【2019年整理】化工计算软件

工艺合成和分析
经济评价/投资估算/进 度管理
Concept ( DISTIL/HX-Net)/Aspen Split/Pinch/Water/Utilities
Aspen ICARUS
Pinch/Water/Utilities
工艺知识和数据管理
Axsys/Aspen Zyqad
热交换器设计
HTFS/Aspen Hetran/Aerotran/Teams
计算机软、硬件技术的发展
化工单元操作等理论的不断成熟
数学计算技术的发展
计算辅助化工过程设计软件系统的发展情况： 第一代商品化软件系统
Chem. Eng. Simulation System
20世纪60年代，以美国各高校联合开发的CHESS软件系统为代表。
第二代商品化软件系统
Flowsheet Translator
• Aspen Plus是工程套件的核心,可广泛地应用于 新工艺开发、装置设计优化，以及脱瓶颈分析与 改造。此稳态模拟工具具有丰富的物性数据库， 可以处理非理想、极性高的复杂物系；并独具联 立方程法和序贯模块法相结合的解算方法，以及 一系列拓展的单元模型库。此外还具有灵敏度分 析、自动排序、多种收敛方法，以及报告等功能。
包括计算流体功能
采用国标
符合ASME、TEMA标准
符合ASME标准
SINET PIPENET
工艺系统和设备 尺寸选型计算及 管网设计软件
管路设计系统软 件
系统专业 软件
PIPEPHASE
精确模拟稳态多 相流程软件
Visual FLOW
泄压系统的模拟 计算与设计
INPLANT
管网水力学计算
ASPEN FIareNet
火炬管网稳态模 拟计算
设计管线和管网系统尺寸 和工艺设备尺寸
解决管网内流场稳态和动 态水力计算。并有专门针 对消防系统设计开发的模 拟软件。
应用于油气管路网络和管 路系统
从简单的火炬泄压阀核算 到设计最复杂的泄压系统
严格稳态模拟程序用来设 计，核算和分析装置管线
可以完成单一或多重火炬 系统的稳态设计、计算以 及消除瓶颈
化工设计概论
第11章：计算机辅助化工设计
三、计算机辅助化工过程设计
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。 为什么直到20世纪60年代后，在化工设计领域开开始出现计算机辅助 化工过程设计呢？
第二节 化工流程模拟软件
一、常用化工流程模拟软件简介
二、ASPEN PLUS
1976年美国能源部在麻省理工学院（MIT）组织， 由MIT主持，联合50多个工业公司、政府部门和高等院 校共同参与开发了ASPEN模拟系统。ASPEN PLUS是目前 最为流行的大型通用稳态模拟系统之一，是举世公认的 标准大型流程模拟软件，也是目前国际上功能最强的商 品化流程模拟软件。
经济分析 与评价软 件
投资估算、预算 和项目进度管理 ICARUS Process 软件 EVALUATOR（IPE）
ICARUS Project Manager （IPM）
ASPEN PIMS
过程工业用的经 济计划软件包
包括工程与设备设计、工 程经济、项目控制及管理 的多功能软件，世界上知 名的炼油和石化公司与工 程设计公司都用此软件作为 其成本计算、投资估 算预算及报价的标准。
• 该软件经过近20年来不断地改进、扩充和提高,已 先后推出了十个版本,成为举世公认的标准大型流程 模拟软件。全球各大化工、石化、炼油等过程工业 制造企业及著名的工程公司都是Aspen Plus的用 户。
Aspen Plus软件的发展史
• 以Aspen Plus严格机理模型为基础,还逐步发展 起来了针对不同用途、不同层次的Aspen工程套 件(Aspen Engineering Suite,简称AES)产品 系列。
• 计算机辅助化工设计主要包括物性数据检索、计 算机辅助过程设计、计算机辅助设计和计算机辅 助工程设计等。
表10-1 常用化工设计软件简介主要功能
ASPEN PLUS
流程模拟软 件
PRO／Ⅱ
HYSYS
稳态流程模拟，也 可以做一些动态模
拟。
ECCS（国产软件）
物料平衡、热量平衡
• ⑤在实际应用中，ASPEN PLUS可以帮助工程师解决快速闪 蒸计算、设计一个新的工艺过程、查找一个原油加工装置 的故障或者优化一个乙烯全装置的操作等工程和操作的关 键问题。
㈡ASPEN PLUS主要功能及运行方法
ASPEN PLUS流程模拟软件主要功能： • ⑴Windows交互性界面：界面包括工艺流程图形视图，输
Aspen 工程系列软件
生命周期
按功能分类
计划 /研发 概念设计 工艺设计 详细设计 施工 /开车 操作 / 资产管理
稳态、动态模拟和优化 物性数据和模型
Hysys/Aspen Plus/Optimizer/Dynamics/Custom Modeler/Aspen WebModels
COMThermo/Aspen Properties/Aspen OLI/DETHERM
入数据浏览视图，独特的“NEXT”专家向导系统，来引导 用户进行完整的、一致的流程的定义。 • ⑵图形向导：帮助用户很容易地把模拟结果创建成图形显 示。 • ⑶EO模型：方程模型有着先进参数管理和整个模拟的灵敏 分析或者是模拟特定部分的分析。序贯模块法和面向方程 的解决技术允许用户模拟多嵌套流程。
• ⑷ActiveX （OLE Automation）控件：可以和微软 Excel 和 Visual Basic 方便的连接，支持 OLE （对象链接与嵌入）功能。
• ⑸全面的单元操作：包括气/液，气/液/液，固体系统和用户模型。 • ⑹ACM Model Export选项：用户可以在Aspen Custom Modeler （ ACM ）
在可行性研究时即可使 用，有与ASPEN PLUS、 PRO/Ⅱ等大型工艺流程模 拟软件的接口。
在详细设计初期使用，较 适用于炼油厂和石化工厂 的改造或较小的项目。
采用线性规划（1inear programming，LP）技术 来优化生产作业计划优 化、后勤及供应链管理、 技术评价、工厂各单元规 模估算及扩产研究等过程 工业企业的运营计划。
能够应用于工艺、配管、
以装置为核心的 仪表、结构、电气等专
PDS
集成化设计解决
业，工程师在计算机上建
方案
立完整的材料、元件及设
备数据库，。
工艺装置 设计软件
AUTOPLANT
专门为针对三维 工厂设计系统的 详细设计阶段提 供的软件解决方 案
紧密整合于项目数据库， 直接和工艺流程与仪表设 计系统共享工程资料。通 过与全自动三维配管优化 系统、全自动管路标注系 统、实时漫游模拟系统、 工厂知识管理系统等的相 互补充，提供了针对工厂 全生命周期的集成软件解 决方案。
Aspen FCC/CatRef/Hydrocracker/Hydrotreater/Traflow/FlareNet
Aspen Plus的单元操作模型及其 主要功能
Aspen Plus的单元操作模型及其 主要功能
Aspen Plus的单元操作模型及其 主要功能
Run ID
Title Bar Menu Bar
官方网站：http：//www．Aspen Tech．com。
Aspen Plus软件的发展史
• Aspen Plus是大型通用流程模拟系统，源于美国 能源部七十年代后期在麻省理工学院（MIT）组织 的会战，开发新型第三代流程模拟软件。该项目称 为“过程工程的先进系统”（Advanced System for Process Engineering，简称ASPEN）， 并于1981年底完成。1982年为了将其商品化，成 立了AspenTech公司，并称之为Aspen Plus。
• ②ASPEN PLUS使用最新的软件工程技术通过它的Microsoft Windows图形界面和交互式客户-服务器模拟结构，使得工程 生产力最大。
• ③ASPEN PLUS拥有精确模拟范围广泛的实际应用所需的工 程能力，这些实际应用包括从炼油到非理想化学系统到含 电解质和固体的工艺过程。
• ④ASPEN PLUS是AspenTech的集成聪明制造系统技术的一 个核心部分，该技术能在整个过程工程基本设施范围内捕 获过程专业知识并充分利用。
第三节 其他化工设计软件
一、化工装置及系统设计软件 二、计算机绘图软件
【学习目标】
通过本章的学习，初步掌握ASPEN PLUS流程模 拟软件的特点和使用，了解ProII等其他设计软件的 特点和应用，了解化工装置及系统设计软件，能够用 典型的计算机绘图软件绘制各种工艺流程图。
第一节 常用化工设计软件概述
Hetran/Aerotran
在线应用
RTO Option/Aspen OnLine
聚合物
Polymers Plus/Aspen Plus/Dynamics/Custom Modeler
医药/精细化工 石油精制/管道
BaSYS (BDK/Process Manuals/Process Tools)/Aspen Plus/Batch Plus/Chromatography/Aspen ADSIM
FRI
塔器水力学计算软 件
PFR
加热炉模拟软件
ANSYS 设备分析和 模拟软件
SW6
ASPEN B-JAC
VESSEL
非线性动态和静态 有限元分析
钢制压力容器、管 壳式换热器、塔设 计计算软件
管壳式换热器设计
容器设计、局部应 力分析
应用工厂现场操作数据或 ASPEN PLUS模拟计算的数据 为输入，设计能耗最小、操 作成本最低的化工厂和炼油 厂过程流程。 塔设计、校核计算等 包括通用加热炉、烃蒸气转 化炉、裂解炉等传热计算软 件包。
（气、液、固、胶体、电解质等） （6）、软件系统的人性化界面及开放程度； （7）、流程图形输入及识别技术。等等
计算机辅助化工过程设计的优势（优点）： ①、设计工作效率高 ②、规范性好
③、设计水平高（可进行优化设计）
第一节 常用化工设计软件概述 第二节 化工流程模拟软件
一、常用化工流程模拟软件简介 二、ASPEN PLUS 三、PRO／Ⅱ
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图10-1 ASPEN PLUS用户界面
Process Flowsheet Window
Status Area
㈠ASPEN PLUS主要特性
• ①ASPEN PLUS有一个公认的跟踪记录，在一个工艺过程的制 造的整个生命周期中提供巨大的经济效益，制造生命周期包 括从研究与开发经过工程到生产。
20世纪70年代初，以美国Monsanto公司牵头开发的FLOWTRAN软 件系统代表。
Advanced System for
第三代商品化软件系统
Process Eng.
20世纪80年代，以 ASPEN 和 PROCESS II 两大软件系统代表。
我国最早由寰球、化工部八院等单位于上世纪90年代率先引进ASPEN 软件系统。现在，国内各设计院基本都已经使用ASPEN或Process II软件系 统进行计算机辅助化工过程设计。
天津大学拥有正版的ASPEN和Process II 软件系统（教学版）。
计算机辅助化工过程设计软件系统的发展方向（趋势）：
（1）、单元操作模块的种类数； （2）、物性数据库的大小及数据的估算方法； （3）、能处理的流股数量和组份数量； （4）、计算技术方法（求解方法）； （5）、能处理的流股相态；
CHEMCAD
ASPEN DYNAMICS&
CUSTOM MODELER
HYSYS DYNAMICS
动态流程模拟
可以进行装置安全分析和 预测、装置操作规律的研 究、安全生产指导和调优、 在线优化与先进控制等。
流程的组织 与合成软件
PINCH夹点分析 软件
基于过程综合与集 成的夹点技术的计 算软件。
ADMS
大气扩散模拟软 件
安全环保 专业软件
CADNA／A
环境噪声模拟软 件
DNV SAFETI&LEAK
安全分析评估软 件
SAFETI是世界上著名的定 量风险分析QRA的标准， LEAK软件是收集完整的事 故发生频率的专家系统与 数据库，其计算结果提供 给SAFETI进行风险分析。
ICARUS 2000