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1 目 录 第 1 章 CHEMCAD 简 介 CHEMCAD 的 功 能 CHEMCAD 的 单 元 操 作 模 块 CHEMCAD 的 热 力 学 方 法 CHEMCAD 的 其 它 特 点 使 用 CHEMCAD 进 行 流 程 模 拟 步 骤 及 示 例...6 本 章 作 业...41

2 第 1 章 CHEMCAD 简 介 本 章 简 要 介 绍 CHEMCAD 的 功 能 所 包 含 的 模 拟 单 元 模 块 热 力 学 数 据 库 及 物 性 估 算 模 块 以 及 CHEMCAD 的 其 它 特 点, 通 过 一 个 实 例, 展 示 了 CHEMCAD 的 使 用 方 法 和 部 分 功 能 本 章 既 可 作 为 CHEMCAD 的 入 门 章, 同 时, 本 章 提 供 的 实 例 涉 及 到 了 CHEMCAD 的 多 种 功 能, 故 其 也 可 作 为 后 面 学 习 时 的 参 考 1.1 CHEMCAD 的 功 能 CHEMCAD 是 美 国 Chemstation 公 司 推 出 的 一 个 可 用 于 稳 态 和 非 稳 态 过 程 的 化 工 过 程 模 拟 软 件 包 利 用 CHEMCAD, 化 学 工 程 师 可 以 进 行 工 程 设 计 操 作 优 化 技 术 改 造 和 新 工 艺 的 开 发, 还 可 通 过 过 程 模 拟 与 分 析, 消 除 工 艺 和 设 备 中 的 瓶 颈, 降 低 成 本 工 程 设 计 在 工 程 设 计 中, 无 论 是 建 设 新 厂 还 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 及 工 厂 原 料 处 理 的 灵 活 性 通 过 一 系 列 的 工 况 模 拟, 可 以 优 化 工 艺 设 计 避 免 错 误 估 计 工 艺 条 件 变 化 对 整 个 装 置 性 能 的 影 响, 以 确 保 工 厂 能 在 较 大 范 围 的 操 作 条 件 内 良 好 运 行 ChemCAD 可 以 对 板 式 塔 ( 包 含 筛 板 泡 罩 浮 阀 ) 填 料 塔 管 线 换 热 器 压 力 容 器 孔 板 调 节 阀 和 安 全 阀 (DIERS) 进 行 设 计 和 核 算 这 些 模 块 共 享 流 程 模 拟 中 的 数 据, 用 户 完 成 工 艺 计 算 后, 可 以 方 便 地 进 行 各 种 主 要 设 备 的 核 算 和 设 计 ChemCAD 还 提 供 了 设 备 价 格 估 算 功 能, 用 户 可 以 对 设 备 的 价 格 进 行 初 步 估 算 优 化 操 作 对 于 老 厂, 由 ChemCAD 建 立 的 模 型 可 作 为 工 程 技 术 人 员 改 进 工 厂 操 作 提 高 产 品 产 率 以 及 减 少 能 量 消 耗 的 有 力 工 具, 可 以 用 来 确 定 在 原 料 产 品 要 求 和 环 境 条 件 发 生 变 化 时 操 作 条 件 应 该 发 生 的 变 化 技 术 改 造 ChemCAD 也 可 模 拟 研 究 工 厂 合 理 化 方 案, 以 消 除 瓶 颈 问 题 ; 或 模 拟 研 究 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 1.2 CHEMCAD 的 单 元 操 作 模 块 ChemCAD 提 供 了 大 量 的 单 元 操 作 模 块 供 用 户 选 择, 对 反 应 器 和 分 离 塔, 提 供 了 多 种 计 算 方 法 这 些 单 元 操 作 模 块 基 本 能 够 满 足 一 般 化 工 厂 的 需 要 ChemCAD 可 以 模 拟 以 下 单 元 操 作 : 1

3 蒸 馏 汽 提 吸 收 萃 取 共 沸 三 相 共 沸 共 沸 蒸 馏 三 相 蒸 馏 电 解 质 蒸 馏 反 应 蒸 馏 ; 反 应 器 热 交 换 器 压 缩 机 泵 加 热 炉 控 制 器 透 平 膨 胀 机 ; 结 晶 罐 离 心 机 旋 风 分 离 器 湿 式 旋 风 分 离 器 文 氏 洗 气 器 袋 式 过 滤 机 真 空 过 滤 机 压 碎 机 研 磨 机 静 电 收 集 器 干 燥 机 洗 涤 机 沉 淀 分 离 器 ; 间 歇 蒸 馏 间 歇 反 应 器 PID 控 制 模 块 流 量 控 制 阀 计 录 器 模 块 ( 选 项 ) ChemCAD 也 可 将 每 个 单 元 操 作 串 接 起 来, 完 成 某 一 工 段 车 间 或 全 工 厂 流 程 模 拟 随 着 版 本 更 新,ChemCAD 不 断 扩 充 模 块 功 能, 或 改 进 算 法, 或 更 新 热 力 学 数 据 库 1.3 CHEMCAD 的 热 力 学 方 法 ChemCAD 提 供 了 标 准 共 享 用 户 三 种 组 分 数 据 库 标 准 数 据 库 以 AIChE 的 DIPPR 数 据 库 为 基 础, 加 上 电 解 质 共 约 2000 多 种 纯 物 质 ChemCAD 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 ChemCAD 热 力 学 数 据 库 收 录 有 8000 多 对 二 元 交 互 作 用 参 数 供 NRTL UNIQUAC MARGULES WILSON 和 VAN LAAR 活 度 系 数 方 法 来 使 用 也 可 以 采 用 ChemCAD 提 供 的 回 归 功 能 回 归 二 元 交 互 作 用 参 数 ChemCAD 提 供 了 热 力 学 和 传 递 性 质 计 算 软 件 包, 可 以 计 算 K 值 焓 熵 密 度 粘 度 导 热 系 数 和 表 面 张 力 等 物 性 ChemCAD 提 供 了 大 量 的 最 新 的 热 平 衡 和 相 平 衡 的 计 算 方 法, 包 含 近 50 种 K 值 计 算 方 法 10 余 种 焓 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 ChemCAD 可 以 处 理 多 相 系 统, 也 可 以 考 虑 汽 相 缔 合 的 影 响 ChemCAD 有 处 理 固 体 功 能 对 含 氢 系 统,ChemCAD 采 用 一 种 特 殊 方 法 进 行 处 理, 可 以 可 靠 预 测 含 氢 混 合 物 的 反 常 泡 点 现 象 ChemCAD 提 供 了 热 力 学 专 家 系 统, 可 以 帮 助 用 户 选 择 合 适 的 K 值 和 焓 值 计 算 方 法 ChemCAD 对 于 不 同 单 元 或 不 同 塔 板 可 以 应 用 不 同 的 热 力 学 方 法 或 不 同 的 二 元 交 互 作 用 参 数 1.4 CHEMCAD 的 其 它 特 点 ChemCAD 还 具 有 容 易 使 用 高 度 集 成 界 面 友 好 等 特 点 安 装 简 单 2

4 ChemCAD 可 以 在 Windows95 98 XP NT 2000 下 运 行, 安 装 时 不 需 要 进 行 特 别 的 配 置, 只 要 正 确 安 置 了 加 密 锁 ( 或 密 钥 ), 一 般 都 能 正 常 运 行 一 个 计 算 机 的 初 学 者 也 可 独 立 完 成 整 个 系 统 的 安 装 支 持 各 种 输 出 设 备 ChemCAD 支 持 各 种 输 出 设 备, 用 以 生 成 流 程 单 元 操 作 图 表 符 号 工 艺 流 程 图 和 绘 图 的 硬 拷 贝 可 以 输 出 到 点 阵 打 印 机 激 光 打 印 机 支 持 Adobe Postscript 语 言 的 任 何 设 备 以 及 绘 图 机 等, 也 可 以 直 接 输 出 到 文 件, 还 可 以 将 输 出 转 换 为 AutoCAD 的 DXF 格 式 如 果 AutoCAD 和 ChemCAD 都 安 装 在 同 一 个 计 算 机 上, 用 户 可 以 规 定 包 含 AutoCAD 的 位 置, 所 有 由 ChemCAD 产 生 的 DXF 文 件 都 会 自 动 存 到 AutoCAD 目 录 中 界 面 友 好 ChemCAD 一 直 以 操 作 简 单 界 面 友 好 而 著 称, 目 前 的 ChemCAD 版 本 运 行 于 Windows95 98 XP NT 2000 环 境 根 据 Microsoft Window 设 计 标 准 采 用 了 Microsoft 工 具 包 及 Window Help 系 统, 使 得 ChemCAD 对 用 户 来 说, 外 观 及 感 觉 和 用 户 熟 悉 的 其 它 Window 程 序 十 分 相 似 ChemCAD 把 屏 幕 分 成 4 个 区, 顶 行 是 状 态 区, 显 示 作 业 目 录 版 本 号 等 ; 第 二 行 显 示 顶 层 菜 单, 这 些 菜 单 项 经 过 精 心 安 排, 从 左 至 右 正 是 使 用 ChemCAD 进 行 模 拟 计 算 的 逐 个 主 要 步 骤 每 个 顶 层 菜 单 下 是 一 套 弹 出 式 菜 单, 这 些 菜 单 包 括 了 ChemCAD 内 嵌 的 各 个 功 能, 使 用 这 些 菜 单 可 以 完 成 模 拟 计 算 中 所 需 进 行 的 绝 大 部 分 工 作 主 屏 幕 由 流 程 窗 口 占 据 ; 屏 幕 最 下 面 一 行 被 称 为 One Line Help, 为 当 前 操 作 提 供 简 单 描 述 屏 幕 布 置 简 洁, 以 菜 单 系 统 为 基 础, 输 入 简 明 扼 要, 如 此 友 好 的 图 形 人 机 对 话 界 面 使 初 学 者 很 容 易 上 手 通 过 Window 交 互 操 作 功 能, 使 用 者 可 以 迅 速 而 容 易 地 在 ChemCAD 和 其 它 应 用 程 序 之 间 传 送 模 拟 数 据 :(1) 模 拟 数 据 的 拷 贝 / 粘 贴 / 联 接 例 如, 通 过 拷 贝 / 粘 贴 / 联 接 功 能 可 以 把 一 个 塔 的 剖 面 和 进 出 口 流 股 模 拟 结 果 粘 贴 到 一 个 Excel 报 表 中 去, 以 便 进 一 步 分 析 这 就 免 去 了 手 工 抄 写 产 生 错 误 (2) 对 模 拟 对 象 和 数 据 的 目 标 联 接 嵌 入 OLE 自 动 界 面 例 如, 通 过 OLE 自 动 界 面 可 以 用 Visual Basic 程 序 去 控 制 你 的 模 拟 可 以 用 Visual Basic 或 Visual Basic for Applications ( VBA) 程 序 编 一 个 文 档 化 的 界 面 来 存 取 和 控 制 过 程 模 型 (3)OLE 目 标 的 嵌 入 例 如, 用 Visual Basic for Applications ( VBA) 宏 语 言 编 一 个 工 厂 操 作 工 用 的 界 面 来 联 接 ChemCAD 的 模 型, 使 模 型 的 某 些 计 算 结 果 直 接 显 示 在 屏 幕 界 面 上 来 指 导 操 作 工 操 作 详 尽 的 帮 助 系 统 ChemCAD 的 Hand-Holding 可 以 象 一 个 真 正 的 老 师 一 样, 手 把 手 地 指 导 用 户 如 何 开 始 和 完 成 一 个 模 拟 计 算 的 过 程, 指 导 用 户 完 成 流 程 生 成 步 骤, 提 示 组 分 输 入, 调 用 热 力 学 专 家 系 统, 一 直 到 运 算 开 始 完 成 问 题 的 每 一 步 时,ChemCAD 都 会 查 对 那 一 步 完 成 的 情 况 上 文 提 到 的 One line help 也 是 ChemCAD 的 一 个 特 点 另 外, 随 时 随 地 的 F1 帮 助 可 以 解 答 用 户 的 大 部 分 疑 问 3

5 输 入 系 统 采 用 了 专 家 检 测 系 统, 使 用 户 不 必 费 心 检 查 输 入 是 否 有 遗 漏 或 语 句 错 误 专 家 系 统 会 自 动 指 引 你 下 一 步 应 当 输 入 什 么 数 据, 并 显 示 每 一 步 骤 是 否 已 正 确 地 完 成 热 力 学 方 法 的 选 择 是 模 拟 计 算 的 一 个 难 点, 不 正 确 的 热 力 学 方 法 将 使 得 计 算 结 果 毫 无 意 义,ChemCAD 提 供 了 一 套 热 力 学 专 家 系 统, 输 入 温 度 和 压 力 范 围,ChemCAD 根 据 组 分 及 输 入 数 据 推 荐 一 个 合 适 的 热 力 学 方 法, 极 大 地 方 便 了 用 户 访 问 CHEMCAD 网 站, 即 可 以 了 解 CHEMCAD 最 新 进 展, 获 得 技 术 支 持 作 业 和 工 况 管 理 方 便 作 业 和 工 况 管 理 功 能 使 用 户 可 以 方 便 地 恢 复 拷 贝 或 删 除 流 程 ; 对 每 个 项 目, 可 以 输 入 帐 号 和 一 些 描 述 性 语 言, 使 得 用 户 在 开 始 项 目 时 可 以 明 确 选 择 所 需 要 的 流 程 ;ChemCAD 甚 至 还 可 以 记 录 每 个 项 目 所 花 费 的 时 间 在 ChemCAD 系 统 中, 每 一 个 作 业 只 对 应 于 一 个 文 件, 不 象 其 他 流 程 模 拟 软 件 系 统 一 个 作 业 一 大 堆 文 件 使 用 灵 活 使 用 ChemCAD 用 户 可 以 定 义 新 增 组 分 图 标 和 符 号, 用 户 也 可 以 利 用 简 单 的 计 算 机 语 言 建 立 自 己 的 设 备 模 型 和 计 算 程 序 ChemCAD 还 考 虑 到 多 个 用 户 使 用 同 一 台 计 算 机 时 的 情 况, 不 同 的 用 户 可 以 在 不 同 的 目 录 中 定 义 自 己 的 组 分 图 标 和 符 号, 互 不 干 扰 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 在 ChemCAD 中, 用 户 可 以 指 定 断 裂 流 股, 可 以 通 过 RUN 指 令 方 便 地 控 制 计 算 顺 序, 这 对 全 流 程 模 拟 的 收 敛 非 常 有 利, 可 以 加 速 循 环 的 收 敛 ChemCAD 的 自 动 计 算 功 能 具 备 先 进 的 交 互 特 性, 允 许 用 户 不 定 义 物 流 的 流 率 来 确 定 物 流 的 组 成 ChemCAD 还 具 有 先 进 的 优 化 和 分 析 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 有 10 个 自 变 量 的 函 数 的 最 大 最 小 值 即 时 生 成 PFD 图 ChemCAD 为 用 户 形 成 工 艺 流 程 图 (PFD) 提 供 了 集 成 工 具 使 用 它, 可 以 迅 速 有 效 地 建 立 PFD 对 指 定 流 程, 可 以 建 立 多 个 PFD 如 果 以 某 种 方 式 改 变 了 流 程, 此 改 变 情 况 会 自 动 影 响 到 所 有 相 关 的 PFD, 如 果 重 新 进 行 了 计 算, 新 结 果 也 会 自 动 传 送 到 所 有 相 关 的 PFD 在 PFD 中, 可 以 方 便 地 加 入 数 据 框 ( 热 量 和 物 料 平 衡 数 据 ) 单 元 数 据 框 ( 单 元 操 作 规 定 和 结 果 ) 标 题 文 字 注 释 公 司 代 号 等 等 报 告 格 式 可 选 ChemCAD 允 许 用 户 按 照 要 求 输 出 报 告 在 报 告 中, 可 以 选 择 输 出 的 流 股 单 元 操 作, 对 流 股 中 包 含 的 数 据 也 可 以 进 行 定 义 对 蒸 馏 塔, 可 以 输 出 包 括 回 流 比 温 度 压 力 每 块 4

6 板 上 的 汽 液 相 流 率 等 详 细 数 据 ; 对 换 热 器, 可 以 输 出 加 热 曲 线 报 告 的 格 式 也 可 以 进 行 定 义, 可 以 由 用 户 决 定 小 数 点 后 的 位 数 等 集 成 了 设 备 标 定 模 块 及 工 具 模 块 ChemCAD 集 成 了 对 蒸 馏 塔 管 线 换 热 器 压 力 容 器 孔 板 和 调 节 阀 进 行 设 计 和 核 算 的 功 能 模 块, 包 括 专 门 进 行 空 气 冷 却 器 和 换 热 器 设 计 和 核 算 的 CC-Therm 模 块 这 些 模 块 共 享 流 程 模 拟 中 的 数 据, 使 得 用 户 完 成 工 艺 计 算 后, 可 以 方 便 地 进 行 各 种 主 要 设 备 的 核 算 和 设 计 ChemCAD 还 提 供 了 设 备 价 格 估 算 功 能, 用 户 可 以 对 设 备 的 价 格 进 行 初 步 估 算 ChemCAD 在 工 具 菜 单 中 含 有 CO 2 固 体 预 测 水 合 预 测 减 压 阀 和 数 据 回 归 多 个 功 能 模 块 其 中 CO 2 固 体 预 测 模 块 计 算 CO 2 固 体 形 成 的 逸 度 和 初 始 温 度 ; 水 合 预 测 模 块 估 算 有 关 烃 和 气 体 形 成 水 合 物 的 条 件, 同 时 也 计 算 以 游 离 水 为 基 准 的 水 合 相 组 成 ; 减 压 阀 模 块 计 算 紧 急 和 正 常 情 况 下 泄 压 阀 的 性 能, 包 括 燃 烧 模 型 和 泄 压 模 型 ; 支 持 动 态 模 拟 Chemstations 公 司 开 发 了 大 量 的 动 态 操 作 单 元, 包 括 动 态 蒸 馏 模 拟 CC-DCOLM, 动 态 反 应 器 模 拟 CC-ReACS, 间 歇 蒸 馏 模 拟 CC-Batch, 这 些 模 块 都 完 全 集 成 到 ChemCAD 中, 共 享 ChemCAD 的 数 据 库 热 力 学 模 型 公 用 工 程 和 设 备 核 算 模 块 在 动 态 模 拟 过 程 中, 用 户 可 以 随 时 调 整 温 度 压 力 等 各 种 工 艺 变 量, 观 察 它 们 对 产 品 的 影 响 和 变 化 规 律 还 可 以 随 时 停 下 来, 转 回 静 态 ChemCAD 提 供 了 PID 控 制 器 传 递 函 数 发 生 器 数 控 开 关 变 量 计 算 表 等 进 行 动 态 模 拟 的 控 制 单 元, 利 用 它 们 可 以 完 成 对 流 程 中 任 何 指 定 变 量 的 控 制 利 用 动 态 模 拟, 用 户 可 以 : (1) 确 定 开 停 工 方 案 使 装 置 安 全 平 稳 地 开 车 启 动 或 停 工 是 生 产 中 的 关 键 技 术 用 ChemCAD 可 以 模 拟 开 停 工 过 程, 看 到 开 停 工 过 程 中 的 各 种 工 艺 参 数 的 变 化, 从 而 研 究 各 种 开 停 工 方 案 (2) 计 算 特 殊 的 非 稳 态 过 程 当 系 统 内 部 压 力 温 度 不 稳 时, 用 稳 态 软 件 不 能 计 算 系 统 紧 急 放 空, 只 能 靠 ChemCAD Dynamical 的 过 程 传 递 函 数, 利 用 微 分 逼 近 的 原 理 来 完 成 利 用 这 一 新 型 工 具, 工 程 师 可 以 解 决 许 多 前 人 无 法 解 决 的 工 程 难 题 (3) 生 产 指 导 和 调 优 由 于 ChemCAD 的 动 态 计 算 完 全 采 用 严 格 的 热 力 学 模 型, 所 以 能 准 确 完 全 地 模 拟 装 置 的 动 态 操 作 过 程, 还 可 将 装 置 的 工 艺 参 数 调 到 各 种 极 限 状 态, 以 确 定 装 置 的 优 化 状 态 或 分 析 装 置 出 现 生 产 问 题 的 原 因 经 济 评 价 功 能 5

7 运 用 CHEMCAD 可 以 在 作 工 艺 计 算 的 同 时 进 行 经 济 评 价, 用 户 能 够 估 算 基 建 费 用 和 操 作 费 用, 并 进 行 过 程 的 技 术 经 济 评 价 ChemCAD 的 技 术 经 济 评 价 方 法 与 工 业 界 应 用 的 方 法 密 切 结 合 经 济 评 价 可 以 使 用 于 工 作 的 任 何 阶 段, 从 工 艺 过 程 的 研 究 开 发 设 计 工 厂 建 设 以 至 工 厂 操 作 等 过 程 在 使 用 全 部 经 济 评 价 系 统 功 能 时,CHEMCAD 自 模 拟 结 果 取 出 计 算 设 备 尺 寸 所 需 数 据, 然 后 进 行 全 面 的 经 济 核 算 用 户 还 可 将 自 身 的 价 格 指 标 和 计 算 关 系 式 存 入 系 统, 作 为 计 算 的 依 据 数 据 回 归 系 统 ChemCAD 拥 有 高 度 灵 活 的 数 据 回 归 系 统, 此 系 统 可 使 用 实 验 数 据 求 取 物 性 参 数, 可 以 用 于 纯 组 分 性 质 回 归 二 元 交 换 作 用 参 数 回 归 电 解 质 回 归 反 应 速 率 常 数 回 归 等 数 据 回 归 系 统 能 够 通 过 输 入 易 测 性 质 ( 例 如 沸 点 ) 来 估 算 短 缺 的 物 性 参 数, 可 估 算 活 度 系 数 模 型 中 的 二 元 参 数 当 模 拟 流 程 中 含 有 缺 少 实 验 数 据 的 新 化 学 品 时, 这 种 特 性 特 别 有 用 网 络 版 ChemCAD 提 供 了 网 络 版 ( 无 论 Windows NT/95 网 络 系 统 或 Novell 网 络 系 统 均 适 用 ), 可 提 供 多 人 使 用 模 式, 价 格 低 廉, 最 适 合 于 学 校 教 学 及 大 型 公 司 使 用 1.5 使 用 CHEMCAD 进 行 流 程 模 拟 步 骤 及 示 例 使 用 CHEMCAD 进 行 流 程 模 拟 一 般 按 以 下 11 个 步 骤 进 行 : 1. 开 启 新 任 务 (CHEMCAD 将 用 户 所 要 进 行 的 流 程 模 拟 计 算 称 为 任 务 ) 2. 选 择 工 程 单 位 ( 缺 省 为 英 制 ) 3. 建 立 模 拟 流 程 图 4. 选 择 组 分 5. 选 取 热 力 学 性 质 计 算 模 型 6. 定 义 流 股 7. 输 入 设 备 参 数 8. 运 行 模 拟 9. 查 看 结 果 10. 生 成 输 出 文 档 11. 生 成 PFD 图 实 际 的 模 拟 过 程 不 一 定 严 格 按 照 上 述 步 骤 进 行, 用 户 可 以 根 据 模 拟 问 题 特 点 与 模 拟 要 求 灵 活 安 排 模 拟 进 程 下 面 通 过 示 例 介 绍 ChemCAD 图 形 用 户 界 面 以 及 使 用 ChemCAD 进 行 流 程 模 拟 的 步 骤 6

8 例 1-1 对 图 1-1 所 示 的 稳 态 冷 凝 过 程 寻 找 适 宜 的 操 作 条 件, 要 求 :(1) 气 相 产 物 ( 流 股 5) 的 临 界 露 点 不 得 高 于 20 ;(2) 流 股 9 中 丙 烷 的 含 量 不 得 超 过 1% 图 1-1 稳 态 冷 凝 过 程 模 拟 解 : 运 行 CHEMCAD, 首 先 出 现 图 1-2 所 示 的 界 面 工 具 栏 菜 单 栏 标 题 栏 图 1-2 CHEMCAD 启 动 画 面 7

9 画 面 从 上 至 下 可 分 为 五 个 区 域 (1) 最 上 面 一 行 称 为 标 题 栏, 它 包 含 了 CHEMCAD 的 图 标 当 前 版 本 及 文 件 名, 右 方 则 是 Windows 的 最 小 化 还 原 及 关 闭 窗 口 按 钮 (2) 标 题 栏 下 面 一 行 称 为 菜 单 栏, 它 包 含 了 CHEMCAD 的 第 一 级 命 令 按 钮 : File---- 用 于 定 义 输 出 格 式, 新 建 或 打 开 CHEMCAD 工 作 文 件, 打 印 以 及 获 得 CHEMCAD 的 一 般 信 息 View---- 允 许 用 户 决 定 工 具 栏 和 状 态 栏 的 开 启 和 关 闭 状 态 Help---- 允 许 用 户 能 够 启 动 在 线 帮 助 功 能 (3) 第 三 行 称 为 工 具 栏, 它 包 含 了 一 些 工 具 按 钮, 为 菜 单 栏 中 命 令 的 执 行 提 供 快 捷 方 式 (4) 工 具 栏 下 方 最 大 的 白 色 区 域 给 出 了 CHEMCAD 软 件 的 简 单 介 绍 (5) 最 下 一 行 为 状 态 条, 给 出 即 时 帮 助 信 息 和 状 态 信 息 当 前 窗 口 只 是 CHEMCAD 的 最 初 顶 层 窗 口 CHEMCAD 还 拥 有 许 多 其 它 的 窗 口, 例 如 启 动 和 运 行 模 拟 的 窗 口, 产 生 PFD 的 窗 口, 创 建 和 编 辑 图 标 的 窗 口 等 等 后 面 将 对 这 些 窗 口 及 其 功 能 逐 一 介 绍 第 1 步 : 开 启 新 任 务 打 开 file 菜 单, 选 择 New job, 则 会 出 现 图 1-3 所 示 对 话 框 : 图 1-3 新 建 工 程 文 件 对 话 框 8

10 这 一 对 话 框 提 示 用 户 为 新 建 的 工 作 文 件 建 立 文 件 名, 选 择 或 新 建 其 存 储 位 置 ( 文 件 夹 名 ) 现 将 新 建 的 工 作 文 件 命 名 为 example1-1, 点 击 保 存 按 钮,CHEMCAD 自 动 退 出 该 对 话 框 并 进 入 CHEMCAD 的 主 工 作 窗 口 ( 图 1-4 所 示 ) 工 具 栏 菜 单 栏 标 题 栏 工 作 区 图 1-4 CHEMCAD 的 主 工 作 窗 口 界 面 中 第 一 行 称 为 标 题 栏 ( 或 称 标 题 条 ), 它 包 含 了 CHEMCAD 图 标 版 本 号 当 前 工 作 文 件 名 称 等 信 息 第 二 行 为 菜 单 栏 ( 菜 单 条 ), 它 包 含 了 15 个 命 令 按 钮 : 按 钮 名 称 功 能 File 用 于 文 件 管 理 和 打 印 控 制 Edit 可 用 于 编 辑 流 程 图 及 其 相 关 内 容 ; 编 辑 功 能 包 括 Redraw Undo Redo Cut Copy Paste Delete Flip 和 Rotate 90º 等 View 用 于 控 制 多 种 显 示 和 绘 图 选 项 Format 用 于 选 择 工 程 单 位 设 置 图 形 选 项 和 输 入 位 图 图 形 Run simulation/edit Flowsheet 用 于 在 编 辑 流 程 和 运 行 模 拟 视 图 之 间 作 转 换 ThermoPhysical 用 于 选 择 组 分, 当 前 工 作 中 K 值 和 焓 值 计 算 方 法, 同 时, 还 可 9

11 浏 览 和 编 辑 ChemCAD 数 据 库, 建 立 蒸 馏 曲 线 定 义 固 相 等 Specifications 用 于 输 入 编 辑 和 管 理 流 股 及 单 元 操 作 的 数 据 这 一 功 能 可 以 在 流 程 图 中 通 过 双 击 流 股 或 单 元 操 作 直 接 实 现 Run 运 行 模 拟, 同 时 还 可 定 义 数 学 解 法 的 参 数 Results 浏 览 计 算 结 果 Plot 将 计 算 结 果 通 过 图 形 可 视 化 Output 准 备 报 告 和 PFD(Process Flow Diagrams) 图 Sizing 对 不 同 设 备 作 设 计 计 算 (sizing calculation) 和 核 算 (rating calculations) Tools 提 供 专 用 工 具, 如 数 据 回 归 等 Window 控 制 窗 口 和 图 表 的 显 示 Help 用 于 启 动 CHEMCAD 的 帮 助 或 指 导 系 统 第 三 行 为 工 具 栏 ( 工 具 条 ), 包 含 了 许 多 工 具 按 钮, 提 供 了 有 关 命 令 的 快 捷 执 行 方 式 工 具 栏 以 下 的 矩 形 区 域 称 为 活 动 区 域 active area 或 工 作 区, 它 是 进 行 模 拟 的 主 工 作 区, 可 以 在 这 个 区 域 建 立 模 拟 流 程 图, 生 成 PFD 图 等 该 区 域 有 一 个 浮 动 的 图 形 面 板, 称 为 主 面 板, 提 供 了 各 种 单 元 操 作 模 型, 供 创 建 模 拟 流 程 图 使 用 最 下 一 行 为 状 态 条, 提 供 即 时 帮 助 信 息 和 状 态 信 息 第 2 步 : 选 择 工 程 单 位 用 鼠 标 左 键 点 击 菜 单 条 中 Format 命 令, 出 现 图 1-5 所 示 下 拉 式 菜 单 10

12 图 1-5 Format 下 拉 式 菜 单 点 击 Engineering Units 选 项, 出 现 图 1-6 所 示 对 话 框 : 图 1-6 选 择 工 程 单 位 英 制 单 位 是 CHEMCAD 工 程 单 位 的 缺 省 选 项 用 户 可 以 图 1-6 下 部 按 钮 中 选 择 系 统 所 列 的 English Alt SI SI 和 Metric 中 的 任 意 一 组 工 程 单 位, 或 者 在 各 量 对 应 的 工 程 单 位 下 拉 框 中 选 择 各 自 的 工 程 单 位 本 例 选 用 English 单 位 11

13 第 3 步 : 绘 制 模 拟 流 程 图 绘 制 模 拟 流 程 图 时, 用 户 会 用 到 图 1-7 所 示 的 图 形 面 板, 即 主 面 板 图 1-7 主 面 板 主 面 板 的 大 小 和 形 状 可 以 通 过 菜 单 条 中 View/Palette Settings 来 调 整 用 鼠 标 左 键 点 中 主 面 板 顶 部 红 条, 可 将 其 拖 曳 到 合 适 的 位 置 默 认 情 况 下, 主 面 板 中 除 最 后 一 行 外, 每 行 各 有 7 个 图 形 对 象 第 1 行 中, 第 1 个 图 形 对 象 用 于 激 活 鼠 标, 以 选 择 活 动 区 域 中 已 经 绘 制 的 模 拟 设 备 或 物 料 流 股, 第 2 个 图 形 对 象 用 于 旋 转 活 动 区 域 中 已 经 绘 制 的 模 拟 设 备, 接 下 来 5 个 图 形 对 象 允 许 用 户 在 活 动 区 域 中 自 行 绘 制 图 形 第 2 行 中, 第 1 个 图 形 对 象 ab 用 于 添 加 文 字 信 息, 第 2 个 图 形 对 象 为 流 股 连 接 线 第 4 行 最 后 一 个 图 形 对 象 为 进 料 流 股, 第 6 行 最 后 一 个 图 形 对 象 为 出 料 流 股, 最 后 一 行 第 1 个 图 形 对 象 为 EXCEL 单 元, 允 许 用 户 添 加 自 己 的 程 序 模 块, 其 余 各 图 形 对 象 为 不 同 的 单 元 操 作 模 型 将 鼠 标 放 在 图 形 对 象 上, 会 出 现 图 形 对 象 的 描 述 信 息 可 以 通 过 鼠 标 左 键 点 击 图 形 对 象 来 选 择 它 ; 点 中 并 拖 动, 可 将 其 放 在 活 动 区 域 任 一 位 置 ; 双 击 也 可 将 其 放 入 活 动 区 域 用 鼠 标 右 键 点 击 图 形 对 象, 如 果 该 图 形 对 象 中 包 含 不 同 形 状 的 图 形, 则 会 显 示 子 面 板, 用 户 可 以 在 子 面 板 中 选 择 合 适 的 图 形 ; 再 次 用 鼠 标 右 键 点 击 同 一 个 图 形 对 象, 子 面 板 消 失 每 个 图 形 对 象 均 含 有 流 股 联 结 点, 流 股 输 入 点 为 蓝 色, 流 股 输 出 点 为 红 色 12

14 CHEMCAD 有 两 个 运 行 状 态, 即 模 拟 状 态 和 绘 图 状 态 模 拟 状 态 用 于 模 拟 计 算, 不 能 对 模 拟 流 程 图 编 辑 ; 绘 图 状 态 可 以 编 辑 模 拟 流 程 图, 不 能 进 行 模 拟 计 算 当 前 状 态 为 绘 图 状 态 通 过 点 击 菜 单 条 中 RUN SIMULATION 命 令 或 工 具 栏 中 S/G 按 钮, 可 以 进 行 状 态 切 换 现 在 开 始 绘 制 模 拟 流 程 图 添 加 进 料 流 股 : 在 主 面 板 上 找 到 进 料 流 股 图 形 对 象 ( 第 4 行 最 后 一 个 ), 如 图 1-8 所 示, 用 鼠 标 左 键 选 中 该 对 象, 拖 动 其 到 活 动 区 域 适 当 位 置, 松 开 鼠 标, 即 将 进 料 流 股 添 加 入 模 拟 流 程 图 图 1-8 添 加 进 料 流 股 (a) 如 果 想 查 看 对 象 的 编 辑 选 项, 则 可 将 鼠 标 置 于 图 标 ( 流 程 图 上 的 图 标, 而 不 是 主 面 板 上 的 图 标 ) 上, 单 击 鼠 标 右 键 ; (b) 移 动 或 改 变 对 象 图 标 的 大 小 : 左 键 单 击 图 标, 当 四 个 小 黑 框 出 现 时, 拖 动 其 中 的 一 个 小 黑 框, 则 图 标 会 随 着 鼠 标 的 拖 动 而 扩 大 或 缩 小 添 加 两 个 换 热 器 : 1. 将 鼠 标 指 向 主 面 板 中 换 热 器 图 形 对 象, 直 到 信 息 标 签 出 现, 通 过 标 签 信 息 确 认 鼠 标 指 向 的 是 换 热 器 对 象 ; 2. 右 键 单 击 该 对 象, 则 换 热 器 子 面 板 出 现, 如 图 1-9 所 示 ; 3. 将 鼠 标 指 向 图 1-9 所 示 的 双 向 换 热 器 类 型 的 图 标 ; 4. 单 击 该 图 标, 则 主 面 板 消 失, 流 程 图 上 出 现 小 方 框 ; 13

15 5. 将 光 标 定 位 于 进 料 流 股 图 标 右 侧 适 当 位 置, 单 击 鼠 标 左 键, 换 热 器 图 标 将 出 现 在 流 程 图 上, 同 时 主 面 板 出 现 ; 6. 将 鼠 标 再 次 指 向 主 面 板 中 换 热 器 图 形 对 象, 这 次, 我 们 想 要 一 个 同 主 面 板 上 图 标 一 样 的 单 侧 换 热 器, 因 此, 不 再 需 要 启 动 子 面 板 ; 7. 单 击 该 图 标, 则 主 面 板 消 失, 流 程 图 上 出 现 小 方 框 ; 8. 将 光 标 定 位 于 第 一 个 换 热 器 图 标 右 侧 适 当 位 置, 单 击 鼠 标 左 键, 换 热 器 图 标 将 出 现 在 流 程 图 上, 同 时 主 面 板 出 现 图 1-9 换 热 器 子 面 板 经 以 上 步 骤 绘 制 的 模 拟 流 程 图 如 图 1-10 所 示 图 1-10 添 加 换 热 器 后 的 模 拟 流 程 图 类 似 地, 在 模 拟 流 程 图 上 再 添 加 一 个 闪 蒸 罐 和 一 个 阀 门, 图 1-11 所 示 下 面 选 择 精 馏 塔 模 型 在 CHEMCAD 的 主 面 板 中 提 供 了 多 种 可 供 选 择 使 用 的 精 馏 塔 模 型, 如 Tower SCDS 等 ; 这 些 精 馏 塔 模 型 采 用 了 不 同 的 算 法, 如 Tower 塔 采 用 Inside-Out 算 法 SCDS 塔 采 用 同 时 校 正 法, 在 帮 助 文 档 中 有 每 一 种 模 型 的 详 细 说 明 ( 任 何 时 候, 只 要 点 击 菜 单 栏 中 HELP 命 令 按 钮, 就 可 以 得 到 在 线 帮 助 ) 本 例 题 中, 选 择 Tower 塔 模 型, 该 单 元 设 备 在 主 面 板 中 的 位 置 如 图 1-12 所 示 14

16 图 1-11 添 加 闪 蒸 罐 和 阀 门 后 的 模 拟 流 程 图 图 1-12 Tower 在 主 面 板 中 的 位 置 由 于 题 目 中 的 精 馏 塔 只 有 一 个 再 沸 器 而 没 有 塔 顶 冷 凝 器, 主 面 板 中 的 Tower 图 标 同 时 含 有 再 沸 器 和 冷 凝 器, 所 以, 用 鼠 标 右 键 点 击 Tower 图 标 使 其 子 面 板 出 现, 如 图 1-13 所 示, 选 择 合 适 的 Tower 图 标, 并 将 其 添 加 在 模 拟 流 程 图 上 15

17 图 1-13 Tower 子 面 板 这 时, 模 拟 流 程 图 如 图 1-14 所 示 图 1-14 添 加 Tower 后 的 模 拟 流 程 图 最 后, 将 三 个 产 品 流 股 的 图 标 置 于 模 拟 流 程 图 上 产 品 流 股 的 图 标 在 主 面 板 上 的 位 置 如 图 1-15 所 示 16

18 图 1-15 产 品 流 股 图 标 在 主 面 板 中 的 位 置 当 以 上 工 作 完 成 时, 流 程 图 如 图 1-16 所 示 图 1-16 添 加 产 品 流 股 后 的 模 拟 流 程 图 接 下 来 的 工 作 是 添 加 流 股 连 接 线, 连 结 模 拟 流 程 图 上 的 设 备, 组 成 工 艺 流 程 流 股 连 接 线 在 主 面 板 上 的 位 置 如 图 1-17 所 示 17

19 图 1-17 流 股 连 接 线 在 主 面 板 中 的 位 置 在 模 拟 流 程 图 上 使 用 流 股 连 结 线 连 接 设 备 时 应 注 意 以 下 几 个 原 则 : 1. 流 股 连 接 线 的 两 端 必 须 都 同 时 连 接 单 元 设 备, 不 能 只 连 一 端 ;CHEMCAD 将 进 料 流 股 和 产 品 流 股 均 作 单 元 设 备 处 理, 流 股 连 接 线 可 与 其 相 联 2. 每 一 个 单 元 设 备 都 有 流 股 输 入 输 出 位 置, 一 旦 在 模 拟 流 程 图 中 画 出 单 元 设 备 图 标, 这 些 输 入 输 出 的 位 置 就 确 定 了, 使 用 流 股 连 接 线 连 接 设 备 时,CHEMCAD 会 自 动 指 向 这 些 位 置 在 模 拟 过 程 中, 流 股 总 是 从 一 个 单 元 的 输 出 位 置 指 向 另 一 个 单 元 的 输 入 位 置 但 在 画 流 程 图 时, 流 股 连 接 线 可 以 从 前 一 个 设 备 的 输 出 位 置 画 向 后 一 个 设 备 的 输 入 位 置, 也 可 从 后 一 设 备 的 输 入 位 置 画 向 前 一 设 备 的 输 出 位 置, 二 者 是 等 价 的 3. 开 始 画 流 股 时, 鼠 标 会 变 成 一 个 小 的 十 字 叉 当 鼠 标 靠 近 一 个 输 入 或 输 出 位 置 时, 它 又 会 变 成 一 个 小 的 黑 色 箭 头 如 果 这 就 是 你 想 要 开 始 流 股 的 位 置, 则 这 时 候 用 户 就 可 以 左 键 单 击 鼠 标 了 4. 设 置 单 元 设 备 流 股 过 程 中, 鼠 标 显 示 为 黑 色 小 箭 头 当 鼠 标 靠 近 一 个 输 入 或 输 出 位 置 时, 就 会 有 标 签 提 示 当 前 位 置 5. 一 旦 确 定 标 签 提 示 的 位 置 就 是 用 户 所 需 要 的 位 置, 则 用 户 就 可 以 单 击 鼠 标 左 键 完 成 流 股 的 绘 制 6. 在 绘 制 流 股 过 程 中, 主 面 板 会 消 失 当 用 户 在 流 程 图 上 任 何 一 个 不 是 设 备 输 入 输 出 点 的 位 置 单 击 鼠 标 左 键 时, 主 面 扳 会 再 次 出 现 也 就 是 说, 用 户 绘 制 流 股 时 不 用 都 点 击 流 股 图 标 框 7. 只 要 遵 守 以 上 原 则, 则 用 户 可 以 在 绘 制 流 程 图 单 元 设 备 和 连 结 单 元 设 备 流 股 之 间 不 断 切 换 8. 绘 制 流 股 时,CHEMCAD 只 无 条 件 允 许 用 户 改 变 一 次 流 股 方 向, 以 后 每 一 次 改 变 流 股 方 向, 用 户 都 需 要 在 改 变 方 向 的 位 置 单 击 鼠 标 左 键 9. 要 想 结 束 流 股 绘 制, 用 户 只 需 在 流 股 绘 制 过 程 双 击 鼠 标 左 键 下 面 根 据 以 上 原 则, 连 结 单 元 设 备 的 流 股 : 18

20 点 击 主 面 板 上 流 股 图 标 框, 主 面 板 消 失, 鼠 标 变 为 小 的 十 字 叉 将 鼠 标 移 近 进 料 流 股 箭 头 的 端 点, 当 属 标 变 为 黑 色 箭 头 时, 单 击 鼠 标 左 键 ; 向 右 移 动 鼠 标, 直 到 第 一 个 换 热 器 左 段 进 料 口 图 标 出 现, 单 击 鼠 标 左 键 CHEMCAD 将 直 接 画 出 流 股 并 在 流 程 图 自 动 标 注 放 置 流 股 ID; 自 动 标 注 的 流 股 ID 号 按 顺 序 增 加, 因 此, 这 时 的 流 股 ID 是 1; 用 户 可 以 通 过 点 击 鼠 标 右 键, 选 择 编 辑 流 股 菜 单 对 其 进 行 修 改 类 似 地, 按 顺 序 画 出 其 余 流 股 如 果 用 户 需 要 删 除 或 者 重 新 规 定 流 股 流 向, 可 以 在 相 应 流 股 上 单 击 鼠 标 右 键, 调 出 流 股 编 辑 菜 单, 使 用 delete 和 Re-draw 命 令 可 以 实 现 删 除 和 重 画 功 能 当 所 有 流 股 都 规 定 完 毕 时, 在 流 程 图 上 的 空 白 处 单 击 鼠 标, 主 面 板 重 新 出 现 可 用 鼠 标 左 键 按 住 设 备 或 流 股 调 整 位 置, 也 可 用 鼠 标 右 键 点 击 流 股 或 设 备 对 其 编 辑 修 改, 也 可 用 鼠 标 左 键 选 中 设 备, 拖 拽 设 备 四 周 的 黑 色 方 块 调 整 设 备 大 小 最 后, 完 成 模 拟 流 程 图 绘 制, 如 图 1-18 所 示 若 想 继 续 进 行, 则 要 转 入 模 拟 模 式 因 此, 点 击 菜 单 栏 上 的 RUN SIMULATION 菜 单 ( 或 者 工 具 栏 上 的 S/G 按 钮 ), 主 面 板 消 失, 图 形 输 入 与 修 改 功 能 变 的 不 可 用 图 1-18 绘 制 完 成 的 模 拟 流 程 图 第 4 步 : 选 择 组 分 19

21 用 鼠 标 左 键 单 击 菜 单 栏 上 ThermoPhysical 菜 单, 则 出 现 如 图 1-19 所 示 下 拉 式 菜 单 图 1-19 ThermoPhysical 下 拉 菜 单 点 击 Component list 选 项, 出 现 如 图 1-20 所 示 对 话 框, 可 以 在 CHEMCAD 标 准 数 据 库 中 选 择 组 分 该 对 话 框 左 上 部 白 色 区 域 是 已 被 选 中 的 组 分 (Selected Components), 其 右 侧 是 CHEMCAD 组 分 数 据 库 (Component Databank) 中 的 组 分 图 1-20 添 加 组 分 对 话 框 有 两 种 方 法 可 以 在 CHEMCAD 组 分 数 据 库 (Component Databank) 中 找 到 所 需 的 组 分 : 一 是 使 用 该 区 域 纵 向 滚 动 条, 以 浏 览 方 式 寻 找 ; 二 是 使 用 搜 索 功 能, 在 Search for 文 本 框 中 输 入 组 分 序 号 或 组 分 名 称 或 分 子 式, 即 可 找 到 所 需 组 分,CHEMCAD 支 持 模 糊 查 询, 输 入 的 组 分 名 称 或 分 子 式 可 以 是 所 需 组 分 名 称 或 分 子 式 的 一 部 分, 如 果 未 能 准 确 定 位, 可 单 击 Search for 文 本 框 右 侧 Next 按 钮 继 续 查 找 20

22 下 面 介 绍 如 何 向 模 拟 流 程 中 添 加 组 分 只 有 列 在 Selected Components 区 域 中 的 组 分 才 是 模 拟 系 统 中 的 组 分, 通 过 图 1-20 左 下 角 的 四 个 小 按 钮 一 个 大 按 钮, 即 Delete 按 钮 Clear 按 钮 Add 按 钮 Insert 按 钮 和 Copy components from another job 按 钮, 可 以 向 Selected Components 区 域 中 添 加 组 分 添 加 组 分 使 用 Add 按 钮 Insert 按 钮 和 Copy components from another job 按 钮 ; 删 除 组 分 使 用 Delete 按 钮 和 Clear 按 钮 这 几 个 按 钮 的 功 能 描 述 如 下 : Delete 按 钮 : 删 除 已 选 组 分 列 表 中 一 个 组 分, 在 Selected Components 区 域 选 中 所 要 删 除 组 分, 然 后 单 击 delete 按 钮 ; Clear 按 钮 : 清 除 已 选 组 分 列 表 中 的 所 有 组 分, 点 击 这 个 按 钮 时,Selected Components 区 域 中 所 列 的 所 有 组 分 将 被 清 除 ; Add 按 钮 : 在 Component Databank 中 选 中 所 需 组 分, 单 击 Add 按 钮, 会 将 选 中 的 组 分 添 加 到 组 分 列 表 的 尾 部 用 户 也 可 在 Component Databank 中 双 击 所 需 组 分 完 成 这 一 操 作 Insert 按 钮 : 与 Add 按 钮 功 能 类 似, 只 是 在 Selected Components 区 域 组 分 列 表 的 某 个 位 置 插 入 组 分, 而 不 是 向 列 表 的 尾 部 添 加 在 Component Databank 中 选 中 所 需 组 分, 单 击 Insert 按 钮 即 可 Copy components from another job 按 钮 : 用 来 从 另 外 一 个 CHEMCAD 工 作 文 件 调 入 组 分 当 点 击 这 个 按 钮 时, 用 户 会 进 入 浏 览 对 话 框, 找 到 另 外 一 个 CHEMCAD 工 作 文 件, 该 工 作 文 件 中 的 组 分 会 被 添 加 在 Selected Components 区 域 本 例 题 中 所 要 选 择 的 组 分 是 : 46 氮 气 (Nitrogen) 2 甲 烷 (Methane) 3 乙 烷 (Ethane) 4 丙 烷 (Propane) 5 1- 丁 烷 (1-butane) 6 N- 丁 烷 (n-butane) 7 1- 戊 烷 (1-pentane) 8 N- 戊 烷 (n-pentane) 10 N- 已 烷 (n-hexane) 下 面 以 氮 气 为 例 演 示 如 何 添 加 组 分 用 鼠 标 左 键 点 击 Search for 文 本 框, 键 入 46 或 N2 或 nitrogen, 键 入 过 程 中, 系 统 就 会 自 动 将 光 标 定 位 于 该 组 分 双 击 该 组 分 或 单 击 Add 按 钮, 氮 气 组 分 就 被 添 加 到 已 选 组 分 列 表 中 21

23 依 次 向 模 拟 系 统 添 加 甲 烷 (Methane) 乙 烷 (Ethane) 丙 烷 (Propane) 1- 丁 烷 (1-butane) N- 丁 烷 (n-butane) 1- 戊 烷 (1-pentane) N- 戊 烷 (n-pentane) N- 已 烷 (n-hexane) 等 组 分 添 加 完 毕 后, 图 1-20 变 成 图 1-21 图 1-21 完 成 组 分 添 加 后 添 加 组 分 对 话 框 点 击 OK 按 钮 可 以 保 存 上 述 操 作 结 果 第 5 步 : 选 取 热 力 学 性 质 计 算 模 型 选 择 合 适 的 热 力 学 性 质 计 算 模 型 是 模 拟 成 功 与 否 的 关 键 CHEMCAD 系 统 中 包 含 了 近 50 种 计 算 K 值 的 模 型 和 10 余 种 计 算 焓 值 的 模 型 有 时 候, 恰 当 的 选 择 这 些 模 型 是 很 困 难 的, 用 户 可 在 CHEMCAD 帮 助 中 Thermodynamics 部 分 查 找 各 热 力 学 方 法 的 详 细 介 绍 ; 另 外, CHEMCAD 提 供 了 一 个 K 值 专 家 系 统, 即 ThermoPhysical 菜 单 中 的 Thermo Wizard, 可 以 帮 助 用 户 作 出 合 理 选 择, 这 部 分 内 容 在 on-line manual 中 也 有 详 细 介 绍 本 例 题 中 选 用 Peng-Robinson 方 法 来 计 算 K 值 和 焓 值 选 择 K 值 方 法 : 点 击 菜 单 条 上 的 ThermoPhysical 命 令 按 钮 出 现 如 图 1-19 所 示 下 拉 式 菜 单, 选 中 其 中 K-value 选 项, 弹 出 如 图 1-22 所 示 对 话 框 22

24 图 1-22 K-value 对 话 框 单 击 对 话 框 左 上 角 的 Global K-value option 下 拉 框, 选 择 Peng-Robinson 方 法, 点 击 OK 按 钮, 保 存 设 置 并 返 回 模 拟 窗 口 选 取 焓 值 计 算 模 型 : 再 次 点 击 ThermoPhysical 菜 单, 选 择 Enthalpy 选 项, 则 弹 出 Enthalpy options 对 话 框 弹 出 可 以 注 意 到, Peng-Robinson 方 法 已 经 处 于 选 中 状 态, 这 是 系 统 自 动 根 据 K 值 计 算 方 法 设 置 的 当 然, 用 户 可 以 在 任 何 时 候 改 变 这 些 设 置 在 本 例 题 中, 焓 值 计 算 方 法 采 用 Peng-Robinson 模 型, 因 此, 点 击 OK 按 钮, 保 存 设 置 并 返 回 模 拟 窗 口 本 例 题 的 热 力 学 设 置 到 此 结 束 第 6 步 : 定 义 流 股 可 以 通 过 点 击 菜 单 条 上 的 Specifications 菜 单 或 直 接 双 击 流 股 完 成 流 股 定 义 工 作, 这 里 采 用 后 一 种 方 法 双 击 流 股 1, 弹 出 图 1-23 所 示 对 话 框 关 于 该 对 话 框, 需 要 注 意 以 下 几 点 : 1 第 一 格, 称 为 Stream Name, 允 许 用 户 为 流 股 输 入 一 个 不 超 过 16 个 字 符 的 标 签 或 名 字 2 根 据 自 由 度 分 析, 流 股 独 立 变 量 数 为 C+2, 其 中 C 为 组 分 数 这 C+2 个 独 立 变 量 通 常 是 C-1 个 组 成 1 个 总 流 率 1 个 温 度 和 1 个 压 力 ChemCAD 提 供 了 温 度 (Temp) 压 力 (Pres) 气 相 分 率 (Vapor Fraction) 焓 值 (Enthalpy) 总 流 率 (Total flow) 各 组 分 流 率 或 分 率 等 诸 多 输 入 项 这 些 输 入 项 并 不 要 求 全 部 输 入 通 常 情 况 下, 温 度 (Temp) 压 力 (Pres) 气 相 分 率 (Vapor Fraction) 三 个 变 量 中 只 规 定 任 意 两 个 ; 焓 值 是 状 态 函 数, 通 过 计 算 得 到, 只 有 当 流 股 总 流 率 为 0 时 才 输 入 流 股 焓 值, 相 当 于 为 单 元 设 备 规 定 热 负 荷 23

25 图 1-23 规 定 流 股 对 话 框 3 Total Flow Units 和 Comp Units 联 合 使 用, 为 用 户 提 供 了 多 种 定 义 流 股 组 成 的 方 法 如 果 Comp Units 设 定 为 mole mass 或 volume fraction, 则 Total Flow Units 对 话 框 变 得 可 编 辑 若 Comp Units 选 为 Flow 或 Amount 选 项, 则 Total Flow Units 变 为 各 组 分 流 量 之 和, 所 以, Total Flow Units 对 话 框 不 可 编 辑 如 果 输 入 总 流 率 Total Flow, 则 在 组 分 输 入 处 输 入 组 分 分 率 ; 如 果 在 组 分 输 入 处 输 入 组 分 流 率, 则 总 流 率 不 需 输 入,ChemCAD 会 自 动 计 算 若 组 分 分 率 之 和 不 到 1.0, 系 统 会 进 行 自 动 归 一 化 处 理 或 退 出 对 话 框 4 在 对 话 框 的 左 上 角 是 flash 按 钮 任 何 时 候 点 击 此 按 钮, 系 统 都 应 用 当 前 规 定 的 组 分 及 其 热 力 学 性 质 进 行 该 流 股 的 闪 蒸 计 算 该 按 钮 使 系 统 可 以 在 任 意 时 刻 进 行 闪 蒸 计 算 而 无 需 退 出 当 前 对 话 框 在 设 定 好 的 工 程 单 位 下, 输 入 以 下 数 据 : 温 度 75, 压 强 200, 各 组 分 流 率 分 别 为 : 氮 气 (Nitrogen) 甲 烷 (Methane) 乙 烷 (Ethane) 514 丙 烷 (Propane) 丁 烷 (1-butane) 19.2 N- 丁 烷 (n-butane) 戊 烷 (1-pentane)

26 N- 戊 烷 (n-pentane) 14 N- 已 烷 (n-hexane) 14 点 击 OK 按 钮, 保 存 输 入 第 7 步 : 输 入 设 备 参 数 定 义 第 一 个 换 热 器 同 定 义 流 股 相 似, 可 以 通 过 点 击 菜 单 条 上 的 Specifications 菜 单 或 直 接 双 击 单 元 设 备 完 成 该 项 工 作 这 里 采 用 后 一 种 方 法, 双 击 第 一 个 换 热 器, 弹 出 图 1-24 所 示 对 话 框 图 1-24 双 侧 换 热 器 规 定 屏 数 据 输 入 屏 分 三 页 显 示 : Specifications, Misc. Settings 和 Cost Estimations, 在 后 面 章 节 中 再 详 细 介 绍 在 Specifications 输 入 屏 输 入 以 下 数 据 : 换 热 器 两 侧 压 降 均 为 5 psia, 因 此, 分 别 在 流 股 1(Stream 1) 和 流 股 4(Stream 4) 的 压 降 框 中 键 入 5 换 热 器 出 口 温 度 是 其 露 点 温 度, 因 此, 选 中 流 股 2 的 气 相 分 率 (Vapor fraction stream 2) 框, 键 入 1 以 上 完 成 了 该 单 元 设 备 的 输 入 点 击 OK 按 钮, 保 存 输 入 并 关 闭 对 话 框 25

27 定 义 第 二 个 换 热 器 选 择 第 二 个 换 热 器 并 双 击, 单 侧 换 热 器 的 输 入 菜 单 将 会 出 现, 如 图 1-25 所 示 图 1-25 单 侧 换 热 器 规 定 屏 该 设 备 压 降 为 5psi, 故 在 压 降 框 Pressure Drop 中 键 入 5 换 热 器 的 出 口 温 度 将 决 定 闪 蒸 罐 液 体 移 出 量 的 多 少, 相 应 的, 也 将 决 定 系 统 气 相 产 品 的 露 点 温 度 因 此, 这 一 规 定 是 该 设 计 中 的 关 键 参 数 (key parameters) 作 为 第 一 次 尝 试, 我 们 估 计 出 口 温 度 为 -5 因 此, 流 股 3 的 温 度 框 Temperature of stream 3 中 键 入 -5 以 上 完 成 了 该 单 元 设 备 的 输 入 点 击 OK 按 钮, 保 存 输 入 并 关 闭 对 话 框 定 义 闪 蒸 罐 本 例 题 中, 闪 蒸 罐 在 入 口 流 股 条 件 下 操 作, 这 种 情 况 恰 好 是 闪 蒸 罐 的 默 认 设 置 因 此, 该 单 元 设 备 不 需 要 做 任 何 输 入 定 义 阀 门 需 要 输 入 阀 门 的 出 口 压 力 双 击 阀 门 图 标, 在 其 弹 出 的 参 数 设 置 对 话 框 出 口 压 力 框 outlet pressure 中 输 入 125 点 击 OK 按 钮, 保 存 输 入 并 关 闭 对 话 框 定 义 冷 凝 精 馏 塔 26

28 双 击 精 馏 塔 的 图 标, 精 馏 塔 参 数 设 置 屏 弹 出, 分 5 页 显 示, 如 图 1-26 所 示 在 第 一 页 (General) 上, 需 要 输 入 塔 顶 压 力 :125psia; 塔 的 压 降 :5psia; 理 论 板 数 : 12; 进 料 流 股 的 位 置 : 第 1 层 塔 板 ( 图 1-26 所 示 ) 图 1-26 精 馏 塔 规 定 屏 在 Specifications 页 中 继 续 输 入 本 例 题 中, 精 馏 塔 既 没 有 塔 顶 冷 凝 器 又 没 有 侧 线 采 出, 因 此, 我 们 只 需 对 再 沸 器 做 规 定 首 先 规 定 再 沸 器 的 样 式 (mode) 单 击 再 沸 器 选 项 的 下 拉 菜 单, 通 过 移 动 滚 动 条, 可 以 浏 览 所 有 可 选 项 本 例 题 已 知 精 馏 塔 的 塔 釜 采 出 流 率, 故 再 沸 器 选 项 为 4, 即 Bottom mole flowrate, 选 中 后 右 侧 文 本 框, 要 求 输 入 塔 釜 采 出 流 率, 输 入 30 Convergence 页 面 用 于 调 整 收 敛 性, 可 以 在 该 页 面 内 输 入 一 些 过 程 数 据 的 估 计 值 或 初 值, 如 果 不 输 入,ChemCAD 会 自 动 设 定 初 值 计 算, 故 该 页 面 上 所 有 的 输 入 框 都 是 可 选 的 为 了 示 范, 本 题 分 别 输 入 塔 顶 和 塔 釜 两 个 温 度 估 算 值, 即 50 和 150 到 此 完 成 了 塔 的 所 有 输 入 点 击 OK 按 钮, 保 存 输 入 这 时 候, 有 可 能 得 到 一 些 警 告 信 息 : 本 题 的 警 告 信 息 是 你 还 没 有 输 入 估 计 的 馏 出 速 率 警 告 信 息 通 常 可 以 被 忽 略 掉, 因 此 点 击 OK 按 钮, 返 回 模 拟 窗 口 流 程 图 的 所 有 输 入 规 定 到 此 全 部 结 束 27

29 第 8 步 : 运 行 模 拟 点 击 菜 单 条 Run 菜 单, 选 择 Run all 运 行 模 拟, 如 图 1-27 所 示 图 1-27 运 行 模 拟 菜 单 系 统 会 重 新 核 定 系 统 数 据 输 入 并 在 屏 幕 上 给 出 错 误 和 / 或 警 告 信 息 按 照 前 面 所 述 输 入, 本 例 题 中 没 有 错 误 信 息, 但 有 警 告 信 息 忽 略 这 些 警 告, 点 击 OK 按 钮, 程 序 将 运 行 模 拟 运 行 结 束, CC5 Message Box 消 息 框 将 弹 出, 并 显 示 Recycle calculation has converged, 表 示 计 算 收 敛 点 击 OK 按 钮, 关 闭 该 对 话 框 第 9 步 : 查 看 模 拟 结 果 模 拟 结 束 后, 可 以 通 过 菜 单 条 上 Results 和 Plot 命 令 浏 览 模 拟 结 果 检 查 产 品 流 股 临 界 露 点 如 果 第 二 个 换 热 器 规 定 的 出 口 温 度 合 适, 则 气 相 产 物 ( 流 股 5 ) 的 临 界 露 点 (cricondentherm dewpoint) 将 是 20 或 更 低 临 界 露 点 温 度 是 混 合 物 在 任 何 压 力 下 的 最 高 露 点 温 度 确 定 气 相 产 品 最 高 露 点 温 度 的 简 单 方 法 就 是 绘 制 出 气 相 产 品 的 所 有 露 点 温 度, 即 相 包 络 图 (envelope) 在 CHEMCAD 中 绘 制 任 何 图 形 都 使 用 菜 单 条 上 的 Plot 菜 单 选 择 并 点 击 该 菜 单, 在 出 现 的 下 拉 菜 单 中 选 择 Envelopes 并 单 击, 将 会 出 现 流 股 选 择 对 话 框, 点 击 流 股 5( 离 开 换 热 器 1 底 部 的 气 相 产 品 流 股 ), 则 流 股 5 出 现 在 对 话 框 中 点 击 OK 按 钮 关 闭 对 话 框, 出 现 图 1-28 所 示 新 对 话 框 28

30 图 1-28 包 络 图 绘 制 对 话 框 由 于 只 想 看 到 露 点 线, 因 此 这 一 对 话 框 中 不 需 做 任 何 输 入 但 为 了 让 图 形 变 得 更 加 有 趣, 我 们 向 普 通 相 图 内 添 加 另 外 两 条 气 相 分 率 分 别 是 0.25 和 0.5 的 曲 线 完 成 的 输 入 框 如 图 1-29 所 示 点 击 OK 按 钮, 确 认 我 们 所 做 的 输 入 图 1-29 包 络 图 绘 制 规 定 对 话 框 CHEMCAD 将 完 成 所 需 要 的 闪 蒸 计 算, 绘 出 所 需 相 包 线 绘 图 结 果 分 别 以 图 形 方 式 和 数 据 列 表 方 式 给 出, 后 者 写 入 写 字 板 29

31 关 闭 写 字 板, 包 络 图 如 图 1-30 所 示 图 1-30 气 相 产 品 流 股 包 络 图 这 时 用 户 处 在 绘 图 窗 口, 可 以 编 辑 所 绘 图 形 命 令 按 钮 功 能 总 结 如 下 按 钮 名 称 File Edit View Graph Window Help 功 能 用 于 文 件 管 理 和 打 印 控 制 包 括 撤 销 剪 切 复 制 和 粘 贴 命 令 用 于 控 制 工 具 条 和 状 态 栏 的 显 示 状 态 提 供 数 据 缩 放 编 辑 和 绘 图 功 能 控 制 窗 口 和 图 标 的 排 列 提 供 帮 助 信 息 CHEMCAD 的 绘 图 功 能 总 结 如 下 : 1. 放 大 图 形 的 一 部 分 : 将 鼠 标 置 于 放 大 部 分 的 起 始 点, 点 击 并 拖 曳 鼠 标 到 结 束 点, 放 开 鼠 标, 选 中 的 矩 形 框 区 域 就 会 被 放 大 到 全 屏 显 示 若 想 恢 复 到 原 始 尺 寸, 点 击 菜 单 条 的 Graph 菜 单, 选 择 Zoom out 即 可 2. 图 形 的 标 题 文 本 可 以 通 过 Graph/Edit titles 菜 单 进 行 编 辑 3. 图 形 颜 色 尺 寸 布 局 以 及 绘 图 其 它 方 面 的 编 辑 可 以 通 过 Chart Explorer 进 行 4. 图 形 打 印 可 以 通 过 点 击 Print 按 钮 30

32 下 面 的 操 作 将 演 示 CHEMCAD 的 绘 图 功 能 现 查 看 流 股 5 的 临 界 露 点 是 否 达 到 20 或 更 低, 按 下 述 步 骤 放 大 曲 线 最 右 端 的 区 域 : 1. 将 鼠 标 置 于 图 上 1000psia,0 的 位 置 2. 按 下 鼠 标 左 键, 并 拖 动 至 坐 标 大 约 为 400psia,30 的 位 置 3. 松 开 鼠 标 左 键 系 统 将 会 放 大 所 选 区 域, 如 图 1-31 所 示 图 1-31 局 部 放 大 后 的 系 统 包 络 图 通 过 放 大, 可 以 清 楚 地 看 出 混 合 物 的 最 高 露 点 温 度 稍 低 于 20, 表 明 达 到 题 目 要 求 1 要 想 打 印 绘 图 结 果 只 需 点 击 Print 按 钮 以 上 完 成 绘 图 练 习 关 闭 当 前 窗 口 并 返 回 到 CHEMCAD 主 窗 口 ( 点 击 菜 单 栏 右 端 的 按 钮 ) 检 测 塔 釜 流 股 的 纯 度 题 目 的 第 2 个 要 求 是 流 股 9 中 丙 烷 摩 尔 分 数 不 高 于 1% 可 以 通 过 菜 单 栏 中 Results 菜 单 检 查 模 拟 计 算 结 果 是 否 达 到 了 要 求 在 Results 下 拉 菜 单 中 选 择 Set Flow Units / View Flow Rate Units, 在 出 现 的 对 话 框 中 选 择 Mole %, 点 击 OK 按 钮, 回 到 主 面 板 在 Results 下 拉 菜 单 中 选 中 Stream Components / Select Streams, 出 现 流 股 选 择 对 话 框 时, 选 择 9 号 流 股, 点 击 OK 按 钮, 弹 出 图 1-32 所 示 窗 口 31

33 图 1-32 流 股 摩 尔 组 成 计 算 结 果 可 以 看 出 丙 烷 含 量 超 过 了 规 定 的 1% 为 了 校 正 这 一 点, 需 要 回 到 模 拟 流 程 图 对 精 馏 塔 的 操 作 条 件 重 新 进 行 规 定 双 击 精 馏 塔 图 标, 出 现 数 据 输 入 屏 点 击 Specifications, 在 再 沸 器 模 式 选 项 中 选 择 模 式 6, 这 一 模 式 要 求 输 入 塔 釜 出 料 组 分 的 摩 尔 分 率, 在 其 右 边 Specification 框 中 输 入 0.01, component 下 拉 框 中 选 择 propane 可 以 将 上 次 模 拟 结 果 作 为 初 值 进 行 模 拟 计 算, 这 样 收 敛 性 会 比 较 好 在 数 据 输 入 屏 中 选 中 Convergence 页 面, 选 择 Estimate and Convergence Parameters 下 的 Initial flag, 点 击 对 话 框 的 下 拉 菜 单, 选 择 选 项 1, 即 Reload column profile 点 击 OK 按 钮, 保 存 设 置 并 退 出 对 话 框 再 次 运 行 模 拟 由 模 拟 流 程 图 可 以 看 出, 新 设 置 只 会 影 响 精 馏 塔 本 身 的 计 算 结 果, 因 此, 只 需 对 作 出 改 动 的 单 元 设 备 5 重 新 计 算 点 击 菜 单 条 中 Run 命 令, 选 择 Run Selected Units 选 项, 在 输 入 对 话 框 中 输 入 单 元 设 备 5 点 击 OK 按 钮 后, 系 统 自 动 重 新 计 算 选 中 的 Selected 单 元 设 备 ( 选 中 的 单 元 设 备 四 周 会 有 四 个 小 黑 框 显 示 它 处 于 选 中 状 态 ) 当 计 算 完 成 后,CHEMCAD 窗 口 底 部 状 态 栏 上 会 出 现 Calc Unit 5 Tower 的 信 息 由 于 计 算 速 度 很 快, 这 一 信 息 将 会 在 运 行 命 令 执 行 后 几 乎 同 时 出 现 再 次 使 用 Results 菜 单 查 看 模 拟 运 行 结 果, 以 确 认 塔 底 流 股 中 丙 烷 (propane) 摩 尔 32

34 分 数 不 高 于 1% 点 击 Results/stream components/selected streams, 选 择 9 号 流 股, 点 击 OK 按 钮 流 股 9 的 计 算 结 果 将 出 现 在 写 字 板 中, 其 丙 烷 含 量 是 1%, 达 到 了 题 目 要 求 第 10 步 : 生 成 输 出 文 档 生 成 任 何 形 式 的 文 本 报 告, 都 可 以 使 用 菜 单 条 上 的 Output 菜 单 点 击 Output 或 使 用 [Alt + O] 组 合 键, 将 会 出 现 以 下 选 项 : 名 称 Report Main PFD New PFD Open PFD 功 能 用 于 生 成 表 格 输 出 用 于 生 成 和 编 辑 主 要 ( 第 一 个 ) 过 程 的 流 程 图 表 用 于 生 成 附 加 过 程 的 流 程 图 表 编 辑 已 经 生 成 的 PFD(process flow diagram) 击 [R] 键, 选 择 报 告 选 项, 出 现 图 1-33 所 示 Report Menu : 图 1-33 报 告 生 成 菜 单 为 了 演 示 这 些 按 钮 的 功 能, 假 定 报 告 中 需 要 以 下 信 息 : 1. 对 于 流 股 和 9, 除 了 流 股 的 缺 省 性 质 外, 还 要 打 印 流 股 组 分 的 质 量 流 率 和 摩 尔 分 率 2. 流 程 图 中 每 个 设 备 的 设 备 概 要 3. 精 馏 塔 的 塔 组 成 分 布 (Tower prfiles) 首 先 指 定 需 要 报 告 的 流 股 : 点 击 报 告 菜 单 ( 图 1-33) 中 Select Streams, 去 除 Print All Streams 选 项, 在 Enter the Stream ID s 中 输 入 流 股 号 和 9, 点 击 OK 按 33

35 钮, 返 回 报 告 菜 单 然 后 选 择 输 出 报 告 中 所 要 包 含 的 设 备 或 单 元 操 作 : 点 击 报 告 菜 单 ( 图 1-33) 中 Select Unit Operations 弹 出 对 话 框 同 前 面 的 流 股 选 择 对 话 框 非 常 相 似, 缺 省 选 择 为 打 印 所 有 单 元 操 作 同 前 面 一 样, 用 户 可 以 去 除 这 一 选 项, 在 流 程 图 上 自 行 选 择 所 要 打 印 的 单 元 操 作 在 本 例 题 中, 我 们 需 要 打 印 所 有 的 单 元 操 作, 所 以 保 持 缺 省 选 择 不 做 改 动 点 击 OK 按 钮 退 出 该 对 话 框 下 面 选 择 流 股 性 质 : 点 击 选 择 报 告 菜 单 ( 图 1-33) 上 Stream Properties 选 项, 出 现 Property Options 对 话 框 注 意 到, 这 一 对 话 框 分 两 页 显 示, 并 且, 所 有 选 项 均 为 单 选 框, 没 有 选 中 的 选 项 将 不 会 被 打 印, 用 户 可 以 通 过 点 击 鼠 标 改 变 选 择 在 本 例 题 中, 我 们 保 持 原 来 的 缺 省 选 择 不 变 点 击 Cancel 按 钮 关 闭 当 前 对 话 框 并 返 回 报 告 菜 单 接 下 来 需 要 为 流 股 组 分 输 出 选 择 流 率 单 位 操 作 如 下 : 点 击 选 择 报 告 菜 单 ( 图 1-33) 上 Stream Flowrate/Composition 选 项, 出 现 图 1-34 所 示 的 对 话 框 图 1-34 流 股 流 率 单 位 选 择 对 话 框 -1 缺 省 条 件 下 的 流 股 组 分 将 以 摩 尔 流 率 打 印 对 于 本 例 题, 不 采 用 摩 尔 流 率, 而 采 用 质 量 流 率 和 摩 尔 分 率 选 择 质 量 流 率 和 摩 尔 分 率, 则 对 话 框 变 为 图 1-35 所 示 34

36 图 1-35 流 股 流 率 单 位 选 择 对 话 框 -2 点 击 OK 按 钮 保 存 设 置 并 返 回 报 告 菜 单 ( 图 1-33) 最 后, 规 定 精 馏 塔 的 输 出 信 息 选 择 报 告 菜 单 ( 图 1-33) 上 Distillation Summaries 选 项, 弹 出 Distillation Options 对 话 框, 用 户 可 以 作 如 下 操 作 : 1. Tray profile ( 塔 板 数 据 分 布 ) 打 印 塔 板 数 据 分 布, 即 给 出 每 一 块 塔 板 温 度 压 力 气 相 流 率 液 相 流 率 和 出 入 该 塔 板 的 任 何 流 股 信 息 2. Tray properties ( 塔 板 物 质 ) 每 一 块 塔 板 上 的 气 液 相 传 递 性 质 3. Tray sizing( 塔 尺 寸 核 算 ) 塔 内 每 一 块 塔 板 的 尺 寸 计 算 结 果 用 户 可 以 选 择 浮 阀 筛 板 或 泡 罩 等 塔 板 类 型 4. Packed column sizing( 填 料 塔 尺 寸 核 算 ) 5. Tray components( 塔 板 组 成 ) 塔 板 组 成 可 以 以 摩 尔 流 率 质 量 流 率 或 摩 尔 分 率 质 量 分 率 为 单 位 打 印 这 里 只 想 打 印 上 述 第 一 条 的 塔 板 数 据 分 布 在 对 话 框 中 可 以 看 出, 这 是 缺 省 选 项, 因 此, 点 击 OK 按 钮 并 返 回 报 告 菜 单 至 此 完 生 成 报 告 的 准 备 工 作 点 击 图 1-33 中 Calculate and Give Results,CHEMCAD 将 自 动 生 成 报 告 的 Word 文 档 关 闭 Word 文 档, 点 击 End Report, 关 闭 报 告 菜 单 并 返 回 模 拟 主 窗 口 第 11 步 : 生 成 PFD 图 CHEMCAD 可 以 生 成 PFD 图 在 菜 单 栏 Output 下 拉 菜 单 中 选 择 Main PFD 选 项, 系 统 将 会 进 入 PFD 模 式, 这 时 一 些 特 定 的 命 令 和 操 作 变 得 可 用, 它 们 是 : Add Stream Box( 增 加 流 股 框 ) 用 于 添 加 流 股 数 据 框, 建 立 热 平 衡 物 料 平 衡 以 及 流 股 性 质 报 表 PFD 上 可 以 放 置 多 个 流 股 数 据 框 该 命 令 按 钮 位 于 Format 菜 单 下 Add UnitOp Box( 增 加 单 元 操 作 框 ) 添 加 单 元 操 作 框 用 于 创 建 单 元 操 作 的 数 据 框 单 元 操 作 数 据 框 可 以 用 于 显 示 流 程 图 上 单 元 操 作 的 输 入 和 / 或 输 出 情 况 PFD 上 可 以 放 置 多 个 单 元 操 作 数 据 框 该 命 令 按 钮 位 于 Format 菜 单 下 Add TP Box( 增 加 TP 框 ) 用 于 在 靠 近 相 应 流 股 的 位 置 显 示 温 度 压 力 和 / 或 流 股 流 率 该 命 令 按 钮 位 于 Format 菜 单 下 Refresh Data Boxes( 更 新 数 据 框 ) 新 的 运 行 完 成 后, 及 时 更 新 流 股 和 单 元 操 作 数 据 框 的 数 据 该 命 令 按 钮 位 于 View 菜 单 下 35

37 The PFD Palette(PFD 面 板 ) PFD 是 一 个 包 含 了 同 创 建 PFD 相 关 的 图 形 功 能 它 们 是 : 选 择 旋 转 矩 形 椭 圆 线 多 折 点 线, 文 本 和 工 作 框 功 能 (Select, rotate, rectangle, ellipse, line, multilane, text, Job box) 其 它 命 令 会 随 PFD 的 开 启 而 变 得 不 可 用, 直 到 回 到 模 拟 模 式 创 建 PFD 图 的 步 骤 如 下 : 1. 在 流 程 图 上 绘 制 流 股 数 据 框, 它 的 内 容 和 类 型 由 用 户 确 定 2. 在 流 程 图 上 绘 制 单 元 操 作 数 据 框, 数 据 类 型 可 由 用 户 确 定, 但 内 容 不 可 以 3. 在 流 程 图 上 添 加 文 本 用 PFD 面 板 上 的 文 本 功 能 键, 可 以 向 PFD 中 添 加 标 题 注 释 和 其 它 不 同 类 型 的 文 本 4. 在 PFD 上 绘 制 图 标 用 户 可 以 创 建 和 保 存 图 标, 例 如 公 司 标 识 5. 绘 制 个 人 对 象 系 统 可 以 接 收 用 户 手 画 的 二 维 对 象 下 面 绘 制 PFD, 演 示 这 些 功 能 的 实 现 方 法 为 了 有 足 够 的 空 间 放 置 PFD 新 添 加 的 信 息, 首 先 要 将 流 程 图 的 尺 寸 缩 小 点 击 工 具 条 上 的 Zoom out 选 项, 图 1-36 所 示 则 流 程 图 会 被 缩 小 到 屏 幕 中 央 图 1-36 Zoom Out 工 具 创 建 流 股 数 据 框 1. 点 击 菜 单 条 上 Format 菜 单, 将 会 出 现 格 式 菜 单 Format menu 2. 点 击 格 式 菜 单 上 Add Stream Box 选 项, 出 现 图 1-37 所 示 的 流 股 选 择 对 话 框 该 对 话 框 用 于 选 择 列 出 流 股 编 号, 本 例 题 要 列 出 所 有 流 股, 因 此 使 用 默 认 选 项, 即 Print all streams 点 击 OK 按 钮 关 闭 该 对 话 框 PFD 性 质 选 项 对 话 框 (PFD Property Options dialog box) 将 会 出 现, 如 图 1-38 所 示 36

38 图 1-37 流 股 选 择 对 话 框 3. 勾 选 图 1-38 所 要 选 项, 设 定 被 包 括 在 数 据 框 中 的 数 据 本 例 题 采 用 缺 省 设 置 点 击 OK 按 钮, 保 存 当 前 设 置 并 退 出 该 对 话 框 37

39 图 1-38 流 股 性 质 选 择 对 话 框 4. 用 户 可 以 可 看 到 数 据 框 设 置 对 话 框 (Data Box Settings dialog box), 如 图 1-39 所 示 显 然, 这 个 对 话 框 用 来 设 定 数 据 框 的 形 式 方 便 起 见, 接 受 系 统 的 缺 省 设 置 点 击 OK 按 钮, 流 股 数 据 框 将 出 现 在 PFD 图 的 左 上 角 图 1-39 数 据 框 设 置 对 话 框 5. 移 动 数 据 框 到 合 适 的 位 置, 如 图 1-40 所 示 38

40 图 1-40 数 据 框 定 位 6. 可 以 调 整 数 据 框 的 大 小 : 将 鼠 标 移 至 数 据 框 四 周 的 一 个 小 黑 框, 按 住 鼠 标 左 键 不 放, 并 向 四 周 拖 动 鼠 标 就 可 以 改 变 数 据 框 的 大 小, 直 到 数 据 框 大 小 符 合 用 户 要 求, 松 开 鼠 标 左 键 用 户 可 以 在 PFD 图 上 放 置 任 意 多 个 数 据 框, 这 样, 可 以 用 一 个 数 据 框 显 示 热 平 衡 和 物 料 平 衡 尔, 另 一 数 据 框 显 示 流 股 的 其 它 性 质 当 然, 也 可 以 用 一 个 数 据 框 显 示 流 股 1 到 20 的 信 息, 另 一 个 数 据 框 显 示 流 股 30 到 50 的 信 息, 系 统 为 此 提 供 了 很 大 的 操 作 弹 性 类 似 地, 可 以 创 建 单 元 设 备 数 据 框, 这 些 数 据 框 可 以 包 含 流 程 图 上 选 定 单 元 操 作 的 输 入 和 / 或 输 出 信 息 在 PFD 图 上 添 加 文 本 在 PFD 图 上 添 加 文 本 和 其 它 图 标 对 象 需 要 使 用 PFD 面 板 只 要 进 入 PFD 模 式,PFD 面 板 会 自 动 出 现, 它 的 功 能 如 图 1-41 所 示 : 通 过 使 用 标 有 ab 的 按 钮, 可 以 在 PFD 添 加 文 本 点 击 该 按 钮, 则 鼠 标 变 为 提 示 文 本 输 入 状 态 的 光 标 将 光 标 定 位 在 PFD 左 上 角, 键 入 PFD 标 题 至 此 得 到 一 张 较 为 完 整 的 PFD 图 39

41 旋 转 对 象 画 矩 形 画 椭 圆 画 单 条 直 线 画 多 条 直 线 画 多 边 形 添 加 文 本 图 1-41 PFD 面 板 示 意 图 工 作 框 本 节 通 过 示 例 演 示 了 ChemCAD 流 程 模 拟 的 基 本 过 程, 用 户 可 以 对 其 有 个 初 步 的 认 识 40

42 本 章 作 业 1. ChemCAD 有 哪 些 功 能 特 点, 在 哪 个 网 站 上 可 以 获 得 ChemCAD 版 本 与 技 术 支 持 信 息? 2. ChemCAD 热 力 学 方 法 有 何 特 点? 3. ChemCAD 包 含 哪 些 单 元 操 作 模 块? 4. 了 解 ChemCAD 画 面, 绘 制 例 1-1 中 模 拟 流 程 图, 调 整 大 小 改 变 位 置 改 变 设 备 外 观, 掌 握 ChemCAD 绘 图 方 法 ; 5. 重 复 例 1-1, 了 解 ChemCAD 流 程 模 拟 步 骤 41