硫酸用于制造化肥、石油化工产品、合成纤维、钢铁和其他各种工业材料。下载188bet金宝搏用过的酸和废气在处理这些化学品时必须符合严格的安全和环境要求的加工厂进行回收。
HUGO PETERSEN GmbH拥有数十年的工程安全高效的硫酸和气体净化设备的记录。然而，直到最近，我们的开发过程还是高度劳动密集型的。所有的初步设计工作和过程建模都是使用一个复杂的电子表格系统完成的。这种手动方法减缓了开发速度，并引入了人为错误的可能性。
基于MATLAB的模型设计®和仿真软金宝app件®通过使化学过程工程师和控制工程师在同一环境中工作，提供了一种经济有效的方法来简化和自动化我们的设计工作流。当化学过程工程师模拟工厂内复杂的热力学和动力学相互作用时，控制工程师模拟控制算法。然后可以在动态和稳态闭环仿真中对装置及其控制系统进行测试。
新方法比基于电子表格的方法快5到10倍，而且更不容易受到人为错误的影响。
对于电子表格来说太复杂了
一个典型的硫酸厂包括许多子系统，如化学反应器、热交换器和吸收塔。计算每个子系统内部的热力学和动力学相互作用本身就是困难的。在电子表格中捕获这些过程使挑战复杂化。需要许多手动步骤:必须将来自一个子系统的输出复制到一个新的电子表格中，以用作流程中下一步的输入，等等。在某一阶段出现的一个错误可能会影响整个过程的结果。有这么多相互关联的电子表格，很难识别和修复这些错误。
创建子系统模型库
新工作流程的第一步是创建一个可重用模块库，每个子系统一个模块，然后化学过程工程师可以将其组合到Simulink系统模型中。金宝app为了管理我们设计的整体复杂性，我们将每个模块定义为MATLAB类，使我们能够将面向对象的设计模式应用于整个库的开发。
例如，吸收塔被定义为MATLAB类，它将流体和气流作为输入。在实际的塔中，气体从塔的底部进入，部分被液体吸收，液体从塔的顶部进入并向下流过塔。我们使用我们开发的类在MATLAB中模拟热力学和动力学过程。
这些类执行以前在电子表格中完成的所有操作，以及切换到matlab后启用的一些新计算，例如，计算在不同浓度的硫酸中吸收SO3所产生的热量。吸收塔模型的输出，一个气体对象和一个流体对象，捕获结果并用作工厂下一个子系统的输入。我们的过程工程师可以通过简单地将它们拖放到Simulink环境中来使用这些块，但他们也可以研究底层的MATLAB代码并开发新的MATLAB类，以及在Simulink中创建新的金宝app库。
模拟化学过程
利用关键工厂子系统的MATLAB模型库，我们的化工过程工程师可以在Simulink中快速构建更大的工厂设计并进行仿真。金宝app例如，几个吸收塔可以在Simulink中连接起来，形成一个更大的吸收单元(图1)。金宝app
使用库中的子系统模块，工程师可以快速设计和模拟复杂的新工厂，评估现有工厂的变化，或评估新工艺。例如，它们可以连接两个化学反应器和一个用于淬火气体的静态混合器(图2)。在整个模拟过程中，可以包括传感器来监测温度、压力、流量和其他变量。
模拟使工程师能够可视化过程的关键方面(图3)，并帮助确保它符合环境法规。例如，如果空气没有经过充分的处理以达到监管标准，则会用红色标记标记这种情况，这表明可能需要进一步处理或对过程进行其他更改。
一旦化学过程工程师在Simulink中设计、模拟和验证了整个过程，他们就会使用电子表格链接金宝app™导出仿真结果到Microsoft®Excel®该报告通常包括各种子系统的尺寸，以及流程中关键点的流量、温度和压力。它与发起该项目的HUGO PETERSEN客户，将建造工厂的施工团队以及将提供组件的供应商共享。例如，鼓风机供应商可以通过从报告中提取相关流量和气体密度来确定所需鼓风机的尺寸和类型。
模拟控制系统和工厂启动
为了验证控制算法，工程师将控制系统模型与工厂模型结合起来，进行闭环仿真。这些模拟使两个团队能够评估整个工厂的稳态和动态性能。它们可以模拟启动和关闭程序，以及在实际工厂上难以或不安全测试的故障和危险条件。
在工厂启动过程中，我们继续使用系统模型。如果现场工程师需要知道工厂在特定条件下的运行情况，我们会在办公室进行模拟，并将结果发送给他们。这大大降低了创业公司固有的风险，因为团队知道他们将要执行的步骤将按预期工作。
从创意到生产
基于模型的设计与MATLAB和Simulink使我们能够评估每个项目的金宝app许多设计思想。因为我们创造的设计是灵活的，我们可以快速响应不断变化的客户需求。共享环境改善了控制和化学过程工程师之间的沟通，使协作解决问题和优化性能变得容易。
总的来说，MATLAB和Simulink金宝app使我们能够降低成本并将开发时间减少5到10倍。我们已经设计和模拟了一些系统，包括世界上最大的油毡工厂，这些系统太复杂了，无法用我们基于电子表格的方法来处理。同样重要的是，质量得到了提高，因为我们现在可以更快地发现和消除错误。
这种方法使我们更容易向客户展示工厂和新的设计理念。我们可以对一个生产装置的模型进行仿真，并表明仿真结果与该装置的实际性能相匹配。这使新客户对我们设计和交付符合其规格的设备的能力充满信心。
