化工纺织百科：化工模拟系统

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化工模拟系统

chemical engineering simulation system

又称工艺流程模拟系统，指的是一种计算机辅助工艺设计软件,这种软件接受有关化工流程的输入信息,进行对过程开发、设计或操作有用的系统分析计算。

这种软件是20世纪50年代末期随着计算机在化工中的应用而逐步发展起来的。开始只有适用于特定工艺流程(如氨合成、烃类裂解制乙烯等)的专用流程模拟系统，后来逐步发展到适用于各种工艺流程的通用流程模拟系统,到60年代后期化工模拟系统已得到推广应用,成为化工过程的开发和设计以及现有生产操作改进的主要常规手段。

类型 化工模拟系统目前主要有四种类型：①稳态流程模拟系统。其基本功能是进行物料和能量衡算，有的还包括设备尺寸计算、成本估算和经济评价等高级功能。②动态流程模拟系统。用于系统的动态特性计算、控制性能的研究和系统开停车操作的模拟，也用于操作人员的培训。③流程的优化系统。用于系统或全流程的决策变量(操作参数)的优化搜索。④分批处理操作的模拟系统。用于模拟间歇过程的时间安排顺序。

模拟系统的组成部分 通用流程模拟系统(以稳态流程模拟为例)一般至少有以下几个组成部分：

①单元操作和反应过程模块 如精馏、换热、闪急蒸馏、蒸馏、流体输送等以及各种反应模块。调用这些基本单元操作模块，在计算机中可以搭成各种各样模拟流程，来描述实际工艺流程。

②物性估算系统 包含基础物性数据库和估算关联模型。前者存贮各种化合物的基本物性数据，如分子量、密度、临界压力、临界温度、标准沸点、偏心因子等，以便计算时调用;后者是为计算各种物质(纯物质和混合物)在给定条件下的各种物性所需的估算方程式。例如状态方程、计算液相活度系数的关联式、计算热焓和自由能的关联式等，物性估算系统用以为单元操作模块计算提供所需要的各种物性数据。

③数学方法程序 主要有两大类数学程序：一类是系统分解方法，能够使大系统自动分隔和断裂，并排出单元模块的计算顺序;另一类是加速迭代计算收敛和其他通用的数学方法。

④执行系统 具有输入语言自动翻译、模拟程序装配和结果打印等功能。

模拟系统的用途 化工模拟系统是化工系统工程发展产生的实用性成果，目前在下列各领域已得到广泛应用:①规划工作阶段。对于工艺过程进行可行性分析,对多种方案进行经济评价。②科学研究阶段。进行概念设计可以弄清研究的重点，也可以与实验同时开展数学模拟试验，两者互相补充，加快研究进度。③放大设计阶段。对于基础设计和初步设计的多方案进行比较，寻求最优化设计，节约基本建设投资。④现有工厂的技术改造和操作优化。可以分析现有生产的能耗或原料消耗漏洞，发现提高生产能力的关键所在，以便有针对性地提出改造方案，也可以在计算机上模拟现场操作，进行调优试验，离线指导生产操作的优化。