用什么软件可以模拟化学反应过程,比如从反应罐到储罐再到分离塔。
工程套件——阿斯彭工程套件
■ ■1.静态流程模拟软件ASPEN PLUS
ASPEN PLUS是一个大型通用流程模拟系统,起源于20世纪70年代末美国能源部在麻省理工学院组织的战斗,要求开发新的第三代流程模拟软件。这个项目被称为“过程工程高级系统”(简称ASPEN)。这个大型项目完成于1981年底。1982 Aspen Tech公司成立并商业化,被称为ASPEN PLUS。经过15年的不断改进、扩充和完善,这个软件已经经历了九个版本,成为国际上公认的标准大型流程模拟软件,用户近千人。世界上所有主要的化学和石化制造商以及著名的工程公司都是ASPEN PLUS的用户。它以严格的机理模型和先进的技术赢得了用户的信任,它具有以下特点:
首先,ASPEN PLUS有一个公认的跟踪记录,它在一个过程的整个制造生命周期中提供了巨大的经济效益,包括研发、工程和生产。
其次,ASPEN PLUS使用最新的软件工程技术,通过其Microsoft Windows图形界面和交互式客户端-服务器模拟结构,最大限度地提高工程生产率。
第三,ASPEN PLUS具有精确模拟各种实际应用的工程能力,包括炼油、非理想化学系统以及含有电解质和固体的过程。
第四,ASPEN PLUS是AspenTech集成智能制造系统技术的核心部分,它可以捕获过程专业知识,并在您公司的整个过程工程基础设施内充分利用它。
在实际应用中,ASPEN PLUS可以帮助工程师解决工程和操作的关键问题,如快速闪蒸计算、设计新流程、发现原油加工装置的故障或优化乙烯装置的操作。流程模拟的优势如下:
◇计算过程的能量和质量平衡。
◇预测物流的流量、成分、性质。
◇预测操作条件和设备尺寸。
◇缩短设备的设计时间,允许设计人员快速测试各种设备的配置方案。
◇帮助改进当前流程。
◇在给定的范围内优化工艺条件。
◇协助确定流程约束位置(消除瓶颈)。
◇回答问题“如果...\"
ASPEN PLUS的重要功能:
固体处理
严格的电解质模拟
油处理
数据回归
◇数据拟合
最佳化
用户子程序
■ 2.aspen Dynamics-动态过程模拟软件
Aspen Dynamics是一套基于Windows95/NT的动态建模软件,可方便地用于工程设计和生产操作的全过程,模拟实际装置操作的动态特性,从而提高装置操作的灵活性和安全性,增加生产能力。
功能强大、简单易用
Aspen Dynamics和普通的Windows应用程序一样,使用起来非常简单,可以在几分钟内得到准确的动态结果。工程师可以使用拖放数据、复制、粘贴等功能,通过Excel与其他应用软件共享数据。
这些方便的动态模型基于联立方程建模技术,具有快速、准确和稳健的优点。Aspen Dynamics可用于实际工厂操作,如故障诊断、控制方案分析、可操作性分析和安全性分析。可以为塔开车、间歇过程、半间歇过程和连续过程建立精确的模型。
单一型号适用于设计和生产的全过程。
Aspen Dynamics可以帮助用户在装置设计和生产运行的全过程中发挥最大的潜力。Aspen Dynamics与ASPEN PLUS紧密结合,使得稳态过程模型更有价值。从而降低开发投资和运营成本。
阿斯彭动态应用
Aspen Dynamics利用独特的技术,帮助用户准确解决传统方法通常难以解决的实际应用问题。AspenTech开创了一种全新的技术,解决相变、干塔、容器溢流等复杂而令人头疼的不连续过程的模拟问题。这种新方法不仅稳健,而且快速准确。同样,由AspenTech公司总裁Joseph Boston先生开发的蒸馏过程稳态建模的专有技术- Inside-Out算法也已成功用于动态模拟。这些重大突破为Aspen Dynamics成为能够快速可靠地处理设计和操作问题的商业软件奠定了坚实的基础。
利用Aspen Dynamics提高工艺设计质量
传统的工艺设计方法主要依靠稳态分析,通常在工艺流程完成后才考虑操作性能和控制问题。使用Aspen Dynamics,我们可以在研究稳态性能的同时考虑可操作性。以下例子都是流程设计过程中遇到的,利用Aspen Dynamics可以成功解决这些设计问题。
?在精馏塔系统中,为了节能要考虑换热网络的一体化设计,但稳态设计得到的方案是否可行?吞吐量增加或减少时会发生什么?那些需要增加的加热器和冷却器如何放置才能保证系统的可操作性?
?当我们设计放热反应器及其冷却系统时,我们必须针对许多情况对所设计的系统进行检查。当进料含有太多反应物时会发生什么?催化剂加多了会怎么样?如果冷却系统失效,应切断进料多长时间,以避免反应事故和超压危险?
?当我们设计一个新的过程时,这个过程将包括多个反应器、塔和反应物循环流。根据我们在类似过程中的经验,预计整个工厂的控制将面临严峻的挑战。我们需要快速评估各种工艺方案的可操作性。我们能否使用单一技术来评估稳态性能和控制系统质量,以加快工艺设计流程?
用Aspen Dynamics解决运营问题
除了以上的设计问题,生产操作中的问题也会直接影响生产利润。Aspen Dynamics可以很好地处理如下各种问题。
?我们在塔台K-102的控制上遇到了麻烦。我们是否需要改变控制方案或增加一个进料罐来减少进料扰动?
?我们知道对于不同的原料,最佳的投料位置应该是不同的,但是我们不想轻易的切换投料盘,因为切换过程中控制系统无法保证产品的纯度。我们可以在实施切换方案之前进行评估吗?
?每当我们要对这个车间的生产能力进行大的改动时,操作人员和工程师都必须连续调整14小时,才能再次生产出合格的产品。如何开发一种控制方案,使这种吞吐量调整自动、平稳、快速?
Aspen Dynamics的优势
Aspen Dynamics基于一套成熟的技术,AspenTech在提供商业动态模拟软件产品方面拥有十多年的宝贵经验。
Aspen Dynamics包含一套完整的单元操作和控制模型库。Aspen Dynamics的单元操作模型是基于完善的、高质量的ASPEN PLUS工程模型。
Aspen Dynamics提供开放和定制的流程模型,这些模型对用户完全透明。Aspen Custom Modeler可用于为特定流程开发更详细的定制模型。
Aspen Dynamics使用Properties Plus计算准确可靠的物性,与稳态模拟完全一致。动态模拟可以不断修正工作点附近局部物性的回归公式,从而保证高性能和模拟精度。
Aspen Dynamics采用成熟的隐式积分和数值方法进行精确的动态过程模拟,鲁棒性强,稳定性好。
Aspen Dynamics不仅提供了简单的物流平衡动态模拟方法,还提供了更精确的压力平衡动态模拟方法。压力系统是将各单元操作中的压力和流量关联起来开发的,在气体处理过程和压缩机控制的研究中具有重要的实用价值。
Aspen Dynamics中的任务语言使用户能够定义基于时间或事件驱动的输入更改。例如:在某一时刻逐渐增加或减少输入流量;当容器装满时,关闭进料流。
Aspen Dynamics支持Microsoft OLE互操作功能,如复制/粘贴/链接和OLE自动化。这些函数方便了与其他应用程序的数据交换,也允许用户建立类似MsExcel的用户界面。Aspen Dynamics还兼容VBScript描述语言,允许用户自动重复复杂的任务,例如运行一系列案例研究。
■ 3.aspen custom modeler-动态模型开发软件
Aspen Custom Modeler是一个基于联立微分代数方程积分解的动态模拟系统。它包括单元操作的动态模型库(包括各种控制和阀门模型)。它使用与Aspen Plus相同的属性数据库,可以保持稳态和动态模拟结果的一致性。它与其他一些工具和软件相连接:
MATLAB接口:可连接该过程控制设计工具,开发控制策略;
G2接口:可以结合这个人工智能工具软件开发操作员模拟训练器和工厂诊断系统;
各种DCS接口:如CENTUM、TDC、RTPMS(IBM)等DCS连接,用现场数据更新动态模型,指导生产。
Aspen Custom Modeler常用于几个方面:
1.提高可操作性;包括启动方案和正常操作程序;
2.提高安全性:包括放行系统和事故分析;
3.完善过程控制方案:测试可能的控制方案,研究先进的控制策略;
4.开发用户模型并优化流程操作。
由于在求解动力学模型的微分方程时,初始条件非常重要,所以在计算前必须输入一组稳态初始值作为起点。这种稳态初始值通常由Aspen Plus模拟结果提供。
■ 4.Aspen夹点系统节能软件
Aspen Pinch是一个基于过程综合和集成Pinch技术的计算软件。它以工厂的现场操作数据或Aspen Plus模拟的数据为输入,设计能耗和操作费用最低的化工厂和炼油厂的工艺流程。其典型作用有以下几个方面:
1,老厂节能改造过程集成方案设计;
2.老厂扩能中的\ "摆脱瓶颈\ "分析:
3.能量回收系统(如换热网络)的设计与分析;
4.公共工程系统(包括加热炉、汽轮机、燃气轮机和制冷系统的模型)的合理布局和优化运行。
根据一些大型石化公司的经验,这种夹点技术可以节能20%左右,投资回收期一年左右。新工厂的设计往往可以节省30%的运营成本,减少投资10-20%。
ASPEN PINCH新功能(1998 May):
可与模拟软件Aspen Plus、Pro II集成;
许多用户界面的改进完全是窗口式的;
网络夹点(技术改造自动化设计);
有一个嵌入了OLE函数的目标链接;
热电用户图形界面;
帮助和用户手册得到了改进;
■ 5.精馏系统的拆分优化软件
SPLIT是ASPEN优化的蒸馏工具。SPLIT使工程师能够更快地找到并评估可行的分离方案,甚至可以确定高度非理想* * *沸腾混合物的最佳色谱柱顺序。拆分可以使一个新的操作方案产生,避免长时间的浪费实验和解决困难的分离问题导致的错误。SPLIT可用于规划初始概念设计和现有流程的转换。典型应用包括:
◇识别是否存在* * *沸腾蒸馏,以便对分离问题进行更深入的观察。
◇分析混合物的行为,并在设计前确定蒸馏边界。
◇选择合适的夹带量,使混合物中组分的选择更加实用。
◇快速研究其他分离方案的可行性,确定连续和间歇精馏过程的最优设计。
◇增加对工艺的了解,不需要大投入就能发现现有装置运行中的问题和瓶颈。
对于新技术来说,拆分的最大价值来自于选择最佳的概念设计。在实际应用中,它将使装置避免分离系统的“过度设计”,从而以较少的资金达到预期的分离效果,满足产品要求。对于现有流程,SPLIT可以使操作人员更好地了解分离边界和混合物的行为,更好地回收精馏系统中的热量,提高装置的操作性能。
SPLIT可以判断混合物在给定压力下是否有* * *沸腾,并确定它们的组成和温度。对于高度非理想的* * *沸腾混合物,SPLIT使工程师能够快速制定合适的分离顺序,SPLIT生成* * *沸腾曲线和蒸馏线图,可以深入观察混合物行为,包括* * *沸腾的存在和结果分离边界。SPLIT使用ASPEN PLUS提供的严格物理属性。
SPLIT可以与AspenTech的过程集成工具ADVENT紧密结合,完成能量集成的研究。给定蒸馏顺序,SPLIT可以识别热量回收的机会,以优化流程。
SPLIT可以生成塔的操作曲线,提供温度和热量的最小能量分布图,将各塔的目标值相加形成复合曲线,在全效率范围内比较另一个分离序列方案。此外,还可以匹配塔的冷-热负荷,以评估改变操作的影响。例如塔压和加热/冷却负荷,以优化能量使用。SPLIT还提供了修改塔设计的功能,例如使用进料预热/冷却,以及使用中间热交换器的可能性。
■ 6.间歇加间歇过程模拟软件
■ 7.polymers Plus-聚合物工艺模拟软件
?Ploymers Plus广泛用于工业过程,包括:
◇利用反应动力学数据进行参数估计
◇分析关键过程变量对产品质量的影响
◇调查工艺的选择,以提高工厂的生产能力。
制定品牌转换方案。
探索替代控制策略
◇对反应器失控情况进行安全分析。
◇培训操作人员处理工艺转换和设备事故。
?Ploymers Plus的优势:
使用Ploymers Plus模型系统,可以达到通用的模拟目的。该软件具有解决聚合物过程模型复杂问题的能力。