Доклад - Лаборатория химической термодинамики

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Химический факультет
Кафедра физической химии
Лаборатория химической термодинамики
Общие характеристики
существующих программ моделирования
технологических процессов
Выполнил:
Студент 411 группы
Шиляева Е.А.
Какие программы существуют?
Компания
Aspen Technology
SimSci-Esscor
Chemstations
Программа
Aspen HYSYS
Aspen Plus
PRO/II
DYNSIM
ChemCAD
Aspen HYSYS
Возможности Aspen HYSYS:
• Построение стационарных моделей при проектировании
технологических процессов
• Мониторинг состояния оборудования и выявление
неисправностей
• Оптимизация технологических режимов
• Бизнес - планирование
Aspen HYSYS
Особенности Aspen HYSYS:
• Удобный графический интерфейс (PFD – Process Flowsheet Diagram)
• Обширная база данных с возможностью добавления
пользовательских компонентов
• Открытая архитектура
• Обширная библиотека модульных операций
• Детальный проектный и поверочный расчет теплообменников
• Экономическая оценка проекта
• Передача данных в конструкторскую программу
Aspen Plus
Возможности Aspen Plus:
• Построение стационарных и динамических моделей при
проектировании технологических процессов
• Мониторинг состояния оборудования и выявление
неисправностей
• Оптимизация технологических режимов
• Бизнес - планирование
Aspen Plus
Особенности Aspen Plus:
• Возможность термодинамического моделирования процессов с
участием электролитов и твердой фазы
• Создание подсхем и образцов
• Анализ сходимости
• Расчетный анализ
• Спецификации единиц оборудования
• Определение технологических условий процесса, при которых
достигается максимум любой заданной пользователем целевой
функции
• Возможность построения динамических моделей
PRO/II
Возможности PRO/II:
• Построение стационарных и динамических моделей при
проектировании технологических процессов
• Оценка конструкций установки
• Оптимизация выхода готового продукта
PRO/II
Особенности PRO/II:
• Удобный графический интерфейс
• Открытая архитектура
• Возможность проведения гидравлических расчетов
• Возможность термодинамического моделирования процессов с
участием электролитов и твердой фазы
• Обширная база данных с возможностью добавления
пользовательских компонентов
• Анализ сходимости
DYNSIM
Возможности DYNSIM:
• Построение стационарных и динамических моделей при
проектировании технологических процессов
• Повышение безопасности работы предприятия
• Мониторинг рабочих характеристик
• Оптимизация в реальном времени
DYNSIM
Особенности DYNSIM:
• Удобный графический интерфейс
• Возможность построения динамических моделей
• Обеспечение безаварийного пуска
• Анализ процесса пуска, остановки и эксплуатации
• Быстрый анализ надежности сложно взаимодействующих контуров
управления
ChemCAD
Возможности ChemCAD:
• Построение стационарных и динамических моделей при
проектировании технологических процессов
• Определение конструкционных параметров типового
оборудования
• Бизнес-планирование
• Оптимизация технологических схем химических производств
ChemCAD
Особенности ChemCAD:
• Удобный графический интерфейс
• Возможность построения динамических моделей
• Прогнозирование и вычисление отсутствующих в базе данных
свойств индивидуальных веществ
• Оптимизация работы систем автоматического регулирования
химико-технологических процессов
• Экономическая оценка проекта
Программа
Статическая модель
Динамическая модель
Стоимость оборудования
Оптимизация on-line
Мониторинг
PFD-интерфейс
Добавление баз данных
Открытая архитектура
Детальный проект
Конструкторская программа
Анализ сходимости
Расчетный анализ
Электролиты
Спецификации
Оценка данных
Aspen HYSYS
Aspen Plus
PRO/II
DYNSIM
ChemCAD
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
+
+
+
+
-
Программа
Статическая модель
Динамическая модель
Стоимость оборудования
Оптимизация on-line
Мониторинг
PFD-интерфейс
Добавление баз данных
Открытая архитектура
Детальный проект
Конструкторская программа
Анализ сходимости
Расчетный анализ
Электролиты
Спецификации
Оценка данных
Aspen HYSYS
Aspen Plus
PRO/II
DYNSIM
ChemCAD
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
+
+
+
+
-
Программа
Статическая модель
Динамическая модель
Стоимость оборудования
Оптимизация on-line
Мониторинг
PFD-интерфейс
Добавление баз данных
Открытая архитектура
Детальный проект
Конструкторская программа
Анализ сходимости
Расчетный анализ
Электролиты
Спецификации
Оценка данных
Aspen HYSYS
Aspen Plus
PRO/II
DYNSIM
ChemCAD
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
+
+
+
+
-
Программа
Статическая модель
Динамическая модель
Стоимость оборудования
Оптимизация on-line
Мониторинг
PFD-интерфейс
Добавление баз данных
Открытая архитектура
Детальный проект
Конструкторская программа
Анализ сходимости
Расчетный анализ
Электролиты
Спецификации
Оценка данных
Aspen HYSYS
Aspen Plus
PRO/II
DYNSIM
ChemCAD
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
+
+
+
+
-
Программа
Статическая модель
Динамическая модель
Стоимость оборудования
Оптимизация on-line
Мониторинг
PFD-интерфейс
Добавление баз данных
Открытая архитектура
Детальный проект
Конструкторская программа
Анализ сходимости
Расчетный анализ
Электролиты
Спецификации
Оценка данных
Aspen HYSYS
Aspen Plus
PRO/II
DYNSIM
ChemCAD
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
+
+
+
+
-
Программа
Статическая модель
Динамическая модель
Стоимость оборудования
Оптимизация on-line
Мониторинг
PFD-интерфейс
Добавление баз данных
Открытая архитектура
Детальный проект
Конструкторская программа
Анализ сходимости
Расчетный анализ
Электролиты
Спецификации
Оценка данных
Aspen HYSYS
Aspen Plus
PRO/II
DYNSIM
ChemCAD
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
+
+
+
+
-
Программа
Статическая модель
Динамическая модель
Стоимость оборудования
Оптимизация on-line
Мониторинг
PFD-интерфейс
Добавление баз данных
Открытая архитектура
Детальный проект
Конструкторская программа
Анализ сходимости
Расчетный анализ
Электролиты
Спецификации
Оценка данных
Aspen HYSYS
Aspen Plus
PRO/II
DYNSIM
ChemCAD
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
+
+
+
+
-
Программа
Статическая модель
Динамическая модель
Стоимость оборудования
Оптимизация on-line
Мониторинг
PFD-интерфейс
Добавление баз данных
Открытая архитектура
Детальный проект
Конструкторская программа
Анализ сходимости
Расчетный анализ
Электролиты
Спецификации
Оценка данных
Aspen HYSYS
Aspen Plus
PRO/II
DYNSIM
ChemCAD
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
+
+
+
+
-
Программа
Статическая модель
Динамическая модель
Стоимость оборудования
Оптимизация on-line
Мониторинг
PFD-интерфейс
Добавление баз данных
Открытая архитектура
Детальный проект
Конструкторская программа
Анализ сходимости
Расчетный анализ
Электролиты
Спецификации
Оценка данных
Aspen HYSYS
Aspen Plus
PRO/II
DYNSIM
ChemCAD
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
+
+
+
+
-
Программа
Статическая модель
Динамическая модель
Стоимость оборудования
Оптимизация on-line
Мониторинг
PFD-интерфейс
Добавление баз данных
Открытая архитектура
Детальный проект
Конструкторская программа
Анализ сходимости
Расчетный анализ
Электролиты
Спецификации
Оценка данных
Aspen HYSYS
Aspen Plus
PRO/II
DYNSIM
ChemCAD
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
+
+
+
+
-
Программа
Статическая модель
Динамическая модель
Стоимость оборудования
Оптимизация on-line
Мониторинг
PFD-интерфейс
Добавление баз данных
Открытая архитектура
Детальный проект
Конструкторская программа
Анализ сходимости
Расчетный анализ
Электролиты
Спецификации
Оценка данных
Aspen HYSYS
Aspen Plus
PRO/II
DYNSIM
ChemCAD
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
+
+
+
+
-
Программа
Статическая модель
Динамическая модель
Стоимость оборудования
Оптимизация on-line
Мониторинг
PFD-интерфейс
Добавление баз данных
Открытая архитектура
Детальный проект
Конструкторская программа
Анализ сходимости
Расчетный анализ
Электролиты
Спецификации
Оценка данных
Aspen HYSYS
Aspen Plus
PRO/II
DYNSIM
ChemCAD
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
+
+
+
+
-
Программа
Статическая модель
Динамическая модель
Стоимость оборудования
Оптимизация on-line
Мониторинг
PFD-интерфейс
Добавление баз данных
Открытая архитектура
Детальный проект
Конструкторская программа
Анализ сходимости
Расчетный анализ
Электролиты
Спецификации
Оценка данных
Aspen HYSYS
Aspen Plus
PRO/II
DYNSIM
ChemCAD
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
+
+
+
+
-
Программа
Статическая модель
Динамическая модель
Стоимость оборудования
Оптимизация on-line
Мониторинг
PFD-интерфейс
Добавление баз данных
Открытая архитектура
Детальный проект
Конструкторская программа
Анализ сходимости
Расчетный анализ
Электролиты
Спецификации
Оценка данных
Aspen HYSYS
Aspen Plus
PRO/II
DYNSIM
ChemCAD
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
+
+
+
+
-
Программа
Статическая модель
Динамическая модель
Стоимость оборудования
Оптимизация on-line
Мониторинг
PFD-интерфейс
Добавление баз данных
Открытая архитектура
Детальный проект
Конструкторская программа
Анализ сходимости
Расчетный анализ
Электролиты
Спецификации
Оценка данных
Aspen HYSYS
Aspen Plus
PRO/II
DYNSIM
ChemCAD
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
+
+
+
+
-
Однако
• GIBBS, КОМФОРТ, DESIGN II
• PIPEPHASE, TACITE
• VISUAL FLOW
• FI-HEATER
• SAFETY
• TOKSI
Какие методы используются?
1. Обобщенные корреляции, такие как метод расчета коэффициентов
фазового равновесия Чао-Сидера и метод расчета плотности жидкости API
2. Уравнения состояния, такие как метод расчета Соава-Редлиха-Квонга для
коэффициента фазового равновесия, энтальпий, энтропий и плотностей
3. Методы коэффициентов активности жидкости, такие как метод NRTL для
расчета коэффициента фазового равновесия
4. Методы фугитивности паров, такие как метод Хайдена-О’Коннела для
димеризующихся веществ
5. Специальные методы расчета свойств специфических систем компонентов,
таких как спирты, амины, гликоли и системы кислой воды.