前言

距离自己上班已经快有一个月了，期间一直在学习相关的知识，最近更是在学习乙烯装置的工艺和PFD图，在学习的过程中，结合自己之前在学校和项目上的经历，浅谈一下自己对于化工工艺流程模拟软件在实际化工生产过程中的应用，博主能力不够，如有错误请指正，

什么是过程模拟

化工过程模拟有稳态模拟和动态模拟两种，其中动态模拟主要针对自动控制阀门对某些设备的动态影响，更常用的是稳态模拟。稳态模拟本质上是根据化工过程的一些数据，通过合适的计算机模拟软件，将一个完整的工艺流程分割为不同单元模块之间的联系，并用数学模型描述，模拟实际工厂中的生产过程，在模拟的过程中，可以通过改变各种有效条件计算出所需要的工况下各个单元模块的工艺数据。

过程模拟与实际化工生产的区别

过程模拟是使用数学模型对某个工艺过程的各个单元操作、设备、流股在理想状态下进行解算，工艺中涉及到的组分和其物性是非常复杂的，完全使用计算机数学模型进行精确解算是非常困难的

其解算结果往往具有理想性，和实际化工生产中我们所谓的“工厂数据”是有一定的区别的，毕竟实际工厂中的生产、设备的运行会受到更多的因素影响，且其中某些因素往往具有严重的随机性

个人认为，过程模拟中的解算数据更具有理想性和“标准性”，而实际化工生产中的工厂数据更具有随机性和真实性

但是他们两者却又不是对立的，是相辅相成的，过程模拟可以通过添加影响因素、优化数学模型等方法使数据无限接近于工厂数据，给实际化工生产提供可靠的数据支撑和参考；而工厂数据反过来也能给过程模拟提供计算的依据，优化和佐证其过程

现阶段下过程模拟的应用

稳态模拟

在我个人的了解中，目前过程模拟只有在化工项目的初步设计阶段才会使用，是对整个工艺过程进行初步解算，得出初步的物料平衡、能量平衡、大致设备数据等参考数据，为后续的可行性报告、初步设计报告、经济核算等提供数据参考

在装置建设、开车、稳定运行的过程中，看起来过程模拟似乎发挥不上用场，毕竟其模拟结果数据只是理想化的

实际上在装置稳定运行的过程中，通过工厂数据去优化初步模拟数据，得出更精确，更贴近真实化工生产的解算结果，可以为装置或者设备的优化提供合理化的参考，比如优化设备能耗负荷，优化进料比等

举个例子来说，今天我学习了我们乙烯装置的碳三加氢单元，其中涉及到氢气的进料量问题

氢气不足，碳三加氢不完全，丙烯产率过低，后续分离工段和物料循环负荷增加

氢气过量，产生了过加氢的情况，目标产物丙烯被转化为丙烷，同样会导致装置负荷增加

此时就存在一个相对于来说最优的氢气进料量，整个进料量可以通过比例控制来根据碳三进料量的改变而改变

那么怎么确定和去优化这个氢气进料量呢，就需要通过调整氢气进料量，监测加氢反应器出口丙烯、丙炔、丁二烯等组分的量，以达到目标产物产率最高，产品单耗最低的优化目的

在装置运行中频繁改变进料量是非常不合理且危险的，此时就需要通过过程模拟软件，对加氢反应器通过反应动力学进行模拟建模，输入相对应的流股工厂数据，在模拟过程中调整氢气进料量，以获得自己想要的目标结果，通过这个结果为该反应器实际运行过程中的进料量做参考进行调整

这个过程就是单因素灵敏度分析的典型应用

举例：在二氧化碳加氢制甲醇工艺中对加氢反应器的单因素分析

动态模拟

动态模拟是指对某些自动控制系统的相应曲线做模拟，以得到其在响应过程中的设备、物料变化过程

最理想的控制系统响应曲线应该为衰减震荡过程，如图所示

其代表了在自动控制系统从开始执行到稳定的一个过程，响应时间越短说明该控制系统的滞后性越小，控制越精准

举一个例子，使用动态模拟某储罐通过控制出料阀开度来控制罐内液位的过程

工艺流程如下：

将阀门从0%开到50%，稳定后再调节到30%的响应时间曲线如下：

具体的模拟过程见本博客文章：HYSY实现动态模拟

项目展示

晒一下自己做过的两个项目，感受一下化工过程模拟的美~

丙烯水合法年产6万吨异丙醇项目

二氧化碳直接加氢年产5万吨甲醇项目

29

学习不停，进步不止~