化工过程的模拟与优化课件

化工过程的模拟与优亻0●●●●●●●●●●●●●●●●●●●化工过程的模拟与优亻1●●●●●●●●●●0绪论●●>什么叫过程模拟?一般方法?过程模拟的用处?优点,限制?过程模拟的一些基本概念●●●●2●●●●●●●●模拟的概念和一般方法●●0●●>模拟(simulation):利用一个更为方便、经济而性能相似的系统来模仿复杂系统的性能系统A:复杂,难预测;系统B:简单,操作特性与A相同物理模拟:系统A与B,性能相似,物理化学过程本质一样,仅规模尺寸不同数学模拟:系统A与B,物理过程本质不同,B为计算机B的数学方程可以描述化工过程A●●●●3●●●●●●●●●●0"模拟”可以理解为“模仿”与“拟合”,是用计算机(软件)作为工具,去模仿一个过程(反应、精馏、吸收、萃取、换热、结晶等),根据用户所给过程的条件(温度、压力、流量、设备尺寸),对相应过程进行物料平衡、能量平衡、及相平衡、化学平衡的计算,从而预测过程中可能发生的现象,指导科研、设计、生产部门的工作≯过程可以是实际生产过程、实验过程、假想过程≯当前进行系统研究的普适化方法,生产操作的辅助具●●●●4●●●●●●●●环境化学●●0105●●●供应链管理模拟的层次(三大层次)104〉管理业务过程(核心企业优化企业经营管理)〉化工过程模拟(核心制造工厂传一反,流程模拟工艺装置10-7-102m)分子模拟(核心:产品单元设备设计)三传一反NANO系统分子模拟10-0●●●●5●●●●步骤●●●●●●0●●>1.提出问题(决定意义)2.寻找过程的已知规律,理论基础〉3.化工基础数据的收集整理(物性,单元操作,成本核算等)4.建立数学模型(最困难一环)减少变量和方程数目,忽略次要影响因素判定最合适模型〉5.选择解算方法6.编制程序7.求解〉8.整理结果,核对,验证模型是否正确●●●●6●●●●>模型分类●●●●●●0●●>1.数学描述本质机理模型:基于物理-化学过程的本质和机理经验模型(黑箱模型):实测数据为基础>2.时间关系稳态模型,动态模型3.过程属性〉确定模型,模糊模型,随机模型>4.系统工程学白箱模型,黑箱模型,灰色模型5.过程对象的数学描述方法集中参数模型:参数的数值与空间位置无关分布参数模型:参数是空间位置的函数●●●●7●●●●●●●●●●0●●2.数学模拟的用途及限制>用途1.化工开发过程(放大)〉特点:放大至工业化的速度越来越快;开发新工艺要求技术合理并达到最优化;提供信息全面完整实质:利用实验室获得的结果以及前人积累的对物理-化学规律的了解,建立一个描述过程的初级模型,然后通过与各种试验客队,不断修改数学模型,尽可能的把对木过程的正确理解都反映到数学模型中去,此模型即为放大过程的基础●●●●8●●●●2.化工设计●●●●●●0流程方案的选择●●●设计基础:确定设计参数,固定设计参数值的确定,数学模型的选择等设计策略:对剩余设计变量进行初值选定以及确定合适的收敛方法工芑设计(核心)物料与热量衡算,工艺流股总揽,工艺流程图,工艺说明,热力学第二定律分析〉减少装置设计时间,提高工作效率,便于多方案评比,给出信息深入全面3.改进工厂生产操作〉在给定的限制内优化工艺条件,如:如何在规定的产品规格条件下,减少公用工程的使用量不设计设备改造,投资小,见效快4.过程控制5.规划和计划●●●●9●●●●●●●●●●0●●限制1.数学模型的准确性和有效性取决于实测数据的准确性化学反应动力学数据往往存在很大不确定性2.数学解算工具的局限〉3.模型的实际意义赋予应谨慎〉4.必须强调数学模型(特别是经验模型)的危险性●●●●10化工过程的模拟与优化课件11化工过程的模拟与优化课件12化工过程的模拟与优化课件13化工过程的模拟与优化课件14化工过程的模拟与优化课件15化工过程的模拟与优化课件16化工过程的模拟与优化课件17化工过程的模拟与优化课件18化工过程的模拟与优化课件19化工过程的模拟与优化课件20化工过程的模拟与优化课件21化工过程的模拟与优化课件22化工过程的模拟与优化课件23化工过程的模拟与优化课件24化工过程的模拟与优化课件25化工过程的模拟与优化课件26化工过程的模拟与优化课件27化工过程的模拟与优化课件28化工过程的模拟与优化课件29化工过程的模拟与优化课件30化工过程的模拟与优化课件31化工过程的模拟与优化课件32化工过程的模拟与优化课件33化工过程的模拟与优化课件34化工过程的模拟与优化课件35化工过程的模拟与优化课件36化工过程的模拟与优化课件37化工过程的模拟与优化课件38化工过程的模拟与优化课件39化工过程的模拟与优化课件40化工过程的模拟与优化课件41化工过程的模拟与优化课件42化工过程的模拟与优化课件43化工过程的模拟与优化课件44化工过程的模拟与优化课件45化工过程的模拟与优化课件46化工过程的模拟与优化课件47化工过程的模拟与优化课件48化工过程的模拟与优化课件49化工过程的模拟与优化课件50化工过程的模拟与优化课件51化工过程的模拟与优化课件52化工过程的模拟与优化课件53化工过程的模拟与优化课件54化工过程的模拟与优化课件55化工过程的模拟与优化课件56化工过程的模拟与优化课件57化工过程的模拟与优化课件58化工过程的模拟与优化课件59化工过程的模拟与优化课件60化工过程的模拟与优化课件61化工过程的模拟与优化课件62化工过程的模拟与优化课件63化工过程的模拟与优化课件64化工过程的模拟与优化课件65化工过程的模拟与优化课件66化工过程的模拟与优化课件67化工过程的模拟与优化课件68化工过程的模拟与优化课件69化工过程的模拟与优化课件70化工过程的模拟与优化课件71化工过程的模拟与优化课件72化工过程的模拟与优化课件73化工过程的模拟与优化课件74化工过程的模拟与优化课件75化工过程的模拟与优化课件76化工过程的模拟与优化课件77化工过程的模拟与优化课件78化工过程的模拟与优化课件79化工过程的模拟与优化课件80化工过程的模拟与优化课件81化工过程的模拟与优化课件82化工过程的模拟与优化课件83化工过程的模拟与优化课件84化工过程的模拟与优化课件85化工过程的模拟与优化课件86化工过程的模拟与优化课件87化工过程的模拟与优化课件88化工过程的模拟与优化课件89化工过程的模拟与优化课件90化工过程的模拟与优化课件91化工过程的模拟与优化课件92化工过程的模拟与优化课件93化工过程的模拟与优化课件94化工过程的模拟与优化课件95化工过程的模拟与优化课件96化工过程的模拟与优化课件97化工过程的模拟与优化课件98化工过程的模拟与优化课件99化工过程的模拟与优化课件100化工过程的模拟与优化课件101化工过程的模拟与优化课件102化工过程的模拟与优化课件103化工过程的模拟与优化课件104化工过程的模拟与优化课件105化工过程的模拟与优化课件106化工过程的模拟与优化课件107化工过程的模拟与优化课件108化工过程的模拟与优化课件109化工过程的模拟与优化课件110化工过程的模拟与优化课件111化工过程的模拟与优化课件112化工过程的模拟与优化课件113化工过程的模拟与优化课件114化工过程的模拟与优化课件115化工过程的模拟与优化课件116化工过程的模拟与优化课件117化工过程的模拟与优化课件118化工过程的模拟与优化课件119化工过程的模拟与优化课件120化工过程的模拟与优化课件121化工过程的模拟与优化课件122化工过程的模拟与优化课件123化工过程的模拟与优亻0●●●●●●●●●●●●●●●●●●●化工过程的模拟与优亻124●●●●●●●●●●0绪论●●>什么叫过程模拟?一般方法?过程模拟的用处?优点,限制?过程模拟的一些基本概念●●●●125●●●●●●●●模拟的概念和一般方法●●0●●>模拟(simulation):利用一个更为方便、经济而性能相似的系统来模仿复杂系统的性能系统A:复杂,难预测;系统B:简单,操作特性与A相同物理模拟:系统A与B,性能相似,物理化学过程本质一样,仅规模尺寸不同数学模拟:系统A与B,物理过程本质不同,B为计算机B的数学方程可以描述化工过程A●●●●126●●●●●●●●●●0"模拟”可以理解为“模仿”与“拟合”,是用计算机(软件)作为工具,去模仿一个过程(反应、精馏、吸收、萃取、换热、结晶等),根据用户所给过程的条件(温度、压力、流量、设备尺寸),对相应过程进行物料平衡、能量平衡、及相平衡、化学平衡的计算,从而预测过程中可能发生的现象,指导科研、设计、生产部门的工作≯过程可以是实际生产过程、实验过程、假想过程≯当前进行系统研究的普适化方法,生产操作的辅助具●●●●127●●●●●●●●环境化学●●0105●●●供应链管理模拟的层次(三大层次)104〉管理业务过程(核心企业优化企业经营管理)〉化工过程模拟(核心制造工厂传一反,流程模拟工艺装置10-7-102m)分子模拟(核心:产品单元设备设计)三传一反NANO系统分子模拟10-0●●●●128●●●●步骤●●●●●●0●●>1.提出问题(决定意义)2.寻找过程的已知规律,理论基础〉3.化工基础数据的收集整理(物性,单元操作,成本核算等)4.建立数学模型(最困难一环)减少变量和方程数目,忽略次要影响因素判定最合适模型〉5.选择解算方法6.编制程序7.求解〉8.整理结果,核对,验证模型是否正确●●●●129●●●●>模型分类●●●●●●0●●>1.数学描述本质机理模型:基于物理-化学过程的本质和机理经验模型(黑箱模型):实测数据为基础>2.时间关系稳态模型,动态模型3.过程属性〉确定模型,模糊模型,随机模型>4.系统工程学白箱模型,黑箱模型,灰色模型5.过程对象的数学描述方法集中参数模型:参数的数值与空间位置无关分布参数模型:参数是空间位置的函数●●●●130●●●●●●●●●●0●●2.数学模拟的用途及限制>用途1.化工开发过程(放大)〉特点:放大至工业化的速度越来越快;开发新工艺要求技术合理并达到最优化;提供信息全面完整实质:利用实验室获得的结果以及前人积累的对物理-化学规律的了解,建立一个描述过程的初级模型,然后通过与各种试验客队,不断修改数学模型,尽可能的把对木过程的正确理解都反映到数学模型中去,此模型即为放大过程的基础●●●●131●●●●2.化工设计●●●●●●0流程方案的选择●●●设计基础:确定设计参数,固定设计参数值的确定,数学模型的选择等设计策略:对剩余设计变量进行初值选定以及确定合适的收敛方法工芑设计(核心)物料与热量衡算,工艺流股总揽,工艺流程图,工艺说明,热力学第二定律分析〉减少装置设计时间,提高工作效率,便于多方案评比,给出信息深入全面3.改进工厂生产操作〉在给定的限制内优化工艺条件,如:如何在规定的产品规格条件下,减少公用工程的使用量不设计设备改造,投资小,见效快4.过程控制5.规划和计划●●●●132●●●●●●●●●●0●●限制1.数学模型的准确性和有效性取决于实测数据的准确性化学反应动力学数据往往存在很大不确定性2.数学解算工具的局限〉3.模型的实际意义赋予应谨慎〉4.必须强调数学模型(特别是经验模型)的危险性●●●●133化工过程的模拟与优化课件134化工过程的模拟与优化课件135化工过程的模拟与优化课件136化工过程的模拟与优化课件137化工过程的模拟与优化课件138化工过程的模拟与优化课件139化工过程的模拟与优化课件140化工过程的模拟与优化课件141化工过程的模拟与优化课件142化工过程的模拟与优化课件143化工过程的模拟与优化课件144化工过程的模拟与优化课件145化工过程的模拟与优化课件146化工过程的模拟与优化课件147化工过程的模拟与优化课件148化工过程的模拟与优化课件149化工过程的模拟与优化课件150化工过程的模拟与优化课件151化工过程的模拟与优化课件152化工过程的模拟与优化课件153化工过程的模拟与优化课件154化工过程的模拟与优化课件155化工过程的模拟与优化课件156化工过程的模拟与优化课件157化工过程的模拟与优化课件158化工过程的模拟与优化课件159化工过程的模拟与优化课件160化工过程的模拟与优化课件161化工过程的模拟与优化课件162化工过程的模拟与优化课件163化工过程的模拟与优化课件164化工过程的模拟与优化课件165化工过程的模拟与优化课件166化工过程的模拟与优化课件167化工过程的模拟与优化课件168化工过程的模拟与优化课件169化工过程的模拟与优化课件170化工过程的模拟与优化课件171化工过程的模拟与优化课件172化工过程的模拟与优化课件173化工过程的模拟与优化课件174化工过程的模拟与优化课件175化工过程的模拟与优化课件176化工过程的模拟与优化课件177化工过程的模拟与优化课件178化工过程的模拟与优化课件179化工过程的模拟与优化课件180化工过程的模拟与优化课件181化工过程的模拟与优化课件182化工过程的模拟与优化课件183化工过程的模拟与优化课件184化工过程的模拟与优化课件185化工过程的模拟与优化课件186化工过程的模拟与优化课件187化工过程的模拟与优化课件188化工过程的模拟与优化课件189化工过程的模拟与优化课件190化工过程的模拟与优化课件191化工过程的模拟与优化课件192化工过程的模拟与优化课件193化工过程的模拟与优化课件194化工过程的模拟与优化课件195化工过程的模拟与优化课件196化工过程的模拟与优化课件197化工过程的模拟与优化课件198化工过程的模拟与优化课件199化工过程的模拟与优化课件200化工过程的模拟与优化课件201化工过程的模拟与优化课件202化工过程的模拟与优化课件203化工过程的模拟与优化课件204化工过