Aspen Plus在化工設計教學中的應用

摘 要：隨著計算機技術的發展，Apsen Plus作為高水平的仿真軟件在高校教學中備受青睞，本文在傳統教學的基礎上，將 Apsen Plus流程模擬軟件有步驟地應用于化工設計課程的教學中，通過Apsen Plus軟件對一精餾塔進行模擬設計，使學生逐步掌握Aspen Plus軟件的使用和加深對化工設計這門課的理解。

關鍵詞：Apsen Plus 化工設計 模擬設計

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（b）-0208-02

化工設計課程是化工類專業的必修課程之一，是一門融合化工工藝學、化工原理、化工設備、化工熱力學、化學反應工程等專業基礎課知識并最能體現學生專業綜合能力的學科。陳顯彰在其《化工設計概論》中講“故凡修習化學工程者，皆以化工設計為最高攻讀目標”[1]。由此可見該課程的重要性。這門課是將一個系統（如一個工廠、一個車間或一套裝置等）全部用工程制圖的方法，描繪成圖紙、表格及必要的文字說明，也就是把工藝流程、技術裝備轉化為工程語言的過程。它是通過設計人員運用各種手段，通過大腦的創造性勞動，將人們的要求變為現實生產的第一步。它屬于科學技術，是生產力的一部分[2]。

在21世紀的今天，世界各國之間的競爭主要是科技、人才和綜合國力之間的競爭，人才競爭是競爭的實質。中國高等工程教育的出發點和歸宿是培養現代職場需要的、具有創造性及開拓性、能夠參與國際競爭、具備良好的應變能力的高級專門人才。化工設計課是一門實踐性較強的學科，需要把理論和實踐緊密結合；并且化工生產技術難度大，工藝流程復雜，操作技術求較高。由于化工實驗成本高，工藝設備龐大，耗時較長等特點使得實驗室僅設了一些小型的、簡單的驗證性實驗，這對于培養生的創新能力以及解決工程實際問題能力幫助不大。鑒于上述特點，在授課及實驗教學中僅采傳統的教學模式比較困難。為了強化對學生設計能力的培養，提高學生的上崗工作能力，適應社會發展需求，許多化工院校都有針對性地開設了課程設計以及創新性實驗等教學環節，使學生運用一門或幾門課程識解決一個不太復雜但卻是綜合性的問題，從而初步獲得工程技術的基本訓練。計算機仿真技術模軟件的應用有效地擴展了創新性實驗的選題范圍，節約了實驗成本，成為高校實驗教學改革和科研創新發展的最佳選擇。現在較為成功的模擬系統軟件有Aspen Plus、PRO/II、HYSYS等，其中Aspen Plus在我國設計院所和企業部門應用較為廣泛。

Aspen Plus稱為“過程工程的先進系統”（Advanced System for Process Engineering，簡稱ASPEN），該軟件經過近30年來不斷地改進、擴充和提高，成為舉世公認的標準大型流程模擬軟件。Aspen Plus特點如下：Aspen Plus包含完整的化工單元模塊，易于組建化工流程；Aspen Plus具有完備的物性數據庫，物性模型和數據是得到精確可靠的模擬結果的關鍵；從分析工具上看，Aspen Plus提供了一些重要的模擬分析工具，如：流程優化、靈敏度分析、設計規定及工況研究等[3～5]。

精餾是化工生產中應用非常廣泛的一種單元操作。在精餾塔的實際運行過程中，由于操作條件的波動，其分離效果和生產能力經常發生變化，因此精餾塔操作性能的分析是化工生產過程中的重要操作條件。鑒于精餾在化工生產過程中的重要性，本文選取精餾塔的設計為例來說明Aspen Plus在化工設計中的應用，其設計過程如下所示：

Rmin，NTmin，R=1.2 Rmin時的R、NT和NF。

從以上設計可以看出，Aspen plus具有完備的物性數據庫數據，完備的化工單元操作模型，能方便地構成各種化工生產流程。將Aspen plus軟件引人到化工設計課程教學之中，可以大大提高學生解決復雜工程方面的能力，對提高學生設計水平大有益處。

（1）在化工設計教學中，學習使用Aspen plus軟件是化工設計的一個有力補充。

（2）通過精餾塔設計，可以使學生在實踐中了解掌握此常用的設計軟件。

（3）通過相關設計參數的選擇與確定，以及設計完成后的數據處理，可以使學生更好的了解化工設計工作的步驟、過程與設計思路。

參考文獻

[1]陳顯彰.化工設計概論[M].臺北：新學識文教出版中心，1978：l-2.

[2]陳蔚萍.“化工設計”課程的教學改革實踐[J].廣東化工，2009，36（7）：284-285.

[3]王華，張國濤.化工設計課程教學改革建議[J].廣州化工，2010，38（6）：277-278.

[4]顧雄毅，朱開宏.改革化工設計教學，培養開放思維能力[J].化工高等教育，2010（3）：53-54.

[5]隋國哲，李金龍，賈麗華，等.化工設計教學改革的探討[J].高師理科學刊，2010，30（1）：115-116.