过程系统工程-绪论.ppt

化工过程系统工程产生？ 生产发展带来的两大矛盾 国家自然科学基金项目列表 1、数理科学部 2、化学科学部 3、生命科学部 4、地球科学部 5、工程与材料科学部 6、信息科学部 7、管理科学部 863 973 211 985 输入、输出系统是用户与模拟系统的界面。输入系统是通过系统模拟软件的输入子程序进行数据的读入、检验和存储三个输入阶段，完成输入过程模拟计算所需要的有关信息，包括过程拓扑结构、所有输入流股信息、单元的设备参数、断裂流股的初值及收敛精度等。过程拓扑是指把过程流程图转换为信息流图，再应用过程矩阵把过程拓扑转换为计算机的数据输入。 输出系统可按用户要求以一定的格式输出有关信息，包括一般计算结果、错误诊断信息、中间计算结果等。输出信息通常存放在输出文件中，并可由用户自行选择不同的输出级别，方便用户的不同需求，提高工作效率。 主执行程序是模拟系统软件的核心，具有调度、管理的功能。它根据系统分解方法确定计算顺序，接受输入系统来的数据，调用单元模块进行过程模拟、设计、优化及经济分析计算，并存储计算结果，通过调用输出系统，生成报告文件给用户。 单元模块库是模拟软件的重要组成部分，一般包含混合器、分割器、闪蒸器、换热器、压力变化单元、反应器、多级精馏塔等基本单元模块。 物性数据库与热力学性质库很大程度上决定了过程模拟软件的性能好坏，它包含有各组分及其混合物的诸多性质与关联式，这些性质如摩尔质量、沸点、饱和蒸汽压、热容等等。 计算方法库提供解算模型方程的所有数值计算方法，如求解非线性方程组的数值算法、优化算法、回归计算、断裂收敛算法等。 成本数据库是存贮那些用以进行成本估算与经济分析的相关数据，如单位产品所耗原料的费用、单元设备投资的计算模型参数等。 (3) 国内外典型的流程模拟系统 表1.1 国内外典型流程模拟软件 中国 序贯模块法 Micro SAPROSS 中国 序贯模块法 ECSS 英国 联立模块法 SPEEDUP 加拿大 序贯模块法 HYSIM 美国 序贯模块法 FLOWTRAN 美国 联立模块法 FLOWSIM 英国-德国 序贯模块法、联立模块法 FLOWPACK II 美国 序贯模块法 DESING 2000 英国 序贯模块法 CONCEPT IV 美国 序贯模块法 CHESS 日本 序贯模块法 CAPES 美国 序贯模块法、联立模块法 ASPEN PLUS 美国 联立方程法 ASCEND 开发国家 结 构 模拟软件名称 （2）动态过程系统模拟 稳态过程系统模拟是动态过程系统模拟的基础，动态过程 系统模拟的发展比稳态过程系统模拟晚10年左右。 动态过程系统模拟的用途如下: ① 了解装置经受动态负荷变化的能力及可操作性； ② 分析开、停车及外部干扰作用下的动态性能，为装置及其控制系统的 设计提供依据； ③ 通过仿真计算，在多种控制方案中进行优选； ④ 用动态模型代替实际装置对操作作出动态响应，开发达到训练目的的 操作人员培训器； ⑤ 用计算机动态模拟手段代替教学实验设备，培养学生实验研究能力。 1.2.2 化工过程系统综合 是一个较为复杂的多目标最优组合问题，是化工过程系统工程学科的核心内容，是指：按照规定的系统特性，寻求所需的系统结构及其各子系统的性能，并使系统按规定的目标进行最优组合。 研究的主要课题有： （1）反应路径的综合； （2）换热器网络的综合； （3）分离序列的综合； （4）反应器网络的综合； （5）全流程的综合； （6）公用工程系统的综合； （7）全过程系统能量优化综合。 1.2.3 化工过程系统的操作与控制 化工过程系统的操作与控制研究的课题主要有： （1）数据的筛选与校正； （2）过程操作最优化； （3）过程监控与故障诊断； （4）操作模拟仿真培训系统。 1.2.4 间歇化工过程系统的设计与操作优化 英帝国化学公司在1983年组建了专门的研究组，推出了间歇过程设计与操作优化软件 Batch MASTER和 Beyond MASTER，可帮助工程师迅速将实验室中的“配方”放大为工厂设备序列及操作时间表。 我国的研究工作始于廿世纪80年代，天津大学等单位在单产品间歇过程最优设计及多产品间歇过程最优操作时间表方面做了大量研究工作。 1.