流程模拟是对复杂工业过程进行透彻分析的关键手段,更是对系统进行最优决策的前提。而在工业过程中,存在许多不稳定的变化过程,只有通过动态模拟才能更好地掌握这些过程的本质,因此对流程进行动态模拟研究意义重大。面向方程的动态建模将时间变量引入到模型系统,即系统内部的性质随着时间而变。动态模型将过程模拟、控制理论、化工单元以及热力学模型有机地结合起来,组成微分代数系统(Differential Algebraic Equations, DAEs)。 本文将动态模拟软件gPROMS作为建模工具和模拟环境,通过调用大规模DAE求解算法,对多类流程进行动态模拟,并将结果与稳态模拟结果进行比较和分析,讨论动、稳态关系。 本文的研究工作主要包括以下几个方面: ● 研究gPROMS平台下进行动态模拟的各关键问题,主要通过实例说明此环境下对物质的热力学物性调用计算的方法;分析对不同形式模型的各种求解算法;总结动态模拟过程的各影响因素。 ● 将乙烯分离流程中两个重要精馏单元脱丙烷塔和脱丁烷塔作为研究对象,对联塔的大规模系统进行动态模型搭建,在启动和工作点变换等多个动态变化过程进行模拟,并将动态模拟最终达到稳定的结果与Aspen Plus稳态模拟结果比较。 ● 提出动、稳态关系相关的4类不同问题描述,从模型的形式以及求解方法出发,深入研究动、稳态的关系。主要以几个不同类型的过程为实例,分别根据这几类不同问题描述方式进行建模,将模型及模拟结果作比较并总结。