化工设计概论期中论文

化工设计概论期中 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 西北大学 化工设计概论 期中论文 院 系 专业 姓名 学号 引言 多年来，静态流程模拟技术在石油化工过程的设计和已有的生产装置操作 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的有选方面发挥了非常重要的作用，已为石油化工行业广泛接受。但由于化工稳定状态过程只是相对的、暂时的，实际过程总是存在各种各样的波动、干扰及条件变化，因而化工过程的动态变化是必然且经常发生的，在这一背景下，动态模拟在近20多年来尤其进入90年代后获得了长足的发展和广泛的应用。 进入80年代以来，众多动态模拟软件纷纷推出，如美国普度大学的BOSS、英国剑桥大学的QUASLIN、美国威士康星大学的POLYRED等。然而，商品化、通用性较好的动态模拟软件还是出自专业化的化工过程模拟公司。如80年代后期，美国ASPEN TECH 公司推出了著名的动态模拟软件 SPEED Up 。90年代中期，加拿大HYPROTECH 公司在其稳定模拟软件 HYSIM 的基础上，又推出了动态模拟原软件HYSIS 。HYSIS 同时兼有稳定模拟和动态模拟的功能，用户可以方便的实现在稳定和动态之间切换。 ChemCAD是由Chemstations公司推出的一款极具应用 和推广价值的软件,它主要用于化工生产方面的 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 开发、优化设计和技术改造。由于ChemCAD内置的专家系统数据库集成了多个方面且非常详尽的数据,使得ChemCAD可以应用于化工生产的诸多领域,而且随着Chemstations公司的深入开发, ChemCAD的应用领域还将不断拓展。 软件介绍 ChemCAD是一个用于对化学和石油工业、炼油、油气加工等领域中的工艺过程进行计算机模拟的应用软件，是工程技术人员用来对连续操作单元进行物料平衡和能量平衡核算的有力工具。ChemCAD的应用范围包含了化学工业细分出来的多个方面,如炼油、石化、气体、气电共生、工业安全、特化、制药、生化、污染防治、清洁生产等。它可 以对这些领域中的工艺过程进行计算机模拟并为实际生产提供参考和指导。 ChemCAD内置了功能强大的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 物性数据库, 它以AIChE的DIPPR数据库为基础,加上电解质共约2000多种纯物质,并允许用户添加多达2000个组分到数据库中,可以定义烃类虚拟组分用于炼油计算,也可以通过中立文件嵌入物性数据,从5.3版开始还提供了200多种原油的评价数据库,是工程技术人员用来对连续操作单元进行物料平衡和能量平衡核算的有力工具。ChemCAD各模块共同拥有软件的基本功能(COMMON FEATURES)，图形接口一致且容易使用，并且提供AIChE的DIPPR纯物质物性数据库、完整的热力学计算方法及参数、数据拟合功能、各式设备选型、在线相关工具等功能。根据单元操作的特性分为CC-STEADYSTATE-化工稳态过程仿真模块、CC-DYNAMICS-化工动态过程仿真模块、CC-THERM换热器设计及选型模块、CC-BATCH-间歇蒸馏模块、CC-RECON-现场资料拟合模块和CC-SAFETYNET-紧急排放系统及管网计算模块。使用它，可以在计算机上建立与现场装置吻合的数据模型，并通过运算模拟装置的稳态或动态运行，为工艺开发、工程设计以及优化操作提供理论指导。 ChemCAD提供了大量的操作单元供用户选择，使用这些操作单元，基本能够满足一般化工厂的需要。其中针对反应器和分离塔，提供了多种计算方法，通过Window交互操作功能，ChemCAD还可以和其它应用程序交互作用:使用者可以迅速而容易地在ChemCAD和其它应用程序之间传送模拟数据。ChemCAD在三个不同层次上支持这种交互操作性，这些新的功能可以把过程模拟的效益大大扩展到工程工作的其它阶段中去。 软件应用 在工程设计中,无论是建立一个新厂或是对老厂进行改造, ChemCAD都可以用来选择方案,研究非设计工况的操作以及工厂处理原料范围的灵活性。工艺设计模拟研究不仅可以避免工厂设备交付前的费用估算错误,还可用模拟模型来优化工艺设计,同时通过一系列的工况研究,来确保工厂能在较大范围的操作条件内良好运行。即使是在工程设计的最初阶段,也可用这个模型来估计工艺条件变化对整个装置性能的影响。对于老厂,由ChemCAD建立的模型可作为工程技术人员用来改进工厂操作以提高产量产率、减 少能量消耗、降低生产成本的有力工具。可模拟确定操作条件的变化以适应原料、产品要求和环境条件的变化,也可模拟研究工厂合理化方案以消除“瓶颈”问题,或模拟采用先进技术改善工厂状况的可行性,如采用改进的催化剂、新溶剂或新的工艺过程操作单元。 现结合工程设计实例讨论ChemCAD软件在化工课程设计中的应用。 1. 设计任务及条件: 某厂以甲醇、氧气和一氧化碳为原料，通过液相羰基氧化法反应生成含碳酸二甲酯和甲醇的混合物。经萃取精馏、普通精馏等工序获得纯度较高的碳酸二甲酯。产品混合物经过精馏分离出的甲醇返回循环使用。现要求设计一采用萃取精馏的方法，利用邻二甲苯做萃取剂从碳酸二甲酯中分离出甲醇的精馏装置。要求从塔顶馏出的甲醇中，甲醇的含量高于99.5%(mol %，下同)，釜液中碳酸二甲酯含量要求>98%。设计分离方案:来自液相氧化羰基化反应器的产品进入萃取精馏塔，经过精馏分离，塔顶回收高纯度的甲醇，塔釜液(主要成分是邻二甲苯)进入碳酸二甲酯产品塔，经经分离提纯后塔顶得到符合规定质量指标的产品碳酸二甲酯。 2. 过程模拟: 2.1.1 选择和定义组分 启动ChemCAD 6.0后，点击顶层菜单中的Thermophysical，弹出下拉菜单选择select component，点击出现图框可以直接在列表中选择所需的物质。 2.1.2 绘制流程图 点击设备面板选择所需设备，进、出料线，并用单元连接线连接。在ChemCAD中，有 2 类蒸馏单元模块，一类是简捷精馏模型SHORTCUT Column，一般用来给严格计算提供初值;另一类是严格计算型，包括TOWR Column、TOWR PLUS Column、SCDS Column 模块。其中 TOWR 是精确的 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 塔模块。TOWR PLUS 是带有侧线物流和侧线供热和急冷以及泵回路的复杂塔模块，SCDS 即严格联立校正精馏模块，主要用Newton Raphon 数学收敛方法来模拟非理想K值化学系统。根据这3"种严格计算模块的各自特点，本系统选用SCDS。如图所示，?设备即苯回收塔，塔塔顶分离出苯;?设备即乙苯产品塔!塔顶分离出乙苯。 2.1.3 选择热力学模型 点击顶层菜单中的Thermophysical，弹出下拉菜单，点击K-values，如图。同理，点击enthalpy选择焓模型。物性计算准确与否是模拟计算成功的关键。根据经验本系统选用UNIT状态方程进行K值和焓的计算。 2.1.4 定义进料物流 点击进料，提供物流数据。如下左图。 2.1.5 详细定义各单元操作 双击流程图上每个单元操作的图标，提供所需工艺数据。如上右图。 2.1.6 进行模拟运算 右击单元操作，运行设备。 2.2 模拟计算结果与比较 将模拟计算结果进行整理如表，结果符合要求。 Job Name: Untitled Date: 05/14/2011 Time: 14:18:44 Stream No. 1 2 3 4 4 Stream Name Temp C 200.0000* 69.9024 140.1860 118.2896 Pres MPa 0.1200* 0.1200 0.1200 0.1200 Enth MJ/h -5067.5 -24325. -7380.1 -7040.9 Vapor mole 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 Total kmol/h 200.0000 109.0945 206.9055 16.7644 Total kg/h 21233.3995 4148.9323 21729.9290 1549.6692 Total std L 23.9980 5.0156 23.9898 1.1977 Total std V 4482.73 2445.21 4637.51 375.75 Flowrates in Methyl Alcohol 0.0000 3203.5067 0.6934 0.6934 Trioxane 0.0000 125.4690 1315.7947 1279.6722 1,2-Dimethylbe 21233.3995 819.9564 20413.4409 269.3036 Stream No. 5 6 Stream Name Temp C 150.4104 80.0000* Pres MPa 0.1200 0.5000* Enth MJ/h 25.879 -31424. Vapor mole fraction 0.00000 0.00000 Total kmol/h 190.1411 116.0000 Total kg/h 20180.2608 4645.4640 Total std L m3/h 22.7921 5.0074 Total std V m3/h 4261.76 2599.98 Flowrates in kg/h Methyl Alcohol 0.0000 3204.2000 Trioxane 36.1224 1441.2640 1,2-Dimethylbenz 20144.1381 0.0000 2.3 结论 将化工流程模拟软件ChemCAD用于甲醇回收塔和DMC分离塔模拟，计算结 果可靠。 结论与展望 化工过程稳态模拟经过了近50年的发展，已经广泛的应用于炼油、石油化工、 精细化工、电池工业等化工领域，如常减压、加氢、催化裂化、气体分馏、芳烃 分离、乙烯、环氟乙烷、天然气、油田气分离、合成氮、燃料电池等过程。在医 药、农药、造纸和环保等行业也一定应用。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、巾试，模拟结果可直接用于工业装置设 计的程度。 未来计算机过程模拟软件呈现以下发展趋势:?软件开发的标准化;?可扩展 模型计算精确化;?从稳态模拟到动态全生命周期模拟;?性;多接口能力;? 与计算流体动力学的缝合，功能多样化;?高度集成，模拟--监视--控制一体化; ?管理控制网络化;?并行计算。 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。 参考资料 [1] 王 莉.化工软件ChemCAD简介及其数据实时性显示的实现，2010,(19). [2] Chemstations公司.ChemCAD使用手册，2004，(10). [3] 陆恩锡，张慧娟.化工过程模拟及相关高新技术(?)化工过程动态模拟 [J]. 化工进展，2000，(01). [4] 王亮，吕文祥，黄德先.动态流程模拟及其在精馏塔的操作分析中的应用 [J]. 计算机与应用化学,1006，(01). [5] 张良佺.多组分复杂体系精馏塔故障诊断及生产优化研究[J].计算机与应 用 化学，2007，(04). 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