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1000个字,我们来说说“化工设计”

hgsjclub 化工研学社 2023-10-08


提及“化工设计”这个熟悉的名词,您的第一印象是什么呢?

在读学生

“按照产品要求,选定设计工艺,利用模拟对现有流程进行简要复刻,将过程模拟涉及到的设备仪器进行初步选型设计……哎,这门课好难~QAQ”

竞赛队员

“半年时间,五个队友,从原料上下游,到场址供应链,从可行性报告,到项目说明书,从软件工艺模拟,到设备详细设计,经济分析,环评安评,应有尽有……半年心血养大了一个孩子~”

授课老师

“需要学生们综合四大化学,化原,化热,化反,设备等等基础学科知识原理,将其应用到接近贴合于实际过程的项目设计中,对学生的化工应用学科综合能力是极为有效的考验。

设计团队

“没有精通全过程的设计师,只有配合完美的设计团队,上下游专业的无缝衔接在这里尤为重要。工艺包中的每个数据参数,图纸上的每一根物流管线,设备计算的每份板材厚度,都将与未来厂界的安全性、合理性、经济性、完整度环环相扣。

项目负责

“化工设计——化登峰造极之工,设家国民生之计。


那我们今天,就用1000个字,简要说说“化工设计”这四个字。


从性质上来说,化工设计整体是分为我们熟知的这三类:新建项目,复建项目与已有项目改造。三类项目中,处于核心位置的肯定是“化工工艺过程”。毋庸置疑,工艺流程是一份设计项目的灵魂,原材料到产品主线,管路设计到相关设备也在化工设计各大层次中占据举足轻重的地位。从项目规划,可行性探索,到概念、中试与基础设计,再至详细工程设计,整个设计体系中,放在首要考虑位置也必须是工艺流程。

化工设计流程概述


至于工艺过程中的核心,不出意外大家都会选择工艺路线与计算这部分。随着基础研究数据的丰富与科技手段的进步,在化工设计中处于核心地位的工艺设计模块陆续将流程模拟结合起来,计算机软件过程模拟正成为设计过程中的重要助力。对于设计人员来说,计算机流程模拟以化工单元操作和热力学方法为基础,应用现代数学方法,可将化工生产过程的计算、建模与优化等步骤在计算机上直观再现出来,大幅度提升了设计效率。

那么我们会问,

流程模拟可以用来干什么呢?

流程模拟可以用于化工装置生命周期的3个阶段:

研究开发阶段:减少小试和中试的实验次数;溶剂筛选;

概念和工程设计阶段:从投资成本和运行成本优化概念设计(分离序列和换热网络),比较不同方案,确定温度压力等工艺条件,完成质量和能量平衡;

装置运行阶段:无风险的what-if分析,避免直接在装置试验带来的风险,从而对装置进行故障诊断、分析、调优;实时在线优化。


Aspentech给出的模拟在运行装置中的应用


目前,国内主要设计院采用的化工流程模拟软件有美国SimSci-Esscor公司的PRO/II,美国AspenTech公司的AspenPlus,HYSYS,英国PSE公司的gPROMS,美国Chemstations公司ChemCAD和美国WinSimInc公司的Design II,加拿大VirtualMaterials Group的VMGSim等。

 

有学者也大致定义过化工过程模拟的几大层次:

入门级:理解流程模拟的原理、模拟软件基本功能的使用

应用级:可以将模拟软件用于实际工作

专家级:自定义热力学模型和单元模型,熟练掌握大型流程模型

 


对于我们大多数学习或从事化工设计相关的读者来说,应该都尚在前两个层次。对于化工专业学生尤其是参加大学生化工设计竞赛同学来说,过程模拟也着实是学业和比赛中的一道大坎,尤其是最为常用的AspenTech系列。软件操作熟悉度、内置模块解算法以及对实际化工单元现象了解程度等等都是决定设计人员能力高低的一个个门槛。


    前些天在组里见到的一位设计院工程师与老教授便也谈及到这个话题,“现在工业上做实操好的师傅不太懂模拟,做模拟好的设计师们又欠缺一线经验”。如何将二者融会贯通,也是我们新一代设计者们需要解决的难题之一。


除却上文化工设计中这两个层层递进的核心之外,非工艺设计也是在课程、竞赛与实际设计中必不可少的,要求着多专业人员的配合与衔接。总图、公用工程、仪表自控、土建设计、电气电力、环保安全、经济预算等项目在化工设计工作中所占据的比例也是不可忽视的。 


简简单单的回顾,带大家重温一下“化工设计”这四个字的一点点涵义,熟悉我们的读者们也知道,“化工设计”这个词,一直是我们公众号内容的主心骨,我们一直也致力于与这个圈子的读者们一同发掘化工设计中的点滴。公众号围绕着竞赛资讯、软件指导、比赛剖析的主线,也逐渐发展丰富了课题相关、考研交流与就业分享等板块,“周虽旧邦,其命维新”,我们扎根于化工设计的土壤,也需要汲取外在的发展创新的养分,“纵”与“深”,在每个节点都需要兼顾。


中国石油大学(北京)化工设计团队也希望有更多关于公众号的意见和建议反馈给我们!

END

参考资料:公众号“古腾伯格”--“掌握化工流程模拟:你需要知道什么?”

编辑:yeti

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