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ASPENPLUS在化工实验教学和科研中的应用.docx
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1、第23卷第6期 2009年6月VolJun23,No.6 6.2009化工时刊Chem ical hdustry Tm esdoi:10.3969/j issn. 1002 -154X 2009.06.022A.SPEN PLUS王彩红 林雄超 董 敏 王永刚(中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京100083)随看计算机技术的发展,ASPEN PLUS作为较高水平的实验仿直软件近年来在高校化工实验教学中备受青 睐。从化工专业特点的实际出发,提出目前化工实验教学所存在的一些问题,同时对 ASPEN PLUS模拟软件进行概 括,重点论述其在化工实验教学和科研生产中的应用。实践表明,ASPE
2、N RLUS是降低化工实验教学成本,培养学生 实际动手能力,提高设计安装和科研创新能力的有效工具。A.SPEN RLUS 实验教学 化工原理 课程设计21世纪是世界各国之间科技、人才和综合国力 激烈竞争的世纪,其竞争的实质是人才竞争。培养有 开拓性、创造性,能参与国际竞争,具备应变能力的高 级专门人才,是中国高等工程教育的出发点和归宿。 化学工程与化工工艺的有机结合,涵盖了化工原理、 化工分离工程和有机化工工艺学等专业课程,具有其 自身的特点。 一方面化工专业课是理论联系实际非 常紧密的课程,理论性、技术性和实践性较强;另一方 面化工生产技术难度大,工艺流程复杂,操作技术要 求较高。鉴于上述特
3、点,在授课及实验教学中仅采用 传统的教学模式比较困难。由于化工实验成本高,完 整的工艺设备庞大,耗时较长等特点使得实验室仅开 设了一些小型的、简单的验证性实验,这对于培养学 生的创新能力以及解决工程实际问题能力帮助不大。 许多化工院校都有针对性地开设了课程设计以及创 新性实验等教学环节,使学生运用一门或几门课程知 识解决一个不太复杂但却是综合性的问题,从而了解简单工程项目设计全过程,初步获得工程技术的基本训练。计算机仿真技术尤其是 ASPEN RUS等模拟软件的应用有效地扩展了创新性实验的选题范围,节 约了实验成本,成为高校实验教学改革和科研创新发展的最佳选择。19ASPEN PLUS ASP
4、EN PLUS(Advanced System for Process Engi-neering,简 称 ASPEN) 是大型通用流程模拟系统,是美国 ASPEN TECH公司于上世纪80年代推向市场的适用型流程模拟软件,它用严格和最新的计算方 法,进行化工单元和全流程的模拟运算。其主要产品功能和特点是:(1)产品具有完备的物性数据库ASPEN RLUS数据库包括将近6000种纯组分的 物性数据。该数据库收集了世界上最完备的气液平衡和液液平衡数据,共计25万多套数据。同时用户也可以把自己的物性数据与 ASPEN HUS系统连接。(2)备有全面、广泛的化工单元操作模型,能方便地构成各种化工生产流
5、程能够进行近10种气液平衡系统模拟计算,包含精 馏模型、多塔模型等单元操作模块,可广泛模拟分析化工、石油化工、生物化工、合成燃料、冶金等工业过程。(3)提供一套功能强大的模型分析工具,最大化工艺模型的效益能够进行收敛分析、灵敏度分析,将工艺模型与 真实的装置数据进行拟合,确保精确、有效的真实装置模型。(4)根据模型的复杂程度,支持规模工作流。在整个工艺生命周期,优化工作流;回归实验数据;:2009-03 -02:王彩红(1981),女,硕士,助教, Email wangcaihong2005126. com73 1994-2012 China Academic Joural Electroni
6、c Publishing House.All rights reserved. kinet化工时刊 2009.Vol 23,No.6 边缘论坛用简单的设备模型,初步设计流程;用详细的设备模型, 严格地计算物料和能量平衡;确定主要设备的尺寸;在 线优化完整的工艺装置;可以从简单的、单一的装置流程到巨大的、多个工程师开发和维护的全厂流程。2 A SPEN PLUSASPEN RUS是用实时运行的动态数学模型代替 真实工厂进行实习教学的一门新技术。可以使学生在 进行理论学习和简单的认识实习后不用进工厂、不上 装置就能得到开车、停车和事故处理等操作机会。对 于学生了解化工过程的工艺和控制系统的动态特性
7、,提高对工艺过程的运行和控制能力具有特殊的效果。2. 1 ASPEN PLUS在构成化工工程课程的三大教学环节中,化工原 理实验起着验证理论、结合科学研究和生产实际、培 养学生动手能力和创新能力的重要作用。近年来许 多院校在强化化工原理实验教学方面做了大量的探 索 。 刘 保 柱 等 利 用ASPEN RLUS提供的精馏 模型中的 DSTWU 计算模块获得不同塔板数下对应 的回流比,将数据导入 Excel进行费用计算得到最优 回流比。用 RADFRAC 模块进行严格计算,得到完整 的工艺数据,再利用自编软件即可完成塔板和换热器 设计。软件的应用增强了学生的兴趣,提高了设计效 率和质量,使课程设
8、计更接近工程实际,获得了良好 的教学效果。樊艳良”以甲醇和醋酸的酯化反应为 例,介绍了模拟计算反应精馏过程的方法。计算初 步确定了最佳回流比,合理的甲醇过量程度,并通 过灵敏度分析得出灵敏板的大概位置。此计算结果 可作为反应精馏实验的基础,在大学化工原理教学过程中起到很好的示范作用。分离工程是化工类学生在学习物理化学、化工原 理及化工热力学等的基础上开设的重要课程,主要针 对分离过程开发和设计中遇到的工程问题,提出包括 各种分离方法选择和操作条件的确定、分离实验研究 方法和设计计算等。李伟等指出ASPEN RLUS是 目前应用最广的化工流程模拟软件,发达国家至少在 10 a前就将这类软件普遍应
9、用于本科生的教学,学生 在学习相关课程时,许多内容都是用化工模拟软件来 完成的。通过将 ASPEN PLUS模拟软件引入分离工程教学中,提高了计算效率、开阔思路、巩固基本概念,促使学生深一步的进行多因素考察,实现整体优 化。应用模拟软件,加强了案例教学,从而实现了真正意义上的工程设计。2. 2 ASPEN PLUS由于 ASPEN RLUS可广泛应用于化工设计、模拟 计算、生产优化等多领域,比国内单一的计算软件精 馏塔模拟计算、加热炉计算等更加优秀。早在2001 年底,中石化集团公司购买了 ASPEN PLUS使用、服 务权,在全石化系统推广应用。作为工业生产的基 础,各高校及科研院所在日常的
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- ASPENPLUS 化工 实验教学 科研 中的 应用
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