应用于化学工程领域的计算机辅助设计软件工具。
它为化工工程师提供了一种快速、准确且高效的设计和分析方法，可以大大提高化工产品的研发和生产效率。
本文将深入探讨化工CAD的工作原理、主要功能以及在不同领域的应用案例。
正文内容：一、工作原理1.1 CAD基础化工CAD基于计算机辅助设计（CAD）技术，利用计算机进行设计、建模和模拟。
它通过生成三维模型来代替传统的手绘图纸，实现了设计的数字化和自动化。
1.2 化工领域应用化工CAD的工作原理是基于化学工程的原理和计算方法，结合了化学反应、热力学和流体力学等原理。
它可以模拟和分析各种化工过程，包括反应器设计、设备布置和工艺优化等。
二、主要功能2.1 设计和建模化工CAD可以实现各种化工设备和装置的设计和建模。
它提供了各种建模工具和库，可以快速创建各种化工场景，并进行参数调整和优化。
2.2 流体模拟和分析化工CAD还可以进行流体模拟和分析，预测流体的流动和混合效果。
通过模拟分析，可以优化管道设计、提高混合效率和降低能耗。
2.3 热力学计算化工CAD还具有热力学计算功能，可以对各种化工反应进行热力学分析和计算。
通过分析反应热量、反应速率等参数，可以优化反应器设计和控制策略。
2.4 设备布局和优化化工CAD还可以进行设备布局和优化。
它可以根据工艺要求和场地限制，自动调整设备的位置和布局，提高生产效率和安全性。
2.5 可视化呈现化工CAD可以生成各种图形和动画，直观地展示工艺流程和设备运行状况。
这种可视化呈现可以帮助工程师和决策者更好地理解和评估设计方案。
三、应用案例3.1 石油化工化工CAD在石油化工领域广泛应用。
它可以模拟和优化炼油厂、化工装置等各种石化工艺，提高产品质量和生产效率。
3.2 医药化工化工CAD在医药化工领域有重要应用。
它可以辅助设计和优化药物合成过程，提高药物产率和质量，并保证生产的安全性。
3.3 环保工程化工CAD在环保工程中也发挥重要作用。
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课件1CHEMCAD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
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
➢ 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。
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
➢生产指导和调优
CHEMCAD 的其它特点
➢ 经济评价功能： 用户能够估算基建费用和操作费用，并进行过 程的技术经济评价； 用户可将自身的价格指标和计算关系式存入系 统，作为计算的依据。
➢ 数据回归系统：此系统可使用实验数据求取物性 参数，通过输入易测性质（例如沸点）来估算短 缺的物性参数。
➢ 网络版：可提供多人使用模式，价格低廉，最适 合于学校教学及大型公司使用。
➢ 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
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.
石油化工流程模拟软件Chemcad在石油化工工艺课程中的应用
石油化工流程模拟软件Chemcad在石油化工工艺课程中的应用仇汝臣2007.9.24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，应用化工工艺计算是学习化工工艺基础知识、培养学生化工工艺设计能力的重要教学环节。
计算机辅助化工工艺过程计算是化工工艺的基本手段，有效地利用化工模拟计算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。
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。
Chemcad分离
Aspen软件简介
AspenTech公司作为世界著名的过程工业流程模拟 等技术领域的领先供应商，因其技术卓越，国际通 行，其流程模拟软件被世界各大石化和化工公司所 采用。 AspenTech （Advanced System for Process Engineering） 1976~1981年由MIT主持、能源部资 助、55 个 高校和公司参与开发。基于序贯模块法的 稳态过程模拟软件。目前，该系统包含的组分数据 有：1773种有机物、2450种无机物、3314种固体物、 900种水溶电解质的基本物性参数。丰富的状态方程 和活度系数方法
计算结果显示压力为80.65155kPa，也就是混 合物的露点压力为80.65155kPa。
（7）运行模拟计算，并显示计算结果 通过菜单选项“Run”→ “Run all”，运行模拟。 打开菜单选项“Results”→ “Units op`s”，可以查看 该条件下的相平衡常数，结果为： Flash Summary Equip. No. 1 Name K values: Ethyl Formate 1.140 Acetone 1.057 Methanol 0.850
用ChemCAD进行泡露点的计算
例：已知乙酸甲酯（1）－丙酮（2）－甲醇（3） 三组分蒸汽混合物的汽相摩尔组成为y1=0.33. 试求：50℃时该蒸汽混合物的露点压力及液相组 成。热力学计算方法用SRK模型。
计算步骤
（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
ChemCAD在化工分 离中的应用
流行的化工流程模拟软件简介
石油和化工流程模拟软件
1、 Aspen Plus、PRO/II、Hysys --- 国际上 最为流行； 2、目前hysys已经被Aspen Plus 所并购； 3、此外有CHEMCAD、DESIGN II等流程 模拟软件也应用比较广泛； 4、国内青岛化工学院曾经开发出ECSS软 件
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。
化工过程分析与综合chemcad介绍
前言计算机辅助化工过程实际已成为化工设计的基本手段，有效的利用化工模拟设计软件进行化工设计工作可以极大的提高工作效率。
讲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，《化工过程分析与合成》为我们介绍了美国Chemstations公司化工流程模拟软件Chemcad.ChemCAD的应用范围包含了化学工业细分出来的多个方面,如炼油、石化、气体、气电共生、工业安全、特化、制药、生化、污染防治、清洁生产等。
它可以对这些领域中的工艺过程进行计算机模拟并为实际生产提供参考和指导。
ChemCAD是一个具有强大功能的化工计算机模拟软件，可广泛应用于化学和石油工业、炼油等领域的工艺过程的模拟应用软件，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。
使用它,可以在计算机上建立和现场装置吻合的数据模型,并通过运算模拟装置的稳态和动态运行,为工艺开发、工程设计以及优化操作提供理论指导。
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以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。
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以提高产量产率、减少能量消耗、降低生产成本的有力工具。
可模拟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,也可模拟研究工厂合理化方案以消除“瓶颈”问题,或模拟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提供了大量的工作单元供用户选择，使用这些才做单元，基本能够满足一般化工厂的需要。
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。
化工模拟软件CHEMCAD复习题（加答案）
化⼯模拟软件CHEMCAD复习题（加答案）1．写出ChemCAD5中⼏种常⽤的反应器单元操作：Equilibrium reactor(化学平衡反应器)、Gibbs reactor(吉布斯反应器)、Stoichiometic reactor(化学计量反应器)、Kinetic reactor(动⼒学反应器) 。
写出ChemCAD5中⼏种常⽤的蒸馏单元操作：SHOR (简捷蒸馏) 、 SCDS ( NR 法严格蒸馏)、 TOWR(内外环法严格蒸馏) 、 TPLS(内外环法复杂蒸馏)、 BA TC （间歇蒸馏）。
2．序贯模块法查CAS 号和组分基本性质：ThermoPhysical ——Databank ——View/Edit ——输⼊组分号点击Ok ——Synonyms 中查询CAS 号，Basic Data 中查询泡点温度(Normal boiling point)、临界温度(critical temperature)；蒸汽压（vapor pressure ）、理想⽓体热容（Ideal Gas Heat Capacity ）得⽅程号和数值，通过菜单栏Help 功能——Component Databank ——Library Equations 查的对应⽅程号的表达形式。
A.利⽤ChemCAD ，查询⼄醇（ethanol ）134的CAS 号为： 64-17-5 ；其泡点温度为 351.44K ；蒸汽压（vapor pressure ）库⽅程为ChemCAD 中的库⽅程号为 101 ，⽅程形式与系数分别为+++=E DT T C T B A Y )ln(exp其中 A=74.475, B=-7164.3, C=-7.327, D=3.134e-006, E=2B.利⽤ChemCAD ，查询正丁醇(n-butanol)160的CAS 号为： 71-36-3 ；其临界温度(criticaltemperature)为 563.05 K ；液相粘度(Vapor Viscosity)⽅程为ChemCAD 中的 101 号库⽅程，⽅程形式与系数分别为A=-35.426,B=3184.5,C=3.2965,D=-3e-027,E=10 。
ChemCAD课件1CHEMCAD简介-21页精品文档
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！
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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。
化工流程模拟软件-ChemCAD(精)
3
4
Name
- - Overall - -
Molar flow kmol/h
484.2522
702.5000
691.5662
495.1859
Mass flow kg/h
8723.8021 20596.9013 19989.6598
9331.0409
Temp C
25.0000
25.0000
27.5198
稳态流程模拟系统 热交换器设计评估系统 间歇蒸馏模拟设计系统 动态流程模拟系统
动态反应器模拟系统 动态蒸馏模拟系统 紧急排放管线网路系统 数据矫正和参数估算系统
物性数据库和热力学
➢ 以AIChE（美国化学工程师协会）的 DIPPR 数据库为基础的标准物性数据库
➢ 电解质数据库 ➢ 汽相缔合数据库 ➢ 250+种原油数据库
□ 速率方程式回归 • 频率因子 • 活化能
nrx
n j
n j
rN * A * e *(C )* (1 E j/R ()T
a kj
i
ij j
kj
e k/R ()Tb kj
k* e j * C k j )
j 1
k 1
k 1
• 各组分反应指數
Workshop: Distillation 1. 蒸馏塔简易及精确设计 (SCDS)
Texas Petrochemicals plant with META-Blocks: Entire plant run in a single simulation by tying together smaller flowsheets.
Ammonia Synthesis Simulation
CHEMCAD
CHEMCAD.2-数据库简介：CHEMCAD是一种流程模拟软件，广泛用于化工工艺的设计、优化和分析。
CHEMCAD 的核心是其数据库，其中包含了大量的化学物质和工艺流程模型。
本文将介绍CHEMCAD.2数据库的特点和功能。
特点：1. 大量的化学物质数据：CHEMCAD.2数据库包含了数千种化学物质的物理化学性质数据，包括密度、粘度、热容、蒸汽压等。
这些数据是基于实验结果和文献资料进行整理和归纳的，可以帮助工程师准确地模拟各种化学反应和物质转化过程。
2. 多种工艺模型：CHEMCAD.2数据库还包含了众多的工艺流程模型，涵盖了各个领域的化工工艺，包括油田开发、炼油、化肥生产、聚合物生产等。
这些模型是基于化工工程学原理和实际生产经验构建的，可以帮助工程师快速地搭建流程模拟和优化模型。
3. 可更新的数据：CHEMCAD.2数据库定期更新，以保持其中的数据和模型的准确性。
用户可以通过软件的更新功能，获取最新的物理化学性质数据和工艺模型，确保模拟结果的可靠性。
4. 用户自定义数据：CHEMCAD.2数据库还允许用户自定义和添加数据，以满足特定工艺的需求。
用户可以根据实验数据和自己的知识，添加新的物质数据或修改现有数据，以获得更准确的模拟结果。
功能：1. 物性计算：CHEMCAD.2数据库可以根据用户输入的物质组成和条件，计算相应的物理化学性质，如密度、粘度、蒸汽压等。
这些计算结果可以作为模拟的输入和输出，帮助工程师理解和分析工艺过程。
2. 流程模拟：CHEMCAD.2数据库提供了丰富的化学反应和工艺流程模型，可以帮助工程师构建复杂的流程模拟模型。
用户可以将不同的模块和单元组合起来，实现整个工艺流程的模拟和优化。
3. 优化分析：CHEMCAD.2数据库还提供了多种优化算法，用于寻找最佳的工艺参数。
用户可以设置优化目标和变量范围，让软件自动调整参数，以得到最优的工艺设计。
4. 可扩展性：CHEMCAD.2数据库支持与其他软件和数据库的集成，可以与CAD软件、ERP系统和数据库管理系统等进行数据交换和共享。
化工工艺流程图软件
化工工艺流程图软件化工工艺流程图软件是一种专门用于绘制和分析化工工艺流程的软件工具。
它可以方便地描述和优化化工过程，并提供了一种直观的方式来展示各个步骤和变量之间的关系。
下面将介绍几种常见的化工工艺流程图软件。
首先是流程图软件Visio，它是微软公司推出的一款通用图形软件，也可以用于绘制化工工艺流程图。
Visio提供了丰富的化工专用符号库，用户可以快速绘制各种类型的化工流程图。
此外，Visio还内置了智能连接功能，可以自动调整图形的位置和大小，使流程图更加美观。
而且，Visio还支持数据连接功能，可以将外部数据导入流程图中，便于进行数据分析和模拟。
其次是化工工艺模拟软件ASPEN Plus，它是一种用于建模和模拟化工过程的工具。
ASPEN Plus可以将化工流程转化为数学模型，并通过求解模型来优化工艺参数。
它可以模拟各种化工装置和反应过程，包括反应器、分离器、换热器等。
此外，ASPEN Plus还包含了丰富的热力学和物性数据库，可以方便地进行物质平衡和能量平衡的计算。
再次是化工工艺流程模拟软件CHEMCAD，它是一种用于建模和模拟化工过程的综合软件。
CHEMCAD可以绘制复杂的化工流程图，并在图中添加各种装置和管道。
它支持多种计算方法，包括质量平衡、能量平衡和动力学计算。
CHEMCAD 还提供了丰富的物性库和化工反应库，可以方便地进行物质性质和反应性能的预测。
此外，CHEMCAD还支持优化功能，可以自动寻找最佳的工艺条件和操作变量。
最后是化工过程流程模拟软件HYSYS，它是一种用于建模和模拟化工过程的专业软件。
HYSYS可以绘制复杂的化工工艺流程图，并进行动态模拟和优化。
它支持多种计算方法，包括质量平衡、能量平衡、动量平衡和相平衡。
HYSYS还包含了丰富的热力学和物性数据库，可以方便地进行物料性质的估算和物料流程的优化。
此外，HYSYS还支持控制系统设计和模拟，可以进行过程控制和优化。
综上所述，化工工艺流程图软件是化工工程师必不可少的工具。
chemcad介绍-
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 、U PLM (UNIFAC for Polymers)、 W ilson 、T . K. Wilson 、HRNM Mo dified Wilson 、Van Laar 、Non-Rando m Two Liquid (NRTL) 、Margules 、GMAC (Chien-Null) 、Scatchard-Hildeb rand (Regular Solution)等。
焓计算方法包括 Redlich-Kwong 、 Soave-Redl ich-Kwong 、Peng-Robinson、API Soave-Redlich-Kwong 、Lee-Kesler、Bene dict-Webb-Rubin-Starling 、Latent Heat 、Electrolyte 、Heat of Mixing by Gamma 等。
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化工模拟软件——ChemCAD化工流程模拟就是用数学模拟表达一个由许多单元过程组成的化工过程，然后用计算机求解描述整个化工生产过程的数学模型，得到有关化工过程性能的信息。
ChemCAD就是其中一种。
一 ChemCAD的发展ChemCAD是由美国Chemstations公司1984年开发的全流程化工模拟软件。
ChemCAD是一个用于化学和石油工业、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。
用户已有四千多家。
Chem CAD可作稳态模拟和动态模拟，如表1所示：表1：Chem CAD模拟用途Chem CAD中各模块共同拥有软件的基本功能（COMMON FEATURES），图形接口一致且容易使用，并且提供AIChE的DIPPR纯物质物性数据库、完整的热力学计算方法及参数、数据拟合功能、各式设备选型、在线相关工具等功能。
根据单元操作的特性分为CC-STEADYSTATE-化工稳态过程仿真模块、CC-DYNAMICS-化工动态过程仿真模块、CC-THERM换热器设计及选型模块、CC-BATCH-间歇蒸馏模块、CC-RECON-现场资料拟合模块和CC-SAFETYNET-紧急排放系统及管网计算模块。
Chem CAD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。
其中针对反应器和分离塔，提供了多种计算方法，通过Window交互操作功能，Chem CAD还可以和其它应用程序交互作用：使用者可以迅速而容易地在Chem CAD和其它应用程序之间传送模拟数据。
Chem CAD 在三个不同层次上支持这种交互操作性，这些新的功能可以把过程模拟的效益大大扩展到工程工作的其它阶段中去。
Chem CAD的特点有：安装简单，支持各种输出设备，切面体贴用户，详尽的帮助系统，作业和工况管理方便，使用灵活，强大的计算和分析功能，即时生成工艺流程图，多种报告格式，即成了设备标定模块及工具模块，支持动态模拟，经济评价功能，数据回归系统等等。
Chem CAD界面如图1所示：图1：Chem CAD界面其中从上向下分别是标题栏，菜单栏，工具栏，左上方空白处为工作区，左下方空白处为提示区。
二 ChemCAD的应用现在分别针对Chem CAD中反应器，换热器，精馏塔进行详细分析：2.1 反应器2.1.1 模拟反应器的模型和特点在标准的ChemCAD软件中，常用的反应器有化学计量反应器(Stoichiometric reater)、平衡反应器(Equilibriumreacter)、Gibbs反应器(Gibbs reacter)和动力学反应器(Kinetic reacter)等反应器模块。
这些反应器模型能基本满足一般化学反应过程的工艺计算。
主要反应器类型如图l所示。
图2：化学反应器的类型其中化学计量反应器用于单一反应，该反应器采用用户给定的化学计量系数和反应程度等条件，可以模拟得到反应过程的物料平衡和能量平衡的一系列热力学数据。
平衡反应器可用于单一或多反应，该反应器采用用户给定的平衡或转化率，可以模拟得到用户需指定关键组分的平衡或转化率，通过解平衡方程及质量和能量平衡计算可以得到产率、组成、热条件等。
Gibbs反应器用于混合物反应，该反应器用线性代数确定独立反应体系；该模块基于Gibbs自由能最小化来估算反应程度，并假设反应速度相同、催化剂性能完好。
动力学反应器是用动力学速率表达式模拟反应动力学的精确模型，并根据反应器的结构特点分为平推流式反应器模型和连续搅拌釜式反应器模型；当定量给出反应速率、反应程度和反应器容积时，动力学反应器模型可计算反应器尺寸。
表2：Chem CAD反应器功能分类2.1.2 模拟反应过程的实现采用ChemCAD软件来模拟化学反应过程的操作比较简单。
首先要建立反应过程模拟流程，输入反应组成和必要的热力学、动力学参数，选定热力学和动力学模型，软件运行后可得到反应过程设计的基本数据。
现对化学平衡反应器模拟过程进行详细分析：以丙烯与双氧水制环氧丙烷为例，其主反应与副反应方程为：模拟图如图3所示：图3：模拟图其中进反应器前的处理归为原料预处理，不做详细说明。
模拟效果如表3，表4所示：由表可知，在平衡反应器中反应充分进行，生成产物PO以及副产物丙二醇和丙二醇单甲醚，从反应结果数据可知，Chem CAD是对事实的模拟，它对化工的发展起到了巨大的推动作用。
表3：反应器进口处物料表4：反应器出口处物料2.2 换热器2.2.1 模拟换热器的模型和特点换热器（heat exchanger），是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。
换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。
在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用更加广泛。
换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。
在三类换热器中，间壁式换热器应用最多。
换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，是使热量由较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足过程工艺条件的需要，同时也提高能源利用率的主要设备之一。
在Chem CAD中根据用途将换热器分为:单股物流和两股物流的，其中，单股物流分为：管壳式，板式，翅片式，空冷器，热质同时传递；而两股物流的可分为：管壳式，不同进出口方向型，液相进气液出型，釜式和U 型管式。
如图4所示：单股物流：管壳式： 板式：翅片式： 空冷器：热质同时传递：两股物流：管壳式：不同进出口方向型：液相进气液出型 ：釜式： U 型管式 :图4：换热器 2.2.2 模拟换热过程的实现换热器在模拟过程中的作用是使物料从一个温度变为我们所需的温度，模拟图如图5所示：图5：换热器模拟图模拟结果如表5,6所示：图5：物流1温度压力图6：物流2温度压力从模拟效果可看出：此换热器按照规定将物料从20℃加热到40℃，模拟效果很好，且符合真实现象。
2.3 精馏塔2.3.1 模拟精馏塔的模型和特点典型的精馏设备是连续精馏装置，包括精馏塔、再沸器、冷凝器等。
精馏塔供汽液两相接触进行相际传质，位于塔顶的冷凝器使蒸气得到部分冷凝,部分凝液作为回流液返回塔顶,其余馏出液是塔顶产品。
位于塔底的再沸器使液体部分汽化，蒸气沿塔上升，余下的液体作为塔底产品。
进料加在塔的中部,进料中的液体和上塔段来的液体一起沿塔下降，进料中的蒸气和下塔段来的蒸气一起沿塔上升。
在整个精馏塔中，汽液两相逆流接触，进行相际传质。
液相中的易挥发组分进入汽相，汽相中的难挥发组分转入液相。
对不形成恒沸物的物系，只要设计和操作得当，馏出液将是高纯度的易挥发组分，塔底产物将是高纯度的难挥发组分。
进料口以上的塔段，把上升蒸气中易挥发组分进一步提浓，称为精馏段；进料口以下的塔段，从下降液体中提取易挥发组分，称为提馏段。
两段操作的结合，使液体混合物中的两个组分较完全地分离，生产出所需纯度的产品。
精馏之所以能使液体混合物得到较完全的分离，关键在于回流的应用。
回流包括塔顶高浓度易挥发组分液体和塔底高浓度难挥发组分蒸气两者返回塔中。
汽液回流形成了逆流接触的汽液两相，从而在塔的两端分别得到相当纯净的单组分产品。
塔顶回流入塔的液体量与塔顶产品量之比，称为回流比，它是精馏操作的一个重要控制参数，它的变化影响精馏操作的分离效果和能耗。
Chem CAD模拟分离过程：简捷分离，严格精馏，吸收过程。
精馏塔是实现分离最常用的分离装置。
分离是利用混合物中各组分性质的差异，从而进行有效分离。
精馏塔是利用各组分之间相对挥发度的差异对物料进行分离的。
Chem CAD中精馏塔有：Shortcut塔，Tower塔，SCDS塔，Tower Plus塔，如图6所示：图6：精馏塔类型其中，Shortcut塔用于简捷分离运算，而Tower塔，SCDS塔，Tower Plus 塔用于严格分离计算。
在使用Chem CAD模拟时，先使用Shortcut塔，规定回流比R，分离的轻关键组分和重关键组分，进行模拟，模拟得到总板数和进料板数，焓值，及实际回流比，在把精馏塔换为严格计算的精馏塔，如：SCDS塔，把Shortcut塔模拟的数值按要求填入，进行模拟，若收敛，则模拟成功。
2.3.2模拟精馏过程的实现模拟过程如图7所示：Shortcut塔模拟图Shortcut塔模拟结果：SCDS塔模拟图图7：精馏塔模拟过程模拟结果如图7，8所示：表7：塔顶物流质量分率表8：塔釜物流质量分率从模拟结果可知：塔顶丙烯的质量分率达到98.3%，比简捷计算的结果低，更切近事实，更可信。
二 ChemCAD的前景ChemCAD为常用的通用流程模拟系统，指并非针对特定流程开发的，对不同流程均可使用的，带有通用性的化工流程模拟系统。
它备有通用的，可供用户选择的各种单元操作方法，个中物理性质和热力学性质计算方法，系统分解和收敛方法，工程费用和操作费用的资料以及数值方法程序库等等。
ChemCAD对于连续的化工生产装置，稳态过程的流程模拟已经有成功的应用，石化炼油装置对于产品组成的调整都必须以模拟计算结果为根据；而对于中小型化工生产车间，单元操作模型也能有很好的应用。
ChemCAD不仅适用于教学，而且对化工设计的模拟有很大的帮助，是化工人不可或缺的模拟工具。
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