常用化工流程模拟软件的比较

随着科学技术的发展，计算机变得更加普遍，作为一名化工人员，不但要会解决化工问题，而且要会利用计算机解决化工问题，使化工生产达到事倍功半的效果。而用计算机解决化工问题，就是利用计算机进行化工生产的模拟。化工过程模拟是利用计算机实现化工生产过程的“再现”，采用数学方法来描述化工过程，通过应用计算机辅助计算手段，进行化工过程物料衡算、热量衡算、设备尺寸估算和能量分析进行环境和经济评价”。通过化工模拟过程，将模拟结果和实验数据结合,可以指导实验，大大节约成本加快新产品和新工艺的开发，而且还可以节约化工设计人员的时间;同时化工流程模拟还可以对化工生产过程的经济效益，过程优化，环境评价进行全面的分析和精确评估;并可以对化工过程的规划、研究、开发及技术的可靠性做出分析。

由于化工模拟是在计算机上进行的化工计算过程，必然要用到一些化工模拟软件。它们一般由物性数据库、单元操作模块、输人和输出部分、解算和管理系统、网络通信五部分构成。目前，最著名的化工流程模拟软件有 Aspen Plus，Pro/I,ChemCAD问，虽然这几种模拟软件具有一般模拟软件的组成部分，但它们又有自己独特的地方。

1 三类化工模拟软件的比较
1.1 Aspen Plus 的发展历史

Aspen Plus是AspenTech公司开发的化工模拟软件，全名称之为“过程工程的先进系统4(Advanced System for Process Engineering，简称ASPEN)。在七十年代后期，美国能源部联合麻省理工学院组织会战，决定开发第三代流程模拟软件，这项工程于 1981 年完成，在 1982 年成立的AspenTech 公司，并将该产品进行商品化，命名为Aspen Plus。该软件到目前已有30多的历史，经过多次的升级和提高，先后推出了十多个版本，经过经典版本Aspen Plus 7.3之后，AspenTech 公司陆续发布了 Aspen Plus 8.0、Aspen Plus 8.4、直到2014年2月，AspenTech 公司发布了 Aspen Plus 8.5。

1.2 Aspen Plus 的特点

(1)完的物性数据Aspen Plus 有两个通用的数据库 Aspen CD(AspenTech 公司自己开发的数据库)和DIPPR(美国化工协会物性数据设计院的数据库)此外还拥有多个专业的数据库。在这些数据库中，包含了将近 6 000 种化合物的物性、900种离子或分子电解质的参数、3314 种固体模型参数、此外还有2450无机物的热化学参数以及涉及5000多个二元混合物的交互参数4000多个。这足以说明AspenPlus的数据库是非常强大的为模拟提供了足够的数据保障。

(2)丰富的单元操作模块:Aspen Plus 拥有50多个单元操作模块，将这些模块有机组合，可以模拟用户所需的流程。此外，Aspen Plus 是其它所有模拟软件工程套件的核心。以Aspen Plus的严格模拟为基础，形成了针对不同用途、不同层次的AspenTech家族软件产品，并为这些软件提供一致的物性支持。例如:AspenTech公司的Petro Frac软件是在Aspen Plus进行模拟的基础上，专门用于炼油厂的模拟软件。

(3)计算方法的独特”唯一将序贯模块算法(SM)和联立方程(EO)算法同时包含在同一个模拟工具中。采用序贯模块算法可以为流程的收敛计算提供初值，采用联立方程算法，可以大大提高了大型流程计算的收敛速度，同时，让以往收敛困难的流程计算成为可能。节省了化工设计时间，降低了成本。

(4)多样的流程/模型分析功能:Aspen Plus不仅能对流程进行模拟，还可以采用灵敏度分析模块和工况分析模块对模拟的结果进行评价

1.3 ChemCAD 的发展历史

ChemCAD是由美国的Chemstations公司开发的化工流程模拟软件，它广泛的应用于化学和石油工业、炼油工业、是对化工生产的工艺开发、优化设计和技术改造的有力软件。经过计算机工程师的不断研究，Chemstations 公司已经推出了 ChemCAD的多个版本，在2014年3月10日，该公司推出了最新版本:ChemCAD 6.5。

1.4 ChemCAD的特点

(1)安装简单对系统要求低相对于AspenPlus，ChemCAD的安装非常简单，只要正确的安装了加密锁，就可以直接安装，一般不需要特殊设置，而Aspen Plus的安装涉及到其他插件的安装和软件的设置，相当麻烦，有一步设置错误，就不能通过安装。

(2)物性选择丰富:ChemCAD的提供了计算“K”值、熔值、熵值、密度、粘度和表面张力的多种选择。在热力学选项方面，ChemCAD提供了大量的最新的热平衡和相平衡的计算方法，包含39种K值计算方法、13种熔值计算方法。这些计算方法可以应用于天然气加工厂、炼油厂以及石油化工厂可以处理直链烃以及电解质、盐、胺、酸水等特殊系统。此外，ChemCAD的标准数据库提供了1800多个纯组分的性质参数和2200对二元交互参数。

(3)完备的单元操作设备:在单元操作模块方面，ChemCAD能和Aspen Plus媲美，ChemCAD提供了超过 40个的单元操作模块供用户选择，此外，还提供了过滤器、结晶器、除尘器、研磨、筛分等13个固体单元操作模块。

(4)强大的计算和分析功能ChemCAD可以求解几乎所有的单元操作，对非常复杂的循环回路也可以轻松处理。和Aspen Plus一样，ChemCAD也具有先进的灵敏度分析功能、先进的优化功能。灵敏度分析模块可以定义2个自变量和多至12个因变量,优化模块可以求解含有 10个自变量的函数的最大值和最小值。
1.5Pro/l的发展历史

Pro/II是美国SimSi公司开发的化工流程模拟软件，最早起源于世界上的第一个蒸留模拟器SPO网，1973年SimSci公司在SPO 的基础上推出了流程模拟器，1979年这个流程模拟软件进一步的发展，即 Pro/I 的前身，很快，Pro/II 成为该领域的国际标准，得到了迅速的发展，客户遍布全球各地目前，Pro/II 最新的版本是9.2。
1.6 Pro/ll 的特点

(1)丰富的物性数据库: Pr/II 同样拥有丰富的物性数据库，2000 多纯组分库、1900多组分电解质库“这方面和和Aspen Plus 相比有点逊色但是，Pro/II 用户可以自已定义数据库中没有的组分，把通过实验得到的物性数据添加到自己的数据库当中。

(2)完全的单元操作模块:不仅包括一般模如闪蒸、阀、压缩机、膨胀机、管道、泵、混型合器和分离器，而且包括更复杂的模型如:蒸馏塔换热器、严格管壳式换热器(包括整合的HTRI模型)、加热炉、空冷器、冷箱模型、反应器、固体处理单元等等。

(3)开放的架构:Pro/II带有一个灵活的OLE自动化层，允许用户对 Pro/II模拟数据的信息进行读写操作。您可以从PRO/II模拟数据库文件中提此外，Pro/I 还提供了读取现场数据的能力以及软件与第三方程的接口，这些在其他软件中是没有的。在 Pro/II 中，除了可以输入数据外，还可以采集来自某个数据库服务器或可读的文本文件的数据，这样用户可以自动的获取现场数据或者变化的数据。
2结论

“工欲善其事，必先利其器”。作为一个化工设计人员，必须会使用化工模拟软件进行化工设计，这样不但可以节约成本，节约时间，而且还可以对自己的设计进行评价、优化。在所有的化工流程模拟软件中，Aspen Plus、ChemCAD、Pro/II 是化工模拟软件的佼佼者，是化学工作者的首选软件。了解这三种化工模拟软件的特点，可以使化工设计人员在选择化工模拟软件时，有一定的针对性，可以发挥每个软件独特的优点，更好的进行化工设计。