ChemCAD是由Chemstations公司推出的一款极具应用
和推广价值的软件[ 1, 2 ] ,它主要用于化工生产方面的工艺开
发、优化设计和技术改造[ 3 - 5 ]。由于ChemCAD内置的专家
系统数据库集成了多个方面且非常详尽的数据,使得Chem2
CAD可以应用于化工生产的诸多领域,而且随着Chemsta2
tions公司的深入开发, ChemCAD的应用领域还将不断拓展。
1应用范围
ChemCAD的应用范围包含了化学工业细分出来的多个
方面,如炼油、石化、气体、气电共生、工业安全、特化、制药、
生化、污染防治、清洁生产等。它可以对这些领域中的工艺
过程进行计算机模拟并为实际生产提供参考和指导。
ChemCAD内置了功能强大的标准物性数据库, 它以
A IChE的D IPPR数据库为基础,加上电解质共约2000多种
纯物质,并允许用户添加多达2000个组分到数据库中,可以
定义烃类虚拟组分用于炼油计算,也可以通过中立文件嵌入
物性数据,从5. 3版开始还提供了200多种原油的评价数据
库,是工程技术人员用来对连续操作单元进行物料平衡和能
量平衡核算的有力工具。使用它,可以在计算机上建立和现
场装置吻合的数据模型,并通过运算模拟装置的稳态和动态
运行,为工艺开发、工程设计以及优化操作提供理论指导。
在工程设计中,无论是建立一个新厂或是对老厂进行改
造, ChemCAD都可以用来选择方案,研究非设计工况的操作
以及工厂处理原料范围的灵活性。工艺设计模拟研究不仅
可以避免工厂设备交付前的费用估算错误,还可用模拟模型
来优化工艺设计,同时通过一系列的工况研究,来确保工厂
能在较大范围的操作条件内良好运行。即使是在工程设计
的最初阶段,也可用这个模型来估计工艺条件变化对整个装
置性能的影响。
对于老厂,由ChemCAD建立的模型可作为工程技术人
员用来改进工厂操作以提高产量产率、减少能量消耗、降低
生产成本的有力工具。可模拟确定操作条件的变化以适应
原料、产品要求和环境条件的变化,也可模拟研究工厂合理
化方案以消除“瓶颈”问题,或模拟采用先进技术改善工厂状
况的可行性,如采用改进的催化剂、新溶剂或新的工艺过程
操作单元。
2使用方法
ChemCAD高度集成、界面友好、操作简单。ChemCAD附
带了多个系统和模块,只需稍作修改便可使用,可满足一般
用户的需要。也可根据需要,自己新建一个模块,按需设置
好参数,便可使用。
2. 1画流程图
单击菜单栏File按钮,选择New Job,在弹出的文件保存
对话框中选好路径后单击保存便完成了模块新建任务。此
时操作界面会有所改变,菜单栏和工具栏选项都有所增加,
且会弹出画流程图的面板,面板上一个符号代表一种设备或
工具,如图1所示。左键单击面板,此时鼠标会变成小方框,
然后在空白处单击,便可添加相应的设备。将相应的设备连
接好,按需画好流程图后,便可开始下一步的操作。画流程
图这一步,可以全部由自己画出,也可由附带的模块修改而
成,方法是:单击File按钮,选择Open Job,弹出选择模块对
话框,在相应的路径中选择相应的模块后,单击打开,便打开
了所选模块,然后在菜单栏中选择Edit Flowsheet,这个按钮
会变为Run Simulation,并弹出如图1右侧的面板,这时便可
开始编辑流程图。要改变流程线路时,右键单击要改变线
路,选择Reroute stream,将弹出一个跟随鼠标移动的大的十
字虚线,便可开始布线;若要改变流程图中的操作单元,右键
单击要改变单元,选择Swap unit,然后在面板中选择需要的
单元,在相应的位置单击便可完成操作单元的更换;若需在
流程图线路中插入操作单元,右键单击相应位置,选择Insert
unit,在面板中选择需要的单元,然后在相应位置单击便完成
了插入操作。除了以上操作外,还可以删除线路或单元。
图1ChemCAD操作界面
2. 2 设置单位
在菜单栏中单击Format,然后单击Engineering Units,会
弹出一个对话框,可选择Alt SI、SI等多个单位标准,选好后
单击OK,便可完成单位设置。
2. 3 选择组分
单击菜单栏Thermophysical,选择Component list,这时会
弹出一个对话框,在组分数据库右侧选择需要的组分,单击
Add,再单击OK,完成组分添加。
2. 4 选择热力学模型
单击Thermophysical,选择K - values,会弹出一个对话
框,设置好后单击OK,便完成了K值设置;接着是设置焓,同
样是在Thermophysical菜单下,选择Enthalpy,设置好后单击
OK即可完成;然后在Thermophysical菜单中选择K - Value
Wizard,这一项可以设置温度、压强等的最大和最小值。在
Thermophysical菜单中还有电解液等选项,只要按需设置好
即可。
2. 5 指定详细进料物流
每一个物料(包括原料和产品)都必须详细设置。单击
菜单栏Specifications,在弹出的菜单中选择相应的选项进行
设置。单击Specifications,选择Select Streams,弹出ID号输
入对话框,输入ID号,单击OK,弹出编辑对话框,设置好相
应的选项后单击OK即可。设置好这一项可以计算相关的
泡点或露点值。
2. 6 详细指定各单元操作
左键双击或在Specifications菜单中选择Select Unitop s
选项,弹出设置对话框,框中有一个Help 按键,单击弹出帮
助文档,可以查看详细内容。设置好后单击OK,弹出提示对
话框,提示错误或警告,因为错误的设置会使系统运行时出
现错误或不能运行,不能得到准确的数据。错误提示是为了
阻止系统运行,警告是为了提示用户设置要正确,如果不管
就可以忽略,系统会照常运行。
2. 7 运行
可以选择整个系统或单个操作单元运行,也可以选择一
个循环线路运行,只需在Run菜单中分别选择Run All、Run
Selected Units或Recycles即可实现。执行后两个操作时会
弹出一个对话框,单击所要运行的单元,单击OK便开始运
行。还可设置运行顺序,只需在Run菜单中选择Calculation
Sequence,在弹出的对话框中设置好后单击OK即可。
2. 8 查看运行结果
单击Results,在弹出的菜单中选择需要查看的选项,就
会有一个文档弹出来,里面记有详细的结果。查看运行结果
之后,便可计算设备规格,然后按需优化,最后便是生成物料
流程图。
3功能扩展
ChemCAD 的功能扩展可以通过用户新建流程图来实
现。ChemCAD内置了强大的数据库,用户可以新建或在已
有流程图的基础上进行修改。由于面板中所提供的设备有
限, ChemCAD提供了画设备的工具,用户可以按照自己的需
要画好一个符号,然后设置好相关的参数,便可作为一种设
备使用。此外,开发ChemCAD的Chemstations公司也在不断
扩大其数据库,有些现在还不能处理的生产流程,可以将方
案提交给Chemstations公司来处理。相信在不久的将来,
ChemCAD的功能将更为强大,应用领域将更加广泛。
