全国化工设计竞赛-经验分享

全国化工设计竞赛-经验分享

确定工艺的条件一定要慎之又慎，这是一切的根本，前期一定把这个死死的确认下来。

所谓“死死的”主要是两个意思。

第一，找到文献依据并保存规整起来，务必得有文献依据，这是堵住评委老师的嘴最行之有效的方法。比如说，我加入的这股物料温度是多少，压力是多少，组成又是怎样，这都需要查阅资料，切记不可主观臆测，因为工业上原料往往有规格和保存条件。以今年为例，如果评委老师问你模拟中加入的这股醋酸为什么是纯醋酸没有其它杂质，如果你没有考虑过这个问题势必会影响老师对你的印象，但是，如果你说我查阅过某公司醋酸的规格（最好在文档中附上文献依据），杂质的量太少所以把它当纯物质模拟老师就不会追究。你的一切数据一定要做到有所依据，模拟数据更是如此，实在找不到相关资料的话，询问老师也行，当然这是下策。

第二，你模拟的数据是经过优化得出的，比如说，反应温度、压力，吸收剂的温度都可以优化，但是一样得有文献支持，因为往往得在一个范围内优化，同时，还得考虑实际生产的成本等因素。

总之，你工艺所有的细枝末节都得经过考虑，要么有文献支持，要么是软件优化得到等等，这样可能前期会有点耗时，但这都是值得的，因为一旦后期返工，消耗的将是数倍时间与精力。

1.2 作品的返工和完善

返工——在现有的知识基础上，没有把一切做到最好从而导致需要对作品进行修改。通俗讲就是粗心了，或是当时想着跳过这个问题但是忘了回头解决导致作品做到一半甚至是做完后才进行修改。

完善——自己的知识与视角随着比赛进程有所进步，回头看自己之前的作品，发现还可以做得更好于是对自己的作品进行修改。

以上是我个人对返工和完善的定义，首先作品的修改是肯定的，是必要的进程，而前人经验的作用就是让你们尽可能减少返工的时间，从而尽可能增加完善作品的时间。

但是，不要害怕返工，我甚至可以确定地说，返工几乎是必然，因为前期你们在经验、知识、视角各方面有所欠缺的，即使有我们这样的前人劝诫和往年作品参照，也很难做到一点纰漏没有。因此，该返工的时候就返工，因为这几乎是每一个团队必经的一个流程。也许你会说，我们是一个五个人的团队，在五双眼睛的检查下，不出纰漏也不是不可能吧，关于这个问题请继续看。

1.3 团队合作

上面正好说到了团队的问题，那么这里浅谈一下我的个人看法吧。

既然你们5个人组成了一个团队，那么，首先，你们肯定是互相信任，互相肯定的，那么，无论发生了什么，我希望你们都能够贯彻这一点。

其次，我回答一下上面关于返工的问题，确实，在五双眼睛的检查下，几乎不可能出现纰漏，但是，随着比赛的进行，你们5个人会逐渐开始分化，就像细胞分化一样，你们5个人会逐渐在自己分工下变得越来越专业，那么当你做自己擅长的部分的时候其他人也无法替你检查了，就像我一个模拟的要是去帮画图的检查作品，我只能说我啥都看不懂，因为课堂里学的那点知识根本不够。

因此，能5个人解决的问题，就最好5人一起决定，这不仅是对自己负责，对作品负责，更是对队友负责。当比赛进行到中期，每个人干自己才能干的活时，出纰漏的可能性也就没有那么小了，这时候，就要相信自己的队友，也要相信自己。

所以，这时候综合性人才的优势就体现出来了，如果有这么一个人他既会模拟又会画图还懂工艺，那么只能说捡到宝了，但这几乎是不可能的。因此，因为每年的情况不同，5个人中如果有一个人的活相对轻松，请在保证质量的同时学一学队友负责的东西，不仅能减少错误，提高质量，还能减少他的压力。（这个角色今年由我们的队长担任，不是因为他的活轻松，而是因为他太优秀了哈哈哈）

当队友因失误需要返工时，不要责怪，因为团队的每个人都有责任，试想如果自己再努力一点，再厉害一点，成为一名综合性人才去帮队友，是不是就能避免失误。如果是因为自己的失误，那么就请付出自己的所有时间去弥补错误，既然自己拖累了整个团队的脚步，那么花费数倍于自己队友的时间是自己应该付出的代价。

2 模拟

基本操作请自行学习孙兰义的《化工流程模拟实训——Aspen Plus教程》，以下是半年来做模拟的一些心得和小技巧

2.1 优化

所有设备（塔，闪蒸罐，反应器）能优化的都务必优化，这样后期万一修改会轻松很多很多很多。

所谓优化，就是利用灵敏度分析找到符合条件的点同时尽可能减少操作成本和设备成本。

虽然具体情况具体分析吧，但是一般来说优化顺序是：减少设备（换热器）减少操作成本（回流比，塔板数等）。

比如说，优化塔时，在保证分离程度的同时尽量让回流比和塔板数等条件不要过高，但是，当你发现回流比或再沸比很低时可以尝试去掉冷凝器或再沸器，如果分离效果仍然不错是再好不过了。

2.2 循环

在模拟有循环的流程时，首先按流程顺序模拟好每一个模块，在每一模块模拟好之后，将需要循环的物料进行循环。关于加循环的思路，直接去b站看“是伯颜啊”的专栏和视频，讲的很详细，这里就不赘述了，总而言之，加循环是为了增大资源的利用率，这个资源既可以是物质，也可以是能量。接下来直接说加循环的具体方法。（这个up是咱们学校15级的学长，我们当初比赛一路做下来，受到了学长不少的指导，学长在b站投稿的作品我们也反复学习过，你们也可以多加学习）

2.2.1 计算器法

见我上面提到的up作品，专栏：CV2540466，视频：AV50656610

讲得很详细，也可以看往年作品照葫芦画瓢。

此法适用于流程较短或简单的循环，“流程短”指的是循环内的设备单元数比较少，“简单”指的是循环的嵌套比较少（即循环内的循环比较少），两个条件只要满足其一使用此法便很好收敛。

2.2.2 赋初值法

在加循环前，将循环内某一流股的流股结果（温度，压力，组成）赋值到该流股的初值中，再加上循环。

该法适用于任何循环，但是循环嵌套的越多越难收敛，如果只有一层循环，甚至不赋初值都有可能收敛，但最好还是赋值，更容易达到自己想要的效果，同时也为以后可能要在外层嵌套的循环作准备。

那么赋完初值后没收敛怎么办？

换流股赋值，多给几个循环内的流股赋值，微调赋值流股的流股信息，微调循环内设备参数，微调循环附近原料加料量等等都可能收敛，因此这是一个工作量非常大的工程，更是一个考验血统的过程。（因为我比较菜，没有找到其中规律，因此只能根据错误和警告猜可能是哪个环节出了问题，然后按照上述方法那样试，经常为了收敛一个循环用上5、6天的循环，尤其是我们设计的工艺循环的嵌套太多，后期要收敛一个循环更难。我现在仍记得有一次欧皇附体，微调了一个赋值流股中一个物质的组成，仅仅微调了零点几，然后完美收敛。）

2.2.3 循环小技巧

1.在混合器和分流器后赋值或前后都赋值收敛效果不错。

2.对分流器规定分流分率而不规定具体的流量更好收敛。

3.若反应中有惰性组分产生或加入的原料中含惰性成分，如果不进行分流放空就会造成惰性组分在循环中积累导致循环不收敛，将需要循环的物料连接一个分流器Fsplit或者其它方法分出一部分物料，一般分出的物料较少。将另一股物料连接到循环的起始点。

4.根据最初的反应物料进料量和循环反应物的量计算出循环时反应物的进料量（计算精确一点，最好到小数点后两位，此计算值较为准确），循环不收敛或产物的产量和自己设计的不同时只需微调进料量即可。

2.3 收敛小技巧

1.设备不收敛时可手动设置设备的最大迭代次数，最大200次。

2.合理调整物性方法。除了设置全局的物性方法之外，还可以单独对设备的物性方法进行更改，但不可随意更改，需根据物系条件来合理选择物性方法。具体的选择方法可以直接百度，很详细，可以我把当时收藏的网址删了。孙兰义的教材上也有，但是我记得没有网上详细。

3.Decanter模块两相的物性方法可以分别设置。

4.对于具体不收敛情况，可以微调原料进料量和精馏塔的参数（根据具体错误和不收敛的组分进行调节，有的只要调节小数点后两位的值流程有可能有很大变化）。

5.根据网传经验，小数点后的最后一位数设置为偶数比设置为奇数流程更易收敛。（我认为这是一个玄学观点）

6.增大你所使用的收敛方法的收敛次数，但是不要将次数填的过大，不然运行很慢，一般不超过400，我一般设200。

7.修改收敛方法（该方法不宜在全流程完成度不高时使用，最好是全流程接近完成时且被收敛卡了很久毫无办法时再用）。根据我们的尝试，除了默认的收敛方法，还有以下几个收敛方法值得尝试。

撕裂：Wegstein 单设计规范：Broyden

撕裂：Direct单设计规范：Broyden

撕裂：Broyden单设计规范：Broyden

你们也可以挖掘其他组合。

2.4 常见错误

1.塔的进口流股压力要大于塔压。

2.压缩机出口出现液体时会出错，但可通过修改压缩机模块收敛中的有效相态解决，改为气-液即可，现实中也存在这种压缩机。

3.现实生产中闪蒸罐一般没有负荷，它只是一个进行气液分离的工具，最多再卸个压，因此最好只设置它的负荷与压力两个参数，而不要规定它的温度，这是我们疏忽的地方。

4.若是出现zero to the feed 的警告可通过撕裂流股或给流股赋值解决。

5.若出现运行停止且控制面板最后一行是caculate…(后面忘了)的情况，一般是参数设置不当和不收敛的原因，其他问题同理。一般的错误通过百度都能解决，如果解决不了可以直接问我们。（虽然我们也不一定会）

2.5 换热网络要注意的点

换热网络的操作很简单，文字很难说清，但我又懒得做视频（说不定会做），到时候面对面教你们吧。

1.所有公用工程的进出口温度务必查清楚，可以参考我们或浙工大的作品，但以防万一还是要查一查。至于价格，换算成美元可能有点麻烦，但最好还是算一算，今年没有抠这个点，但明年就不一定了，当然，如果正常的价格得不到好的总费用-最小传热温差曲线，那就只能还是用软件默认的价格，我今年是以水的价格为基准推其他公用工程的价格。

2.热泵和双效精馏用的物流间换热器在换热网络中一定不能删。即使在优化的过程中删了，最后交作品的时候也要加回来。（今年因为这个被扣分了55555~）

2.6 遇到过的一些奇怪情况（辣鸡盗版）

当流程复杂到一定程度，或者运行的次数过多，尤其是流程出错时，会出现一些灵异事件。

1.灵敏度分析对流程的运行结果出现影响。即开着灵敏度分析时是一个流股结果，把灵敏度分析关了流股结果却变了，且变得幅度很大，印象中最深的一次是开着灵敏度分析流程没错，关了之后再重置运行一次却出错了，很玄学。

2.好不容易解决完错误,no error ,no warning了，再重置运行一遍却又出现了错误，最后发现奇数次运行没错误，偶数次运行有错误。我们甚至还遇到过每三次运行出一次错的情况。因此，走完全流程后，一定要多重置运行几遍确认无误。

P.S.

循环和收敛有一部分纯属个人经验，不一定对，甚至说不定换一个aspen版本就不适用了，但都是我们遇到过的情况，给你们起一个参考作用，不要盲从，还是需要你们自己多尝试，总结出属于自己的经验。

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