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摘要：随着社会经济的发展，对工业的发展提出了更高的要求，为了能够在保障安全的前提下实现高效率的施工作业，控制系统发挥出了不可替代的作用，直接关系到整个生产车间的正常运转。过程模拟化有着较为成熟的发展，将其运用到化工工艺设计中，有着较为明显的优势，通过对整个化工工艺过程进行模拟，能够及时在模拟的过程中发现问题，并采取有效的解决措施，这样能够有效避免化工工艺在实际生产中出现不必要的损失。
关键词：过程模拟优化；化工工艺设计；应用
引言
在科学技术不断发展的背景下，很多行业都面临着技术的更新，化工工艺设计自然也不例外，提高化工生产环节的质量和效率成为了化工工艺更新的最终目标。过程模拟是对化工工艺设计进行的模拟，通过过程模拟，能够及时发现其中存在的问题并做出相应的调整，这样才能够保障化工工艺设计的合理性，从而为企业的发展奠定良好的基础，因此，优化过程模拟并将其运用到化工工艺设计中具有非常重要的意义[1]。
1、过程模拟的概念
化工生产时，需要控制不同环节工艺的稳定性，并依次完成对整个生产车间的控制。在正式进行化工生产时，借助过程模拟，能够及时发现化工工艺设计中存在的问题，且这些问题都能够得到有效的解决，这样不仅能够提高化工生产过程的安全性和稳定性，还能够避免更多损失的出现。过程模拟指的就是对企业整个生产流程进行模拟，在模拟的过程中，能够加深对企业实际生产状态的了解，并得到正确的数据，然后通过对所获取数据进行分析，在此基础上建立模型，最终能够将所获取信息资源转化为经济效益。
2、过程模拟优化在化工工艺设计中的应用的作用
2.1有效诊断化工工艺设计存在的故障和问题
化工工艺设计是化工生产过程中的重要组成部分，保障化工工艺设计应用的合理性，直接会影响到化工企业的经济效益，如果仍然采取传统的生产方式，则需要对化工工艺设计进行测试，但是需要很长的时间，也需要投入更多的成本，难以提高企业的经济效益。引入过程模拟优化方式，不仅能够提高化工工艺设计的质量和水平，减少资金和时间的投入，还能够对化工工艺设计中存在的故障和问题进行有效的诊断，并且便于及时采取处理措施，这样既能使企业的经济效益得到提高，还能够提高企业在市场中的竞争力[2]。
2.2能够实现对化工工艺设计进行改造
化工工艺设计并不是单一的，而是多样化的，企业要根据自身当前的发展情况选择合理的工艺设计方案，应用过程模拟优化软件能够通过计算得出最优的设计方案，并且能够对根据所获取的工艺参数实施全方位的模拟，模拟过程中能够发现其中存在的缺陷，然后以缺陷为基础，实现对化工工艺设计的改造，这样能够使化工工艺设计的水平得到提高。
3、过程模拟
3.1过程模拟技术
在化工生产的生产过程中，最常见的方式就是，先对选取的原材料进行加工预处理，原材料再通过复杂的化学反应，生成新的物质，然后再对新产生的物质进行相应的处理，便产生了新的产品。通过对化工工艺的计算，主要包括：采用摩尔比的运算，主要是针对需要进行化学反应的物料；影响反应的条件等的运算，如：压力平衡、相平衡以及热平衡等；对选择的介质进行模拟计算。对于化工工艺来说，化工模拟不仅可以对其流程设计进行优化，并对其操作难度进行有效准确地分析，对企业选择最佳生产方式起到重要的帮助作用，使企业经济效益实现最大化，同时，还能对故障进行自动化地分析和判断，使生产成本实现了最大化的减少[3]。
3.2过程模拟优化
通过对过程模拟的优化，实现对化工工艺设计进行优化的目的，对新产品的生产效率予以提高，企业也能有效地提高经济效益。
对化工过程的模拟效果起着影响作用的还有模拟优化软件，更重要的是物性模拟和数学模拟，化工过程要模拟成功，对物性模拟和数学模拟的准确构建也是至关重要的，如果失败则会大大增加模拟成本。各单元模型组成了过程模拟的基础，也为整个模拟提供了数据，在整个模拟和优化中占着重要的地位。
3.3过程模拟软件
早在上个世纪化工模拟技术就应用到化工生产中了，在其发展的过程中，最早开发的是稳态过程模拟，其应用效果表现最佳。在化工过程模拟的软件中，包括了单元模块库、物性资料数据、管理系统、数据输入以及网络通信。CAPES和ASPEN/PLUS是现在较为有名的过程模拟软件，采用的是序贯模块法实现稳态模拟和优化。目前稳态过程模拟软件技术是国际上较认可的过程模拟软件。
4、过程模拟优化在化工工艺设计中的应用
经过不断地摸索和研究，过程模拟技术在化工工艺设计中得到广泛的运用。采用最优化的先进技术，对过程模拟系统中的非线性规划问题进行解答，并稳态优化模型，包括：流股联接方程、优化不等式约束、单元操作模型方程、优化等式约束。其中优化约束方程可以通过稳态模拟进行求解。过程模拟的在线优化通过对操作、数据、模型等问题的处理，表现出在稳态流程模拟技术、非线性优化技术等方面的优势和意义。目前，在线优化在应用方面的表现极为突出，为企业的经济效益的提升起到了极大的促进作用，企业的竞争力也因此而提高，为了不断地研究在线优化技术，是不断发展化工工艺技术的重要保障[4]。
5、实例建模
5.1假设
关于乙醇连续发酵的过程，根据相关的数据进行分析和研究，提出合理的假设，并对其过程进行简化。乙醇连续发酵的过程的步骤主要为：按照相关的等价性原则，可以得到处于连续性操作状态下的全过程；不考虑稳定状态之外的停车和开车这些特殊状态；在物料传输过程中，其压力下降为零，可对输送过程中的能耗予以忽略；固体组分在液气平衡计算时，如不发生化学反应，则不参与相关的计算；物流的温度变化在独立的换热器中能够得以实现[5]。
5.2模拟和结果分析及优化
预发酵、反应压力、整个发酵结果、发酵系统热负荷优化等因葡萄糖的进料量而受到影响，应对此进行考虑。根据相关的条件和所得到的结果，整个设计对系统热量的优化进行验证。进料的成份、生产的负荷以及塔的操作条件等，在蒸馏过程中，会受到较多的内外因素的影响。因为只有在原料加工过程中可以运用化工流程模拟系统，但也只能离线进行独立运行环境下的操作，在装置上进行在线模拟的分析却难以实现。通过过程模拟，企业可以获得生产过程中的大量反映生产和状态的数据，对质量控制提供了所需的相关信息。对数据进行高效地统计分析和处理，对生产过程上产生的众多参数间的关系进行分析，对难以测量的质量指标进行预估模型的建立，有效地将数据资源进行效益的转化。
6、结束语
综上所述，化工工艺设计中应用过程模拟优化技术，能够提高整个过程的安全性和稳定性。过程模拟优化技术贯穿于整个化工生产项目中，能够及时发现化工工艺设计中存在的问题，并能进行有效的解决，并且能够使化工工艺设计的水平得以提高，并且能够为企业更多的发展指明了前进的方向。
参考文献
[1]王栋.化工工艺中常见的节能降耗技术措施概述[J].化工管理，2019 (13):211-212.
[2]康荣鑫.过程模拟优化在化工工艺设计中的应用[J].中国石油和化工, 2016(S1):85-86.
[3]徐路.过程模拟优化在化工工艺设计中的应用[J].山西青年,2013 (12):167-167.
[4]牟苏嫣.浅谈过程模拟优化在化工工艺设计中的应用[J].中国化工贸易,2019,11(015):106.
[5]何英华,李洪涛,路明.浅谈化工过程模拟技术[J].现代化工,2010, 11(30):325-327.