Aspen Plus, Aspen HYSYS, ChemCad и MATLAB, PRO — это широко используемые симуляторы процессов для моделирования , симуляции и оптимизации процесса дистилляции в химической промышленности. [1] [2] Дистилляция – это метод преимущественного отделения более летучих компонентов сырья от менее летучих с последующей конденсацией . Образующийся пар богаче более летучими компонентами. Распределение компонента в двух фазах определяется соотношением равновесия пар-жидкость. На практике дистилляцию можно проводить двумя основными методами. Первый метод основан на производстве пара, кипящего жидкую смесь, подлежащую разделению, и конденсации паров без возможности возврата жидкости в перегонный аппарат. Рефлюкса нет . Второй метод основан на возврате части конденсата в куб при таких условиях, что возвращающаяся жидкость находится в тесном контакте с парами на пути к конденсатору. [3] [4]
Моделирование химических процессов — это метод, используемый при проектировании процессов химического машиностроения . Моделирование процесса определяется как физическое , математическое или логическое представление реального процесса, системы или явления с использованием библиотеки моделей, присутствующей в программном обеспечении симулятора процесса. В этом методе с помощью программного обеспечения симулятора процесса мы определяем систему взаимосвязанных компонентов. Система определяется как группа объектов, которые объединены в некотором регулярном порядке или взаимозависимости для достижения некоторой цели. Какая система затем решается, чтобы можно было предсказать стационарное или динамическое поведение системы. Компоненты системы и соединения представлены в виде технологической схемы . [5] Блок-схема процесса производства аммиака (Finlayson, 2006) показана на рисунке 1 ниже с использованием программного обеспечения aspen plus.
Важнейшим результатом разработки математической модели химико -технологической системы является понимание того, что на самом деле обеспечивает ход процесса. Математические модели могут быть полезны на всех этапах химического машиностроения, от исследований и разработок до эксплуатации предприятий и даже в исследованиях бизнеса и экономики. В основе математических моделей лежат основы физических и химических законов, такие как законы сохранения массы , энергии и импульса , степени свободы . Математическое моделирование – это во многом искусство. [6] Чтобы стать хорошим специалистом по математическому моделированию, нужны опыт, практика и умственные способности.
Моделирование — это представление реального процесса или системы в течение определенного периода времени. Моделирование может выполняться вручную или на компьютере . Моделирование включает в себя создание искусственной истории системы и наблюдение искусственной истории, чтобы сделать выводы относительно рабочих характеристик реальной системы. Таким образом, имитационное моделирование может использоваться как в качестве инструмента анализа для прогнозирования эффекта изменений в существующей системе, так и в качестве инструмента проектирования для прогнозирования производительности новой системы в различных обстоятельствах. [7] Моделирование процесса описывает блок-схему процессов, в которой присутствуют различные единичные операции , связанные потоками продуктов.
Он широко используется как в образовательной сфере, так и в промышленности для прогнозирования поведения процесса с использованием уравнений материального баланса, отношений равновесия, кинетики реакций и т. Д. [6]