第1讲 化工过程模拟概论及ProII使用过程简介
1.1查找相关资料,说明在线性代数方程组的解法中,序贯模块法、联立方程法和联立模块法各有何优缺点?ProII采用的是哪种解法? 答:ProII采用的是序贯模块法。 (1)序贯模块法优缺点:
优点:1.与实际过程直观联系强,十分便于化工技术人员理解和使用;
2.迄今所开发和积累下来的各种单元操作模块都可得到充分利用; 3.计算出错时易于诊断出错位置; 4.需要计算机内存较小。
缺点:1.迭代层次多导致计算量大;
2.计算效率较低,不适于设计性问题和优化问题。 (2) 联立方程法优缺点:
优点:1.变量选择灵活;
2.特别适用于控制和优化问题。
缺点:1.必须解决大型非线性方程组的快速、稳定的求解问题;
2.对计算机资源要求高; 3.对初值要求高;
4.某些化工过程难以用精确的数学模型表达。
(3) 联立模块法优缺点:
优点:1.简化模型组成的方程组联解代替回路迭代计算,计算效率较高。
2.简化模型方程组维数比联立方程组中严格模型方程组的维数小很多。是线
性方程组,易于联立求解。
3.可利用丰富的序贯模块资源,且基于模块计算过程使模拟出现错误时容易
进行错误诊断。
缺点:1.将严格模型做成简化模型时,需要花费机时;
2.用简化模型来寻求优化时,其解与严格模型优化解是否一致有争论。
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1.2 ProII在化工过程设计中的主要作用是什么?与自行编制模拟程序解决流程模拟的问题相比,你认为商业化的过程模拟软件具有哪些优势?
答:(1)ProII在化工过程设计中的主要作用是作为设计、操作和优化的过程流程模拟器。
(2)可能没有自编模拟程序灵活,但是ProII强大的功能弥补了这一点。相比于自编流程模拟程序,ProII是一个综合性的软件,其功能强大,适用性强,基本包可满足一个综合性的石油化工厂工艺过程流程模拟分析要求,说明书中有大量实用的例子,众多的工艺模型,广泛的生产工艺过程,更具工程实用性;使用方便,操作简洁,降低成本和操作费用,数据库十分强大。它能灵活地模拟有机工艺和无机工艺。它广泛适用于氨的生产,工业废气处理,基本的和中间的石化产品,聚合物、制药,电解系统(如:胺、酸、盐、酸水和腐蚀清除);它能精确的模拟复杂的电解质化学、非理想蒸馏,多种反应系统,气液固分离等等。
1.3 简述ProII使用过程的具体步骤。 答:ProII使用步骤:
(1) 规定操作单元,连接物流线; (2) 规定单位制; (3) 规定组分;
(4) 选择热力学模型和传递性质模型;
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(5) 输入物流的规定; (6) 输入操作单元的规定; (7) 运行;
(8) 查看并分析模拟结果。
1.4 要使ProII输入数据的单位制为公制(Metric),而输出结果的单位制为国际制(SI),应如何设置? 答:ProII设置单位默认值:
(1) 从Options菜单中选择Simulation Defaults;
(2) 选择Unit of Measure,将弹出设置单位制默认值窗口;
(3) 选择模拟数据输入要求的默认单位制,默认为英制,选择公制(Metric);
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(4) 选择模拟数据输出要求的默认单位制,默认为英制,选择国际制(SI)。 1.5用ProII软件对以下各化合物进行物性估算。 (a) 碳酸二苯酯 (一种聚酯原料)
OOCO
(b) 分散黄棕S-2RFL (偶氮染料)
ClCH2CH2CNO2NClNNNCH2CH2OCOCH3
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1.6建立以下过程的Pro/II模拟模型:
将800 kmol/hr的低浓甲醇(甲醇20%w,水 80%w,20 C,1 bar)与1000 kmol/hr的高浓甲醇(甲醇 90%w,水10%w,30 C,1.5 bar)混合。 求混合后的温度和体积流量。(25.6934℃,56.0405m3/hr)
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