Oprogramownie

inżynierskie

Inżynieria chemiczna

Modelowanie

Wspomaganie projektowania

Symulacja procesowa

Zbieranie informacji

Kontrola i zarządzanie procesem

Oprogramowanie inżynierskie

Projektowanie aparatury procesowej a tym bardziej

całych instalacji jest procesem złożonym, wymagającym

od projektanta zarówno wiedzy merytorycznej popartej

doświadczeniem zawodowym, jak i inwencji,

kreatywności oraz umiejętności analitycznego myślenia.

Często bliższe jest sztuce niż nauce, zważywszy

niedoskonałości modeli matematycznych, jakimi dziś

dysponuje inżynieria chemiczna.

Oprogramowanie inżynierskie

Aby zaprojektować aparat procesowy konieczne jest

określenie:

parametrów konstrukcyjnych

warunków operacyjnych godzących wymogi

bezpieczeństwa,

ekonomii

ochrony środowiska,

a przy tym pozwalających uzyskać produkt najwyższej

jakości.

Oprogramowanie inżynierskie

Efektywne projektowanie procesowe wymaga dogłębnego

zrozumienia

1) hydrodynamiki aparatu

2) kinetyki procesu

z uwzględnieniem nieustalonych w czasie

rozkładów wielkości intensywnych,

gęstości strumieni transportowanych wielkości

ekstensywnych,

jak również lokalnych równowag.

Oprogramowanie inżynierskie

Zgromadzenie i rzetelne przeanalizowanie tak dużej ilości

informacji, do niedawna niemożliwe klasycznymi metodami

inżynierii chemicznej, stało się osiągalne dzięki zastosowaniu

komputerowych metod wspomagania projektowania.

Komputerowe wspomaganie projektowania, CAD (Computer

Aided Design) – projektowanie wspomagane komputerowo, czyli

zastosowanie sprzętu i oprogramowania komputerowego w

projektowaniu technicznym.

Oprogramowanie inżynierskie

Współczesny proces projektowania można podzielić na cztery

zasadnicze etapy:

Warunkiem sprostania w/w wymaganiom jest wykorzystanie

komputerów na rożnych etapach - od badań wstępnych,

poprzez projektowanie i wytwarzanie aparatury, aż po kontrole

parametrów procesowych i jakości produktu.

Z tego tez względu ważne jest rozwijanie technik

komputerowych:

• modelowania numerycznego CFD,

• oprogramowania CAD/CAM/CAE,

• baz danych i systemy wymiany informacji,

• sieci komputerowych WAN,

• komputerowych systemów kontroli i sterowania procesem,

• komputerowych systemów kontroli jakości produktu.

Techniki CFD (Computational Fluid Dynamics - numeryczna

mechanika płynów) znalazły już swoje stale miejsce zarówno

na etapie badań podstawowych, umożliwiając dogłębną analizę

problemu, jak i w końcowym stadium projektowania przy

optymalizacji aparatu.

Stąd też duże zainteresowanie przemysłu rozwojem

komercyjnego, profesjonalnego i wszechstronnie sprawdzonego

oprogramowania CFD.

Objawia się ono między innymi powstawaniem licznych

centrów modelowania CFD w ramach koncernów

przemysłowych (koncerny DuPont, BP, Shell, Cadbury Ltd.,

Mitsubishi Chemical Corporation).

Bardzo istotnym aspektem jest również integracja procesu

sterowania i kontroli jakości produktu z procesem

projektowania i optymalizacji aparatury za pomocą sieci

komputerowych i baz danych.

System tego typu umożliwia nie tylko ciągłe monitorowanie i

ewentualną zdalną korektę nastawów aparatu przez

projektanta, ale również gromadzenie danych niezbędnych do

weryfikacji modeli CFD.

Oprogramowanie wspomagające proces projektowania można

podzielić na trzy zasadnicze grupy:

CAD (Computer Aided Design) komputerowe wspomaganie

projektowania. Oprogramowanie należące do tej grupy służy

do rysowania i modelowania geometrii elementów 2D i 3D.

CAM (Computer Aided Manufacturing) komputerowe

wspomaganie wytwarzania. Systemy CAM służą do

projektowania wytwarzania elementu. Stanowią one

,,brakujące ogniwo" między obrabiarką a programami CAD.

CAE (Computer Aided Engineering) komputerowe

wspomaganie obliczeń i analizy

inżynierskiej.

Systemy CAE mają na celu wspomagać inżynierów w

projektowaniu, analizowaniu i obliczeniach. Systemy te są

stosowane do szeroko pojętej inżynierii. Do grupy programów

CAE możemy zaliczyć oprogramowanie do obliczeń

procesowych flowsheet modelling environments:

Aspen Plus, CHEMCAD, HYSYS, ChemSep,

jak i pakiety oprogramowana CFD:

CFX, FLUENT, CFD-ACE+, FL0W-3D, itp.

Obecnie prowadzone są intensywne prace nad ściślejszą

integracja oprogramowania CFD z oprogramowaniem typu

flowsheet modelling environments oraz CAD mające na celu

usprawnienie wymiany danych oraz uproszczenie interfejsu

użytkownika.

Obszerną listę programów stosowanych do

integracji procesów wraz z ich oceną można

obejrzeć na wielu stronach internetowych

CAPE

Computer Aided Process-Product Engineering

Computer Aided Process Engineering

Computer Aided Product Engineering

lub

1. · 20-SIM

2. · ACSL Optimise

3. · Advent

4. · AHP

5. · AKTIF

6. · APMS

7. · Ascend

8. · Aspen Custom Modeler

9. · Aspen Dynamics

10. · Aspen Pinch

11. · Aspen Plus

12. · Batches

13. · BPS

14. · CADSIM Plus

15. · CAMAS

16. · Chemcad

17. · Chemical WorkBench

18. · combatTES

19. · Comflow

20. · ControlDraw

21. · CRESP

22. · Cycle-Tempo

23. · Design II

24. · DIVA

25. · DMO

26. · DNA

27. · DYNSIM

28. · DYNSYL

29. · Ebsilon 2000

30. · EbsilonProfessional

31. · EDC-CRACK

32. · Efficiency Map

33. · EFPS

34. · ESP Process

35. · Exercom

36. · Exergan

37. · ExpenPlus

38. · FLARENET

39. · Flowpack

40. · Gas Fired Heater Calculations

41. · GateCycle

42. · Gepurs

43. · Hensyn

44. · Hextran

45. · HTFS

46. · Hx-Net

47. · Hysim

48. · HYSYS.ConceptualDesign

49. · HYSYS.Operator.Training

50. · HYSYS.Plant

51. · HYSYS.Process

52. · ICAS

53. · IDEAS

54. · IPSEpro

55. · MacroFlow

56. · Massbal

57. · MATLAB

58. · MAX

59. · MS1

60. · MSD

61. · Odessy

62. · OLI Engine

63. · OMNIUM

64. · Optimizer System

65. · OPTISIM

66. · PC Trax

67. · PD-PLUS Chemical Process Simulator

68. · PinchLENI

69. · Piper

70. · Polyred

71. · PRO/II

72. · Pro_pi

73. · Process

74. · Process Ace Steam Properties

75. · Process Studio

76. · PROSIM

77. · Prosyn

78. · Protiss

79. · ProTRAX

80. · PSI

81. · Pump Calculations

82. · Q-KILN

83. · RESHEX

84. · ROMeo

85. · RTO+

86. · S.Draw

87. · SEPSIM

88. · Sim42

89. · SIMFLOW

90. · SIMSMART

91. · Simusolv

92. · SINDA/FLUINT

93. · SMOC

94. · SOAPP-CT

95. · SpeedUp

96. · Spence

97. · SPIDER KEMA

98. · Steam Turbine Calculations

99. · Sugars

100. · SuperPro Designer

101. · Supertarget

102. · Tisflo

103. · Tutsim

104. · VISPO

105. · VMGSim

106. · WinGEMS

Profesjonalne programy do symulacji i

projektowania procesów*

Z Pakowski, M. Głębowski

„Symulacja procesów inżynierii chemicznej”

Politechnika Łódzka

SimSci Inc., Brea, California, USA www.simsci.com

PRO/II symulator procesów stanu ustalonego ogólnego zastosowania.

DYNSIM symulator procesów dynamicznych ogólnego stosowania.

HEXTRAN symulacja wymienników ciepła i analiza pinchu.

NPLANT symulacja przepływu wielofazowego dla projektowania sieci

rurociągów.

NETOPT narzędzie do optymalizacji procesów przetwarzania ropy i gazu.

PIPEPHASE symulator przepływu wielofazowego, stanu ustalonego, do

modelowania systemów przepływu ropy i gazu.

ROMeo zaawansowane, zunifikowane środowisko do obliczeń

optymalizacyjnych off-line i on-line

TACITE symulator przepływów wielofazowych stanu nieustalonego do

projektowania rurociągów i linii produkcyjnych.

VISUAL FLOW projektowanie i symulacja systemów bezpieczeństwa i sieci zaworów

bezpieczeństwa.

Aspen Technology Inc., Ten Canal Park, Cambridge, MA 02141-2201 USA,

www.aspentech.com:

ASPEN PLUS symulator procesów stanu ustalonego ogólnego zastosowania.

SPEEDUP ogólnego stosowania symulator procesów dynamicznych oraz

optymalizator stanu ustalonego.

HETRAN narzędzie do projektowania wymienników ciepła

Hyprotech, Suite 800, 707 - 8th Avenue S.W. Calgary, Alberta, Canada, T2P 1H5

www.hyprotech.com

HYSYS symulator procesów stanu ustalonego ogólnego stosowania.

BaSYS projektowanie i optymalizacja systemów produkcji okresowej.

CFX pakiet CFD do projektowania przepływów w szczególności w

mieszalnikach

HTFS projektowanie i optymalizacja wymienników ciepła

Obecnie AspenTech

Chemstations Inc., Houston, TX, USA, www.chemstations.com

CHEMCAD

DCOLUMN

dynamiczna symulacja kolumn półkowych.

CHEMCAD

BATCH

symulacja destylacji okresowej

CHEMCAD

REACS

symulacja reaktorów okresowych

CHEMCAD

THERM

projektowanie wymienników ciepła typu płaszczowo rurkowego

CEA Technology BV., Rivium 2e straat 30, 2909 LG Capelle a/d Ijssel P.O. Box

8589.3009ANRotterdam.Holandia

www.cea-int.com

Plant 4-D program do symulacji rozmieszczenia przestrzennego aparatury

procesowej i orurowania._

The MathWorks, Inc., 3 Apple Hill Drive, Natick, MA 01760-2098, USA

www.europe.mathworks.com

SIMULINK

(Matlab)

narzędzie ogólnego stosowania dostarczane z programem Matlab

służące do dynamicznej symulacji procesów.

STATEFLOW modelowanie graficzne i symulacja sekwencji zdarzeń w systemach.

FLUENT Inc; Lebanon. NH. USA www.fluent.com

FLUENT program CFD do modelowania przepływów.

FIDAP program do symulacji przepływów, przewodzenia ciepła i dyfuzji.

Podstawowe narzędzie do symulacji obiektów o parametrach

rozłożonych.

MIXSIM program do modelowania mieszania.

POLYFLOW pakiet CFD do modelowania przepływów polimerów. Posiada dużą

bibliotekę modeli płynów lepko- sprężystych.

AIRPAK program do modelowania przepływów w pomieszczeniach, systemach

wentylacji itp. dla potrzeb wentylacji i klimatyzacji, ochrony

środowiska i in.

Flow Science, Inc., 1257 40th Street, Los Alamos, NM, USA www.flow3d.com

FLOW_3D pakiet CFD do modelowania przepływów.

Process Systems Engineering Ltd., 1007a Hammersmith Bridge Road, London W6 9DAUK

www.psenterprise.corn/products-gproms.html

gPROMS symulator procesów o bardzo szerokich zastosowaniach

(wykraczających poza przemysł petrochemiczny i

nawozowy)

CAPEC - Computer Aided Process Engineering Centre, TU of Denmark, Lyngby, Dania

www.capec.kt.dtu.dk/main/

CAPPS synteza procesów – projekt obecnie nie rozwijany

ICAS symulator procesów

ModDEV program do tworzenia modeli matematycznych operacji

jednostkowych

UMIST; Department of Process Integration

http://www.cpi.umist.ac.uk/consortium/consortiumhome.asp

Colom analiza termodynamiczna kolumn, sekwencje rozdzielania,

integracja cieplna kolumn

Hydro zarządzanie wodorem w rafineriach ropy

Reactor projektowanie i optymalizacja reaktorów wielofazowych

Refopt symulacja i optymalizacja instalacji rafineryjnych

Sprint symulacja i optymalizacja sieci wymienników ciepła

Star obliczenia ekonomiczne instalacji

Water zarządzanie źródłami wody w przemyśle

WinSim Inc. - WinSim Inc., Sugar Land, Houston, Texas, USA, www.winsim.com

DESIGN II symulacja procesów w przemyśle chemicznym i

petrochemicznym

CHEMCAD

Pakiet oprogramowania CHEMCAD jest zbiorem modułów działających jak jeden program,

lecz licencjonowanych indywidualnie. Obecnie w ramach tego oprogramowania dostępne są

następujące moduły:

CC-STEADY STATE Do symulacji stanów ustalonych, obliczeń własności

fizykochemicznych, wymiarowania i kosztorysowania aparatury oraz pewnych innych obliczeń z

zakresu inżynierii chemicznej.

CC-BATCH Do symulacji kolumn destylacyjnych pracujących w sposób periodyczny.

CC-REACS Do symulacji układów zawierających reaktory zbiornikowe pracujące w

sposób periodyczny.

CC-DCOLUMN Dla uogólnionej dynamicznej symulacji kolumn destylacyjnych.

CC-DYNAMICS do dynamicznej symulacji procesów (kolumny i reaktory)

CC-THERM Dla dokładnej symulacji (projektowej lub sprawdzającej) płaszczowo-

rurowych wymienników ciepła.

CC-Flash Do obliczeń własności fizykochemicznych i termodynamicznych mieszanin

CC-SAFETY NET Do zarządzania układami rurociągów i siecią rurociągów

CC-POLYMER Dla symulacji układów z reakcją polimeryzacji

CC-NETWORK Dla zarządzania pakietem oprogramowania CHEMCAD w lokalnej sieci

komputerowej.

ChemSep

Wersja pełna:

•destylacja (rektyfikacja)

•absorpcja

•ekstrakcja

Program do modelowania wybranych procesów

jednostkowych separacji (rozdziału)

UWAGA:

Funkcjonuje w ramach projektu

CAPE-OPEN

ChemSep