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模拟方法在化工开发过程中的应用前景 宁夏大学化学化工学院 07级化教（1）班 曹娅娟 学号：12007240069 摘要：掌握化工过程系统分析与模拟的基本概念、原理和方法；熟悉建立化工单元操作及化工过程系统数学模型的步骤及流程模拟的基本方法；了解该学科领域的有关发展前沿。主要是介绍化工模拟系统(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。 关键词：化工模拟系统；方法；计算机分子模拟；化工过程灾害模拟研究；前景。 第一章 序言 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。 1.1模拟系统的基本类型 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）的优化有哪些信誉好的足球投注网站。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。 1.2模拟系统的组成 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。 　　 1.3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。 第二章计算机分子模拟方法 “计算机实验”（“计算机模拟”）是利用计算机软、硬件来将高分子实验研究和理论研究相结合起来的一种新研究方法，它可以用计算机给出被研究体系的实验可测的物理量及现有实验无法测量的物理量。对计算机给出的实验可测物理量，我们可通过用实验实测数据来进行比较，从而判断模拟方法的正确与否及由此推断在真正实验中无法看到的实验系统的动态演变过程；计算机给出的现有实验无法测量的物理量，可以给我们提供在实验研究中无法得到的各种额外“数据”，从而弥补了现实研究手段的不足。 2.1计算机分子模拟方法含义 计算机分子模拟技术自九十年代初以来发展迅速,在新材料的设计开发领域已成为一种十分重要的方法和工具,从产品设计方法学来说,也是一种卓有成效的革命。本文介绍了该技术在石油化工领域的高分子材料、分子筛催化剂以及油