石油化工流程模拟软件ChemCAD
简明教程
主编：仇汝臣
青岛科技大学
化工学院
2007年9月27日
石油化工流程模拟软件ChemCAD简明教程
石油化工流程模拟软件ChemCAD简明教程
目录
1.ChemCAD软件概述 (1)
1.1 ChemCAD软件的主要功能 (1)
1.2 ChemCAD中的单元操作 (1)
1.3热力学物性计算方法 (1)
1.4使用ChemCAD主要有以下步骤 (2)
1.5 ChemCAD的应用领域 (2)
1.6 ChemCAD的其它特点 (2)
2 ChemCAD蒸馏单元的模拟计算 (3)
2.1 SCDS简介 (3)
2.2 TOWR简介 (3)
2.3 TOWR.PLUS简介 (3)
2.4 SHORTCUT简介 (4)
3应用举例（一） (5)
3.1设计条件 (5)
3.2设计要求 (5)
3.3应用软件模拟设计 (5)
3.3.1步骤 (5)
（1）保存文件*.ccx (5)
（2）画流程图 (6)
（3）设置单位 (6)
（4）选择组分 (7)
（5）选择热力学模型 (7)
（6）详细定义进料物流 (8)
（7）详细定义各单元操作 (8)
（8）运行模拟计算，并显示计算结果 (8)
（9）严格计算 (10)
（10）运行列出物料衡算表 (11)
（11）设备尺寸计算 (11)
（12）TPXY图和XY图 (13)
4 应用举例（二） (15)
4.1设计任务及条件 (15)
4.1.1 烃化液的流量及组成 (15)
4.1.2公用工程条件 (15)
4.2分离工艺流程 (15)
4.3过程模拟 (16)
4.3.1 3塔结果尺寸设计结果如下（只列出塔顶第一块板的结果） (17)
目录
4.3.2 5号塔顶板 (18)
5 结束语 (19)
参考文献 (19)
石油化工流程模拟软件ChemCAD简明教程
石油化工流程模拟软件ChemCAD
简明教程
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 ChemCAD软件的主要功能
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
1.2 ChemCAD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
1.ChemCAD软件概述
Liquid (NRTL) 、Margules 、GMAC (Chien-Null) 、Scatchard-Hildebrand (Regular Solution)等。焓计算方法包括Redlich-Kwong 、Soave-Redlich-Kwong 、
Peng-Robinson 、API Soave-Redlich-Kwong 、Lee-Kesler 、
Benedict-Webb-Rubin-Starling 、Latent Heat 、Electrolyte 、Heat of Mixing by Gamma 等。
1.4使用ChemCAD主要有以下步骤
A.画出您的流程图
B.选择组分
C.选择热力学模型
D.详细指定进料物流
E.详细指定各单元操作
F.运行
G.计算设备规格
H.研究费用评估方案
I.评定环境影响
J.分析结果/按需优化
K.生成物料流程图/报告
1.5 ChemCAD的应用领域
A、蒸馏/萃取(间歇&连续)
B、各种反应(间歇&连续)
C、含电解质的工艺
D、热力学-物性计算
E、汽/液/液平衡计算
F、设备设计
G、换热器网络
H、环境影响计算
I、安全性能分析
J、投资费用估算
K、火炬总管系统
L、公用工程网络
1.6 ChemCAD的其它特点
ChemCAD还具有容易使用、高度集成、界面友好等特点。它安装简便，支持各种输入设备，并具有详尽的帮助系统和强大的计算和分析功能。
另外，ChemCAD提供了网络版，最多25人同时并发使用。ChemCAD网络版价格低廉，最适合于学校教学及大型公司使用。
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2 ChemCAD蒸馏单元的模拟计算
在ChemCAD蒸馏单元中，共有四种塔模块，包括TOWR Column，TOWR PLUS Column，SCDS Column和SHORTCUT Column 。其中，TOWR是精确的规范塔模块，TOWR PLUS是带有侧线物流和侧线供热和急冷以及泵回路的复杂塔模块，SCDS则是可以及时修正的塔模块。本实验所用的精馏塔模块主要是SCDS Column，下面介绍一下各个模块的特点：
2.1 SCDS简介
SCDS是汽液平衡模型,它模拟部分简单的塔的计算,如;蒸馏塔,吸收塔,再沸吸收塔,和分馏塔.副产品和副热/冷器也可以出现在SCDS的严格模型中,默佛里塔板效率也常在SDCS中模拟与输出，SCDS操作塔根据无限层和5个输入流,4个副产品,这里没有限制SCDS在流程图里的数目.
SCDS强调规格的多样性,比如,总摩尔流比率,热负荷,回流比,蒸出速率,温度,分馏摩尔数,分馏回收,成份比率及产品中部分物流的比率.
这些模型能够模拟严格的两相或三相蒸馏系统.如果计算三相系统,用户可以选择将一相液体加入冷凝器,然后回流其它相.
SCDS的主要构成是模拟化学系统中非理想K值.它用于Newton-Raphon数学收敛和计算并引出严格的方程式,包括DK/DX(引出主要混合物的K值).方面,即有效模拟化工系统.SDCS的运行时间通常大于其它特殊TOWR模组,当组分超过10种且较为复杂时.
2.2 TOWR简介
TOWR是一种精确的多级气液平衡模块，它可以模拟任何单塔计算，其中包括蒸馏塔、吸收塔、再沸吸收塔和汽提塔。TOWR还可以精确的模拟侧线产品和侧面供热和降温。TOWR最多可以处理5种进料流和4种侧线产品。在工艺流程图中，对TOWR的数量没有限制。
TOWR提供了各种技术规范便于用户使用。用户可以指定冷凝器，再沸器或塔板条件。各种技术规范，诸如整体摩尔流动速度，热负荷，回流比，沸腾比，温度，摩尔分率，回收率，相对流动速度，产品的重量和分子量等在TOWR中都有明确的说明。
通常，TOWR的收敛速度比主板计算模块SCDS要快。
2.3 TOWR.PLUS简介
当所模拟的装置或物流数量较多，就可以使用TOWR.PLUS。它可模拟带有侧线汽提塔，中段循环(Pump-around)，侧线供热、急冷和侧线产品的塔。它是为模拟塔而设计的，但它也可以模拟任何单塔计算，其中包括蒸馏塔，吸收塔，再沸吸收塔和汽提塔。侧线汽提塔，中段循环都看作是TOWR.PLUS模块的一部分并且与主塔计算同时进行，不需要再循环计算。冷凝器中自由水的分离可以由用户设定从任意塔板上流出。一个工艺流程图中最多允许50个塔单元操作。
TOWR.PLUS提供了一系列技术规范以方便用户使用。用户可以指定冷凝器，再沸器或任何塔板条件。各种技术规范，诸如整体摩尔流动速度，热负荷，回流
2 ChemCAD蒸馏单元的模拟计算
比，再沸比，温度，体积流速，摩尔流速，质量流速，任何体积分数中的TBP/D86温度，溢流，气液比，产品分数，分子质量，气体压力，沸点，闪点和回收率都可以在TOWR.PLUS模块中指定。
2.4 SHORTCUT简介
SHORTCUT蒸馏模块是用Fenske-Underwood-Gilliland方法模拟具有一股进料和两股出料的简单蒸馏塔。进料位置可以通过Fenske或Kirkbride平衡计算得之。但是SHORTCUT蒸馏模块计算方法不适合塔设计，在这种情况下多用TOWR 和TOWR.PLUS模块
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3应用举例（一）
3.1设计条件
处理量(万吨/年)(8000h) 16 (16×104×103/8000=2×104kg/h)
进料组成(质量分率) 52% (苯) 48%(甲苯)
操作压力常压
进料状态露点
分离要求塔顶苯含量≥95% 塔釜苯含量≤2%
完成日期
3.2设计要求
根据化工工艺课程设计的要求，板式精馏装置的设计应包括以下主要内容：A设计方案的说明：对所给或选定的整个精馏装置的流程、操作条件和主要设备的型式等进行简要的论述。
B精馏塔的设计计算：确定精馏塔所需的塔板数以及塔的主要尺寸。
C装置的辅助设备，如再沸器、冷凝器等的选择或计算。
D描绘精馏装置的工艺流程图和精馏塔的的设备工艺条件图，编写板式塔精馏装置设计的说明书。
3.3应用软件模拟设计
3.3.1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
在对话框中，填入文件名“chemical”，点击“保存”，即可出现以下绘画画面：
3应用举例（一）
（2）画流程图
先进行简捷计算。单击第七行第七列的塔（shortcut模块），然后在左面空白出单击左键，即可画得一精馏塔。同理，画出进料管线“红色箭头”与出料管线“蓝色管线”，用标有“stream”的折线连接，如下图
（3）设置单位
将“Simulation/Graphic”锁定在Simulation，下拉菜单“Format”“Engineering Units”可出现如下画面：
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选择“Si”制，将“Presure”设置为“kpa”，将“K”设置为“c”，单击“ok”。
（4）选择组分
点击工具栏“Thermophysical”“component list”，出现以下画面：
在“search for”中填入“40”，点击“add”即可在左面的空白区看见“40 benzene”，表示已经选中第一组分苯。同理选中第二组分甲苯41，点击“ok”。
（5）选择热力学模型
点击“thermophysical”“k-values”，出现画面：
如选SRK方程，点击“ok”，即可。
3应用举例（一）
同样,点击“thermophysical”“enthalpy”，选择SRK方程，点击“ok”即可。
（6）详细定义进料物流
双击红色箭头后方框内的流股1，填写数据如下所示：
其中温度、压力和气象组成三者可任选两个填入，注意：不可三者都填。将苯和甲苯的进料流量组成填入，设置完后单击ＯＫ即可。
（7）详细定义各单元操作
双击塔1（设备1），可得如下画面，其中在“Light key split”中填入x D，在“Heavy key split”中填入x D
1，在R/Rmin中填入一个倍数，如1.5。单击OK。
（8）运行模拟计算，并显示计算结果
按住圆内的１，点右键，选择运行：
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再双击圆内的１，出现如下画面，显示计算结果
可知运算的的理论板数为１４块，进料板是第７块，单击ＯＫ
查看计算结果→总物料平衡结果：Results→Convergence
Overall Mass Balance kmol/h kg/h
Input Output Input Output Benzene 133.338 133.338 10415.602 10415.602 Toluene 104.342 104.342 9614.132 9614.132
Total 237.680 237.680 20029.734 20029.734
查看计算结果→简捷计算结果：Results→Unit op’s
Shortcut Distillaton Summary
Equip. No. 1
Name
Mode 2
Light key component 1.0000
Light key split 0.9573
3应用举例（一）
Heavy key component 2.0000
Heavy key split 0.0427
Reflux ratio 1.5000
Number of stages 161.0055
Min. No. of stages 8.0463
Feed stage 81.0028
Condenser duty MJ/h -10267.8535
Reboiler duty MJ/h 2547.0806
Reflux ratio, minimum 1.8834
Calc. Reflux ratio 1.5000
（9）严格计算
简捷计算所得结果可作为严格计算的初值
选择第七行第四列的模块ＳCDS column #1，画出流程图
以下操作步骤完全与上述相同，只是第（7）步画面不同于前者，如下：
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点击Specifications，例如选择冷凝器6，填入组分Specification（x D）；选择再沸器6，填入组分Specification（x W）。
点击General ，填入No.of stages（理论板数）14 ，Feed stages （进料板）7。OK
（10）运行列出物料衡算表
Scds Rigorous Distillation Summary
Equip. No. 2
Name
No. of stages 14
1st feed stage 7
Condenser mode 6
Condenser spec. 0.9573
Cond. comp i 1
Reboiler mode 6
Reboiler spec. 0.0235
Rebl. comp i 1
Cond duty MJ/h -16170.7314
Reblr duty MJ/h 8458.3379
Reflux mole kmol/h 382.3582
Reflux ratio 2.7948
Reflux mass kg/h 30096.5410
Column diameter m 1.9812
Tray space m 0.6096
No of sections 1
No of passes (S1) 1
Weir side width m 0.2159
Weir height m 0.0508
System factor 1.0000
（11）设备尺寸计算
点击Sizing Trays，在Select unitops 中填入2，OK 。
选择塔板类型，Valve Tray（浮阀塔板），OK。出现如下画面：
3应用举例（一）
如选板间距0.6m，点击ok，
出现如下数据（只列出第二块板的设计结果）
CHEMCAD 5.2.0 Page 1 Job Name: chemical2 Date: 04/18/2003 Time: 15:04:35
Vapor load is defined as the vapor from the tray below.
Liquid load is defined as the liquid on the tray.
Equip. 2 Tray No. 2
Tray Loadings Vapor Liquid
40835.939 kg/h 30067.238 kg/h 14673.854 m3/h 37.018 m3/h Density 2.783 kg/m3 812.229 kg/m3 System factor ................ 1.000
Valve type : V-1
Valve material : S.S.
Valve thickness, gage ................ 12.000
Deck thickness, gage ................ 14.000
Tower internal diameter, m ................ 1.981
Tray spacing, m ................ 0.610
No. of tray liquid passes (1)
Downcomer dimension, Width m Length m Area m2
Side 0.216 1.235 0.182
Avg. weir length m ................ 1.235
Weir height, m ................ 0.051
Flow path length m ................ 1.549
Flow path width m ................ 1.755
Tray area, m2 ................ 3.083
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Tray active area m2 ................ 2.719
% flood ................ 69.004
Hole area m2 ................ 0.517
Approx # of valves (436)
Tray press loss, m ................ 0.104
Tray press loss, atm ................ 0.008
Dry press drop, m ................ 0.061
Downcomer clearance m ................ 0.044
Downcomer head loss m ................ 0.006
Downcomer backup m ................ 0.184
Downcomer residence time, sec ................ 3.265
Liquid holdup m3 ................ 0.151
Liquid holdup kg ................ 122.406
Design pressure, atm ................ 1.000
Joint efficiency ................ 0.850
Allowable stress atm ................ 932.230
Corrosion allowance m ................ 0.001
Column thickness m ................ 0.000
Bottom thickness m ................ 0.000
（12）TPXY图和 XY图
点击Plot TPXY，出现如下画面：
填入组分如上，第一组分苯，第二组分甲苯，大气压1atm，No. of point 10点
OK ，即可出现如下：
3应用举例（一）
温度—组成图
苯—甲苯组成图（X—Y相图）
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4 应用举例（二）
4.1设计任务及条件
某厂以苯和乙烯为原料，通过液相烷基化反应生成含乙苯和苯的混合物。经水解、水洗等工序获得烃化液。烃化液经过精馏分离出的苯返回循环使用，而从脱除苯的烃化液中分离出乙苯作为生产苯乙烯的原料。现要求设计一采用常规精馏的方法，从烃化液中分离出苯的精馏装置。要求从塔顶馏出的苯液中，乙苯的含量低于０.５％（摩尔分数，下同）。釜液中苯含量要求小于０.２％。塔顶馏出
液及釜液要求降至４０C0，其它条件如下所述。
4.1.1 烃化液的流量及组成
烃化液的流量及组成参数如下表所示。
4.1.2公用工程条件
A 加热蒸汽等级：０.９Mpa(绝)。
B 循环冷却水：３０℃。
C 电容量可满足需要。
4.2分离工艺流程
通过考察实际生产装置，结合设计条件和要求拟定原则，工艺流程方案如图５-１所示。由Ｐ-１０１泵将烃化液从中间罐Ｖ-１０１中引出，送至进料预热
器Ｅ-１０１，在Ｅ-１０１中与釜液换热回收热量被预热至９５C0，进入Ｔ-１０１塔中。Ｔ-１０１塔所需热量由再沸器Ｅ-１０２加入驱动精馏过程后，其热量由冷凝器Ｅ-１０３从塔顶移出，使塔顶蒸汽全部冷凝。凝液经回流泵Ｐ-１０３Ａ／Ｂ一部分送至Ｔ-１０１塔顶作为回流，余下部分作为产品送至冷却器Ｅ-
4 应用举例（二）
１０５，冷却至４０℃，然后进入产品罐Ｖ-１０４中。Ｔ-１０１塔排出的釜液经Ｅ-１０１与进料换热后，由Ｅ-１０４再次冷却至４０℃，然后进入产品罐Ｖ-１０４中。
4.3过程模拟
在所画流程图中，3号塔（苯—乙苯塔）塔顶分离出苯，塔底分离出乙苯；5号塔（乙苯—二乙苯）顶分离出乙苯，塔底分离出二乙苯
流程图
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。在Ｔｈｅｒｍｏｐｈ），ｓｉｃａｌ菜单中还有电解液等选项，只要按需设置好即司。 ２．５指定详细进料物流 每一个物料（包括原料和产品）都必须详细设置。单击菜单栏Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｊｏｎｓ，在弹出的菜单中选择相应的选项进行设置。单击Ｓｐｅｃｍｃａｔｉｏｌｌｓ，选择ｓｅｌｅｃｔＳｔｒｅａｍｓ，弹出ＩＤ号输入对话框，输入ＩＤ号，单击０Ｋ，弹出编辑对话框，设置好相应的选项后单击ＯＫ即可。设置好这一项可以计算相关的泡点或露点值。 ２．６详细指定各单元操作 左键双击或在ｓｐｅｃ溉ｃａｔｉｏｎｓ菜单中选择ｓｅｌｅｃｔＵｎｉｔｏｐｓ选项，弹出设置对话框，框中有一个Ｈｅｌｐ按键，单击弹出帮助文档，可以查看详细内容。设置好后单击０Ｋ，弹出提示对话框，提示错误或警告，因为错误的设置会使系统运行时出现错误或不能运行，不能得到准确的数据。错误提示是为了阻止系统运行，警告是为了提示用户设置要正确，如果不管就可以忽略，系统会照常运行。 ２．７运行 可以选择整个系统或单个操作单元运行，也可以选择一个循环线路运行，只需在Ｒｕｎ菜单中分别选择ＲｕｎＡｌｌ、ＲｕｎｓｅＩｅｃｔｅｄｕｎｉｔｓ或Ｒｅｃｙｃｌｅｓ即可实现。执行后两个操作时会弹出一个对话框，单击所要运行的单元，单击０Ｋ便开始运行。还可设置运行顺序，只需在Ｒｕｎ菜单中选择ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅ，在弹出的对话框中设置好后单击０Ｋ即可。 ２．８查看运行结果 单击Ｒｅｓｕｌｔｓ，在弹出的菜单中选择需要查看的选项，就会有一个文档弹出来，里面记有详细的结果。查看运行结果之后，便可计算设备规格，然后按需优化，最后便是生成物料流程图。 ３功能扩展 ＣｈｅｍｃＡＤ的功能扩展可以通过用户新建流程图来实现。ｃｈｅｍＣＡＤ内置了强大的数据库，用户可以新建或在已有流程图的基础上进行修改。由于面板中所提供的设备有限，ｃｈｅｍｃＡＤ提供了画设备的工具，用户可以按照自己的需要画好一个符号，然后设置好相关的参数，便可作为一种设备使用。此外，开发ｃｈｅｍｃＡＤ的ｃｈｅｍｓｔａｔｉｏｎｓ公司也在不断扩大其数据库，有些现在还不能处理的生产流程，可以将方案提交给ｃｈｅｍｓｔａｔｊｏｎｓ公司来处理。相信在不久的将来，ＣｈｅｍＣＡＤ的功能将更为强大，应用领域将更加广泛。 参考文献 ［１］ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｈｅｍｓｔａ“ｏｎｓ．ｎｅｔ． ［２］ｈ儿ｐ：／／ｗｗｗ．ｖｍｃ．ｃｏｍ．ｔｗ／ｃｈｉｎｅｓｅ／ｃ—ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍ． ［３］冯权莉，叶咏恒，陈文威．乙醇一水双效精馏模拟研究［Ｊ］．云南工业大学学报，１９９９，１５（３）：４９—５４． ［４］寇业荣．乙烯废液处理塔的核算及改造建议［Ｊ］，化工设计，２０００，ｌＯ（２）：２３—２５． ［５］贾蓉，罗金生，张立杰，等．应用ｃｈｅｍｃＡＤ软件模拟反应精馏 过程［Ｊ］．化工生产与技术，２００３，（５）：４４—４６． 万方数据
重点8 无机化工流程分析 【命题规律】 本专题的考查点主要是利用元素化合物知识结合化学实验和无机化工流程分析图进行分析，考查的面比较广，有实验器材的名称考查、元素化合物知识、沉淀溶解平衡、电化学知识等，而且考查频率较高；题型以填空题为主，难度中等。考查的核心素养以宏观辨识与微观探析为主。 【备考建议】 2020年高考备考的重点仍以盖斯定律的应用、△H的相关计算及△H的大小比较为主。 【限时检测】（建议用时：30分钟） 1.（2019·东北育才学校科学高中部高考模拟）POCl3是重要的基础化工原料，广泛用于制药、染料、表面活性剂等行业。一种制备POCl3的原理为： PCl3+Cl2+SO2=POCl3+SOCl2。某化学学习小组拟利用如下装置在实验室模拟制备POCl3。有关物质的部分性质如下： 物质熔点/℃沸点/℃密度/g·mL-1其它PCl3-93.6 76.1 1.574 遇水强烈水解，易与氧气反应POCl3 1.25 105.8 1.645 遇水强烈水解，能溶于PCl3 SOCl2-105 78.8 1.638 遇水强烈水解，加热易分解 （1）仪器甲的名称为______________ ，与自来水进水管连接的接口编号是________________。 (填“a”或“b”)。（2）装置C的作用是___________________，乙中试剂的名称为____________________。 （3）该装置有一处缺陷，解决的方法是在现有装置中再添加一个装置，该装置中应装入的试剂为 _________(写名称)。若无该装置，则可能会有什么后果?请用化学方程式进行说明__________________。（4）D中反应温度控制在60-65℃，其原因是_______________。 （5）测定POCl3含量。①准确称取30.70g POCl3产品，置于盛有60.00mL蒸馏水的水解瓶中摇动至完全水
简述几种化工流程模拟软件的功能特点及优缺点 化学工艺09级1班 摘要：化工过程模拟是计算机化工应用中最为基础、发展最为成熟的技术。本 文综合介绍了几种主要的化工流程模拟软件的功能及特点，并对其进行了简单的比较。 关键词：化工流程模拟，模拟软件，Aspen Plus, Pro/Ⅱ,HYSYS, ChemCAD l 化工过程概述 化工流程模拟(亦称过程模拟)技术是以工艺过程的机理模型为基础，采用数学方法来描述化工过程，通过应用计算机辅助计算手段，进行过程物料衡算、热量衡算、设备尺寸估算和能量分析，作出环境和经济评价。它是化学工程、化工热力学、系统工程、计算方法以及计算机应用技术的结合产物，是近几十年发展起来的一门新技术[1]。现在化工过程模拟软件应用范围更为广泛，应用于化工过程的设计、测试、优化和过程的整合[2]。 化工过程模拟技术是计算机化工应用中最基础、发展最为成熟的技术之一，化工过程模拟与实验研究的结合是当前最有效和最廉价的化工过程研究方法，它可以大大节约实验成本，加快新产品和新工艺的开发过程。化工过程模拟可以用于完成化工过程及设备的计算、设计、经济评价、操作模拟、寻优分析和故障诊断等多种任务。[3]当前人们对化工流程模拟技术的进展、应用和发展趋势的关注与日俱增。 商品化的化工流程模拟系统出现于上世纪70年代。目前，广泛应用的化工流程模拟系统主要有ASPEN PLUS、Pro/Ⅱ、HYSYS和ChemCAD。 2 Aspen Plus 2.1 Aspen Plus简述 “如果你不能对你的工艺进行建模，你就不能了解它。如果你不了解它，你就不能改进它。而且，如果你不能改进它，你在21世纪就不会具有竞争 力。”----Aspen World 1997 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
第3章物性方法作者：毕欣欣孙兰义
物性方法 3.1 Aspen Plus数据库 3.2 Aspen Plus中的主要物性模型3.3 物性方法的选择 3.4 定义物性集 3.5 物性分析 3.6 物性估算 3.7 物性数据回归 3.8 电解质组分
系统数据库?是Aspen Plus的一部分，适用于每一个程序的运行，包括PURECOMP、SOLIDS、AQUEOUS、INORGANIC、BINARY等数据库 内置数据库?与Aspen Plus的数据库无关，用户自己输入，用户需自己创建并激活 用户数据库?用户需要自己创建并激活，且数据具有针对性，不是对所有用户开放
PURECOMP ?常数参数。例如绝对温度、绝对压力。 ?相变的性质参数。例如沸点、三相点。 ?参考态的性质参数。例如标准生成焓以及标准生成吉布斯自由能。 ?随温度变化的热力学性质参数。例如饱和蒸汽压。 ?传递性质的参数，例如粘度。 ?安全性质的参数。例如闪点、着火点。 ?UNIFAC模型中的集团参数。 ?状态方程中的参数。 ?与石油相关的参数。例如油品的API值、辛烷值、芳烃含量、氢含量及
?IDEAL SYSOP0 理想模型?Lee 方程、PR 方程、RK 方程 状态方程模 型?Pitzer 、NRTL 、UNIFAC 、UNIQUAC 、VANLAAR 、WILSON 活度系数模 型?AMINES 、BK-10、STEAM-TA 特殊模型
?Aspen Plus提供了含有常用的热力学模型的物性方法。 ?物性方法与模型选择不同，模拟结果大相径庭。如精馏 塔模拟的例子。相同的条件计算理论塔板数，用理想方法得到11块，用状态方程得到7块，用活度系数法得42块。显然物性方法和模型选择的是否合适，也直接影响模拟结果是否有意义。 ?《Aspen plus物性方法和模型》 理想模型 理想物性方法K值计算方法 IDEAL Ideal Gas/Raoult's law/Henry's law SYSOP0Release8version of Ideal Gas/Raoult's law
（通用版）新高考化学复习第9题无机化工流程题练习 [学科素养评价] 1．(2019·莆田模拟)从工业废钒中回收金属钒既避免污染环境又有利于资源综合利用。某工业废钒的主要成分为V 2O 5、VOSO 4和SiO 2等，下图是从废钒中回收钒的一种工艺流程： (1)为了提高“酸浸”效率，可以采取的措施有________(填两种)。 (2)“还原”工序中反应的离子方程式为______________________________ _____________________________________________________________________________________________________________。 (3)“沉钒”得到NH 4VO 3沉淀，需对沉淀进行洗涤，检验沉淀完全洗净的方法是_______________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (4)写出流程中铝热反应的化学方程式________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________。 (5)电解精炼时，以熔融NaCl 、CaCl 2和VCl 2为电解液(其中VCl 2以分子形式存在)，粗钒应与电源的________(填“正”或“负”)极相连，阴极的电极反应式为_________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (6)为预估“还原”工序加入H 2C 2O 4的量，需测定“酸浸”液中VO ＋2的浓度。每次取25.00 mL“酸浸”液于锥形瓶用a mol·L －1(NH 4)2Fe(SO 4)2标准溶液和苯代邻氨基苯甲酸为指示剂进行滴定(其中VO ＋2→VO 2＋)，若三次滴定消耗标准液的体积平均为b mL ，则VO ＋2的浓度为________g·L －1(用含a 、b 的代数式表示)。 解析：(1)增大浸出效率的方法：将工业废钒粉碎，充分搅拌，适当提高温度；(2)“还原”工序中加入草酸为典型还原剂，可将V 从＋5价还原为＋4价，对应的离子方程式为2VO ＋2 ＋H 2C 2O 4＋2H ＋===2VO 2＋＋2CO 2↑＋2H 2O ；(3)KClO 3反应后被还原为Cl －，对沉淀进行洗涤即是 为了除去Cl －等离子；(4)由铝热反应原理知10Al ＋3V 2O 5=====高温6V ＋5Al 2O 3；(5)类比电解精炼 铜，粗钒应作为阳极电解，即与正极相连；阴极上发生还原反应，电极反应式为VCl 2＋2e －===V ＋2Cl －；(6)由得失电子关系可知：VO ＋2 ～(NH 4)2Fe(SO 4)2，故n (VO ＋2)＝n [(NH 4)2Fe(SO 4)2] ＝ab ×10－3mol ，所以VO ＋ 2的浓度为83×ab ×10－3 25×10－3＝83ab 25 g·L －1。
工流程模拟软件大全 -------------------------------------------------------------------------------- 1 概要目前，国内主要的化工流程模拟软件美国SimSci-Esscor公司的PRO/II，美国AspenTech公司的Aspen Plus，Hysys，英国PSE公司的gPROMS，美国Chemstations公司ChemCAD和美国WinSim Inc. 公司的Design II，加拿大Virtual Materials Group的VMGSim。现将这几种软件简介归纳如下，供参考学习之用。 2 CHEMCAD, PROII, ASPEN的比较简单总结以下七点： 1 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，Aspen Plus与之比较有其它软件不可比拟的优点它基本上覆盖了以上各软件的所有优点。有人比喻：PROII是经验派，ASPEN 是学院派。 2. 学习aspen plus必备 1化工原理；讲化工过程得单元操作 2热力学方法；讲述物性计算方法； 3化工系统工程；讲述如何对化工系统进行建模，分析、求解如果简单掌握， 1、2就可以了，如果想进一步深入，还需看看3，另外有一个有经验得老师辅导也是很重要的。 3.HYSYS主要用于炼油。动态模拟是它的优势。 ASPEN是智能型的，用于化工领域流程模拟，比较大或长的流程，而且数据库比较全，开方式的。它和HYSYS 现在是一家。 PRO／II可以用于设备核算，流程短，或精馏核算。 chemcad由于物性较少，使用不方面，相对较差，网上到处都可以下载，设计院不太使用，高校中有一定市场。 4. 我觉得aspen plus的计算是最精确的，数据库的建设也是最完善的。不过我对它的操作不太适由于它考虑的方面非常全面，所以让我感觉学起来比较费劲。chemcad的界面操作让人感觉非常简单，使用起来比较顺手。但是数据库不是太大，我用的 5.0版本，就只有2000中常用物质的物性数据。PRO／II在这两方面都在中间。 5. 从易收敛性上看，chemcad>hysys>proii。 6. 从贴近工业实际看，proii>hysys>chemcad四个都是工程模拟仿真软件，其中Aspen、PRO/II， HYSYS为国内绝大多数设计院所使用。感觉Aspen适应范围最广，电解质、固体、燃烧等模块是其它软件难以比拟的；PRO/II在石化上应用较多，积累了丰富的经验；HYSYS则在油气工程领域就有着极高的精度和准确性。青岛科技大学（原青岛化工学院）开发了个ECSS，对它的评价只能是“国货”，青岛科技大学自己也不使用它的。 7. 版本介绍： aspen好用的版本是10.2和11.1，其中10.2在winXP上使用会
[学科素养评价] 1．(2019·莆田模拟)从工业废钒中回收金属钒既避免污染环境又有利于资源综合利用。某工业废钒的主要成分为V2O5、VOSO4和SiO2等，下图是从废钒中回收钒的一种工艺流程： (1)为了提高“酸浸”效率，可以采取的措施有________(填两种)。 (2)“还原”工序中反应的离子方程式为______________________________ _____________________________________________________________________ ________________________________________。 (3)“沉钒”得到NH4VO3沉淀，需对沉淀进行洗涤，检验沉淀完全洗净的方法是_______________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (4)写出流程中铝热反应的化学方程式________________________________ _____________________________________________________________________ ______________________________________。 (5)电解精炼时，以熔融NaCl、CaCl2和VCl2为电解液(其中VCl2以分子形式存在)，粗钒应与电源的________(填“正”或“负”)极相连，阴极的电极反应式为_________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (6)为预估“还原”工序加入H2C2O4的量，需测定“酸浸”液中VO＋2的浓度。每次取25.00 mL“酸浸”液于锥形瓶用a mol·L－1(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液和苯
简述几种化工流程模拟软件的功能特点及优缺点摘要：化工过程模拟是计算机化工应用中最为基础、发展最为成熟的技术。本文综合介绍了几种主要的化工流程模拟软件的功能及特点，并对其进行了简单的比较。 关键词：化工流程模拟，模拟软件，Aspen Plus, Pro/Ⅱ,HYSYS, ChemCAD l 化工过程概述 化工流程模拟(亦称过程模拟)技术是以工艺过程的机理模型为基础，采用数学方法来描述化工过程，通过应用计算机辅助计算手段，进行过程物料衡算、热量衡算、设备尺寸估算和能量分析，作出环境和经济评价。它是化学工程、化工热力学、系统工程、计算方法以及计算机应用技术的结合产物，是近几十年发展起来的一门新技术[1]。现在化工过程模拟软件应用范围更为广泛，应用于化工过程的设计、测试、优化和过程的整合[2]。 化工过程模拟技术是计算机化工应用中最基础、发展最为成熟的技术之一，化工过程模拟与实验研究的结合是当前最有效和最廉价的化工过程研究方法，它可以大大节约实验成本，加快新产品和新工艺的开发过程。化工过程模拟可以用于完成化工过程及设备的计算、设计、经济评价、操作模拟、寻优分析和故障诊断等多种任务。[3]当前人们对化工流程模拟技术的进展、应用和发展趋势的关注与日俱增。 商品化的化工流程模拟系统出现于上世纪70年代。目前，广泛应用的化工流程模拟系统主要有ASPEN PLUS、Pro/Ⅱ、HYSYS和ChemCAD。 2 Aspen Plus Aspen Plus简述
“如果你不能对你的工艺进行建模，你就不能了解它。如果你不了解它，你就不能改进它。而且，如果你不能改进它，你在21世纪就不会具有竞争力。”----Aspen World 1997 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。该软件经过20多年来不断地改进、扩充和提高，已先后推出了十多个版本，成为举世公认的标准大型流程模拟软件，应用案例数以百万计。全球各大化工、石化、炼油等过程工业制造企业及着名的工程公司都是Aspen Plus的用户。 Aspen Plus特点 （1）产品具有完备的物性数据库物性模型和数据是得到精确可靠的模拟结果的关键。人们普遍认为Aspen Plus 具有最适用于工业、且最完备的物性系统。许多公司为了使其物性计算方法标准化而采用Aspen Plus 的物性系统，并与其自身的工程计算软件相结合。Aspen Plus 数据库包括将近6000种纯组分的物性数据：①纯组分数据库，包括将近6000 种化合物的参数。 ②电解质水溶液数据库，包括约900种离子和分子溶质估算电解质物性所需的参数。③固体数据库，包括约3314种固体的固体模型参数。④ Henry 常数库，包括水溶液中61种化合物的Henry 常数参数。⑤二元交互作用参数库，包括Ridlich－Kwong Soave、Peng Robinson、Lee Kesler Plocker、BWR Lee Starling，以及Hayden O’Connell状态方程的二元交互作用参数
无机化工流程题的突破方法 专题训练 1．[2017·四川绵阳二诊]采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)制取绿矾(FeSO4·7H2O)，某学习小组设计了如下流程： 下列说法错误的是( ) A．酸浸时选用足量硫酸，试剂X为铁粉 B．滤渣a主要含SiO2，滤渣b主要含Al(OH)3 C．从滤液B得到绿矾产品的过程中，必须控制条件防止其氧化和分解 D．试剂X若为过量NaOH溶液，得到的沉淀用硫酸溶解，再结晶分离也可得绿矾 答案 D 解析硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)中加入足量硫酸，Fe2O3、Al2O3与酸反应生成硫酸铁、硫酸铝，二氧化硅不反应，过滤，滤渣a为二氧化硅；在滤液A中加入铁粉将Fe3＋还原为Fe2＋，调节pH使Al3＋完全生成氢氧化铝沉淀，过滤，滤渣b为氢氧化铝，滤液B为硫酸亚铁，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，得到硫酸亚铁晶体。由流程分析可知，溶解烧渣选用足量硫酸，试剂X为铁粉，A正确；根据以上分析可知滤渣a主要含SiO2，滤渣b主要含Al(OH)3，B正确；Fe2＋易被空气中的氧气氧化，而且绿矾受热易失去结晶水，所以从滤液B得到FeSO4·7H2O产品的过程中，必须控制条件防止其氧化和分解，C正确；试剂X若为过量NaOH溶液，得到的沉淀是氢氧化铁，用硫酸溶解得到的是硫酸铁而不是硫酸亚铁，D错误。 2．[2017·江西第三次联考]如图是工业利用菱镁矿MgCO3(含杂质Al2O3、FeCO3)制取镁的工艺流程。 回答有关问题： (1)菱镁矿送入酸浸池前需要粉碎，目的是________。 (2)氧化池中通入氯气的目的是氧化________(填化学式)，工业上不选用硝酸作氧化剂的原因是________和________。 (3)沉淀混合物为________和________(填化学式)。 (4)利用熔融氯化镁制取金属镁，选用的方法是________(填序号)。
化学工艺流程试题的解题策略 1.原料预处理的常用方法及其作用 (1)研磨:减小固体颗粒度,增大物质间接触面积,加快反应速率,提高浸出率。 (2)水浸或酸浸:与水接触反应或溶解;与酸接触反应或溶解,得可溶性金属离子溶液,不溶物过滤除去。 (3)浸出:固体加水(酸)溶解得到溶液(离子)。 (4)灼烧:除去可燃性杂质或使原料初步转化。 (5)煅烧:改变结构,使一些物质能溶解或高温下氧化、分解。 2.制备过程中应注意的反应条件 (1)溶液的pH: ①控制反应的发生,增强物质的氧化性或还原性,或改变水解程度。 ②常用于形成或抑制某些金属离子的氢氧化物沉淀。 (2)温度: 根据需要选择适宜温度,改变反应速率或使平衡向需要的方向移动,减少副反应的发生,确保一定的反应速率,控制溶解度便于提纯。 (3)浓度: ①根据需要选择适宜浓度,控制一定的反应速率,使平衡移动利于目标产物的生成,减小对后续操作产生的影响。 ②过量,能保证反应的完全发生或提高其他物质的转化率,但对后续操作也会产生影响。 (4)趁热过滤:防止某物质降温时会大量析出。 (5)冰水洗涤:洗去晶体表面的杂质离子,并减少晶体损耗。 3.无机化工流程中的分离方法 (1)洗涤(冰水、热水):洗去晶体表面的杂质离子; (2)过滤(热滤或抽滤):分离难溶物和易溶物; (3)萃取和分液:利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质; (4)蒸发结晶:提取溶解度随温度的变化不大的溶质; (5)冷却结晶:提取溶解度随温度的变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物,如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等;
几种模拟软件介绍 一、Aspenplus背景介绍 AspenPlus是一种广泛应用于化工过程的研究开发，设计，生产过程的控制，优化及技术改造等方面的性能优良的软件。该模拟系统是麻省理工学院于70年代后期研制开发的。由美国Aspen技术公司80年代初推向市场，它用严格和最新的计算方法，进行单元和全过程的计算，为企业提供准确的单元操作模型，还可以评估已有装置的优化操作或新建，改建装置的优化设计。这套系统功能齐全，规模庞大，可应用于化工，炼油，石油化工，气体加工，煤炭，医药，冶金，环境保护，动力，节能，食品等许多工业领域。 AspenPlus是基于流程图的过程稳态模拟软件，包括56种单元操作模型，含5000种纯组分、5000对二元混合物、3314种固体化合物、40000个二元交互作用参数的数据库。 对于一个模拟过程来说，正确的选择准确无误的物性参数是模拟结果好坏的关键。AspenPlus为单元操作计算提供了热力学性质和传递性质参数，在典型的AspenPlus模拟中常用的物理性质参数有逸度系数，焓，密度，熵和自由能。AspenPlus 自身拥G有两个通用的数据库：Aspen CD——ASPEN TECH公司自己开发的数据库，DIPPR——美国化工协会物性数据设计院设计的数据库。另外还有多个专用的数据库，如电解质，固体，燃料产品，这些数据库结合拥有的一些专用状态方程和专用单元操作模块使得AspenPlus软件可使用于固体加工电解质等特需的领域，极大地拓宽了AspenPlus的应用范围。 二、化工流程模拟PRO/II 流程模拟技术是与实验研究同样可靠和更为有效的一种研究手段，其应用极大地促进化学工业的发展。化工流程模拟能使设计最优化，提高设计效率，结果得到效率较高的工厂；对寻找故障，消除“瓶颈”，优化生产条件和操作参数而进行旧厂改进。另外，模拟仿真在教学培训工作中也具有独特的优越性。PRO/II是一个在世界范围内应用广泛的流程模拟软件。其功能强大，能很容易地建立和模拟包括精馏塔、压缩机、反应器、换A热器等工艺装置在内的工艺流程。适用于油/气加工、化学化工、炼油、聚合物、精细化工、制药等行业。 三、HYSYS 软件 HYSYS 软件是世界著名油气加工模拟软件工程公司开发的大型专家系统软件。该软件分动态和稳态两大部分。其动态和稳态主要用于油田地面工程建设设计和石油石化炼油工程设计计算分析。其动态部分可用于指挥原油生产和储运系统的运行
化工流程图题专题训练 一、分析近两年的广东高考题，本类题的特征 1、特征：表观形式通常包括文字说明、工艺（实验）流程图以及供参考的数据（表格、图像等） 要求学生的能力技能：心理素质强，阅读能力强，新旧知识的整合，具有一定的解题方法知识技能：学生需要元素化合物基本知识；氧化还原反应方程式的配平；电极方程式书写；应用化学反应原理分析具体问题;实验室的基本操作等。学生的应试心理特征：综合性强，难度较大，同时本类题在理综中的特殊位置，常常在32 题，接近物理大题，急于完成转到物理题；时间不够，完全放弃； 非常紧张，不能静心阅读，不能处理新情景新信息。 基于以上特征，目前学生对待本题的心理状况：信心不足；完全放弃本题。因此在备考过程中，着重帮助学生建构一种解题过程，如何处理新旧信息新旧情景，在考场上让他们有所依托。另外一定要让学生明确，再难的题目，都有他们的得分点，而且是轻而易举的，完全放弃吃大亏！ 2. 本类题的一般解题过程（通过一些题组训练，让学生掌握这种过程。同时以后的讲评同类题目均重复这些过程，紧扣突出围绕一切活动均为生产目的服务等等。） 一般解题过程： （1）粗读懂题目： 在大题干中：找出原料成分，生产的目的，产品成分，产品的实际应用价值等要点，养成把重要信息圈上的习惯。 在流程图中:解读工业生产流程主线与核心，明确工艺（实验）的目的在流程图的那一步或那一阶段达成。提纯、分离 一般找出主线：原料→核心化学反应所需产品 支线：原料的预处理、产物等的循环利用；排放物的环保处理 规律：“主线主产品，分支副产品，回头为循环。”
1）整合大提干、流程图、小题干的新旧信息，先回答能回答的（即简单的，不需完全看懂题目的）小题干的设问； 2）突破难点：反复阅读，关键点（尽量把化学式、新信息、处理后的信息呈现在流程图中）；分析各个阶段的生产目的，但是一定是为总的生产目的（得 到纯的产品或废物利用或）服务 （3）规范书写化学用语，用化学语言陈述目的、原因等（组织语言回答设问） 二、从五个方面训练学生 目标;专题题组训练，以训练一般的解题过程，提升审题能力和优化思维为主要目标（五个方面的训练，有五个题组的题目，同时后附答案与题析，每一题组希望达到它们代表的训练的五个方面目标，其中有个别题目的计算，可以根据本校学生的学习能力取舍。） 1、读懂化工流程，掌握看化工流程图的方法；找出流程图中：工业生产流程主线与支线。 2、关注核心反应（得到产物或得到其他的生产目的）的特征： 先从化合价判断是否属于氧化还原反应，如果不是，一般考虑复分解反应或水解反应。 （氧化还原反应、复分解反应、水解反应等） 氧化还原反应（见后附题） 复分解反应 典型的复分解反应（见后附题，产物溶解度小，符合复分解反应的条件） 利用产物物质溶解度随温度变化相对大小（07-10年广东题，见后附题） 利用水解反应（见后附题） 3、产品处理 分离提纯 循环利用 再生产 1）明确产品的杂质来源 （1）原料本身含有的、过量加入的试剂； （2）反应中的共沉淀产物、结晶中析出的溶质、过滤后滤渣表面附着的溶质。 2）提纯方法及操作 （1）结晶方法的选择与操作：蒸发结晶、冷却结晶、趁热过滤等； （2）沉淀的洗涤、干燥、恒重（3）重结晶 3）副产品及流程中的循环 比较原料与目标产物，分析留在流程主线中的元素，关注生产中加入试剂引入的离子，明确离开主流程的物质，与加入试剂比较，找出可循环利用的物质及副产物。 4、原料预处理（原料成分：矿石、工业废渣、工业废水等） （1）灼烧、煅烧或焙烧——高温： a. 可使原料发生结构或组成上的改变（Al 2O 3） b. 可使原料中的某些杂质转化为气体除去： 有机杂质（海带提碘前期处理）、使稳定性较差的物质分解至恒重等等 c. 高温下与O 2 等空气中的组分或外加的物质反应（一般涉及氧化还原反应）
化工仿真模拟软件使用 换热器：ＨＴＲＩ和ＨＴＦＳ都是国际著名的换热器工艺计算软件，你需要了解其意思方可用于实际 1. ASPEN 2. PROII 3. CHEMCAD 4. HYSYS 5. ECSS 所列软件中，1,2,4是工程公司常用软件，3,5一般在国内高校用用，不适合工程设计，至于1,2,4哪个更好，其实还要看具体的工艺过程， 比如HYSYS，在油气工程领域就有着极高的精度和准确性，HYSYS仅仅是石化中使用较多，HYSYS买给Honeywell已经改名叫UniSim了 ASPEN是设计院使用更为合适一些，但价格昂贵，不过可以计算固体、燃烧等模块是HYSYS，PRO/II不能比拟的，比较全面，但界面比较凌乱。你要模拟个氮肥装置，恐怕还是aspen 的好， 单体设备的校核型核算，PRO2又是个最简单最合适的选择，PR方程精度较高（其实也就是HYSYS主推的），PRO/II价格便宜,简单多了. 搞天然气开采的可能只能选HYSYS，但ASPEN并不是不好啊. 至于CHEMCAD、和青岛ECSS等软件，实际工程中均使用不大，ASPEN把HYSYS的公司也收购了。实际上最终就是ASPEN和PRO/II谁能当老大。难受的是，这些均为国外软件，青岛ECSS软件是中国国产的唯一一套，使用起来又无法同国外相比。惨！ 常用的工艺计算软件化工工艺设计涉及大量的计算，主要的有工艺流程的模拟，管道水力学
计算，公用工程管网计算，换热器设计计算，容器尺寸计算，转动设备的计算和选型，安全阀泄放量和所需口径的计算，**泄放系统，控制阀Cv计算和选型，等等。这些计算过程通常 都有专用的商业软件或者是工程公司自行开发的软件或者计算表格。大的设计公司通常也会指定公司用于以上设计过程的软件或经过确认的表格。下面就我的经验来看看常用的一些软件。 1. 工艺流程模拟： ASPEN Plus ?Pro II ?HYSYS ? 2. 管道水力学计算： 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。 ?两相流的水力学计算相当复杂，自己编制费力不讨好，用公司内部经过验证的表格就可以了。 ? 3. 公用工程管网计算 我用过Pipe 2000，肯塔基大学教授的出品，包括Gas 2000, Water2000, Steam 2000等一系列。 ?Pipenet也是不错的选择。 ?有人用SimSCI的InPlant。没用过，有用过的朋友可以介绍一下。 ? 4. 换热器设计计算 HTRI ?HTFS ?这两个软件都可以。常见的介质用HTRI更好，因为它的物性数据是经过实验得到的。 HTFS使用了ASPEN或HYSYS的物性数据，很多都是计算得到的，所以精度可能稍差。 ? 5. 压力容器尺寸计算（长度与内径）
高考化学二轮复习《无机化工流程题》专题复习教学设计 一、教学分析 1. 考点解读 化学学科特点和基本方法：了解化学与生活、材料、能源、环境、生命、信息技术等的关系。了解“绿色化学”的重要性。 2. 试题特点 无机化工流程题是一类极具特色和前景的高考新题型，能很好体现《新课程标准》和《考试大纲》及考试说明的要求，因此在高考题中每年都有出现。这类题目综合性强， 信息量大，试题往往融入真实的化工生产为背景，通过生产实际、社会现实和科技前沿等背景融入新的信息，考查的知识点多、考查面较广，要求学生对知识的掌握和运用能力较高，能很好的渗透核心素养。 3. 能力要求 无机化工流程题重在考查学生对基本概念、元素化合物、化学反应原理、基本化学实验操作等相关知识的掌握程度，年年必考又年年推陈出新。对学生而言，无机化工流程题陌生度较大，综合能力要求高，要求学生既要熟知化工生产原理，又要对流程图中所给的信息进行提取、筛选，对学生能力要求相当高。 4. 学生分析 无机化工流程题的教学对象是高三理科学生，学生已经初步完成了基本概念、元素化合物、化学反应、化学反应原理等知识的复习，初步具备了解决无机化工流程题的基本知识和基本原理。 学生解决无机化工流程题的困难现状是：具备一定的基础知识和基本能力，但对知识的情景化应用能力还有所缺失；知道此类题目分析的一般步骤，但整体性把握较弱，分析题目的思维方法不够优化，解题耗时较长；具备一定的做题经验，但不能处理新情景新信息，解题方法不熟练，答题不规范。 学生解决无机化工流程题的总体表现是：对无机化工流程题分析和回答问题的能力较弱，对化学知识情景化的应用反映出对化学基础知识的掌握有所缺失。 学生对待无机化工流程题的心理状况：表现为不熟悉解题方法，解题信心不足。周时本题在理综试卷中的特殊位置，时间不够，有紧张情绪，不能静心阅读，有放弃念头， - 1 -
化学无机化工流程专题 训练 集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-
化学工业流程专题训练 1．高锰酸钾是锰的重要化合物和常用的氧化剂。以下是工业上用软锰矿制备高锰酸钾的一种工艺流程。 ⑴KMnO 4 稀溶液是一种常用的消毒剂。其消毒机理与下列物质相同的是______（填代号）。 a．84消毒液（NaClO溶液）b．双氧水c．苯酚d．75%酒精 ⑵高锰酸钾保存在棕色试剂瓶，下列试剂保存不需要棕色试剂瓶的是_______（填代号）。 a．浓硝酸b．硝酸银c.．氯水d．烧碱 ⑶上述流程中可以循环使用的物质有______________、______________（写化学式）。 ⑷若不考虑物质循环与制备过程中的损失，则1molMnO 2可制得__________molKMnO 4 。 ⑸操作Ⅰ的名称是_____________；操作Ⅱ是根据KMnO 4和K 2 CO 3 两物质在__________（填 性质）上差异，采用____________（填操作步骤）、趁热过滤得到KMnO 4 粗晶体的。 2．将磷肥生产中形成的副产物石膏（CaSO 4·2H 2 O）转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储 热材料，无论从经济效益、资源综合利用还是从环境保护角度看都具有重要意义。以下是石膏转化为硫酸钾和氯化钙的工艺流程示意图。 ⑴本工艺中所用的原料除CaSO 4·2H 2 O、KCl外，还需要等原料。 ⑵写出石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后发生反应的离子方程式： ⑶过滤Ⅰ操作所得固体中，除CaCO 3 外还含有（填化学式）等物质，该固体可用作生产水泥的原料。 ⑷过滤Ⅰ操作所得滤液是(NH 4) 2 SO 4 溶液。检验滤液中含有CO 3 2－的方法是： 。 ⑸已知不同温度下K 2SO 4 60℃时K 2SO 424 g。 ⑹氯化钙结晶水合物（CaCl 2·6H 2 O）是目前常用的无机储热材料，选择的依据是。 A．熔点较低（29℃熔化）B．能导电C．能制冷D．无毒 ⑺上述工艺流程中体现绿色化学理念的是：。 ⑻以上生产流程中遗漏了一步，造成所得产品纯度偏低，该步操作的名称是。 3．以氯化钠和硫酸铵为原料制备氯化铵及副产品硫酸钠，工艺流程如下： 氯化铵和硫酸钠的溶解度随温度变化如图所示。回答下列问题： ⑴欲制备10.7gNH 4 Cl，理论上需NaClg。 ⑵实验室进行蒸发浓缩用到的主要仪器有、烧杯、玻璃棒、酒精灯等。 ⑶“冷却结晶”过程中，析出NH 4 Cl晶体的合适温度为。 ⑷不用其它试剂，检查NH 4 Cl产品是否纯净的方法及操作是。
无机化工专题 1、从粗产品硫酸锌固体除去铁、铜、镉等可溶性硫酸盐，从而得到纯净的硫酸锌，实验流程如下： 部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH 参见下表，请回答下列问题： （1）、“酸浸”步骤中，为提高锌的浸出率，可采取的措施有 。“酸浸”时适当补充少量水的原因是 。 （2）、滤液I 加入酸性KMnO 4所发生反应的离子方程式为 。加入ZnO 的原因是 。（3）滤渣III 的成份主要是 。 （4）、从滤液III 得到晶体的操作过程为 、冷却结晶、过滤冼涤、小心干燥。 2、实验室用大理石等原料制取安全无毒的杀菌剂过氧化钙。大理石的主要杂质是氧化铁，以下是提纯大理石的实验步骤： （1）、溶解大理石时，用硝酸而不同硫酸的原因是 。 （2）、操作Ⅱ的目的是 ，溶液A （溶质是共价化合物）是 。 （3）、写出检验滤液中是否含铁离子方程式： 。 （4）、写出加入碳酸铵所发生反应的离子方程式： 。 写出滤液B 的一种用途： 。 （5）、 CaO 2中一般含CaO 。试按下列提示完成CaO 2含量分析的实验设计。 试剂：氢氧化钠标准溶液、盐酸标准溶液、酚酞 仪器：电子天平、锥形瓶、滴定管 实验步骤：① ；②加入 ；③加入酚酞，用氢氧化钠标准溶液滴定。 （6）、若理论上滴定时耗用标准溶液20.00mL 恰好完全反应，实际操作中过量半滴（1mL 溶液为25滴），则相对误差为 。 调pH 至5-5.4 加入ZnO 混合液 趁热过滤 煮沸数分钟 趁热过滤
3、聚合氯化铝是一种新型高效絮凝剂和净水剂，其单体是液态碱式氯化铝[Al 2(OH)n Cl 6－n ]。本实验采用铝盐溶液水解絮凝法制备碱式氯化铝。其制备原料为分布广、价格廉的高岭土，化学组成为：Al 2O 3（25%～34%）、SiO 2（40%～50%）、Fe 2O 3（0.5%～3.0%）以及少量杂质和水分。已知氧化铝有多种不同的结构，化学性质也有差异，且一定条件下可相互转化；高岭土中的氧化铝难溶于酸。制备碱式氯化铝的实验流程如下： [Al 2(OH)n Cl 6－n ]。根据流程图回答下列问题： ⑴、“煅烧”的目的是_______________________________________________。 ⑵、配制质量分数15％的盐酸需要200 mL 30％的浓盐酸（密度约为1.15 g·cm －3 ）和_______ g 蒸馏水，配制用到的仪器有烧杯、玻璃棒、______________。 ⑶、“溶解”过程中发生反应的离子方程式为_____________________________________。 ⑷、加少量铝粉的主要作用是_____________________________________。 ⑸、“调节溶液pH 在4.2～4.5”的过程中，除添加必要的试剂，还需借助的实验用品是_______；“蒸发浓缩”需保持温度在90～100℃，控制温度的实验方法是__________。 4、以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸钠和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下： （1）、反应I 前需在FeSO 4 溶液中加入 （填字母），以除去溶液中的Fe 3+ A.锌粉 B.铁屑 C.KI 溶液 D.H 2 （2）反应Ⅰ需控制反应温度低于35℃，其目的是 （3）工业生产上常在反应Ⅲ的过程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是 （4）、反应Ⅳ常被用于电解生产4228( )NH S O (过二硫酸铵)。电解时均用惰性电极，阳极发生地电极反应可表示为 FeSO 44Cl 溶液 2SO 4(s) 4)2S 2O 8溶液 (g) 3(s) 2(OH )n Cl 6－n