化工工艺设计中过程模拟优化的应用

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　　摘 要：文章主要对化工工艺设计中过程模拟优化的应用进行研究分析。
　　关键词：化工过程模拟；在线优化；化工工艺应用
　　化工模拟优化技术在实际应用中了不断优化有效的促进了化工工艺设计的发展。
　　1 过程模拟的概述
　　化工生产中，在对单独化工工艺变量的稳定性进行控制时，第一步应该及时设定相应的顺序；第二，在对单元进行控制；第三，对整个车间进行控制。在整个过程中，工作人员需要对各个环节的特定操作进行组合，并且还要及时将其反应过程进行联合。在整个系统开始运行前，应该及时对化工工艺的整个过程进行模拟，就可以及时帮助工作人员发现其中存在问题，并且及时解决，确保实际生产过不会出现问题，避免造成较大损失。经过对化工工艺生产的模拟，大多数化学反应以及物理结构都发生了不同程度的变化，最后形成产品。需要注意的是，模拟过程中，还应该加强对不可控因素的控制，例如：材料、外部条件等，所以，在产品大规模生产前，工作人员应该及时对整个化工工艺过程进行模拟[1]。经过模拟以后，企业可以及时掌握产品生产中的各项数据，从而更好的对产品质量进行控制，提高产品质量。
　　2 过程模拟
　　2.1 过程模拟技术
　　化工生产中，对材料进行预处理，经过复杂的化学反应以后就可以形成新物质，然后在对所形成的新物质进行处理，就可以得到新产品，此种方式是最为常见的。化工工艺计算主要是利用摩尔比运算，计算的目的主要是为了掌握材料对化学反应的影响，压力平衡、相平衡等都会对计算造成影响。相对于化工工艺来说，化工模拟可以及时对其流程进行计算，并且还能再次基础上对整体的操作难度进行分析，帮助企业选择合适的生产工艺，确保企业经济效益实现最大化。
　　2.2 过程模拟优化
　　生产过程的模拟能够寻找出工艺流程中所出现的问题，以此来改进和提升化工工艺设计效果，此过程在提升企业新产品设计效率中有着重要意义，需提升对工艺模拟的重视程度。而过程模拟在软件模拟中也有一定的现实价值，尤其是数学模拟和物性模拟，这两者构建得 准确性直接影响化工过程模拟的效果，如果过程中出现失误，将会增加工艺设计成本。经过以模块化为基础的过程模拟，能够利用其中得到的数据来实现整个流程的优化[2]。
　　2.3 过程模拟软件
　　上述方法在很早以前就已经应用到化工生产中，经过完善并成熟，其中稳态过程模拟是最初的方法，但是整体效果达到预期。常用的化工过程模拟软件主要组成部分为模块库、物性资料、通信系统和输入系统。CaPES和ASPEN/PLUS是较为常用的过程模拟软件，主要是通过对序贯模块法的利用实现了对稳态模拟的优化。利用方程联立法OPTSIM以及FLOWSIM也可以实现对软件的优化。过程模拟软件是现阶段国际上认可的一种模拟软件技术。
　　3 过程模拟在化工工艺中的应用
　　工作人员经过不断研究分析，过程模拟技术已经普遍应用于化工工艺设计生产中。利用相关工艺来解答模拟系统中所产生的非线性规划问题，以此来实现模型的稳态改进，主要包括：流股联接方程、优化不等式约束等。稳态模拟来实现对优化约束方程的解答。经过改进的模拟系统对数据和工艺等因素进行解决之后，呈现出在稳态流程模拟技术、非线性优化技术等方面的价值及預期成效。就目前来说，在线优化在实际应用中表现较为突出，并且还能有效提高企业经济效益，确保企业在激烈竞争中脱颖而出。
　　4 实例建模
　　4.1 假设
　　在对乙醇连续发酵过程信息资料的相关性及发生规律开展分析的基础上，有条理的提出假设内容，根据提上条件对整个过程进行优化，优化过程包括各种化工工艺的计量算法，例如：利用摩尔比运算，主要作用是对化学反应的材料以及影响化学反应的条件进行计算，包括反映因素的平衡条件等，例如：压力和热量；模拟介质开展计算。乙醇连续发酵的主要过程为：依据等价性原则，可以及时得到连续性操作状态下的全过程；不对一些特殊状态进行考虑；物料传输过程中压力降低到零，就可以对整个输送过程进行忽略；固体组分在液气平衡计算时，在不产生化学反应的情况下，计算则不参与；如不发生化学反应，则不参与相关的计算；独立换热器能够反映出物料的温度差异产生规律。
　　4.2 模拟结果分析以及优化
　　预发酵、反应压力等在化学反应中都会因为葡萄糖进料受到影响，所以，在研究过程中应该及时对其进行考虑。依据相关条件及时对热量系统的优化进行验证。其中蒸馏过程会受到较多因素的影响，包括进料成分、生产负荷和操作条件等，化工工艺模拟只能在原料加工中得以实践，也能在相对较为独立的环境中开展，但是不能在装置指中实现在线模拟。通过过程模拟，企业可以获得生产过程显示生产状态的资料，并在此基础上确定质量掌控所需要的数据信息。在对数据发生规律进行分析总结处理的情况下，了解生产过程中参数的相关性，对难以测量的质量指标进行预估模型的建立，有效地将数据资源进行效益的转化。
　　5 总结
　　综上，在现代化工发展中，对于工艺要求越来越高，并且化工应用较为广泛，应该应用到各个行业。在应用中及时对化工工艺设计进行优化，可以节约产品生产成本，而且还要可以降低对环境的危害，具有良好的环保作用。
　　参考文献：
　　[1]李腾飞.过程模拟优化在化工工艺设计中的应用[J].化工管理，2018，504（33）：100-101.
　　[2]高怀.化工过程模拟在工业生产中的应用[J].煤炭与化工，2017，40（3）：138-140.
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