【正文】 （ 4）以模擬型代替實(shí)際裝置培訓(xùn)即將上崗人員。 （ 2）分析非正常操作條件下的動(dòng)態(tài)性能。對(duì)于這些過(guò)程的分析都要進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬。 ? 如精細(xì)化學(xué)品、染料中間體、農(nóng)藥生產(chǎn)中的 間歇反應(yīng)釜操作過(guò)程 ，正常生產(chǎn)操作周期中，總是包括著 裝料、開車、反應(yīng)、停車、卸料， 這些過(guò)程的工藝參數(shù)都是時(shí)間的函數(shù)。將嚴(yán)格模型做成簡(jiǎn)化模型時(shí)，需要花費(fèi)機(jī)時(shí)；用簡(jiǎn)化模型來(lái)尋求優(yōu)化時(shí)，其解與嚴(yán)格與嚴(yán)格模型優(yōu)化解是否一致，有爭(zhēng)論。既能使用序貫?zāi)K法積累的大量模塊 ， 又能將最費(fèi)計(jì)算時(shí)間的流程收斂和設(shè)計(jì)約束收斂等迭代循環(huán)合并處理 ， 通過(guò)聯(lián)立求解達(dá)到同時(shí)收斂 狀態(tài)變量圖２－６　聯(lián)立模塊法（雙層法）開　始賦　初　值嚴(yán) 　 格 　 模 　 型收　斂　否？結(jié)　束簡(jiǎn)化模型參數(shù)簡(jiǎn) 　 化 　 模 　 型 狀態(tài)變量圖２－６　聯(lián)立模塊法（雙層法）開　始賦　初　值嚴(yán) 　 格 　 模 　 型收　斂　否？結(jié)　束簡(jiǎn)化模型參數(shù)簡(jiǎn) 　 化 　 模 　 型優(yōu)化計(jì)算流程設(shè)計(jì)單元１２３４計(jì)算計(jì)算計(jì)算物性計(jì)算圖 聯(lián)立法的迭代循環(huán)圈 優(yōu)化計(jì)算流程設(shè)計(jì)單元１２３４計(jì)算計(jì)算計(jì)算物性計(jì)算圖 聯(lián)立法的迭代循環(huán)圈過(guò)程系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬三種方法的比較 方法 優(yōu)　　點(diǎn) 缺　　點(diǎn) 代　表　軟　件　系　統(tǒng)序貫?zāi)K法與工程師直觀經(jīng)驗(yàn)一致，便于學(xué)習(xí)使用；易于通用化，已積累了豐富的單元模塊；需要計(jì)算機(jī)內(nèi)存較?。辉傺h(huán)引起的收斂迭代很費(fèi)機(jī)時(shí)；進(jìn)行設(shè)計(jì)型計(jì)算時(shí)，很費(fèi)機(jī)時(shí)；不宜用于最優(yōu)化計(jì)算；PR O C ES S （美）C O N C E PT （英）C A PE S （日）A S PE N （美）F L O WTR A N （美）面向方程法解算快；模擬型計(jì)算與設(shè)計(jì)型計(jì)算一樣；適合最優(yōu)化計(jì)算，效率高；便于與動(dòng)態(tài)模擬聯(lián)合實(shí)現(xiàn)；要求給定較好的初值，否則可能得不到解；計(jì)算失敗后診斷錯(cuò)誤所在困難；形成通用化程序有困難有，故使用不便；難以繼承已有的單元操作模塊。 優(yōu)點(diǎn)： 與實(shí)際過(guò)程的直觀聯(lián)系強(qiáng) 模擬系統(tǒng)軟件的建立、維護(hù)和擴(kuò)充都很方便，易于通用化 計(jì)算出錯(cuò)時(shí)易于診斷出錯(cuò)位置 缺點(diǎn)： 計(jì)算效率較低，尤其是解決設(shè)計(jì)和優(yōu)化問(wèn)題時(shí)計(jì)算效率更低 優(yōu)化計(jì)算設(shè)計(jì)規(guī)定計(jì)算流程計(jì)算過(guò)程單 元計(jì)算物性計(jì)算圖2 4 序貫?zāi)K法的迭代循環(huán)圈過(guò)程系統(tǒng)模擬的面向方程法 ? EOM又稱聯(lián)立方程法 ， 將描述整個(gè)過(guò)程系統(tǒng)的數(shù)學(xué)方程式聯(lián)立求解 ， 從而得出模擬計(jì)算結(jié)果 ， 面向方程法可以根據(jù)問(wèn)題的要求靈活地確定輸入 、輸出變量 ， 而不受實(shí)際物流和流程結(jié)構(gòu)的影響 ? EOM解算過(guò)程系統(tǒng)模型快速有效 ， 對(duì)設(shè)計(jì) 、 優(yōu)化問(wèn)題靈活方便 。 ? SMM對(duì)過(guò)程系統(tǒng)的模擬以單元模塊的模擬計(jì)算為基礎(chǔ) 。 模擬是對(duì)過(guò)程系統(tǒng)模型的求解 過(guò)程系統(tǒng)的模擬分析 對(duì)某個(gè)給定的過(guò)程系統(tǒng)模型進(jìn)行模擬求解，可得出該系統(tǒng)的全部狀態(tài)變量，從而可以對(duì)該過(guò)程系統(tǒng)進(jìn)行工況分析 過(guò)程系統(tǒng)模型決策變量 狀態(tài)變量參數(shù)圖21 過(guò)程 系統(tǒng)的模擬分析 過(guò)程系統(tǒng)設(shè)計(jì) 當(dāng)對(duì)某個(gè)或某些系統(tǒng)變量提出設(shè)計(jì)規(guī)定要求時(shí)，通過(guò)調(diào)整某些決策變量使模擬結(jié)果滿足設(shè)計(jì)規(guī)定要求 圖2 2 過(guò)程系統(tǒng)設(shè)計(jì)狀態(tài)變量參數(shù)參數(shù)過(guò)程系統(tǒng)模型 滿足設(shè)計(jì)規(guī)定否？決策變量調(diào) 整初值設(shè)計(jì)結(jié)果 過(guò)程系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化 過(guò)程系統(tǒng)模型與最優(yōu)化模型聯(lián)解得到一組使工況目標(biāo)函數(shù)最佳的決策變量（優(yōu)化變量）。 ? 最早引進(jìn)的模擬軟件是 1978年由丹麥引進(jìn)的 Gips，這是個(gè)合成氨工藝專用的流程模擬系統(tǒng)。 ? 國(guó)內(nèi)向市場(chǎng)推出的商品軟件 ECSS(Engineering Chemical Simulation System)是青島化工學(xué)院開發(fā)的化工流程模擬系統(tǒng)。 ? 國(guó)內(nèi)在 20世紀(jì) 70年代開始進(jìn)行化工流程模擬系統(tǒng)的開發(fā)工作 。ASPEN的開發(fā)工作從 1976年起，組織了杜邦、?？松?、孟山都、飛馬石油等 50家公司投入力量，歷時(shí) 5年耗資 600萬(wàn)美元，于1981年完成交付使用。 ASPEN的開發(fā)是針對(duì)以煤為原料解決能源工藝為背景的。 ? 代表性的系統(tǒng)有： ? 美國(guó)公司開發(fā)的 FLOWTRAN、 ? 美國(guó) Braun公司開發(fā)的 PFl0(Process Flow)、 ? 日本干代田工程公司開發(fā)的 CAPES(Computer Aided Process Engineering System)等。如美國(guó) Kellogg公司開發(fā)的 FLE X IBLE FLOWSHEET、美國(guó) Houston大學(xué)開發(fā)的 CHESS(Chemical Engineering Simulation System) ? 第二代 ： 20世紀(jì) 70年代。 ? 20世紀(jì) 60年代以來(lái)，化工流程穩(wěn)態(tài)模擬系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)代。 ? 在大規(guī)模連續(xù)化的工藝流程中，物料是以連續(xù)流動(dòng)的狀態(tài)在系統(tǒng)中被加工的，過(guò)程中的各種參數(shù)總是隨時(shí)間不斷變化的，因而穩(wěn)態(tài)是不存在的。 特性： （ 1） 系統(tǒng)參數(shù)不隨時(shí)間變化， 建模容易。 ? 應(yīng)用化工流程模擬系統(tǒng)進(jìn)行化工過(guò)程工藝開發(fā)設(shè)計(jì)的技術(shù)，稱作計(jì)算機(jī)輔助過(guò)程設(shè)計(jì) CAPD(Computer Aided Process Design)。 ? 甲苯歧化反應(yīng) 過(guò)程的放大倍數(shù)為 6000倍 。 ? 即根據(jù)最基本的單元過(guò)程實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用數(shù)學(xué)模型在計(jì)算機(jī)上解決開發(fā)放大問(wèn)題。同時(shí)出現(xiàn)了建立數(shù)學(xué)模型的模擬放大法。 化工過(guò)程模擬系統(tǒng) ? 20世紀(jì)初期， 對(duì)于化工過(guò)程的開發(fā)、設(shè)計(jì)，只是采用由 實(shí)驗(yàn)室到中間廠逐級(jí)放大的經(jīng)驗(yàn)方法 。 ? ⑥ 公用工程系統(tǒng)綜合： 公用工程系統(tǒng)的核心部分是蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)。如何使系統(tǒng)最優(yōu)。 ? ③ 分離序列綜合： 以５組元、均相混合液的分離為例 找出最優(yōu)的分離序列 設(shè)計(jì)者需解決 的問(wèn)題 對(duì)最優(yōu)分離序列中的單 個(gè)分離器找出最優(yōu)設(shè)計(jì) 參數(shù) 不同的兩種分離序列方案：哪個(gè)好，需找出判別方法。 因而，從全局的角度，合理配置冷熱物流的走向，以達(dá)到冷熱配置平衡，以最低的消耗達(dá)到最優(yōu)的換熱配置。 尋求反應(yīng)路徑 ? ② 換熱網(wǎng)絡(luò)綜合： 對(duì)于大型化工企業(yè)，多裝置，多物流。 例： 由 糠醛 糠醇 可以有 氣相加氫法 高壓，但反應(yīng)迅速，副產(chǎn)物少。 ? 化工過(guò)程系統(tǒng)合成包括有 ： ? 反應(yīng)路徑合成 ? 換熱網(wǎng)絡(luò)合成 ? 分離序列合成 ? 過(guò)程控制系統(tǒng)合成 ? 特別是要解決由各個(gè)單元過(guò)程合成總體過(guò)程系統(tǒng)的任務(wù)。 ? 現(xiàn)在 ： 借助對(duì)各種子系統(tǒng)的分析與模擬 ，預(yù)測(cè)系統(tǒng)特性，達(dá)到綜合目的 。 如：想得到合格Ａ 分離子系統(tǒng) 精餾 萃取 板式 填料 間歇 連續(xù) 這種在多種備選方案中進(jìn)行選擇及排除，以構(gòu)造最理想系統(tǒng)的過(guò)程 為 系統(tǒng)的綜合過(guò)程 。 具有 最優(yōu) 的 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 〈 ２ 〉 理想的過(guò)程系統(tǒng) 具有最合適的 子系統(tǒng) 尋 求 化工過(guò)程系統(tǒng)的合成 混合 混 合 反 應(yīng) 分 離 分 離 分 離 Ａ +Ｂ +Ｃ Ｐ