化工过程分析与合成1

1、,化工过程分析与合成,第二章 化工系统的稳态模拟与分析 Ch2 simulation and analysis of chemical process system in steady state,化工系统的稳态模拟与分析,2.1 过程系统模拟的三种基本方法 2.2 过程系统模拟的序贯模块法 2.3 过程系统模拟的面向方程法 2.4 过程系统模拟的联立模块法 2.5 氨合成工艺流程的模拟与分析,化工系统的稳态模拟与分析,关键词：,化工系统、,稳态、,模拟、,分析,重 点：,序贯模块法、面向方程法和 联立模块法的思想、方法,发酵液的分离问题,多效蒸发器,发酵液 水 乙醇,废液 水 乙醇,废液 水

2、 乙醇,产品 水 乙醇,发酵液流率=50 kg/min，其中含97%(wt)的水和3%(wt)的乙醇。 建立蒸发器的模型： 计算产品和废液的总流率，同时计算产品和废液中水和乙醇的流率,平衡闪蒸单元模型,例2,将上例中加入如下要求， 必须使乙醇回收率达到99%，另外，产品中必须含50%的乙醇。 计算产品和废液的总流率，同时计算产品和废液中水和乙醇的流率,例3,要求进一步提高产品中的乙醇含量，达到90%,Flash 1,Flash 2,Flash 3,1,2,3,4,5,6,7,8,例4,再进一步要求乙醇的回收率也必须达到90%，即，对废液中乙醇的浓度提出了要求,Flash 1,Flash 2,F

3、lash 3,1,2,3,4,5,7,6,8,例5,乙醇在反应器中通过发酵而得到，在这个理想流程中，通过发酵可以将2kg的谷物转化为1kg 水和1kg乙醇 进料流率为100kg/min ,含谷物20%(wt),水 80% (wt)。反应器效率为0.25 发酵产物经过滤后，在浆液中，每10 kg 的谷物中仍含1kg的水/乙醇溶液 5%(wt)的浆液排放掉,1,2,3,4,5,6,7,用EXCEL求解此问题,模拟是对过程系统模型的求解,过程系统的模拟分析 对某个给定的过程系统模型进行模拟求解，可得出该系统的全部状态变量，从而可以对该过程系统进行工况分析,P11,过程系统的模拟分析,P11,过程系统

4、设计,P11,过程系统参数优化,P12,过程系统模拟的三种基本方法,序贯模块法（Sequential Modular Method） 面向方程法（Equation Oriented Method） 联立模块法（Simultaneously Modular Method）,P12,过程系统模拟的序贯模块法,SMM的基本部分是模块（子程序），用以描述物性、单元操作以及系统其它功能。 SMM对过程系统的模拟以单元模块的模拟计算为基础。 SMM按照由各种单元模块组成的过程系统的结构，序贯的对各单元模块进行计算，从而完成该过程系统模拟计算。,P12,优点： 与实际过程的直观联系强 模拟系统软件的建立、维

5、护和扩充都很方便，易通用化 计算出错时易于诊断出错位置,缺点： 计算效率较低，尤其是解决设计和优化问题时计算效率更低,P12,P12,过程系统模拟的面向方程法,EOM又称联立方程法，将描述整个过程系统的数学方程式联立求解，从而得出模拟计算结果 EOM解算快速有效，对设计、优化问题灵活方便。效率较高 EOM的形成通用软件比较困难；不能利用现有大量丰富的单元模块；缺乏实际流程的直观联系；计算失败之后难于诊断错误所在；对初值的要求比较苛刻；计算技术难度较大,P13,P13,过程系统模拟的联立模块法,联立模块法又称双层法，将过程系统的近似模型方程与单元模块交替求解 联立模块法兼有序贯模块法和面向方程法的优点。既能使用序贯