1.化工工艺模拟计算入门
化学工艺过程计算模拟与优化
化学工艺过程计算模拟与优化化学工艺过程的模拟和优化是现代化工生产中不可或缺的环节，通过对过程的深入研究，可以不断地提高产品的质量和产量、降低生产成本，提高企业的经济效益。
本篇文章将从化学工艺的模拟与优化两个方面进行探讨。
化学工艺的模拟化学工艺的模拟是指利用计算机数值计算和建立化学反应模型，模拟真实化工生产过程中各种物理化学现象，预测不同条件下反应物的转化率、反应速率和产物的选择性等参数。
化学工艺的模拟主要包括以下几个方面：1. 反应动力学模拟反应动力学模拟是通过对反应过程中物质的浓度变化、温度变化等进行数学建模，以分析反应速率、反应转化率等信息。
该模拟可以预测反应器的最佳反应条件，从而提高反应器的产率和选择性。
2. 流动和传质模拟流动和传质模拟是对包括液相、气相等在内的流动状态，以及由此产生的传质过程进行建模。
该模拟可以在反应器内提高物质转化率和混合度，预测流场变化及反应器内的温度分布，提高生产工艺的效率。
3. 过程控制模拟过程控制模拟是模拟化工生产业务按照预定目标实施，通过建立预测模型和实时模型来分析、测试和预测各种情况，以达到优化产量、质量、成本的目的。
化学工艺的优化化学工艺的优化是指通过运用各种工艺技术手段和控制策略，来达到较好的产品质量、产量以及生产效益的改进。
化学工艺的优化主要包括以下几个方面：1. 更优的催化剂选择催化剂选择对于提高化学反应效率和选择性至关重要。
通过重新制备催化剂、微改催化剂表面组成和结构等手段，可以提高催化剂的活性、稳定性和选择性，从而提高反应器的产量同时降低成本。
2. 优化反应器的设计反应器是生产化学工艺产品的关键设备之一。
通过改变反应器的结构形式和工艺参数，优化反应器的设计，可提高反应器的产率、反应器运行的稳定性同时降低生产成本。
3. 控制策略的优化通过合理的控制策略，可以实现反应过程的优化，进一步提高产品质量和产量。
通过分析反应物的浓度、温度等控制参数，实现自动化控制，减少生产过程中出现的人为误差，提高生产效率。
《化工工艺计算》课件
乙烯裂解工艺计算案例
总结词
涉及反应过程、热力学数据、设备工艺尺寸和环境保护的计算。
详细描述
乙烯裂解工艺计算包括反应过程计算，如反应平衡常数、反应速率等；热力学数据计算 ，涉及反应过程中的热量变化和物质性质；设备工艺尺寸计算，根据工艺要求和物料特 性确定设备的大小和结构；环境保护计算，评估生产过程中的污染物排放和处理措施，
化工工艺流程图
总结词
详细描述化工工艺流程图的定义、作用和绘制方法。
详细描述
化工工艺流程图是表示化工生产过程中物质流程和能量流程的示意图，它能够清晰地展示化工生产过程中的各个 环节和操作流程。绘制化工工艺流程图需要遵循一定的规范和标准，包括流程图的绘制比例、设备表示方法、管 道表示方法等。
化工设备
分离效率的计算涉及到 蒸馏塔的操作和分离效 率的计算公式，通过这 些公式可以确定分离效 率和产品的纯度。
蒸发与结晶工艺计算的 实例包括计算多效蒸馏 的效数和蒸发器的传热 面积等，这些实例可以 帮助工程师更好地掌握 蒸发与结晶工艺计算的 方法和技巧。
05 化工工艺计算软件与应用
Aspen Plus软件介绍
特点
具有高度的专业性和实用性，要求计 算精度高，涉及的参数和变量多，计 算过程复杂。
化工工艺计算的重要性
01
提高生产效率
通过精确的工艺计算，可以优化生产过程，提高设备利 用率和生产效率。
02
降低能耗
合理的工艺计算有助于降低能源消耗，减少生产成本。
03
保障安全
准确的工艺计算有助于预防和减少生产事故，保障生产 安全。
04 化工工艺计算方法与实例
流体流动阻力计算
1.A 流体流动阻力计算是化工工艺计算中的重要环 节，主要涉及流体在管道中的流动阻力损失和 能量损失的计算。
化工计算资料
• 前馈控制：根据过程输入预测输出
• 自适应控制：根据过程变化自动调整控制参数
化工生产过程调节策略与技巧
化工生产过程调节策略
化工生产过程调节技巧
• 参数调节：调整操作参数，控制过程性能
• 模糊控制：利用模糊逻辑控制过程
• 设备调节：调整设备运行状态，控制过程性能
• 神经网络控制：利用神经网络预测和控制过程
化工计算未来发展的建议
化工计算未来发展的展望
• 加强多学科合作：结合化学工程、数学、计算机科学等
• 广泛应用于化工领域：为化工过程设计、生产和控制提
多学科知识
供支持
• 提高软件开发能力：提高软件的开发效率和兼容性
• 创新技术发展：推动化工新技术和新产品的研发
• 培养创新人才：培养具有跨学科知识和技能的人才
• 优化发酵工艺，提高抗生素产量和纯度
化工计算软件与工具的发展趋势与前景
化工计算软件与工具的发展趋势
• 多学科交叉：结合化学工程、数学、计算机科学等多学科知识
• 智能化发展：结合人工智能和机器学习技术，实现化工过程的自动控制和优化
• 云计算发展：利用云计算技术提高计算能力和数据共享
化工计算软件与工具的发展前景
• CFD：流体力学模拟软件
• Excel：数据处理和计算工具
化工计算软件与工具的应用案例分析
案例一：某化肥厂合成氨生产过程模拟与优化
• 利用ASPEN Plus软件分析合成氨生产过程
• 优化操作参数，提高氨产量和降低能耗
案例二：某制药厂抗生素生产过程模拟与优化
• 利用MATLAB软件分析抗生素生产过程
• 工艺调节：调整工艺流程，控制过程性能
• 优化控制：利用优化算法求解最优控制策略
第四章化工工艺计算
对于转化率较低或有一种反应物过量的反应系统，需将未反应的原料 与产物分离后，返回到反应器入口，构成物料循环。如此，增加了物料 衡算的复杂程度。
例2： 乙烯与氯气反应生产氯乙烯的过程如下图
Cl2 C2H4
A氯化 B次氯化
热裂解 C
HCl
D分离
C2H3Cl (VC)
在各反应器中发生如下反应 → C2H4Cl2 (DCE：二氯乙烷） DCE收率98%
（B)次氯化
C2H4 +2HCl + 0.5O2 → C2H4Cl2 +H2O DCE以乙烯为基准的收率为95%
以HCl为基准的收率为90%
（C)热裂解 C2H4Cl2 → C2H3Cl (VCM) + HCl VCM的收率为99%，HCl的收率为99.5%
PG 排放气量
FG 氢气进料量
（4）甲烷 0.05FG+PB/S=(1-YPH)PG 将（3）+ （4）得
（5）排放气量 PG=FG+PB(1-S)/2S=FG+PD 以（5）代入（3）得
（6）氢气进料量
F G S(0 .9 P B 5 Y P)H 1 1 2(1 Y P)H 1 (S)
1.1×5/0.47/0.9=13.0m3 进口管道通过能力=每批投料量/进料时间
=1.1×5/0.5
=11t/h =23.4m3/h 出口管道的通过能力=5.5/1.5
= 3.67t/h
（2）比率系数
对于一个较复杂过程，开始进行物料衡算时通常不能确切知道每吨产品 的原料消耗，可以任意选择一个进料数值，例如100kmol/h，待系统计算 完成得到产品数值时，再将各股物料乘该比例系数。
化工工艺设计涉及计算的软件介绍
10. 控制阀 Cv 计算 计算和选型
?
控制阀的计算 计算包括两个部分。 计算 首先是计算 计算分析得到控制阀对应的工作范围， 这是 Process Engineer 的工作。 通常我们要给出 Maximum, Normal 计算 和 Minimum 的压降及其对应的流量和物性来完成控制阀的工艺 工艺数据表。这部分工作没有特定的软件，可能涉及 工艺 工艺模拟， 管路压降计算 很多时候与泵的计算 计算， 计算回路相关。 总之， 充分了解工艺 工艺过程和设计要求 （比如说 Turndown 工艺 计算 计算 工艺 的要求），确定控制阀的操作区间，是设计好控制阀的关键。
控制阀尺寸和选型通常由仪表工程师完成，主要是计算 计算对应控制阀操作区间的 Cv。其实掌握这一计算工艺 计算工艺工 计算 计算工艺 工艺工程师要掌握好这类软件。业界最常用的就是 Fisher 的 FirstVue 软 程师进行设计非常有利。所以我认为工艺 工艺 件，界面一般，功能强大。另外，Fisher 出的《控制阀手册》是值得一看的。
泄放量的分析没有明确的办法，需要根据实际泄放情况来具体分析，有的情况还要通过模拟来得到。当然， 火灾工况的计算 计算可以通过标准的方法进行，较为简单。 计算
o
安全阀喉径的计算 计算可以通过厂家提供的程序计算 计算，象 Tyco 和 Farris 就有相应的软件，分别是 Safety Size 计算 计算
1. 工艺 工艺流程模拟：
? ?
ASPEN Plus Pro II HYSYS
2. 管道水力学计算 计算： 计算
通常是工程公司自备的 EXCEL 表格，没必要使用专用软件。当然，也可以自己编制，一般来说使用 CRANE 手 册提供的公式就足够了。
化工工艺计算说明书
化工工艺计算说明书1. 引言本文档旨在提供化工工艺计算的详细说明和指导。
计算是化工领域中不可或缺的一部分，通过准确的计算可以帮助工程师制定科学的工艺流程和优化设备设计。
本文档将介绍常见的化工计算方法和工具，并提供示例以便读者更好地理解和应用。
2. 常见化工计算方法2.1 流体力学计算流体力学计算是化工工艺中最常见的计算之一。
它包括液体和气体在管道中流动的速度、流量、压力损失等参数的计算。
常用的流体力学计算方法有：•流速计算：通过引入质量和体积流量的定义，可以计算出流体在管道中的速度。
•压力损失计算：通过考虑流体的粘度、密度和管道长度等因素，可以计算出流体流动过程中的压力损失。
2.2 热力学计算热力学计算是研究能量转化和传递的关键计算方法。
在化工领域中，热力学计算被广泛应用于热传导、物质变化和能量平衡等方面。
常用的热力学计算方法有：•温度计算：通过考虑材料的热导率和热容量，可以计算出物体在不同条件下的温度分布。
•相变计算：通过考虑物质的相变热和变化过程中的能量平衡，可以计算出相变过程中的温度和物质的变化量。
2.3 反应工程计算反应工程计算是研究化学反应过程的一种重要方法。
它可以用于确定反应方程式、估计反应速率以及分析反应过程中的各种参数。
常用的反应工程计算方法有：•反应平衡计算：通过考虑反应物和生成物之间的化学平衡关系，可以计算出反应物的转化率和生成物的浓度。
•反应速率计算：通过实验数据，可以建立反应速率方程，并通过该方程计算出反应的速率常数和反应物的消耗速率。
3. 常见化工计算工具3.1 ExcelExcel是一种功能强大的电子表格软件，广泛应用于各个领域的计算和数据分析。
在化工领域中，可以利用Excel进行各种化工计算，例如流体力学计算、热力学计算和反应工程计算。
Excel具有易用性和灵活性，可以通过公式和函数进行复杂的计算和数据处理。
3.2 MATLABMATLAB是一种专业的数值计算和科学数据可视化软件，被广泛应用于化工领域的计算和分析。
化工工艺计算
A热流介质T1=64.0→T2=####B冷流介质t1=30.0→T2=####A蒸汽流量W=800.0A蒸汽蒸汽潜热r=1100.0A的比热容C= 2.5水的比热容 4.2循环水用量Y=选取总传热系数K=500.0需换热面积S=m m/s kg/m3j/kg.℃kj/kg kj/kg.℃kj/kg.℃w/m2.℃二、选择换热器型号根据管内水流一、换热器换热面积初算对数平均温差△tm=kg/h 冷凝器热负荷Q=校核循环水三、换热器传热系数核算1、管内传热系数ai核算管内循环水流核算：管内流速u= 1.0管内水的黏度μ=（30℃-40℃）0.000727管道雷诺数Re=选取换热器的内径di=0.02流体密度p=1000.0水的比热容4200.0当管内流体升温时管内换热系数ai=w/m.℃kj/kg w/m.℃取4到8m kg/m3mPa.s管内水的热导系数λ=（30℃-40℃）0.62.壳程传热系数ao的核算（壳程流体为蒸汽，工业多为膜状冷凝）A热流蒸汽的冷凝热1100.0A在冷凝温度液态热导系数λ=0.2当管内流体升温时管内换热系数ai=立式冷凝器壳程的传热系数ao=冷凝液密度р790.0液化温度的黏度Ч0.35重力加速度g 9.8饱和蒸汽温度与壳壁温度差⊿t5.03.总传热系数K的核算循环水阻垢系数Rsi=0.00034传热管长度L 3.0换热器总传热系数核算Ko=A热流蒸汽的阻垢系数Rso=0.00017换热管外径do 25.0换热管外径di20.027510.3大于10000为湍流w/m2.℃1543.91687.8w/m2.℃500.7w/m2.℃。
第七章化工工艺计算-PPT
统 O2 0.109Wmol
N2 0.803Wmol
CO2 0.0555Wmol
产物(P) C2H4O 0.83mol
H2O Zmol
采用元素得原子守恒计算,即 C 平衡 2X=(0、83×2)+(0、0325W×2+0、0555W) H 平衡 4X=(0、83×4+2Z)+0、0325W×4
例1: 在银催化剂作用下,乙烯被空气氧化成环氧乙烷(C2H4O),副反应就是乙烯 完全氧化生成CO2与H2O。已知离开氧化反应器得气体干基组成就是:C2H43、 22%,N2 79、64% ,O2 10、81% , C2H4O 0、83% , CO2 5、5%(均为体积分数)。 该气体进入水吸收塔,其中得环氧乙烷与水蒸气全部溶解于水中,而其她气体不 溶于水,由吸收塔顶逸出后排放少量至系统外,其余全部循环回氧化反应器。
设新鲜原料气(FF)中C2H4得量为Xmol;空气为Ymol(含79%N2与21%O2); 弛放气Wmol;乙烯完全氧化生成得H2O量为Zmol。
RC
FF
MF
反应器
RP
水吸收塔 SP
W
A
B
P
围绕总系统做物料衡算。
C2H4
新鲜原料气 O2
（FF）
N2
Xmol 0.21Ymol 0.79Ymol
弛放气（W) 系
第七章化工工艺计算
§7、1 概述
化工生产过程:主副产品量、原材料消耗、能量消耗、三废指标
化工工艺计算 物料衡算、热量衡算 进行化工设计、过程经济评价、节能分析与过程优化得基础
1、物料衡算与热量衡算得主要步骤
(1)收集计算数据:化工装置得生产操作数据,如输入与输出物料得 流量、温度、压力、浓度等,涉及物质物化常数,如密度、热容等。 (2)写出相关反应方程式(包括主副反应)并配平,标明相对分子量。 (3)绘出流程得方框图,标明相关参数。
化工工艺模拟与计算
化工工艺模拟与计算化工工艺模拟与计算是指利用计算机技术，对化工过程进行模拟和计算，以预测和优化化工工艺的设计与操作。
它是化工领域中重要的技术手段之一，可以帮助工程师们更好地理解和改进化工过程，提高生产效率和产品质量。
化工工艺模拟与计算主要涉及到流体力学、传热传质、化学反应动力学等多个方面的知识。
通过建立数学模型和运用计算方法，可以对化工过程中的流体流动、传热传质、反应动力学等问题进行定量分析和预测。
这种方法不仅可以帮助工程师们更好地优化现有的工艺流程，还可以指导新工艺的设计与开发。
在化工工艺模拟与计算中，流体力学是一个重要的研究领域。
通过数值模拟方法，可以对流体在管道、反应器等装置中的流动行为进行模拟和计算。
这有助于工程师们了解流体的流速分布、压力分布以及混合效果等关键参数，从而进行合理的工艺设计。
同时，流体力学模拟还可以帮助工程师们优化管道和反应器的结构，提高传质效率和反应效率。
传热传质是化工过程中另一个重要的问题。
通过数值模拟方法，可以对传热传质过程进行模拟和计算，包括传热传质的速率、传热传质界面的温度和浓度分布等。
这有助于工程师们了解传热传质的规律，从而进行合理的传热传质设备的设计和操作。
同时，传热传质模拟还可以帮助工程师们优化传热传质设备的结构和操作条件，提高传热传质效率。
化学反应动力学是化工过程中的关键环节。
通过数值模拟方法，可以对化学反应过程进行模拟和计算，包括反应速率、反应物浓度和产物浓度的变化规律等。
这有助于工程师们了解化学反应的规律，从而进行合理的反应设备的设计和操作。
同时，化学反应动力学模拟还可以帮助工程师们优化反应设备的结构和操作条件，提高反应效率和选择合适的催化剂。
除了流体力学、传热传质和化学反应动力学，化工工艺模拟与计算还涉及到其他一些方面的内容，如多相流模拟、分离过程模拟和能量平衡计算等。
这些内容都是为了更好地理解和改进化工过程，提高产品的质量和产量。
化工工艺模拟与计算是一项重要的技术，可以帮助工程师们更好地理解和改进化工过程。
化工过程模拟与计算(第1章绪论)
化工过程的数学模型
总结词
数学模型是用来描述化工过程中物质 和能量变化的数学表达式，包括代数 方程、微分方程、偏微分方程等。
详细描述
建立数学模型是进行化工过程模拟的 基础，通过数学模型可以描述化工过 程的动态行为和稳态行为，预测不同 操作条件下的过程性能。
化工过程模拟的步骤与方法
总结词
化工过程模拟通常包括建立模型、设定边界条件和初始条件、求解数学模型、结果分析和优化等步骤 。
详细描述
质量守恒方程，也称连续性方程，表述了质量在流体运 动过程中守恒的规律；动量守恒方程，也称NavierStokes方程，表述了牛顿第二定律在流体运动中的表 现形式，即流体的动量变化率等于作用在流体上的力； 能量守恒方程，表述了热力学第一定律在流体运动中的 表现形式，即流体所吸收或释放的热量等于其温度变化 的热力学能的变化。这些方程是描述流体运动的数学模 型，为计算流体力学的数值模拟提供了基础。
化学工业
化学工业是化工过程模拟与计算的重要应用领域，包括合 成氨、尿素、硫酸、硝酸等基础化工产品的生产过程的模 拟与优化。
制药工业
制药工业中涉及许多复杂的化学反应和分离过程，通过化 工过程模拟与计算可以实现对药物合成、分离、纯化等过 程的预测和优化。
环境工程
环境工程领域中涉及许多化学反应和传递过程，如污水处 理、烟气脱硫脱硝等，通过化工过程模拟与计算可以实现 对这些过程的优化和控制。
此外，随着工业4.0和智能制造的兴起，化工过程 模拟与计算将面临如何与工业生产实际相结合的 挑战，需要加强与工业界的合作与交流，推动理 论与实践的结合。
THANKS
感谢观看
Simulink
总结词
基于图形的仿真工具
详细描述
化工工艺计算方法培训
化工工艺计算方法培训简介化工工艺计算是化学工程中的重要组成部分，它涉及到物质的转化、传质、热力学等多个方面，是化工工程师必备的技能之一。
本文档旨在为化工工艺计算方法的初学者提供一个系统的培训指南，以帮助他们掌握基本的计算方法和技巧。
目录•计算方法简介•物质转化计算–化学反应平衡计算–化学反应速率计算–化学反应热力学计算•传质计算–扩散传质计算–对流传质计算•热力学计算–物质热力学性质计算–能量平衡计算计算方法简介化工工艺计算方法指的是运用数学和物理原理，对化工工艺中的各种物理现象进行定量描述，并进行计算的方法和技巧。
掌握化工工艺计算方法对于化学工程师而言至关重要，它可以帮助我们更好地了解和优化化工过程，提高生产效率和质量。
不同的化工工艺计算方法可以分为物质转化计算、传质计算和热力学计算三大类。
在接下来的内容中，我们将分别介绍这三类计算方法的基本原理和常用的计算技巧。
物质转化计算物质转化计算是化工工艺计算中的核心内容之一，它涉及到化学反应的平衡、速率和热力学等多个方面。
化学反应平衡计算化学反应平衡计算是指在化学反应中，反应物和生成物的摩尔比例达到最佳状态的计算过程。
化学反应平衡计算可以通过平衡常数和反应物浓度来实现。
平衡常数是反应物浓度的函数，通过计算平衡常数与反应物浓度之间的关系，我们可以确定反应物的最佳比例。
化学反应速率计算化学反应速率计算是指确定化学反应发生速率的过程。
根据反应物浓度和反应速率的关系，我们可以推导出反应速率方程，并通过实验数据拟合来确定反应速率常数。
掌握化学反应速率计算方法可以帮助我们估计反应的进行速率，从而更好地控制化工过程。
化学反应热力学计算化学反应热力学计算是指确定化学反应的热力学性质的过程。
热力学参数如焓变、熵变和自由能变等可以帮助我们评估反应的热效应，从而优化反应条件和选择最佳的工艺路线。
化学反应热力学计算主要涉及到热力学方程的应用和参数的计算。
传质计算传质计算是化工工艺计算中的另一个重要内容，它涉及到物质在流体中的传输和扩散现象。
化工过程模拟与计算第1章绪论
1.1 概述 1.2 化工过程模拟分类 1.3 化工过程模拟发展简史 1.4 化工过程模拟的功能 1.5 化工过程稳态模拟系统的构成 1.6 课程内容及要求
•1
1.1 概述
1.1.1化学工程学科发展的三次飞跃
第一次飞跃： “单元操作”概念的提出； 第二次飞跃：“传递过程”概念的提出，Bird《传
70年代末至80年代初：国内模拟软件水平已经相当接近 国外的先进水平。
80年代引进风的兴起导致70年代的兴旺为昙花一现。
1987年，青岛化工学院（现青岛科技大学）推出了“工 程化学模拟系统（ECSS）”可谓一枝独秀。
•10
1.4 化工过程模拟的功能 1.4.1 新装置设计
➢ 石化和化工装置的设计都要用
国际单位制三种单位）
（2）组分数据：库组分，石油馏分，用户定义的组分。 （3）热力学方法：对准确性起决定性作用。 （4）物流数据：物流的温度、压力、流量和组成 （5）单元过程数据：各个单元过程的工艺条件及可能有
的约束条ห้องสมุดไป่ตู้。
•17
1.6 课程内容及要求
1.6.1 课程内容
第2章 化工过程模拟及相关高新技术 第3章 石油馏分 第4章 热力学方法 第5章 化工单元过程计算 第6章 蒸馏过程计算
拓扑分析确定的流程顺序进行计算。 在给定的迭代次数内给出流程计算是否收敛的信息。
➢ 调度系统是程序逻辑性、完善性、灵活性、使用性最重要 的体现，对其组织、编制和逻辑处理的技巧要求是最高的。
•16
1.5.2 模拟软件的基本输入数据——五大输入部分
除了模拟计算流程图外，还需用户输入五部分内容： （1）计算总说明：输入计算的单位制（英制、公制和
深入发展期：90年代开始，特点：从“离线”走向“在 线”，从稳态模拟发展到动态模拟和实时优化，从单纯 的稳态计算发展到和工业装置紧密相联。
掌握化工流程模拟你需要知道什么
掌握化工流程模拟你需要知道什么要掌握化工流程模拟，需要掌握以下几个方面的知识：1.化工工艺学基础：了解化工工艺学的基本概念、原理和流程，包括反应、传质、传热、分离等基本过程。
了解化工设备和装置的类型、工作原理和流程图。
2.过程模型与参数估计：掌握建立化工流程模拟的基本原理和方法。
了解过程模型的类型和应用，例如动态模型、静态模型、平衡模型等。
掌握参数估计的方法和技巧，包括数据拟合、统计分析和参数敏感性分析等。
3.传输过程的模拟：掌握传质、传热和动力学等传输过程的模拟方法。
了解质量传输模型、热传输模型和反应动力学模型的建立和求解技巧。
了解传质过程中的浓度分布、传热过程中的温度分布以及反应过程中的反应速率等关键参数的计算方法。
4.过程优化与控制：了解化工过程的优化和控制方法。
掌握优化策略和算法，包括线性规划、非线性规划、动态规划等。
了解过程控制方法，如PID控制、模型预测控制等。
了解多目标优化和鲁棒优化的相关理论和方法。
5. 软件工具的应用：熟悉化工流程模拟软件和仿真工具的使用。
掌握ASpen Plus、HYSYS等流程模拟软件的基本功能和操作方法。
了解其他化工工程软件和数据处理软件的使用，如MATLAB、Excel等。
除了上述基础知识外，还需要培养以下几个方面的能力：1.数学建模能力：具备分析和解决复杂问题的数学建模能力。
能够根据实际化工流程，建立适当的数学模型，并进行求解和分析。
2.实验技能：具备化工实验的基本技能，能够收集实验数据，并进行数据处理和分析。
能够根据实验结果验证和优化模型，提高模拟结果的准确性。
3.创新思维：具备创新思维和解决问题的能力。
能够针对实际工程问题，提出创新的模拟方法和策略，提高模拟结果的可靠性和准确性。
4.团队合作能力：具备与其他专业人员合作的能力。
化工流程模拟往往需要多个领域的专家共同合作，因此需要具备与其他人员有效沟通和协作的能力。
总之，化工流程模拟涉及广泛的领域，需要掌握化工工艺学基础知识、过程模型与参数估计、传输过程模拟、过程优化与控制以及软件工具的应用。
《化工计算》课件
04
化工计算应用实例
石油化工流程模拟
总结词
通过模拟石油化工流程，可以预测和优化生产过程， 提高效率和降低成本。
详细描述
石油化工流程通常涉及多个物理和化学反应，通过计 算机模拟，可以预测不同操作条件下的产品产量、能 耗和物耗等指标，为实际生产提供理论依据。
化学反应器设计计算
化学反应工程基础
总结词
研究化学反应过程和反应器的学科基础。
详细描述
化学反应工程是研究化学反应过程和反应器的学科基础，包括反应动力学、反应器设计和优化等方面 。在化工计算中，化学反应工程用于分析和解决化学反应过程问题，如反应条件优化和反应器设计。
03
化工计算方法
物料衡算
总结词
物料衡算是化工计算中的基础方法，用 于确定物质在系统中的流入和流出量。
总结词
化学反应器是化工生产中的重要设备，通过设计计算可以确定反应器的最佳尺寸和操作 条件。
详细描述
根据化学反应动力学方程和工艺要求，可以计算反应器的体积、传热面积、停留时间等 参数，以确保反应器能够达到预期的生产效果。
传热设备设计计算
要点一
总结词
传热设备是实现热量传递的关键设备，通过设计计算可以 优化设备的传热性能和尺寸。
重要性
在现代化工生产中，精确的化工计算对于提高产品质量、降低能耗、减少环境污染等方面具有重要意义。通过 化工计算，可以优化化工过程，提高生产效率和经济效益。
化工计算的主要内容与目标
主要内容
包括流体流动、传热、传质、化学反应工程等方面的计算，涉及到的数学模型 和物理定律较多。
目标
通过学习化工计算，学生应掌握基本的计算方法和技巧，能够运用数学模型和 物理定律解决实际化工生产中的问题，为后续的专业课程学习和工作打下基础 。
化工设计工艺计算(52页)
根据物料衡算和能量的衡算结果，， 可以：
1） 对生产设备进行设计和选型； 2 ）确定产品成本等各项技术经济指标， 从而可以定量地评述所选择的工艺路线 、 生产方法及工艺流程在经济上是否合理 ，， 技术上是否先进。
第一节 物料衡算
物料衡算的概念：
对物料平衡进行计算称为物料衡算。 即以生产过程或生产单元设备为研究对 象 ，对其进出口处进行定量计算。
单元设备的热量衡算
(3)计算结果是否正确适用 ，关键在于数
据的正确性和可靠性。
(4)间歇操作设备 ，传热量 Q随时间而变
化 ， 因此要用不均衡系数将设备的 热负荷由千焦／台换算为千焦／小
时。
(5)选定设备的换热面积要大于理论计算。
系统的热量衡算
? 系统热量平衡的作用 通过对整个系统能量平衡的计算求
解：过程如图 ，基准： 100 kmol的废气。 锅炉的能量平衡为：
计算结果
第三节 典型设备工艺设计与选型
分类：
1 ）一类称定型设备或标准设备； 2 ）一类称非定型设备或非标准设备。
化工设备工艺设计 ，对于定型设备来说就是选型，， 对于非定型设备来说就是通过化工计算 ，提出型式 、、 材 料 、 尺 寸 和 其 它 一 些 要 求 ， 由 由化工设备专业进行工化 工 设 备 专 业 进 行 程机械加工设计 ， 由有关机械加工厂制造。
转化的规则 ， 用以确定能量比例和能量用以确定能量比例和能量
转变的定量关系的过程称为能量衡算。
热量衡算是能量衡算的一种。
热量衡算的目的和任务
(1)确定物料输送机械和其它操作机械所需要的功率；
(2)确定各单元操作过程所需热量或冷量 ，及其传递速率； 计算换热设备的工艺尺寸； 确定加热剂或冷却剂的消耗 量 ，为其他专业如供汽 、供冷 、供水专业提供设条件；
工艺流程模拟计算
工艺流程模拟计算1、工艺流程模拟目的（1）物料衡算物料衡算就是根据质量守恒定律确定原料和产品间的定量关系，计算出原料和辅助材料的用量、各种中间产品、副产品、成品的产量和组成以及三废的排放量。
物料平衡是进行工艺设计和设备设计的基础，通常在完成物料衡算的基础上才能进行能量衡算，进行工艺方案的比选，指导设备的工艺计算及选型、仪表选型、管道尺寸计算等，完成化工过程的PFD和PID的设计。
另外，通过物料衡算还可以分析实际生产过程是否完善，从而找出改造措施来改进工艺流程，达到提高收率、减少副产物和降低三废排放量等目的。
（2）能量衡算在生产过程中能量消耗是一项重要的技术经济指标，他是衡量生产方法是否合理、先进的重要标志之一。
热量衡算是在物料衡算的基础上依据能量守恒定律，定量表示工艺过程的能量变化，计算需要外界提供的能量或系统可输出的能量，由此确定加热剂或冷却剂的用量、机泵等输送设备的功率以及换热设备的尺寸。
此外，通过整个工艺过程的能量衡算还可以得出过程的能耗指标，分析工艺过程的能量利用是否合理，以便节能降耗，提高过程的能量利用水平。
工艺专业在完成全过程物料、能量平衡计算后，应把主要物流计算结果列于物料平衡表，也可直接表示在工艺流程图上。
2、工艺流程模拟计算软件（1）工艺装置采用PRO/II软件、ASPEN PLUS软件或HYSYS软件；（2）火炬、装置空气等系统管网应采用INPLANT软件。
（3）当以上软件不适用时，可采用其它软件，但应通过工艺室技术组认可、主管副总或主管副总经理审定、公司技术委员会批准。
3、计算基础（1）计算所需的原始数据（如原料组成、产品要求等）。
（2）编制计算输入文件应依据确定的工艺流程方案。
4、计算步骤（1）根据工艺流程方案编制计算流程框图；（2）初步确定每个工艺操作单元的操作条件；（3）列出计算所需的所有组分，并检查这些组分是否为计算软件中的库组分，对于不是库组分的应按软件的要求查找有关数据建立非库组分；（4）应根据计算的组分和操作单元类型选取合适的热力学方法；（5）编制计算输入文件；（6）上机进行计算，并根据计算结果调整输入文件，以达到计算要求。
化工全流程计算基础
化工全流程计算基础下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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列出进入和离开系统的物料种类和数量。
化工工程计算与模拟
安全评估
通过模拟评估化工过程的安全风险 ，预防事故发生。
04
化工工程计算与模
03
拟软件
常用化工工程计算与模拟软件介绍
01 Aspen HYSYS
02 SimSci Pro/II
03 ChemCAD
04 Aspen Plus
05 Petroleum E…
催化剂和溶剂筛选
通过模拟计算，可以快速筛选出具有 优良性能的催化剂和溶剂，缩短研发 周期和降低实验成本。
化工工程计算与模拟在优化设计中的作用
设备优化设计
01
通过模拟计算，可以对化工设备进行优化设计，提高设备的效
率和可靠性。
流程优化
02
通过模拟不同流程方案的性能，可以找出最优化的流程配置，
降低投资成本和运行费用。
推动化工行业的技术进步
化工工程计算与模拟的发展将推动化工行业的技 术进步，促进产业升级和可持续发展。
THANKS.
优化算法和软件实现
通过优化算法和改进软件实现，降低计算复杂度，提高模拟效率。
化工工程计算与模拟在智能化和自动化中的作用
1 2 3
支持智能化决策
化工工程计算与模拟能够提供实时数据和预测结 果，支持智能化决策，提高生产效率和安全性。
促进自动化控制
通过模拟和优化化工过程，化工工程计算与模拟 能够促进自动化控制技术的发展，降低人工干预 和提高生产稳定性。
节能减排
03
模拟计算有助于评估化工过程的能耗和排放，提出针对性的节
能减排措施，降低环境负荷。
化工工程计算与模
05
拟的未来发展
化工工程计算着计算技术的发展，数值模拟方法将更加精确和高效，能够模拟更复杂的化工过程和系 统。
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1 化工模拟计算入门
在20世纪20年代以前，化工过程设计几乎没有理论作指导，几乎是完全凭经验。
在20世纪20年代～60年代，化工过程设计已经开始有化工单元操作理论作指导，可以定量计算设计，但几乎完全凭手工计算与绘图完成设计工作。
在20世纪60年代以后，计算机辅助化工过程设计得到了发展。
目前用的较多的化工流程模拟计算软件有
a)PRO/Ⅱ
b)ASPEN
c)Chem CAD
d)HYSYS
另外：
工程化学模拟系统
-----化工之星，青岛化工大学，还有待于发展和完善
5
1.1 Chem CAD简介
1.1.1 ChemCAD的程序界面
6
1.1.2 ChemCAD的的运行环境和文件管理
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•2)绘制过程流程图
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•3)定义系统物料组成和热力学方法
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•输入组分
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•4)定义流股和设备
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5)运行模拟和模拟结果
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ChemCAD计算输出结果
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1.2 PRO/II 流程模拟软件简介
1.2.2 设计化工单元操作：
闪蒸罐，间歇精馏器，蒸馏器，液－液抽提精馏器，侧线塔，压缩机，结晶器，旋流器，减压设备，溶解器，膨胀机，闪蒸，带有固体的闪蒸，LNG多股流换热器，精确核算型换热器，简单换热器，严格空冷器模型，加热/冷却曲线，混合器，管道，聚合物反应器，泵，回流泵，阀，刮膜式蒸发器，平衡反应器，转换反应器，吉布斯反应器，塞流反应器，平推流反应器，全混流反应器，间歇式反应器，固态颗粒分离器，分裂器，单变量控制器，多变量的控制器，物流计算器，流程优化器，过程数据，用户自定义操作单元，(电解质模块，SIMSCI 外接的模块)等。
1.2.3 用户扩展功能：用户自定义物流属性包；增加用户组份数据；增加热力学计算方法；增加自定义操作单元模块120个；增加自定义计算模型7个；增加自定义电解质模型20个等。
1.2.4 分析工具：工况研究、优化器、单相变量控制器、多相变量控制器、加热/冷却曲线等。
1.3 三种化工模拟软件的对比
一般认为，PROII在炼油工业应用更为准确些，因其数据库中有不少经验数据；而ASPEN在化工领域表现更好。
HYSYS主要用于天然气的加工处理及炼油工业。
Aspen plus 计算较准确，数据库比较完善，考虑的方面非常全面，多用于化工设计。
1.
1.4 PRO/II工艺模拟计算入门
1.5 用PROII进行公益模拟的步骤
①设计流程
②输入组分
③确定热力学方法
④定义操作单元并设置规定
⑤运行与调试
作业1
某果汁厂一年可产生12吨废水，其中含乙醇10%(Wt)，试通过PROII模拟计算回收99%的含量为93%的食品酒精，年操作时数为8000小时，设计工艺流程，汇总物料平衡数据表，确定塔内负荷数据，绘制理论级数与温度、气液相负荷图。
例题
某果汁厂一年可产生12吨废水，其中含乙醇10%(Wt)，试通过PROII模拟计算回收99%的含量为93%的食品酒精，年操作时数为8000小时，设计工艺流程，汇总物料平衡数据表，确定塔内负荷数据，绘制理论级数与温度、气液相负荷图。