計算機模擬在化工設計中的應用研究

單自龍(山東潤昌工程設計有限公司新疆分公司， 新疆 烏魯木齊 830000)

計算機模擬在化工設計中的應用研究

單自龍(山東潤昌工程設計有限公司新疆分公司， 新疆 烏魯木齊 830000)

隨著科學技術的快速發展，計算機信息技術也逐漸在各個領域得到普遍應用，化工領域也涵蓋其中，利用計算機技術，能夠使化工流程的整體成本大大節約，從而提升化工企業的經濟效益。本文以化工流程模擬軟件的國內外發展為研究基點，分析化工流程模擬軟件的主要類型，并進一步展望化工流程模擬系統的未來發展。

計算機模擬；化工設計；應用

前言

所謂的流程模擬，事實上是計算機軟件的一種，這類軟件普遍具有很強的綜合性，主要應用于工程設計，其主要流程大體上包括整個系統軟件的開發、系統的模擬放大、系統的整體設計與規劃、系統設計方案上的具體分析以及整個軟件的設計流程等。將流程模擬應用于化工領域中，能夠發揮其計算嚴謹、操作精確等優勢，還能夠將系統完整的流程做出準確科學的分析與計算，對化工領域的發展來說，有著重大的積極意義。

1 化工流程模擬軟件的國內外發展

早在半個世紀以前，化工流程模擬軟件便已經在化工領域內有所發展，大體上講，主要由物性數據庫等五個大部分組成。如今該軟件已經由傳統的輔助應用發展為當前的綜合性應用，并逐漸成為化工行業中比較核心的關鍵技術。國外的化工流程模擬系統最早誕生于上個世紀五十年代的美國，最早一代名為Flexible Flow-Sheet，歷經三代的發展與改善，其性能與功能都得到了很大發展，如今已經成為化工行業必不可少的重要系統[1]。相比來講，我國的化工流程模擬系統發展相對較晚，上個世紀八十年代中葉，才開發出我國的第一代化工模擬系統，名為ECSS，在此之后，新型軟件CCSOS誕生，為我國化工業的發展做出了巨大貢獻。

2 化工流程模擬軟件的主要類型

(1)Aspen Plus是美國在上個世紀七十年代中葉開發出來的第三代模擬軟件，發展至今，已經衍生出十幾種不同的版本，在化工領域內，該軟件是迄今為止世界上規模最大的模擬系統。該系統擁有相當大的熱力學函數以及物性數據庫，能夠掌控全世界最健全的氣液與液液之間的平衡數據，并能夠模擬任意組分系統，精確分析其所涉及到的相關數據。當前，相關領域對Aspen Plus的研究也越來越多，其優勢也日益顯現出來，在化工模擬中的地位也越發重要，甚至能夠標志整個化工模擬在未來的發展方向。

(2)Chem CAD是一套系列軟件，最早誕生于美國，研發該軟件的主要目的是針對石油工業、石油化工、制藥工程等相關領域，對其進行工藝過程方面的模擬計算，對于相關的技術操作人員來說，該軟件能夠幫助其進行物料以及能量等方面的平衡核算。Chem CAD軟件具有為化工企業提供完整的物性數據庫以及熱力學的整體計算參數和相應方法，還能夠為化工行業提供所需的單元操作，在當前條件下，基本可以滿足普通化工企業的生產需求。當前國際上使用該軟件的高校大約有三百余所，而使用該軟件的企業則多達八百余家[2]。

(3)PRO/Ⅱ軟件同樣最早誕生于美國，是一種具有通用性的大型軟件系統，該系統也同樣擁有健全的物性數據庫以及熱力學計算配備，在化工流程應用中，能夠完成物性計算、資金評估、經濟衡量、穩態模擬以及相關的其他形式計算，與此同時，該軟件還能夠對化工企業的整個生產過程，包括化工生產的閥門管道以及相對復雜的分離反映裝置進行模擬。當前已經廣泛應用于世界范圍內的化學工業、煉油工業、油氣加工工業以及制藥等行業中，能夠起到降低成本、節省能源、提升生產效益的作用。

(4) HYSYS是一種大型專家系統軟件，其主要作用是將工程軟件的應用廣度大幅度開拓，具體來講，HYSYS軟件能夠大體上分為兩大部分，分別為動態部分與穩態部分，基本上主要應用于地面石油油田的相關建設以及石油煉化過程的設計與分析。其中，該軟件的動態模擬部分與其他軟件相比具備一定的優勢，主要表現于能夠準確科學的對石油原油進行開采及運輸，保障系統能夠保持正常良好的運行狀態，并能夠做到在線及時發現問題與對問題及時進行處理[3]。該軟件還可以與化工系統內部的DCS控制系統相互連接，以實現整個生產過程的最佳狀態。

(5)DESIGNⅡ軟件的最大特征表現于該軟件是在Windows條件下進行開發的，能夠實現數量相對較大的單元與管理方面的相關操作，還能夠進行物料和熱量等方面的平衡計算。相較于傳統化工流程模擬軟件，該軟件的組成模塊更加簡單，也更加精確，操作界面也更加系統化。經過近三十年的完善與革新，DESIGNⅡ軟件當前已經是化工流程模擬軟件實現變革的領航者，在化工領域內有著重要作用。

3 化工流程模擬系統的未來發展

在未來，化工流程模擬系統不僅能夠實現動態與穩態模擬的科學結合，完成化工領域內在線優化配置與離線裝置狀態分析，還能夠實現專門服務于化學工程的流程模擬系統開發，使相應的數據結果更加精確化與專業化，與此同時，還能夠實現流程模擬系統的智能化發展，做到將整個化學模擬過程中從設計分析、到整合優化、再到控制管理更加系統科學化，使化工流程模擬系統能夠更好的為化學工業服務。

（文章題目：計算機模擬在化工設計中的應用研究）

3 結語

模擬軟件的開發需要以計算機技術為依托，化工流程模擬系統想要在未來更好發展，就必須要充分運用與之相關的高科技技術，在能源問題得到廣泛關注的今天，使用化工流程模擬技術來實現整個流程的優化，能夠提升化工企業的經濟效益。

[1]陳偉軍，楊敬一，徐心茹.用ASPEN PLUS軟件模擬優化卡賓達原油常壓蒸餾的研究[J].煉油技術與工程，2011，07(15)：203-204.

[2]顏清，彭小平.基于VBA的化工實驗數據處理系統的研究與設計[J].計算機與應用化學，2014，06(22)：187-188.

[3]熊勤鋼，葛蔚.基于宏觀粒子方法直接數值模擬的氣固系統大規模并行計算[J].科研信息化技術與應用，2013，08(15)：218-219.

單自龍(1987- )，男，壯族，甘肅人，2011年畢業于新疆農業大學，應用化學專業。2011年11月就職于山東潤昌工程設計有限公司新疆分公司，化工助理工程師。研究方向：化學工程與工藝。