当今化工行业高速发展，化工设计的准确性和高效性成为了核心竞争力的关键要素。化工设计不仅需要对各种化学物质的性质有深入的了解，还需精确模拟复杂的化工工艺流程，以确保生产过程的可行性、安全性和经济性。

在化工学科的学习过程中，学生们不仅需要掌握扎实的理论知识，还需要通过实践和模拟来深入理解化工原理和工艺流程，以适应毕业后高速发展的行业需求。全国化工设计大赛正是考验参赛者对化工知识的掌握程度，更考验他们运用专业工具快速准确地解决实际问题的能力。奥秘仿真®Plus 正是一款能够帮助他们克服这些挑战的国产必备神器。

一、基本物性数据库

奥秘仿真®Plus 拥有一个强大且完善的基本物性数据库，这是其能够在化工设计中发挥重要作用的基石。数据库中包含了大量物质的基本物性数据，如物质的临界温度、临界压力、沸点、熔点、密度、比热容等。这些数据对于化工设计中的各种计算和模拟至关重要。无论是在设计一个简单的物质混合过程，还是在复杂的化学反应体系中，准确的物性数据都是确保模拟结果可靠性的关键因素。例如，在设计一个涉及到多种有机溶剂混合的化工工艺时，需要准确知道每种溶剂的密度和沸点等物性数据，才能合理地设计混合设备和操作条件，而 DIPPR 数据库为这些设计提供了准确的数据来源。奥秘仿真®Plus 具备纯组分扩展数据库，且与 Aspen Plus 保持一致。这一扩展数据库进一步丰富了对纯组分物质物性信息的描述。对于一些特殊的纯组分，尤其是在一些特定的化工领域中经常使用但不在 DIPPR 数据库中详细涵盖的物质，纯组分扩展数据库能够提供更精确和详细的物性数据。比如在某些高端化工材料的研发过程中，可能涉及到一些新型的高分子材料单体，这些纯组分扩展数据库就能为其设计和研究提供必要的物性信息。

二元交互参数库也是奥秘仿真®Plus 基本物性数据库的重要组成部分。在化工体系中，当涉及到多种物质相互作用时，二元交互参数对于准确描述物质间的相互作用关系至关重要。例如，在一个涉及气体吸收的化工过程中，需要准确知道气体溶质与吸收剂之间的二元交互参数，才能准确模拟吸收过程中的相平衡和传质速率。奥秘仿真®Plus 的二元交互参数库能够满足这类需求，为化工设计人员提供准确的交互参数数据。

Henry 常数库在涉及气体在液体中的溶解过程设计中发挥着关键作用。在化工生产中，许多工艺都涉及到气体溶解的过程，如化工废水处理中的气体曝气过程，或者一些化学反应中气体作为反应物的溶解过程。Henry 常数库能够提供不同气体在各种液体中的 Henry 常数，帮助设计人员准确模拟气体溶解的程度和速率，从而优化设计工艺中的相关设备和操作条件。

固体数据库同样不可或缺。在化工设计中，经常会涉及到固体物质的处理和加工，如固体催化剂的设计和使用，或者固体原料的粉碎、混合和成型等工艺。固体数据库提供了固体物质的密度、硬度、热导率、熔点等关键物性数据，为这些涉及固体物质的化工工艺设计提供了准确的数据支持。

此外，奥秘仿真®Plus 在特殊领域通过项目积累，还集成了部分核化工组分库。这是它相较于其他同类软件的一大优势。在核化工领域，物质的物性和反应特性与常规化工有很大差异。核化工组分库能够为核化工相关的设计和研究提供关键的数据支持。例如，在核燃料的加工和处理过程中，需要准确了解核燃料成分的各种物性数据以及它们在不同条件下的反应特性，奥秘仿真®Plus 的核化工组分库就能满足这些需求，帮助科研人员和工程师更好地设计和优化核化工工艺。

 

二、热力学模型库

奥秘仿真®Plus 的热力学模型库也是非常强大的。在 2012 - 2022 年化工设计大赛样本案例中使用到的 20 个热力学方程，奥秘仿真®Plus 已经实现100%的覆盖率。这些方程涵盖了 SRK、PR、NRTL 等常用的热力学模型，能够准确地描述化工体系中的相平衡和热物理性质。例如，在模拟一个涉及油气分离的过程中，SRK 方程能够很好地预测油气混合物在不同温度和压力下的相态变化，为分离器的设计提供关键参数。同时，对于一些复杂的化工体系，如涉及到多种组分和相态的反应过程，NRTL 方程可以准确地描述不同组分之间的相互作用，从而提高整个模拟过程的准确性。奥秘仿真®Plus 目前实现的为石油、天然气、煤化工、常规有机化工等领域使用的热力学模型，已经能够满足大部分化工设计的需求。并且，在后续开发计划中，还将开发电解质系列 (ENRTL) 等模型，进一步完善其热力学模型库。

 

三、单元模块库

奥秘仿真®Plus 的单元模块库丰富多样，为构建复杂的化工系统提供了坚实的基础。

在 2012 - 2022 年化工设计大赛样本案例中使用到的 28 个单元模块，它已经实现了100%的覆盖率。这些单元模块涵盖了化工过程中常见的各种设备和操作单元。

流股混合器模块是其中之一，它能够准确地模拟不同流股的混合过程。在化工工艺流程中，常常需要将多种原料流混合在一起，以满足后续反应或加工的要求。流股混合器模块可以根据设定的条件，如混合比例、温度、压力等，计算出混合后的流股性质，包括混合后流股的组成、温度、压力、流量等参数。例如，在一个生产复合肥的化工工艺中，需要将氮肥、磷肥和钾肥等不同原料流按照一定的比例混合在一起，流股混合器模块就可以准确模拟这个混合过程，为后续的造粒工艺提供合适的原料流。

分离器模块也是重要的单元模块之一。它可以模拟不同类型的分离器，如两出口闪蒸器、三出口闪蒸器、倾析器、组分分离器等。在化工生产中，分离器用于将混合物分离成不同的组分或相态。例如，在一个石油炼制过程中，原油经过蒸馏后得到的馏分需要通过分离器进一步分离成不同的产品，如汽油、柴油、煤油等。分离器模块可以根据馏分的性质和分离要求，计算出不同产品的产量和质量，为石油炼制工艺的优化提供依据。

换热器模块在化工系统中起着至关重要的作用。它可以模拟不同类型的换热器，如两流股换热器和多流股换热器。换热器的主要作用是实现热量的传递，以满足化工过程中对温度的控制要求。例如，在一个化学反应过程中，需要通过换热器将反应物的温度升高到反应所需的温度，或者将反应产物的温度降低到合适的温度。换热器模块可以根据给定的热负荷、温度变化等条件，计算出换热器的传热效率和出口流股的温度等参数，为换热器的设计和优化提供依据。

塔器模块包括简捷设计塔和严格精馏塔 / 吸收 / 汽提塔等。在化工生产中，塔器是用于实现物质分离和提纯的关键设备。例如，在一个生产酒精的化工工艺中，需要通过精馏塔将发酵后的酒精溶液进行精馏，得到高纯度的酒精产品。严格精馏塔模块可以根据设定的塔板数、回流比、进料位置等参数，计算出塔顶和塔底产品的组成和流量，为精馏塔的设计和优化提供依据。

反应器模块涵盖了转化率反应器、平衡反应器、连续搅拌釜、平推流反应器等多种类型。反应器是化工生产的核心设备，用于实现化学反应。例如，在一个生产氨的化工工艺中，通过哈伯法，需要使用平衡反应器将氮气和氢气反应生成氨。平衡反应器模块可以根据设定的反应温度、压力、反应物浓度等条件，计算出反应的转化率和产物的生成量，为反应器的设计和优化提供依据。

 

四、全局收敛算法的优势

奥秘仿真®Plus 实现了与 Aspen Plus 相同的四种全局收敛算法，即 Direct、Wegstein、Broyden 和 Newton 算法。

这些算法能够根据流程的特点自动切换，确保模拟过程能够快速收敛到准确的结果。在化工设计中，不同的工艺流程可能具有不同的收敛特性，例如一些涉及到复杂化学反应的流程可能需要更精确的收敛算法才能得到准确的结果。

例如，在一个涉及到复杂有机化学反应的化工工艺流程中，反应过程中可能涉及到多个中间产物和复杂的反应动力学。对于这样的流程，可能需要使用 Newton 算法来确保模拟结果的准确性。Newton 算法通过迭代计算，能够快速找到函数的零点，也就是模拟过程中的稳定状态。而在一些相对简单的物料混合或物理变化过程中，可能使用 Direct 算法就可以快速收敛到准确的结果。

奥秘仿真®Plus 提供的这些收敛算法能够满足各种复杂程度的化工流程模拟需求。无论是简单的物料混合过程，还是复杂的化学反应网络，都能够通过选择合适的收敛算法，快速得到稳定的模拟结果。这对于化工设计人员来说至关重要，因为准确的模拟结果是优化设计的基础，只有通过准确的模拟才能了解化工流程中的各种现象和规律，从而进行有效的设计优化。

五、分析工具的实用性

奥秘仿真®Plus 的分析工具也非常实用，为深入了解化工流程提供了有力的手段。

在灵敏度分析方面，它能够设置自变量的开始点、结束点、点数和增量，还可以定义多个变量，同时对于因变量，可以选择单元模块或物质流作为分析对象，并能够列出变量和表达式。这对于研究化工流程中各个参数对结果的影响非常有帮助。例如，在一个涉及到化学反应器中温度对反应转化率的影响研究中，可以通过灵敏度分析，设置温度为自变量，转化率为因变量，观察温度在一定范围内变化时转化率的变化情况。通过这种方式，可以深入了解温度对反应转化率的影响规律，从而优化反应器的操作条件，提高反应的效率和选择性。

在物性回归和物性估算方面，它能够对纯组分和混合物进行设置，包括温度相关的物性和二元交互参数等。这对于处理化工流程中涉及到的各种物质的物性问题非常有帮助。例如，在一个涉及到新型化工材料研发的过程中，可能需要对一种新的混合物进行物性估算，奥秘仿真®Plus 的物性估算功能就可以根据输入的相关参数，如组成成分、温度等，估算出混合物的各种物性数据，如密度、比热容等。

在物性分析方面，虽然不支持三元分析，但对于纯物质、二元和混合物以及相包络的分析都能够准确进行。在油品分析方面，能够对原油和混合油进行定义，并且支持 API94 等方法。这些分析工具能够帮助化工设计人员更好地了解化工流程中涉及到的各种物质和油品的特性，从而优化设计。

六、满足多样性需求的其它工具

奥秘仿真®Plus 还具备一些其他实用的工具，以满足化工设计中的多样化需求。

它具有独立的能量分析模块，能够进行节能潜力分析和换热网络分析。在化工设计中，能源利用效率是一个非常重要的问题，通过能量分析模块，可以找出化工流程中能源浪费的环节，提出优化方案，提高能源利用率。

在一个大型化工工厂的设计中，通过能量分析模块对整个工艺流程进行分析，可以发现某些换热器的传热效率较低，或者某些设备的能源消耗过大。根据这些分析结果，可以对换热器进行优化设计，如增加传热面积、改进传热介质等，或者对设备进行节能改造，如采用节能电机、优化控制策略等，从而提高整个化工工厂的能源利用率。

同时，它还支持公用工程设置，包括公用工程类型和复制源类型等。在化工系统中，公用工程是非常重要的一部分，它包括水、电、蒸汽等各种能源和资源的供应和分配。奥秘仿真®Plus 的公用工程设置功能可以根据化工工艺流程的需求，合理地设置公用工程的类型和供应方式，确保化工系统的正常运行。

此外，它还具备碳跟踪功能，能够计算 CO2 排放量，并提供了 EU - 207/589/EC 和 US - EPS - Rule - E9 - 5711 等多种 CO2 排放量因子数据源，还允许用户自定义数据源。这对于化工企业的节能减排和可持续发展具有重要意义。例如，在一个化工企业的生产过程中，通过碳跟踪功能可以准确计算出每个生产环节的 CO2 排放量，从而采取相应的减排措施，如优化工艺流程、采用清洁能源等，以实现企业的可持续发展。

 

综上所述，奥秘仿真®Plus 在基本物性数据库、热力学模型库、单元模块库、系统结构模型、全局收敛算法、分析工具和其它工具等方面都具有出色的表现。它是一款功能强大、实用的化工设计仿真软件，无论是对于化工企业的设计研发，还是高校学生的课程学习与竞赛，都能够提供卓越的支持，是化工设计领域的卓越之选。