总学时：32 总学分：1 实验学时：32
一、基本信息
课程名称：化工过程模拟与优化
英文名称：Process Simulation and Optimization of Chemical Engineering
课程性质：专业实践课
先修课程：化工原理、物理化学、化工热力学、反应工程
开课单位：化工学院
实验类型：独立设课
适用专业：化学工程与工艺
应开学期：6
二、课程简介
化工过程模拟与优化是实践课程体系中十分重要的工程技术实践课程。课程利用计算机软件针对化工单元操作和典型工艺流程进行模拟和优化，为学生建立过程工程概念，及早了解并逐步适应当代化学工业的数字化和信息化的趋势，打下初步的基础。学生通过本课程的学习，能够掌握单元设备和化工过程模拟与优化的基本原理、方法和步骤，掌握利用常用计算机软件解决化工过程开发、设备设计和实际工程模拟优化等问题的初步技能。
三、课程质量标准
1.课程目标
能够针对具体的化工问题选择适应的单元操作模块和物性方法；（支撑毕业要求2和5）
能够利用大型化工流程模拟软件Aspen Plus对化工单元操作、设备设计、过程开发和实际工程模拟与优化，并能够在后续的毕业设计过程中利用本课程所学到的知识技能进行工艺和设备模拟和优化。（支撑毕业要求2和5）
2.基本要求
掌握化工单元设备模拟与优化的基本原理、方法和步骤，并对典型单元操作的模拟问题做上机练习。
3.课程体系概况
项目编号 | 实验项目名称 | 学时分配 | 每组人数 | 实验属性 演示/验证/综合/设计/创新 | 开出要求 必做/选做 |
01 | 熟悉Aspen Plus用户界面与建立模拟流程 | 2 | 1 | 演示（教师授课） | 必做 |
02 | 物性方法 | 2 | 1 | 演示（教师授课） | 必做 |
03 | 简单单元模拟 | 4 | 1 | 验证 | 必做 |
04 | 流体输送单元模拟 | 4 | 1 | 验证 | 必做 |
05 | 换热器单元模拟 | 4 | 1 | 验证 | 必做 |
06 | 精馏塔的简捷计算 | 4 | 1 | 设计 | 必做 |
07 | 精馏塔的严格计算 | 6 | 1 | 设计 | 必做 |
08 | 反应器单元模拟 | 6 | 1 | 设计 | 必做 |
4.实验内容与要求
实验编号：01
项目名称：熟悉Aspen plus用户界面与建立模拟流程
实验内容：Aspen plus各菜单功能和流程建立方法
实验要求：了解Aspen plus软件的发展历程与应用，掌握用Aspen plus软件绘制工艺流程图。
预习要求：预习Aspen plus入门基础，熟悉上机步骤。
操作与观察：按Aspen plus操作步骤操作，学习各操作菜单功能。
实验报告要求：此演示实验主要讲授软件基本知识，不写实验报告。
实验编号：02
项目名称：物性方法估算
实验内容：介绍Aspen plus流程模拟涉及的主要物性方法及操作。
实验要求：掌握不同模拟体系物性方法的选择和物性估算的方法。
预习要求：预习Aspen plus物性方法，熟悉上机操作步骤。
操作与观察：按Aspen plus操作步骤操作，观察物性方法种类，学习各操作菜单功能。
实验报告要求：此演示实验主要讲授软件基本知识，不写实验报告。
实验编号：03
项目名称：简单单元模拟
实验内容：利用混合器模拟低浓度和高浓度酒精混合结果。
实验要求：了解简单单元模拟的单元操作类型，掌握混合器、分流器和调节器单元的基本概念、基本知识和具体操作步骤和过程，掌握混合器、分流器和调节器单元的流程图设计，模块选择、参数设置等技能。
预习要求：预习简单单元模块，熟悉上机操作步骤。
操作与观察：按Aspen plus操作步骤操作，观察各简单单元的模拟结果。
实验报告要求：写出具体的模拟步骤、参数设置和模拟结果。
实验编号：04
项目名称：流体输送单元模拟
实验内容：利用泵的特性曲线模拟泵的出口压力和轴功率。
实验要求：掌握泵、压缩机与阀门单元的基本概念、基本知识和具体操作步骤和过程，掌握泵、压缩机与阀门单元的流程图设计，模块选择、参数设置等技能。
预习要求：预习流体输送单元模块，熟悉上机操作步骤。
操作与观察：按Aspen plus操作步骤操作，观察各流体输送单元的模拟结果。
实验报告要求：写出具体的模拟步骤、参数设置和模拟结果。
实验编号：05
项目名称：换热器单元模拟
实验内容：采用HeatX模块模拟饱和水蒸气加热甲醇的换热器，求甲醇出口温度、相态、需要的换热面积。
实验要求：掌握换热器Heater与换热器HeatX单元的基本概念、基本知识和具体操作步骤和过程，掌握换热器Heater与换热器HeatX单元的流程图设计，模块选择、参数设置等技能。
预习要求：预习换热器单元模块，熟悉上机操作步骤。
操作与观察：按Aspen plus操作步骤操作，观察换热器单元的模拟结果。
实验报告要求：写出具体的模拟步骤、参数设置和模拟结果。
实验编号：06
项目名称：精馏塔的简捷计算
实验内容：使用简捷设计模块DSTWU，确定甲醇-水精馏操作的最小回流比、.最小理论塔板数以及实际回流比、实际理论板数。
实验要求：掌握精馏塔简捷设计与校核单元的基本概念、基本知识和具体操作步骤和过程，掌握精馏塔的简捷设计与校核单元的流程图设计，模块选择、参数设置等技能。
预习要求：预习简捷精馏单元模块，熟悉上机操作步骤。
操作与观察：按Aspen plus操作步骤操作，观察简捷精馏设计和校核模块的模拟结果。
实验报告要求：写出具体的模拟步骤、参数设置和模拟结果。
实验编号：07
项目名称：精馏塔的严格计算
实验内容：使用严格精馏设计模块RadFrac，确定甲醇-水精馏操作的最小回流比、.最小理论塔板数以及实际回流比、实际理论板数，比较严格法和简捷法在热负荷和回收率等方面的区别，用绘图向导绘制精馏塔内的气相组成分布曲线。
实验要求：掌握精馏塔严格设计与校核单元的基本概念、基本知识和具体操作步骤和过程，掌握精馏塔严格设计与校核单元的流程图设计，模块选择、参数设置等技能。
预习要求：预习严格精馏单元模块，熟悉上机操作步骤。
操作与观察：按Aspen plus操作步骤操作，观察严格精馏设计和校核模块的模拟结果。
实验报告要求：写出具体的模拟步骤、参数设置和模拟结果。
实验编号：08
项目名称：反应器单元模拟
实验内容：利用平衡反应器模拟乙苯催化脱氢反应达到平衡时反应器出口温度及组成。
实验要求：掌握化学计量反应器、产率反应器和平衡反应器单元的基本概念、基本知识和具体操作步骤和过程；掌握化学计量反应器、产率反应器和平衡反应器单元的流程图设计，模块选择、参数设置等技能。
预习要求：预习反应器单元模块，熟悉上机操作步骤。
操作与观察：按Aspen plus操作步骤操作，观察反应器模块的模拟结果。
实验报告要求：写出具体的模拟步骤、参数设置和模拟结果。
5.课程考核
1. 考核方式
本课程考核采用上机操作考核。
2. 成绩构成
学期总成绩=平时成绩×60%+上机考核成绩×40%；
其中平时成绩=实验操作技能与考勤×30%+实习报告成绩×70%。
考核内容：
物性方法选择（支撑课程目标1，权重10%）；
模拟过程单元类型的选择和流程的建立（支撑课程目标1，权重20%）
模拟化合物的输入和已知参数的设定（支撑课程目标2，权重30%）
调节变量对模拟过程进行优化（支撑课程目标2，权重30%）
结果的查看、处理和输出（支撑课程目标2，权重10%）
四、课程师资队伍
课程负责人应具有具有较强的教学能力和工程实践背景，具有一定的组织协调能力；具有副教授及以上专业技术职称。
实验老师具有较高的教学能力和学术水平，具有一定的工程实践背景和相关计算机软件知识，积极开展教学研究和实践活动；具有博士学位、讲师及以上专业技术职称。
实验技术人员应具有较强的责任心和计算机硬件水平，具有中级以上专业技术职称。
五、教学资源要求
实验室名称：化工学院机房
主要设备、材料：计算机
软件资源：Aspen plus软件
教材、指导书：《化工过程模拟与优化》实验指导书
主要参考书：
《化工过程数值模拟与软件》，屈一新主编，化学工业出版社，2010年
《化工流程模拟实训—Aspen Plus教程》，孙兰义主编，化学工业出版社，2012月
《化工计算与软件应用》，包宗宏、武文良主编，化学工业出版社，2013年5月
六、说明
本课程教学质量标准适用化学工程与工艺专业化工流程模拟与优化课程，课程标准的变更需由课程负责人提出申请，报学校学术委员会教学委员会审批。本课程标准由承担此课程的主讲教师负责执行。
本课程是实践性很强的课程，教学方式为上机实验。
制定者：赵云鹏
林喆
审定者：秦志宏
批准者：周长春