宁夏大学硕士生（博士生）考试考查卷面纸2011～～ 2012 学年度第二学期
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院（所、部）化学化工学院年级 11 级专业化学工程研究方向
课程化工分析过程与模拟考试方式论文主考教师评语成绩
主考教师签名：
200 年月日
浅谈化工过程模拟及相关高新技术
摘要：化工过程模拟在化工界已经成为家喻户晓的先进工具，广泛应用于工业装置的研究、设计、改造等领域，并带来明显的经济效益。化工过程模拟与实验研究的结合是最有效和最廉价的化工过程研究方法。可以大大节约实验成本，加快新产品和新工艺的开发过程稳态模拟软件的应用也已成为一股不可抗拒的浪潮，席卷全球。
关键词：化工模拟稳态装置
化学工业正不断满足化学和相关的过程工业的需要，如石油化工、制药、食品、环境、冶金、材料、电子等[1]。工业的不断需求要求对现存的技术或设备进行不断地修改和改进，不断开发新技术方法。一个最有效和最廉价的方法是采用实验研究和计算机辅助模拟设计（化工模拟）相结合[2]。
国外化工模拟软件起步很早[3]，上个世纪50年代中、后期，美国M.W.Kellogg 公司就开发了第一个化工模拟程序—Flexible Flowsheeting。到80年代，化工过程模拟软件的研发已经走向专业化、商品化。模拟计算的准确性、可靠性也大大增强.应用范围不断拓展。这一时期，美国ASPEN Tech公司的ASPEN PLUS，Simulation Sciences。公司的PRO/II，，加拿大Hypro Tech公司的HYSIM等商业化软件正式走向市场。90年代后，化工模拟软件开始由德态过程向动态过程模拟和适时优化的方向发展，如Hysys，Aspen Plus等软件。国内化工过程模拟研究约起始于上世纪60年代末。70年代末化工部第五设计院在国内率先推出了大型烃类分离模拟系统，80年代由青岛化工学院韩方煌、丁惠华教授等人开发的ECSS模拟系统软件—ECSS化工之星研究成功，并走向商业化[4]。下面就具体化工过程稳态模拟进行简单介绍。
1、化工过程稳态模拟
稳态模拟又称静态模拟或离线模拟[5]。流程模拟就是将一个由许多个单元过程组成的化工流程用数字模型进行描述，并且在计算机上通过改变各种有效条件得到所需要的结果，如操作条件等。通常所说的化工过程模拟或流程模拟多指稳态模拟。它是根据化工过程的稳态数据，诸如物料的压力、温度、流量、组成和有关的工艺操作条件、工艺规定、产品规格以及一定的设备参数，如蒸馏塔的板数、进料位置等，采用适当的模拟软件，用计算机模拟实际的稳态生产过程，得出详细的物料平衡和热量平衡。其中包括人们最为关心的原材料消耗、公用工程消耗和产品、副产品的产量和质量等重要数据。简言之，化工过程模拟就是在计算机上“再现”实际的生产过程。由于这一“再现”过程并不涉及到实际装置的任何管线、设备以及能源的变动，因而给了化工模拟人员最大的自由度。可以在计算机上“为所欲为”地进行不同方案和工艺条件的探讨、分析。并且化工过程模拟所需的成本以及完成一定研究任务所需的时间也是任何实验研究所无法比拟的，因而化工过程稳态模拟已成为研究、开发、设计、挖潜改造、节能增效、生产指导以至于企业管理等工作必不可少的工具，并且在科研和实际生产中发挥着愈来愈大的作用[6]。
当前化工过程稳态模拟主要应用于炼油，石油化工和化工领域，如常减压、加氢、催化裂化、气体分馏、芳烃分离、乙烯、环氧乙烷、天然气、油田气分离及合成氛等装置。在医药、农药、造纸和环保等行业也有一定应用。随着科学技术的进步，目前对于石油馏分和烃类物质的计算已经相当准确、可靠，达到了无需小试、中试，模拟结果可直接用于工业装置设计的程度。
2、化工稳态模拟系统的构成
稳态模拟系统的构成下图所示。
现代的模拟系统既可以用流程图，也可采用数据文件的方式输入。且这两种方式之间可以相互转换。输人之后便进行流程拓扑分析和数据检查[7]。调度系统相当于指挥中心，程序根据输人信息，进行物流、热力学方法、单元过程及其他过程模块的匹配和调度，动态地组织流程，进行计算，直至收敛。模拟系统的组成部分中，最为重要的当推热力学方法库和化工[9]单元过程库。有无适当的化工单元模块，决定了该化工过程是否能够进行计算。而有无适当的热力学方法，又决定了计算结果是否准确可靠。当前通过长期深人研究，大多数单元过程都有了准确、严格的算法。而热力学方法的研究，相对来说还不能完全满足实际工作的需要。尤其在处理极性物质方面，在相当大的程度上还取决于是否有足够的、准确的实验数据[10]。因而在进行化工过程模拟时，首先必须考虑的是应选择适合所计算物系的准确的热力学方法。往往热力学方法已成为模拟是否成功的决定性因。
3、稳态过程模拟的功能
化工稳态过程模拟的应用十分广泛，其主要应用场合及功能如下。
⑴新装置设计
化工稳态模拟的主要应用之一是新装置的设计。当前炼油、石化和化工装置的设计都要采用过程模拟来求得整个装置的物料平衡和能量平衡[11]。如前所述，随着科学技术的进步，过程模拟的结果已经可以直接用于某些工业装置的设计，
而无需小试或中试的配合。尤其是对于乙烯装置、炼油工业中的常减压、催化裂化、气体分馏等装置。过程模拟已经可以提供十分准确的数据，以至于达到了可以用模拟结果作为标准，反过来检验现场的生产操作是否存在问题。国外从60年代末开始，已在工程设计中大量应用过程模拟技术。国内则相对较晚，70年代仅有少量应用，大量应用出现在80年代，而90年代已十分普及[12]。
⑵旧装置改造
化工稳态过程模拟已成为旧装置改造必不可少的工具[13]。由于旧装置的改造既涉及到已有设备的利用，又可能增添必须的新设备，其设计计算往往比新装置设计还要繁复。原有的塔、换热器、气压机、泵以及管线等设备是否仍旧适应，能否在原基础上改造还是必须更新等问题均在过程模拟的基础上得到了满意的解决。
⑶新工艺、新流程的开发研究
60年代以前，炼油、石化工业新工艺新流程的开发研究，主要依各种不同规模的小试、中试。随着过程模拟技术的不断进展，已逐渐转变为完全或部分利用模拟技术，只在必要时辅以个别的试验研究[14]。尤其对于炼油和石油化工工业的各种分离系统更是如此。
⑷生产装置调优、疑难问题诊断
在生产装置调优、疑难问题诊断上，过程模拟更是起着不可替代的作用。通过流程模拟，寻求最佳工艺条件，从而达到节能、降耗、增效的例子已经比比皆是。更有通过全系统的总体调优，以经济效益为目标函数，求得关键工艺参数的最佳匹配，并革新了传统的观念。
过程模拟技术当前已发展到动态模拟和实时优化，而这两者的基础均是稳态过程模拟。只有在稳态模拟的数值解基础上，才能运行动态模拟和实时优化，尤其对于复杂的装置更是如此。化工过程稳态模拟经历了许多年的发展历史，在化工界已经成为家喻户晓的先进工具，广泛应用于工业装置的研究、设计、改造等领域，并带来明显的经济效益[15]。稳态模拟软件的应用也已成为一股不可抗拒的浪潮，席卷全球。与国外相比，国内化工界模拟软件的应用还不十分普及，应用水准也不如国外高。正视问题、迎头赶上将是当前一项迫切的任务。随着计算机技术，数值计算方法与优化理论的发展，使得更复杂，更精确的计算模型不断涌现，模拟结果更加接近实验，工程过程模拟技术必将为化学工业带来更大的进步。
4、Aspen Plus软件
Aspen Plus化工模拟系统是美国麻省理工学院于1970年后研制开发的大型化工模拟软件。这套软件系统功能齐全、规模庞大，可用于石油化工、气体加工、煤炭、医药、冶金、环境保护、动力、节能、食品加工等许多工业领域，目前已在全世界范围内广泛使用。在Aspen Plus中关于精馏的模块有：
⑴简捷法模型：包括DSTWU(简捷法精馏设计模型)、Distl(简捷法精馏核算模型)、SCFrae(简捷法多塔蒸馏模型)。
⑵严格法模型：MultiFra。(严格法多塔精馏模型)、PetroFra。(严格法分馏塔)、RateFrac(精馏的核算与设计模型)、Extract(严格萃取塔模型)。
其中RateFrac是一个基于流率的非平衡的模型，用于模拟各种类型的多级气一液精馏操作，可用于一般精馏、吸收、再沸吸收、汽提、再沸汽提、萃取和共沸蒸馏。适用于两相系统、窄沸程和宽沸程系统以及液相具有强的非理想程度系统。其构成包括任意组输人、任意组侧线、任意组加热器(或热流)和任意组倾析器。对于精馏模拟必须确定以下条件：
①进料性质(包括进料的组成、温度、压力、进料量、相数等)和进料位置。
②出料性质(包括相数等)和出料位置。
③塔的性质，如塔板数、塔的压力分布、回流比、气相产品占塔顶总产品比率或塔顶出料、塔底出料、回流量等。其它如侧线出料、加热器和再沸器的热负荷、蒸气组分初值、塔板效率、回流温度、填料性质或塔板性质等，都可以由模拟者根据要求设定。
对于一个模拟过程来说，准确无误地选择物性是模拟结果好坏的关键。Aspen Plus为单元操作计算提供了热力学性质和传递性质，在典型的Aspen Plus模拟中，常用的物理性质参数有逸度系数、密度、嫡和自由能。
经过本学期的学习，我对化工模拟过程有了初步的一个认识，简单学习了Aspen Plus 、Auto CAD等软件。主要的化工模拟软件及其应用发展状况十分良好，尤其是中国加入世贸以后，在国家的正确政策引导和政府的大力支持下，各种化工企业如雨后春笋般破土而出，呈现出蓬勃发展的态势。所以，化工模拟过程的应用会更加广泛，对化工生产过程的作用会越来越显著的。
参考文献
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[14]韩明亮.浅谈东营地区化工企业重点目标的防护[J].中国青年科技(理论版),2007(08).
[15]张景煌.化工分析过程中容易出现的问题及其纠正[J].读写算(教育教学研究),2010(10).
名词解释 1.夹点的意义 （夹点处，系统的传热温差最小（等于ΔT min ），系统用能瓶颈位置。夹点处热流量为 0 ，夹点将系统分为热端和冷端两个子系统，热端在夹点温度以上，只需要公用工程加热（热阱），冷端在夹点温度以下，只需要公用工程冷却（热源）；） 2.过程系统能量集成 （以用能最小化为目标的考虑整个工艺背景的过程能量综合） 3.过程系统的结构优化和参数优化 （改变过程系统中的设备类型或相互间的联结关系，以优化过程系统；参数优化指在确定的系统结构中，改变操作参数，是过程某些指标达到优化。） 4、化工过程系统模拟 （对于化工过程，在计算机上通过数学模型反映物理原型的规律） 5、过程系统优化 （实现过程系统最优运行，包括结构优化和参数优化） 6、过程系统合成 （化工过程系统合成包括：反应路径合成；换热网络合成；分离序列合成；过程控制系统合成；特别是要解决由各个单元过程合成总体过程系统的任务） 7、过程系统自由度 （过程系统有m个独立方程数，其中含有n个变量，则过程系统的自由度为： d=n-m，通过自由度分析正确地确定系统应给定的独立变量数。） 填空题 1.稳态模拟的特点是，描述过程对象的模型中( 不含 )时间参数 2.( 集中参数模型)认为状态变量在系统中呈空间均匀分布，如强烈搅拌的反应罐就可以用这一类模型来描述. 3. ( 统计模型 )又称为经验模型，纯粹由统计、关联输入输出数据而得。 (确定性模型 )又称为机理模型 4.( 结构 )优化和( 参数 )优化是过程系统的两大类优化问题，它们贯穿于化工过程设计和化工过程操作。 5.换热网络的消耗代价来自三个方面： (换热单元（设备）数) ( 传热面积) (公用工程消耗) 6.过程系统模拟方法有、和。 7.试判断图a中换热匹配可行性 1 , 2 , 3 , 4 。
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
绪论 1、过程工程的内容有： a、过程开发实验室研究成果到工业化 b、过程设计提供建设过程所需要的文件及图纸 c、过程改善对已建的过程经行优化挖潜 2、什么是过程开发？ 从实验室的成果实现工业生产装置的成功开发和运转。or从立项开始，经过研究、设计、建设，直到一项新产品、新工艺或新技术投入生产的整个过程。 3R原则： 减量化原则要求用较少的原料和能耗投入来达到既定的生产目的，进而从经济活动的源头就注意节约资源和减少污染。 在使用原则要求制造生产品和包装容器能够以初始的形式被反复使用。 再循环原则要求产品在完成其使用功能后能重新变成可以利用的资源，而不是不可恢复的垃圾。 3R原则与化工设计的目标是一致的，其表述更强调节约能源和减少环境污染。 第一章 一、化工过程开发的主要环节、目的和意义 A主要环节：1、资料收集用工程观点收集和整理与过程有关的技术情报 2、概念设计进行预设计 3、过程评价对过程进行技术和经济评价 4.、中试经行模拟实验和中间实验 5、整理资料按照工程设计的观点整理情报资料和实验结果 6、基础设计、工程设计 目的和意义：化工过程开发是要把生产“设想”变为生产“现实”，即从实验室研究成果过度到第一套工业生产装置。化工过程开发是实验中的构想和研究成果能否顺利投入工业生产的关键环节，这一过程对新技术、新产品的工业实施以及现有过程的改进具有举足轻重，不可缺少的作用。但是从实验室研究成果到工业生产过程存在放大效应，因此，单靠在实验阶段取得的研究资料是不够的，需要进行化工过程开发研究。 二、从实验室到工业存在放大效应的原因 a、热力学、动力学数据大多数还不足以解决从小规模装置过渡到大规模的工业化生产装置的所有问题 b、副产物对反应过程和最终产品性质的影响还不够清楚 c、实验室里得到的产品样品，往往是经过最有利的操作步骤而制得的，反应物也往往是采用试剂级原料，因此最终产品的特性尚不能最后定论 d、实验室一般是在操作参数有限的范围内进行的 e、实验所用的材料、设备和物料与工业并非完全相同，而且实验时间相对较短，在实验室里一般较少考虑使用设备材料的腐蚀和产品的污染等问题。 三、中试的必要性、任务及注意事项 A必要性：1、基础研究是原理性实验，规模小，设计的影响因素少;而工业的规模大，涉及的因素多，过程复杂。 2、通过中试可以验证放大模型或设计结果的可靠性 B主要任务：1、验证基础研究得到的规律
化工过程分析与合成考点 1、什么叫过程： （1）客观事物从一个状态到另一个状态的转移。【过程】 （2）在工艺生产上，对物料流进行物理或化学的加工工艺称作过程工艺。【过程工艺】 （3）以天然物料为原料经过物理或化学的加工制成产品的过程。 化工过程包括：原料制备、化学反应、产品分离 （4）由被处理的物料流联接起来，构成化工过程生产工艺流程。 （5）【最重要的单元过程】化学反应过程、换热过程、分离过程、输送过程、催化反应过程 （6）【化学反应过程举例】热裂解反应过程、电解质溶液离子反应过程生化反应过程、分散控制 （7）【过程控制技术发展历程】计算机集中控制、集散控制（我国多）、现场总线控制 第二章、化工过程系统稳态模拟与分析 【模块】模型和算法，一是要建模，二是这个模型的算法，两者组一起才能算作模块。 【单元模型类型】理论模型、经验模型、半经验模型。 【什么叫稳态（化工过程稳态模拟）】各个工艺参数状态量不随时间而发生变化的叫做稳态。 【么叫模拟】对过程系统模型进行求解就叫模拟。 【过程系统模拟可以解决哪些问题（会画图）】（1）过程系统模拟分析问题；（2）过程系统设计问题；（3）过程系统参数优化问题。 过程系统模拟分析问题：已知决策变量输入，已知过程参数，求输出，是一个正向求解问题，最简单的模型。 2）过程系统设计问题：已知输出设计结果，已知过程参数，求决策变量输入；看起来是已知输出求输入，实际上是假设输入猜值去计算输出与已知输出进行比较再调整猜值进行计算。只能单项求解，从左到右
3)过程系统参数优化问题：过程系统模型与最优化模型联立求解，得到一组使工况目标函数最佳的决策变量，从而实施最佳工况。 【过程系统模拟三种基本方法，及其优缺点】（1）序贯模块法（不适于解算设计、优化问题，只适于模拟问题（2）面向方程法（3）联立模块法（同时有（1）、（2）的优点） 【单元模块】是依据相应过程单元的数学模型和求解算法编制而成的子程序。具有单向性特点 【断裂】通过迭代把高维方程组降阶为低维方程组的办法。它适用于不可分割子系统； 【不可分割子系统】过程系统中，若含有再循环物流，则构成不可分割子系统。 【断裂基本原则】1) 切割流线总数最少、2) 切割流线所含变量数最少、3) 切割流线的总权重最小、4) 环路切割的总次数最少 【简单回路】包含两个以上流股，且其中的任何单元只被通过一次。矩阵：行→回路；列→物流。 【适合于收敛单元应满足要求：】（1）对初值的要求不高、（2）数值稳定性好、（3）收敛速度快、（4）占用计算机存储空间少 【面向方程法（适用于线性化，非线性方程组先线性化）】 第四章、化工过程系统的优化 【最优化问题包括要素（内容）】（1）目标函数（2）优化变量（3）约束条件（4）可行域 【可行域】满足约束条件的方案集合，构成了最优化问题的可行域。 【最优解】过程系统最优化问题是在可行域中寻求使目标函数取最小值的点。 【最优化问题的建模方法】机理模型、黑箱模型、混合模型 【系统最优化方法的分类】无约束最优化与有约束最优化、、线性规划LP（目标函数约束条件全部都为线性函数称为线性规划，剩一个为非线性函数为非线性规划、单维最优化和多维最优化、解析法与数值法、可行路径法与不可行路径法 【标准型】目标函数值一定是最小值、约束条件中没有不等式约束，全是等式约束、所有的变量全是非负条件 第七章、换热网络合成 【换热网络合成】通俗地讲就是将物流匹配在一起，充分利用热物流去加热冷物流，提高系统的热回收，以便尽可能地减少辅助加热与辅助冷却负荷。 【换热网络合成目的】让某一个物料从初始温度到目标温度（一定要达成）、尽可能的回收余热、尽可能的减少换热设备数。 【温度区间求夹点（会画温度区间表）】将热物流的起始温度与目标温度减去最小允许温差△Tmin，然后与冷物流的起始、目标温度一起按从大到小排序，构成温度区间。 【夹点】在温度区间中，高温度区间向低温度区间传递的热量为零的点，不是接受热量为零的点（判断） 对于热公用工程是260C。,对于冷公用工程是250C。。 物理意义：温焓图上组合曲线垂直距离最低的点。 【夹点的三个特性】能量特性、位置特性、传热特性
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
一、单项选择题。本大题共14个小题，每小题5.0 分，共70.0分。在每小题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的。 重质油催化剂裂化制轻质油的反应过程是（B）。 脱氢过程 裂化反应 热裂解反应过程 催化过程 数值稳定性好，通常，迭代收敛过程有（C）。 很缓慢 很快 四种可能情况 收敛解 氨合成过程的物料必须进行循环，主要集中在（D）。 制气工段 压缩工段 脱硫工段 氨合成工段 蒸馏的原理是（A）。 物质的沸点不同 物质分子量大小 物料的浓度 进料快慢 过程系统结构的优化属于过程系统的（B）。 过程系统的问题 合成问题 过程系统的分析 优化问题 氨厂包括的工序有（A）。 原料气制备 原料气脱硫 氨的分离 空气净化 天然气中的主要成分是（B）。 氩 甲烷（CH4） 氢气 氮气 实验数据归纳的模型被称为（A）。 经验模型 半经验模型 特定模型 多级参数模型 工业上已得到广泛应用的低能耗分离技术是（D）。
吸附分离技术 非定态技术 变压吸附 乙苯脱氢制苯乙烯的反应过程是（A）。 脱氢反应 制苯乙烯 裂解反应过程 催化过程 对均一系物料的气相分离，可采用（A）。 吸附吸收 汽提 蒸发 萃取 变压吸附是在工业上已经得到广泛应用的（D）。 气体分离技术 非定态技术 节能分离技术 吸附分离技术 化工过程系统合成是（C）。 产品生产合成 设备合成 换热网络合成 反应物料合成 泡点温度是指气液平衡时与液相组成相对应的（C）。 液相起泡时温度 沸腾温度 平衡温度 气相温度 二、多项选择题。本大题共6个小题，每小题5.0 分，共30.0分。在每小题给出的选项中，有一项或多项是符合题目要求的。 用人工智能技术模拟人脑的思维过程，两种不同的成功途径是（DE）。 离散模拟 模糊模拟 非数值模拟 客观模拟 微观模拟 单元操作模拟中每个模块中包含有（AB）。 单元操作相关方程 相关的物性计算程序 物流焓值 进口物料组成 出口组成 对化工过程进行描述的数学模型有（CD）。
化工仿真实习总结 化工091 邱伟康23 为期一周的化工仿真实习结束了，虽然只是每天进出机房，对着电脑进行操作，但是学到的知识却比课堂更为直接，理解的更为深刻。 仿真实验是以仿真机为工具，用实时运行的动态数学模型代替真实工厂进行教学实习的一门新技术。仿真机是基于电子计算机、网络或多媒体部件，由人工建造的，模拟工厂操作与控制或工业过程的设备，同时也是动态数学模型实时运行的环境。 仿真实验为学生提供了充分动手的机会，可在仿真机上反复进行开车、停车训练，在仿真机上，学生变成学习的主体。学生可以根据自己的具体情况有选择地学习。例如自行设计、试验不同的开、停车方案，试验复杂控制方案、优化操作方案等。可以设定各种事故和极限运行状态，提高学生分析能力和在复杂情况下的决策能力。真实工厂决不允许这样做。高质量的仿真器具有较强的交互性能，使学生在仿真实验过程中能够发挥学习主动性，实验效果突出。主要内容为精选化工单元操作与典型的工业生产装置，如离心泵、换热器、压缩、吸收、精馏、间歇反应、连续反应、加热炉及石油化工中的催化裂化装置、常减压装置、合成氨中的转化装置等。采用计算机进行仿真操作的方式。 在这里我就总结下我们主要学习的5个仿真实验：离心泵、换热器、脱丁烷塔、吸收解吸单元、离子膜烧碱。 离心泵是我们最初接触的化工仿真实验，它是比较简单的一个实验，但是起初对着屏幕我们大多数人还是摸不着头脑，后来经过一段时间的摸索熟悉，很快就将仿真实验的操作流程掌握了，再针对离心泵实验的一些特点以及注意点（例如罐液位，泵出口压力，泵进口压力，灌压）按照指示正规的步骤进行操作，没过2个小时我就将离心泵的开车停车过程做到了满分。 换热器是第二个实验，再离心泵的基础上面对换热器不会那么茫然了，它本身也是一个比较简单的流程，先进行冷流体进液然后热流体进液让它们进行换热，但是要想做好它，必须控制好冷流入口流量控制FIC101，冷流出口温度TI102，热流入口温度控制TIC101，PI101泵出口压力。了解好步骤以及注意点后我专注的进行了一次开车，第一次不尽完美，但却是第二次完美开车的完美参
《化工过程优化与集成》课程教学大纲 一、课程性质 《化工过程优化与集成》是化学工程与工艺专业的核心专业基础课程之一，它是应用化工过程优化和系统集成的理论和方法来研究化工过程系统的开发、设计、最优操作一门课程。本门课程的任务是使学生能运用优化和系统集成的观点和方法分析化工过程，使化工过程系统在开发、设计、操作、管理等各个层面上达到最优化，使整体能耗最小，费用最小，环境污染最少。 二、教学目的 培养高年级学生综合运用学过的《化工原理》、《化工热力学》、《化学反应工程》等课程，以及技术经济、环境保护方面的基础知识，并结合本课程的优化和系统集成的观点和方法，加强学生处理化学工业实际问题的能力，培养学生抽象思维和演绎分析的能力及优化和集成观念。 三、教材教参 （二）主要参考书 1. 杨友麟编，《实用化工系统工程》，化学工业出版社，1989 2. 邓亚龙编，《化工中的优化方法》，化学工业出版社，1992 3. 马国喻编，《化工最优化基础》，化学工业出版社，1982 四、教学方式 本课程将以启发互动式教学为主要方式，板书与多媒体结合，配以CAI课件。 五、教学内容及时数 1 绪论（2学时） 1.1 过程系统工程 1.2 过程系统工程研究的基本问题 1.3 过程系统工程的研究方法 1.4 学习过程系统工程课程的方法建议 第一篇过程系统模拟 2 过程系统稳态模拟（3学时） 2.1 过程系统稳态模拟的基本概念 2.2 过程系统模拟的序贯模块法 2.3 过程系统模拟的联立方程法 2.4 过程系统模拟的联立模块法 2.5 过程模拟的应用 2.6 过程稳态模拟发展趋势 3 过程系统动态模拟（3学时） 3.1 过程系统动态模拟基础 3.2 过程系统动态模拟方法 3.3 精馏过程动态模拟 3.4 过程系统动态模拟实例
1、 化工过程设计的内容： ① 化工厂整体设计，具体包括：A ，厂址的选择；B ，总图布置；C ，安全放火与环境保护；D ，公用工程；E ，自动控制；F ，技术经济等 ② 工艺过程设计，设计强度，包括：计划任务书→绘制工艺流程草图→物料衡算→能量衡算→设备工艺计算及选型→工艺流程图设计→车间布置设计→概算→编写设计说明书 ③ 另外，化工过程的核心内容是工艺过程设计和化工厂整体设计的基本原理、基本程序与基本方法。 2、计算机辅助软件：ASPEN PLUS 、PROCESS Ⅱ、CHEMCAD 3、本书的目的是经济、环境、安全、能源；及找出设计方案的最优化 4、化工过程工程发展的方向是绿色过程工程，以及实现过程工程与产品工程的结合。 5、过程设计工作的指导方针是（法则）：资源、能源节约法则、环境友好法则和经济法则。 6、过程工程包括：过程开发、过程设计、过程改善。 7、绿色化学科学与工程被定义为减少与消除有害物质对人类健康与环境的威胁所做的化学过程和产品的设计、开发和生产。 8、理想的化学反应要具备下列特点：操作简便，安全，高收率和高选择性，节能，使用可再生和可循环利用的试剂与原料。 9、过程设计的核心目标是：确定出一个综合优化的设计方案。 10、投资决策前时期:我国分为项目建议书、可行性研究、编制计划任务书及扩大初步设计等阶段。 11、工艺流程图包括（按工艺流程图深度的不同来分）：工艺流程框图、工艺物料流程图、带控制点工艺流程图、施工图。 12、我国现行的基本建设程序： 施工图设计初步设计计划任务书最终决策工程评估初步决策详细可行性研究初步可行性研究项目建议书建设前期各项准备工作万元以上项目投资→→??????→→?? ????→??→?→ →→→3000 13、化工工艺设计包括：计划任务书、绘制工艺流程草图、物料衡算、能量衡算、设备工艺计算及选型、工艺流程图设计、车间布置设计、概算、编写设计说明书。 14、设计的两个阶段包括：初步设计（基础工程设计）和施工图设计（详细工程设计） 15、描述化学反应程度的变量（反应速率、反应转化率、反应选择性）作为反应器的单元变量。一个流程或一个反应器带有几种独立的化学反应，就应该相应引入几个反应单元变量。 16、几个重要知识： ① 化工工艺设计的“龙头”——流程组织； ② 流程组织的核心——反应途径的合成与挑选 ③ 化工厂设计的核心——化工工艺设计 ④ 化工工艺设计的核心——MB 方程和HB 方程 14、流程组织与合成包含的内容：（简答） A 原料的预处理 B 反应的合成 C 产物的分离 D 热交换网络 15、流程组织的具体任务 A 原料的预处理 B 反应途径的合成与挑选 C 分离技术的选择 D 分离顺序的选择 E 专用地址的分配 F 能量集成与管理（热交换网络） 16、流程组织的三个阶段：
？化工仿真实习报告 ?仿真(simulation)是利用模型复现实际系统中发生的 本质过程，并通过系统模型进行实验和研究的应用技术科学。 按所用模型的类型(物理模型、数学模型、物理—数学模型)分为物理仿真、计算机仿真(数学仿真)、半实物仿真，按对象的性质分为宇宙飞船仿真、化工系统仿真、经济系统仿真等。化学化工仿真就是化学化工过程的数学仿真，它是以起初的化学化工过程基本规律为依据，建立数学模型后，在计算机上再现该化学化工过程的一种应用技术。 20世纪80年代中期以来，由于国产化工过程仿真培训系统的研制成功，采用仿真技术解决生产实习的化工类大学及职业院校迅速增多。1995年以后，随着微型计算机性能大幅度提高，价格下降，以及国产化仿真培训系统日趋成熟，为仿真实习技术广泛普及创造了条件。计算机技术和设备的开发成功，促进了计算机技术的多媒体化、智能化。化工仿真系统软件的开发通常有两种方式： ?一是应用多媒体合成平台，将多媒体素材有机组装成所 要的系统，这一类平台具有代表性的是北大方正的方正奥思（Founder Author）以及Macromedia公司的Authorware ?二是应用可视化开发语言工具，如Microsoft公司的 Visual C++和Visual Basic，以及Borland公司的C++ Builder 和Delphi等。 ?对新开发的化学化工仿真软件的基本要求是：
?操作系统的运行环境是Windows中文版，或者带有中文 平台的Windows英文版； ?人机界面友好，全部采用标准的Windows图形窗口； 图像分辨率高；可实现多任务操作，方便用户使用。 仿真操作训练：这是化工仿真系统的核心。根据正确的操作步骤，通过鼠标直接操作阀门或仪表等设备，可以完成仿真的全部过程，并依据仿真操作情况给出仿真的操作成绩。 ?化工数据的读取及数据的处理：在实验装置已处 于稳定运行状态下，在相应的仪表上读取原始数据，只有在完整读取数据之后，才可以调用数据处理模块对数据进行处理，并将处理结果以图、表的形式显示出来。 ?思考题测试：在本系统中，将基本实验知识以选 择题的形式给出，学生可以选择正确的选项，并对测试进行评分。 ?帮助系统：在进行仿真操作的过程中，可以充分 利用Windows的多任务操作，从完全Windows风格的帮助系统中获得有关实验或生产原理、实验或生产的目的、实验操作步骤或开车停车的过程、数据处理及软件的使用等方面的帮助信息。 ?其它辅助功能：软件可以提供快速信息提示功 能，每个化工过程均有众多的设备及仪表，当鼠标在相应设备或仪表上停留一、两秒钟后，就会弹出浮动信息条，提示该设
石油化工流程模拟、先进控制与过程优化技术的现状与展望 摘要：流程模拟、先进控制和过程优化技术的研究与应用是石油化工过程的一个重要方面。本文论述了该技术的发展现状和趋势，分析了我国在该研究中存在的主要问题、面临的机遇与挑战，指出了关键的技术问题。此外，对流程模拟、先进控制和过程优化技术的经济效益与应用前景也做了分析。最后，对于如何在我国开展石油化工流程模拟、先进控制与过程优化技术的研究与应用提出了几点建议和对策。 关键词：石油化工，流程模拟，先进过程控制，优化技术，过程建模Abstract: The development and applications of flow simulations, advanced process control, and process optimization technology are very important for petrochemical industry. In this paper, the status quo and prospects for flow simulations, advanced process control, and process optimization technology are discussed. The main problems existing in our research, the opportunities, and challenges are detailedly analyzed. At the same time, the key technical problems are also pointed out. In addition, the economy benefits and application prospects on flow simulations, advanced process control, and process optimization technology are investigated. Finally, some suggestions and countermeasures on how to work on the development and applications of flow simulations, advanced process control, and process optimization technology in our country are brought forward. Keywords:Petrochemical Industry, Flow Simulations, Advanced Process Control, Optimization Technology, Process Modeling 引言 石油化工是我国国民经济的支柱产业之一，其所实现的利润约占全国国有及国有控股企业总利润的1/4左右。但是，面临国际市场激烈的竞争和国内需求的不稳定，我国各石油化工企业均面临严重的挑战，与国际上发达国家的石化企业相比，我国的石化企业在质量、成本、规模、效益等方面尚存在较大的差距。以中国石化集团公司为例，综合商品率1996年为91.4%，1997年为91.12，1998年为91.67％，而同期美国为93.0%，英国为92.3%，法国为92.5%，国外平均水平大于92%。中石化的平均加工损失率1996年为1.29%，而1994~1995年美国、英国和法国分别为0.2%，0.3%和1.04%，世界平均水平为1%。中石化轻油收率1996年为65.11%，1997年为67.14%，1998年为67.95%，世界平均水平>70%[1]。每加工1吨原油的燃料动力费用中石化总公司1996年为63元，亚太地区平均水平为47元。 随着国内外市场竞争日趋激烈，要求石油化工企业对市场和生产环境的变化做出快速而有效的响应，以获得最大的经济效益。随着我国加入WTO的日益临近，深化改革企业的运行机制和管理体制，运用信息技术改造和提升传统产业，使其保持可持续发展，对于增强企业在国内、外市场的竞争能力具有十分重要的意义。世界各国的经验表明，流程模拟、先进控制与过程优化技术是提高企业的经济效益、降低生产成本、提高其在国际市场中的创新力、应变力、适应力和综
宁夏大学硕士生（博士生）考试考查卷面纸2011～～ 2012 学年度第二学期 姓名学号 院（所、部）化学化工学院年级 11 级专业化学工程研究方向 课程化工分析过程与模拟考试方式论文主考教师评语成绩 主考教师签名： 200 年月日
浅谈化工过程模拟及相关高新技术 摘要：化工过程模拟在化工界已经成为家喻户晓的先进工具，广泛应用于工业装置的研究、设计、改造等领域，并带来明显的经济效益。化工过程模拟与实验研究的结合是最有效和最廉价的化工过程研究方法。可以大大节约实验成本，加快新产品和新工艺的开发过程稳态模拟软件的应用也已成为一股不可抗拒的浪潮，席卷全球。 关键词：化工模拟稳态装置 化学工业正不断满足化学和相关的过程工业的需要，如石油化工、制药、食品、环境、冶金、材料、电子等[1]。工业的不断需求要求对现存的技术或设备进行不断地修改和改进，不断开发新技术方法。一个最有效和最廉价的方法是采用实验研究和计算机辅助模拟设计（化工模拟）相结合[2]。 国外化工模拟软件起步很早[3]，上个世纪50年代中、后期，美国M.W.Kellogg 公司就开发了第一个化工模拟程序—Flexible Flowsheeting。到80年代，化工过程模拟软件的研发已经走向专业化、商品化。模拟计算的准确性、可靠性也大大增强.应用范围不断拓展。这一时期，美国ASPEN Tech公司的ASPEN PLUS，Simulation Sciences。公司的PRO/II，，加拿大Hypro Tech公司的HYSIM等商业化软件正式走向市场。90年代后，化工模拟软件开始由德态过程向动态过程模拟和适时优化的方向发展，如Hysys，Aspen Plus等软件。国内化工过程模拟研究约起始于上世纪60年代末。70年代末化工部第五设计院在国内率先推出了大型烃类分离模拟系统，80年代由青岛化工学院韩方煌、丁惠华教授等人开发的ECSS模拟系统软件—ECSS化工之星研究成功，并走向商业化[4]。下面就具体化工过程稳态模拟进行简单介绍。 1、化工过程稳态模拟 稳态模拟又称静态模拟或离线模拟[5]。流程模拟就是将一个由许多个单元过程组成的化工流程用数字模型进行描述，并且在计算机上通过改变各种有效条件得到所需要的结果，如操作条件等。通常所说的化工过程模拟或流程模拟多指稳态模拟。它是根据化工过程的稳态数据，诸如物料的压力、温度、流量、组成和有关的工艺操作条件、工艺规定、产品规格以及一定的设备参数，如蒸馏塔的板数、进料位置等，采用适当的模拟软件，用计算机模拟实际的稳态生产过程，得出详细的物料平衡和热量平衡。其中包括人们最为关心的原材料消耗、公用工程消耗和产品、副产品的产量和质量等重要数据。简言之，化工过程模拟就是在计算机上“再现”实际的生产过程。由于这一“再现”过程并不涉及到实际装置的任何管线、设备以及能源的变动，因而给了化工模拟人员最大的自由度。可以在计算机上“为所欲为”地进行不同方案和工艺条件的探讨、分析。并且化工过程模拟所需的成本以及完成一定研究任务所需的时间也是任何实验研究所无法比拟的，因而化工过程稳态模拟已成为研究、开发、设计、挖潜改造、节能增效、生产指导以至于企业管理等工作必不可少的工具，并且在科研和实际生产中发挥着愈来愈大的作用[6]。
化工工艺设计与化工过程开发
天津市高等教育自学考试课程考试大纲 课程名称：化工工艺设计与化工过程开发课程代 码：0713 第一部分课程性质与目标 一、课程性质与特点 《化工工艺设计与化工过程开发》是高等教育自学考试化学工程与化工工艺专业所开设的专业课之一，它是一门与实际工作联系紧密，应用性较强的课程，是学生毕业后从事管理工程技术、项目研究开发与项目设计等工作必须掌握的一门课程。 二、课程目标与基本要求 学生经过对本课程的学习，系统了解化工工程设计的全过程中各个环节，能结合所学的其它课程知识，掌握工程管理、化工工程设计及项目开发的基本方法和技能。 课程基本要求： 1、掌握化工设计的工作程序； 2、掌握化工厂整套设计所包含的内容； 3、掌握化工工艺设计各个阶段的工作原则及方法； 4、了解化工工艺人员与其它非工艺专业协同合作的内容，并配合完成非工艺设计任务。 三、与本专业其它课程的关系 本课程是在学习了“化工原理”、“物理化学”、“反应工程学”、“化工工艺学”及“计算机应用”等课程基础上设置的。经过本课程的学习，可加深学生对上述课程的深入理解及综合利
用的能力。 第二部分课程内容和考核目标 第一章化工设计概述 一、学习目的与要求 经过本章学习使学生掌握化工设计程序、设计方法步骤及化工厂总平面和整套设计内容。 二、考核知识点与考核要求 （一）化工设计的工作程序（一般） 理解：国家规定的基本建设程序。 （二）化工厂整套设计包含的内容（次重点） 理解：化工厂整套设计包含的内容。 （三）化工工艺设计（重点） 理解：化工工艺设计人员在各个设计阶段需要做的工作。（四）整套设计中的全局问题（一般） 识记：除工艺设计内容外，并与其它非专业人员协同合作，全面考虑和解决非工艺工程设计。 第二章工程项目的可行性研究 一、学习目的与要求 本章掌握可行性研究的重要性及可行性研究内容方法。重点理解产品需求预测和拟建项目应考虑的因素。 二、考核知识点与考核要求 （一）市场调查（一般） 识记：进行市场调查的必要性；市场调查的内容。
习题解答 2-1（1）d=n-m n=4(c+2) m=c+c+1+1=2c+2 d=4(c+2)-(2c+2)=2c+6 给定流入流股：2(c+2) 平衡级压力：1 所以没有唯一解 （2）存在热损失n=4(c+2)+1 m= =2c+2 d=2c+7 给定2c+5 所以没 有唯一解 （3）n=2(c+2)+2+2+1=2c+9 m=1+c+2=c+3 d=c+6 给定进料：c+2 冷却水进口温度：1 所以没有唯一解 2-2（1）N v=3(c+2) （2）物料衡算：F i Z Fi=Vy Fi+Lx Fi (i=1,2……c) 热量衡算：FH F=VH V+LH L 相平衡：y Fi=k i x Fi (i=1,2……c) 温度平衡：T V=T L 压力平 衡：P V=P L （3）N e=2c+3 （4）d= N v- N e=c+3 （5）进料（c+2）和节流后的压力（1） 2-3N x u 压力等级数 1 进料变量数 2(c+2)=4+3=7 合计9 N a u 串级单元数 1 回流分配器 2 侧线采出单元数 2 传热单元数 5 合计15 N v u=9+15=24 d=24 给定的不满足要求，还需给定入塔混合物的温度，两塔的操作压力，塔2 的回流比。 2-4N x u 压力等级数N+M+1+1+1(N 和M 为两个塔的塔板数) 进料变量数c+2 合计c+N+M+5 N a u 串级单元数 4 回流分配器 4 侧线采出单元数 1 传热单元数 4 合计10 N v u= c+N+M+5+10= c+N+M+15
d= c+N+M+15 2-5 2-6 2-7 简捷算法：Reflex Ratio：-1.3 Light Key：Methanol 0.95 Heavy Key：Ethanol 0.1585 Pressure：Condenser：1.9 公斤Reboiler：1.8 公斤 最小回流比为：3.529 实际回流比：4.588 最小理论板数：14.47 实际板数：26.18 进料板：10.47 逐板计算：27 块塔板，11 板进料，塔顶采出：31.67kmol/hr，回流比：4.6
化工仿真实习总结 为期两周的仿真实训结束了，这段时间的实验心情是复杂的。从这里可以看出，这个实训让我学到了很多，获得了很多以前单纯从课堂上无法获得的知识、经验。 在实验的过程中，使学生对装置的工艺流程，正常工况的工艺参数范围，控制系统的原理，阀门及操作点的作用以及开车规程等更加详细的了解，并掌握典型化工生产过程的开车、停车、运行和排除事故的能力。 在实验中我学到了许多经验，这位以后进入岗位实践提供了宝贵的资源。比如，在操作之前做到熟悉工艺流程，熟悉操作设备，熟悉控制系统，熟悉开车规程;分清各个操作流程的顺序性;分清阀门开大还是开小;操作切忌大起大落;先低负荷开车达正常工况后再缓慢提升负荷;建立物料平衡概念等。 两周的仿真实验，模拟了这许多的化工过程的操作流程。这种经历使得我们这些即将面向社会，走向工作岗位的毕业生们对各种过程的流程和相关程序有了感性上深刻的认识和了解，也让我们接触到了企业实际生产的去盘工作流程，将书本上的知识与实际情况很好的结合，做到学以致用。 感谢学校能给我们提供这么好的学习机会!也感谢老师的悉心指导。 2化工模拟仿真实验心得半个学期的校内化工模拟仿真实验结束了，这段时间的实验心情是复杂的。从这里可以看出，这个实验让我学到了很多，获得了很多以前单纯从课堂上无法获得的知识、经验。对于半个学期来的实验，在这里我以一种总结和自省的心态来完成这份报告。也以此纪念我在校内的实验生活。 仿真实验是以仿真机为工具，用实时运行的动态数学模型代替真实工厂进行教学实习的一门新技术。仿真机是基于电子计算机、网
络或多媒体部件，由人工建造的，模拟工厂操作与控制或工业过程 的设备，同时也是动态数学模型实时运行的环境。 仿真实验为学生提供了充分动手的机会，可在仿真机上反复进行开车、停车训练，在仿真机上，学生变成学习的主体。学生可以根 据自己的具体情况有选择地学习。例如自行设计、试验不同的开、 停车方案，试验复杂控制方案、优化操作方案等。可以设定各种事 故和极限运行状态，提高学生分析能力和在复杂情况下的决策能力。真实工厂决不允许这样做。高质量的仿真器具有较强的交互性能， 使学生在仿真实验过程中能够发挥学习主动性，实验效果突出。主 要内容为精选化工单元操作与典型的工业生产装置，如离心泵、换 热器、压缩、吸收、精馏、间歇反应、连续反应、加热炉及石油化 工中的催化裂化装置、常减压装置、合成氨中的转化装置等。采用 计算机进行仿真操作的方式。 在实验的过程中，使学生对装置的工艺流程，正常工况的工艺参数范围，控制系统的原理，阀门及操作点的作用以及开车规程等更 加详细的了解，并掌握典型化工生产过程的开车、停车、运行和排 除事故的能力。 在这里我举一些具体的实验例子来说明我们学习的内容: “精馏”、“吸收”是化学工业中进行混合物分离的两种单元操作，在化学工业中占有重要的地位。这两部分理论较抽象，只在课 堂上向学生传授相应的理论知识，学生觉得难以理解;由于没有实物 参照，教师在教授这部分内容时也感到有些被动。因此学生在学习 这两部分内容的同时，进行相应的实践课就显得尤为必要。 通过仿真实验，学生在学习了“精馏”、“吸收”两章的理论知识后，到实验室实际操作筛板精馏塔和填料吸收塔。实验室内“精馏”、“吸收”流程小巧、简洁，方便学生观察物料的反应。学生 在实训时，边操作、边观察、边思索、边讨论，不但可以解决课堂 的遗留问题，还可以将课本上的理论知识应用于实际的操作中。这 样一方面增强了学生的学习兴趣，激发了他们的学习积极性;一方面 给教学工作增添了许多色彩。
宁夏大学硕士生（博士生）考试考查卷面纸 2011～～ 2012 学年度第二学期 姓名学号 院（所、部）化学化工学院年级 11 级 专业化学工程研究方向 课程化工分析过程与模拟考试方式论文 浅谈化工过程模拟及相关高新技术 摘要：化工过程模拟在化工界已经成为家喻户晓的先进工具，广泛应用于工业装置的研究、设计、改造等领域，并带来明显的经济效益。化工过程模拟与实验研究的结合是最有效和最廉价的化工过程研究方法。可以大大节约实验成本，加快新产品和新工艺的开发过程稳态模拟软件的应用也已成为一股不可抗拒的浪潮，席卷全球。 关键词：化工模拟稳态装置 化学工业正不断满足化学和相关的过程工业的需要，如石油化工、制药、食品、环境、冶金、材料、电子等[1]。工业的不断需求要求对现存的技术或设备进
行不断地修改和改进，不断开发新技术方法。一个最有效和最廉价的方法是采用实验研究和计算机辅助模拟设计（化工模拟）相结合[2]。 国外化工模拟软件起步很早[3]，上个世纪50年代中、后期，美国Flowsheeting。到80年代，化工过程模拟软件的研发已经走向专业化、商品化。模拟计算的准确性、可靠性也大大增强.应用范围不断拓展。这一时期，美国ASPEN Tech公司的ASPEN PLUS，Simulation Sciences。公司的PRO/II，，加拿大Hypro Tech公司的HYSIM等商业化软件正式走向市场。90年代后，化工模拟软件开始由德态过程向动态过程模拟和适时优化的方向发展，如Hysys，Aspen Plus等软件。国内化工过程模拟研究约起始于上世纪60年代末。70年代末化工部第五设计院在国内率先推出了大型烃类分离模拟系统，80年代由青岛化工学院韩方煌、丁惠华教授等人开发的ECSS模拟系统软件—ECSS化工之星研究成功，并走向商业化[4]。下面就具体化工过程稳态模拟进行简单介绍。 1、化工过程稳态模拟 稳态模拟又称静态模拟或离线模拟[5]。流程模拟就是将一个由许多个单元过程组成的化工流程用数字模型进行描述，并且在计算机上通过改变各种有效条件得到所需要的结果，如操作条件等。通常所说的化工过程模拟或流程模拟多指稳态模拟。它是根据化工过程的稳态数据，诸如物料的压力、温度、流量、组成和有关的工艺操作条件、工艺规定、产品规格以及一定的设备参数，如蒸馏塔的板数、进料位置等，采用适当的模拟软件，用计算机模拟实际的稳态生产过程，得出详细的物料平衡和热量平衡。其中包括人们最为关心的原材料消耗、公用工程消耗和产品、副产品的产量和质量等重要数据。简言之，化工过程模拟就是在计算机上“再现”实际的生产过程。由于这一“再现”过程并不涉及到实际装置的任何管线、设备以及能源的变动，因而给了化工模拟人员最大的自由度。可以在计算机上“为所欲为”地进行不同方案和工艺条件的探讨、分析。并且化工过程模拟所需的成本以及完成一定研究任务所需的时间也是任何实验研究所无法比拟的，因而化工过程稳态模拟已成为研究、开发、设计、挖潜改造、节能增效、生产指导以至于企业管理等工作必不可少的工具，并且在科研和实际生产中发挥着愈来愈大的作用[6]。 当前化工过程稳态模拟主要应用于炼油，石油化工和化工领域，如常减压、加氢、催化裂化、气体分馏、芳烃分离、乙烯、环氧乙烷、天然气、油田气分离及合成氛等装置。在医药、农药、造纸和环保等行业也有一定应用。随着科学技术的进步，目前对于石油馏分和烃类物质的计算已经相当准确、可靠，达到了无需小试、中试，模拟结果可直接用于工业装置设计的程度。 2、化工稳态模拟系统的构成 稳态模拟系统的构成下图所示。 现代的模拟系统既可以用流程图，也可采用数据文件的方式输入。且这两种方式之间可以相互转换。输人之后便进行流程拓扑分析和数据检查[7]。调度系统相当于指挥中心，程序根据输人信息，进行物流、热力学方法、单元过程及其他过程模块的匹配和调度，动态地组织流程，进行计算，直至收敛。模拟系统的组