《化工流程模拟》课程教学大纲

课程名称：化工流程模拟                              课程编号： 18000034

学    时：32学时                                    学    分：2学分

开课学期：第 5学期

课程类别：选修

课程性质：学科技术基础任选课

适用专业：化学工程与工艺专业

先修课程：大学计算机基础、物理化学、化工原理

一、课程的性质、目的与任务

本课程是化学工程与工艺及应用化学专业学生的专业选修课之一。其目的是让学生在化工专业知识和实践的基础上，做进一步的拓展，以巩固和提高学生的计算机理论与应用能力，使学生了解和掌握当前化工领域中设计过程的应用软件及其功能，同时培养学生利用计算机进行化工流程模拟的能力，为今后从事化工设计、新工艺流程的开发研究提供初步能力。

    本课程主要是根据化工过程的数据，其中包括进料的温度、压力、流量、组成，有关的工艺操作条件，工艺规定，产品规格以及相关的设备参数，采用Aspen Plus模拟软件，将由多个单元操作组成的化工流程用数学模型描述，模拟实际的生产过程，并通过改变各种有效条件得到所需要的结果。

二、基本要求

熟悉Aspen Plus模拟环境，掌握物性方法的选择和物性的分析，了解物性参数的估算和物性数据的回归。熟练掌握主要单元模块包括混合器、分离器、压力变送设备、换热器、塔和反应器的模拟操作。掌握小型的稳态过程系统模拟、设计和优化操作。了解采用Aspen Plus进行化工厂的综合性设计操作。

根据大纲要求，选用孙兰义主编，化学工业出版社出版的《化工流程模拟实训-Aspen Plus教程》作为教材。因为该教材与大纲要求基本适应。在教学方法上采用课堂讲解、课堂演示以及学生上机实践相结合的方法，讲授运用Aspen Plus对常见化工单元进行模拟计算的过程和方法，再通过运用Aspen Plus软件模拟实际化工过程，穿插讲解化工系统的模拟算法（序贯模块法、联立方程法和联立模拟法），以使学生掌握Aspen Plus软件模拟计算的收敛方法和收敛过程的选择与调整。

三、教学内容

第一章 绪论

了解本课程的任务，化工过程模拟的发展概况，本课程的内容、学习要求及学习方法。

第二章 图形界面与流程建立

本章内容：Aspen Plus用户界面，建立流程模拟，输入数据，查看结果。

本章要求：熟悉Aspen Plus用户界面，熟练掌握流程模拟的建立和数据的输入操作，掌握运行模拟的方法以及结果查看的操作。

第三章 物性方法

本章内容：Aspen Plus数据库，主要物性模型，物性方法的分析及估算。

    本章要求：了解Aspen Plus数据库中的主要物性模型，掌握物性方法的选择和分析，了解物性的估算和物性数据的回归。

第四章 简单单元模拟

本章内容：混合器与分流器，简单分离器，泵和压缩机，阀门，换热器。

本章要求：掌握混合器、分流器、简单分离器的使用，了解两种调节器的使用；熟练掌握泵、压缩机的使用，掌握阀门和管段的使用，了解多级压缩机和管线系统的使用；熟练掌握换热器的Heater和两股物流换热器HeatX的使用。

第五章 分离单元模拟

本章内容：精馏塔的简捷设计及校核模块，精馏塔的严格计算模块，塔板及填料的设计，萃取与吸收模块。

本章要求：熟练掌握精馏塔的简捷设计与校核模块、严格计算模块的使用，了解塔板及填料的设计，掌握萃取与吸收模块的使用。

第六章 反应器单元模拟

本章内容：化学计量反应器，产率反应器，平衡反应器，吉布斯反应器，化学反应对象，全混釜反应器，平推流反应器。

本章要求：熟练掌握化学计量反应器、产率反应器、平衡反应器以及吉布斯反应器的使用，掌握化学反应对象的使用，掌握全混釜反应器和平推流反应器的使用。

第七章 工艺流程模拟

本章内容：流程选项，模型分析工具，带循环的工艺流程。

本章要求：掌握流程选项中的设计规定，了解计算器的使用，掌握模型分析工具中灵敏度分析和优化的使用，掌握带循环的工艺流程及其模拟过程。

四、课程习题的要求

主讲教师可根据教学实际情况留课后习题，也可以鼓励学生选用Aspen Plus进行化工厂的设计，通过资料的查阅、模拟和优化计算，设计一个工艺先进、技术经济可行的化工生产系统。作业要求按时完成，每个学期对学生的作业完成情况，作为平时考察内容。

五、课程授课环节及学时分配

六、课程考核方式

考核分三部分：平时、上机模拟竞赛和结课大作业。平时考核不合格者或者结课大作业未交者，成绩定为不及格。

成绩：平时考核30%+上机模拟竞赛40%+大作业30%。

七、教学大纲使用说明

采用多媒体授课，在机房完成教学。

八、课程教材及主要参考书

《化工流程模拟实训—Aspen Plus教程》，孙兰义主编，化学工业出版社，2013

    《化工流程模拟—Aspen Plus实例教程》，熊杰明，李江保主编，化学工业出版社，2017

《化工计算与软件应用》，包宗宏，武文良主编，化学工业出版社，2016

《无师自通—Aspen Plus基础》，拉尔夫·舍弗兰主编，宋永吉译，化学工业出版社，2015

制定人：彭淑静

审定人：齐平

批准人：张震斌

二○一七年七月