淺談過程模擬優(yōu)化在化工工藝設(shè)計中的應(yīng)用

牟蘇嫣

摘 要：在國民經(jīng)濟體系之中，化工行業(yè)扮演著重要角色，同時化工是國家基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，如今化工產(chǎn)業(yè)得到了飛速發(fā)展，同時對于社會經(jīng)濟作出了重大貢獻。隨著化工技術(shù)的不斷進步，化工工藝設(shè)計人員在設(shè)計中面對的化工過程越來越復(fù)雜，系統(tǒng)集成化越來越高。對化工工藝設(shè)計人員的計算能力要求也越來越高。過程模擬優(yōu)化提供了一套完整的工具和方法，能大大提升工藝設(shè)計人員應(yīng)對復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計能力，值得在化工工藝設(shè)計當(dāng)中得到推廣使用。本文簡要介紹過程模擬優(yōu)化的概念，發(fā)展歷程以及在化工工藝設(shè)計中的應(yīng)用，以供相關(guān)專業(yè)人士進行參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：過程模擬優(yōu)化；化工工藝；設(shè)計；應(yīng)用

在如今化工工藝設(shè)計過程當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)要求相關(guān)工作人員加強過程模擬優(yōu)化廣泛應(yīng)用，通過過程模擬優(yōu)化進而提高化工工藝設(shè)計水平及設(shè)計質(zhì)量。另外，過程模擬優(yōu)化通常和計算機存在的密切的聯(lián)系。

1 過程模擬優(yōu)化概述

化工設(shè)計的過程當(dāng)中，過程模擬優(yōu)化簡而言之就是通過采用性能相似或者是方便、經(jīng)濟性系統(tǒng)來取代復(fù)雜化的系統(tǒng)，同時在過程模擬優(yōu)化的過程當(dāng)中通常是憑借計算機軟件發(fā)揮重要的作用。其中，在化工設(shè)計過程當(dāng)中過程模擬優(yōu)化是不可忽視的核心環(huán)節(jié)，過程模擬優(yōu)化能夠有效地提高設(shè)計水平以及工作效率，還可以方便針對于多個方案進行有效對比，對于提高工業(yè)設(shè)計水平及設(shè)計質(zhì)量具有重要的價值。工作人員在開展化工生產(chǎn)工作過程當(dāng)中就需要針對單個化工工藝的變量進行科學(xué)合理控制，同時還應(yīng)當(dāng)要求工作人員設(shè)置合理順序，應(yīng)當(dāng)針對于單元過程進行全方位控制，最后是應(yīng)當(dāng)針對于整體車間進行控制。

在化工生產(chǎn)的過程當(dāng)中，通常需要相關(guān)工作人員將十幾個環(huán)節(jié)操作根據(jù)特定程序進行組合，同時將其反應(yīng)過程進行聯(lián)合，還要求工作人員針對于化工工藝整體過程進行模擬，同時在模擬的過程當(dāng)中發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，還應(yīng)該采取有效的措施加以解決，進而避免在化工生產(chǎn)過程當(dāng)中產(chǎn)生意外狀況，同時避免由此而造成較大的經(jīng)濟損失。由于在化工生產(chǎn)過程當(dāng)中本身工藝比較復(fù)雜，這就需要相關(guān)人士采取有效的措施針對生產(chǎn)過程進行合理的模擬，尤其是在化學(xué)反應(yīng)過程當(dāng)中，通過實現(xiàn)過程化模擬可以針對于在化學(xué)生產(chǎn)當(dāng)中的不可控因素進行有效掌控，如外界環(huán)境、物料本身甚至還有很多能量變化轉(zhuǎn)換等等。所以，在實現(xiàn)大規(guī)?；どa(chǎn)之前，要求相關(guān)工作人員事先對化工工藝的整體過程進行一個全面模擬，通過這種模擬就能夠促使化工生產(chǎn)過程當(dāng)中產(chǎn)生可供借鑒和參考的數(shù)據(jù)，進而有效地加強質(zhì)量控制。另外，在過程模擬優(yōu)化過程當(dāng)中，還應(yīng)當(dāng)加強數(shù)據(jù)的統(tǒng)計及分析工作，還應(yīng)當(dāng)對于化工生產(chǎn)之中諸多參數(shù)關(guān)系進行全方位的分析，另外還要在此基礎(chǔ)上建立模型，只有這樣，才能夠促使數(shù)據(jù)資源可以實現(xiàn)良好轉(zhuǎn)換。

2 過程模擬優(yōu)化軟件的發(fā)展歷程

在開展化工工藝設(shè)計的過程當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)加強過程模擬優(yōu)化技術(shù)運用。在運用過程模擬優(yōu)化技術(shù)的過程當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)預(yù)先設(shè)定某一項參數(shù)。此外，在過程模擬優(yōu)化過程當(dāng)中，通常采取兩種數(shù)字模型，一種靜態(tài)化數(shù)學(xué)模型，主要是針對于化工路線工作進行優(yōu)化及調(diào)試，還有一種模型動態(tài)數(shù)學(xué)模型，這種模型能夠針對于化工設(shè)計工作進行在線實時控制。其中，過程模擬優(yōu)化軟件是美國最早開始研發(fā)的，美國最早研發(fā)的過程模擬優(yōu)化軟件對化工生產(chǎn)產(chǎn)生了重大的影響，促使了化工產(chǎn)業(yè)以及化工工藝進一步的發(fā)展和完善。

3 過程模擬優(yōu)化在化工工藝設(shè)計主要的作用

3.1 對化工工藝故障診斷。

開展化工工藝設(shè)計過程當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)加強過程模擬優(yōu)化軟件應(yīng)用，在實際的化工生產(chǎn)過程當(dāng)中，通常比較注重經(jīng)濟效益提升，如果是傳統(tǒng)方式之下，一般是需要加強化工工藝測試，但是需要很長的時間，同時需要投入大量成本，這樣難以提高企業(yè)利潤及經(jīng)濟效益。但是在目前通過過程模擬優(yōu)化軟件的應(yīng)用就能夠有效地提高設(shè)計水平和設(shè)計效率，不需要投入過多的資本以及時間，還可以實現(xiàn)多項方案對比，進而找出最優(yōu)的方案，一方面有效節(jié)約時間，另一方面可以提高經(jīng)濟效益以及企業(yè)市場競爭力。

3.2 對化工工藝改造。

在開展化工工藝設(shè)計過程當(dāng)中通常會存在著多種設(shè)計方案，設(shè)計方案選擇過程當(dāng)中，就需要選擇出科學(xué)合理設(shè)計方案，通過采取過程模擬優(yōu)化軟件能夠通過有效快速準(zhǔn)確的計算進而得出最優(yōu)方案，還可以針對于各單元工藝參數(shù)進行全方位模擬運行，模擬過程當(dāng)中還可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計方案當(dāng)中缺陷之處，還可以針對于不足之處進行完善和改進，進而促使化工工藝設(shè)計水平得到提高。

4 結(jié)語

綜上所述，在化工產(chǎn)業(yè)當(dāng)中，對于化工工藝提出了更高的要求，為了實現(xiàn)對于化工工藝設(shè)計的優(yōu)化就需要加強過程模擬優(yōu)化軟件運用，一方面可以節(jié)約時間成本以及資金投入，另一方面也會降低對于環(huán)境的危害，因此，在化工設(shè)計的過程之中值得大力推廣使用過程模擬優(yōu)化軟件的應(yīng)用。

參考文獻：

[1]張振波，盛文斌，孫策，王春臨，陳宗民，尹起.大型球墨鑄鐵下箱體鑄造過程數(shù)值模擬及工藝優(yōu)化[J/OL].熱加工工藝，2019（07）：113-116+120.

[2]孫進超，胡明圓，許文友，田暉.催化精餾合成甲酸環(huán)己酯—乙酸環(huán)己酯聯(lián)產(chǎn)過程模擬計算及優(yōu)化[J].現(xiàn)代化工，2019，39（03）：215-218.

[3]王雷.三種常見谷物密封蒸煮過程的模擬與仿真優(yōu)化研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2019.

[4]胡清和，岳峰麗，黃勇.基于ProCast的濾清器支架壓鑄過程數(shù)值模擬及工藝優(yōu)化[J].沈陽理工大學(xué)學(xué)報，2018，37（04）：43-48.