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摘 要：本文介绍了一种包含粒状固体与相应固体处理步骤的化工过程建模新方法。固体过程建模对于很多常见过程都是非常重要的，包括特种化学品、农用化学品、金属和矿业、制药、生物燃料等等。优化或检修固体过程面临的主要挑战包括流体和固体部分单独建模引起的低效率设计、设备过度设计、高能耗需求、产量降低和质量变化。
引言
很多工业生产过程除了流体之外，也包括固体处理工序，固体工序往往极大地影响整体过程性能、产品质量或能源需求。一般而言，工业生产过程的固体部分需要完成一个或多个任务：制成微粒（如粒化、结晶），调节含水率（如干燥），通过化学反应改变成分（如流化床反应器），调节粒度分布（压碎/研磨、分类、压塑）以及从流体中分离固体（如旋风分离、离心分离）。在开发含有上述一个或多个任务的固体过程时，通常会出现四个主要相互关联的难题：
流体和固体部分的单独设计
固体部分对整个过程性能的影响往往被忽视，被描述成简单的分流器模型、电子制表工具或内部代码。工艺工程师在模拟器内（如Aspen Plus）进行过程流体部分建模，而同一公司的微粒技术人员则采用电子制表工具（如Microsoft Excel?）进行过程固体部分建模。
设备过度设计导致的资本成本
为了降低遇到瓶颈的风险，设备通常设计过度，从而导致大量资本成本。严格建模可以设计出适合大小的固体过程设备，减少再循环物流，从而尽量降低设备负荷。经常设计过度的固体过程设备包括粉碎机、压实机和烘干机。
高能需求导致的操作成本
在大多数应用情况下，中间或最终产品的含水率必须严格符合规范要求，以便满足后续过程步骤或作为最终产品进行售卖。
产品产量和质量的降低
一个工艺设计是否盈利取决于最终产品的产量和质量。微粒制剂是一个既能提升质量又能提高产量的例子。为了生产无尘、流动性和一定属性的粉末，从溶液或浆液开始按配方调配微粒。大部分情况下可通过结晶、粒化/团聚或喷雾干燥实现。这些单元的设计和操作条件可以决定产品的粒度分布和含水率。
在大多数情况下，固体部分虽然仅是整个生产过程中的一部分，但是对整个过程性能和最终产品质量会产生较大的影响。
新工作流程：同一模拟环境下的流体和固体一体化模型
为了解决工业过程缺少固体严格建模工具的问题，21世纪初期到2010年期间，德国固体专家和业内人士开发了独立的固体模拟器——SolidSim。SolidSim引进一种通用流程模拟系统，准确描述微粒固体以及微粒技术机械和设备3。
2012年2月，艾斯本收购了开发和销售SolidSim的SolidSim 工程有限公司。2012年12月Aspen Plus V8正式发布，新版Aspen Plus与SolidSim技术单元操作模型结合增强了模型库，这些模型包括干燥模型、结晶模型、粒化和团聚模型、破碎研磨模型、分类模型、气/固和固液分离模型等。
固体建模单元库
全新固体建模库结合了Aspen Plus V7已有的固体建模单元操作和从SolidSim中新引入的模型。目前，可提供十七个新的或改进的固体单元操作.
从概念模型到严格模型
为了进一步简化工作流，Aspen Plus V8.4引进了新的概念模型。概念模型增强了Aspen Plus原有固体模块，允许用户在不改变过程流程结构的前提下，建立从概念到严格的不同保真度的固体模型。
从逐步到同步概念设计
Aspen Plus是aspenONE工程集成产品套件的一部分。Aspen Plus支持集成工作流程，包括激活的经济分析（用于估算资本和操作成本）、能源分析（用于夹点分析）以及换热器设计与核算（用于设计和核算换热器）。
行业用途
虽然Aspen Plus V8固体建模自2012年12月才面世，但是Aspen Plus固体建模的用户正在以惊人的速度增长。已有100多个企业开始使用Aspen Plus固体建模，包括陶氏化学公司5。
参考文献：
[1]J.Y. Zhu，X.J. Pan，进行纤维素乙醇生产的木质生物原料预处理：生物资源技术——技术与能源消耗评价，第13期第101卷，2010年7月，4992-5002页，国际标准刊号 0960-8524
http：//dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2009.11.007.
[2]J.Y. Zhu，X.J. Pan，进行纤维素乙醇生产的木质生物原料预处理：生物资源技术——技术与能源消耗评价，第13期第101卷，2010年7月，4992-5002页，国际标准刊号 0960-8524
http：//dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2009.11.007.
[3]艾斯本。“艾斯本收购 SolidSim Engineering GmbH. 新闻稿发布.，2012年2月29日
（http：//www.aspentech.com/news/solidsim/press-release/）
[4]Werther，J.，Poggoda，M.，Reimers C.，Lakshmanan，A.，Beck，R. 使用流程模拟器进行固液过程整体优化，位于摘要与会议记录：WCPT6，第六届世界颗粒技术大会，纽伦堡，德国，2013
（http：//reg.mcon-mannheim.de/onlineprogramm-mmv/render.aspx？kongressID=53&t=a&n=26775&speach=ENG）
引言
很多工业生产过程除了流体之外，也包括固体处理工序，固体工序往往极大地影响整体过程性能、产品质量或能源需求。一般而言，工业生产过程的固体部分需要完成一个或多个任务：制成微粒（如粒化、结晶），调节含水率（如干燥），通过化学反应改变成分（如流化床反应器），调节粒度分布（压碎/研磨、分类、压塑）以及从流体中分离固体（如旋风分离、离心分离）。在开发含有上述一个或多个任务的固体过程时，通常会出现四个主要相互关联的难题：
流体和固体部分的单独设计
固体部分对整个过程性能的影响往往被忽视，被描述成简单的分流器模型、电子制表工具或内部代码。工艺工程师在模拟器内（如Aspen Plus）进行过程流体部分建模，而同一公司的微粒技术人员则采用电子制表工具（如Microsoft Excel?）进行过程固体部分建模。
设备过度设计导致的资本成本
为了降低遇到瓶颈的风险，设备通常设计过度，从而导致大量资本成本。严格建模可以设计出适合大小的固体过程设备，减少再循环物流，从而尽量降低设备负荷。经常设计过度的固体过程设备包括粉碎机、压实机和烘干机。
高能需求导致的操作成本
在大多数应用情况下，中间或最终产品的含水率必须严格符合规范要求，以便满足后续过程步骤或作为最终产品进行售卖。
产品产量和质量的降低
一个工艺设计是否盈利取决于最终产品的产量和质量。微粒制剂是一个既能提升质量又能提高产量的例子。为了生产无尘、流动性和一定属性的粉末，从溶液或浆液开始按配方调配微粒。大部分情况下可通过结晶、粒化/团聚或喷雾干燥实现。这些单元的设计和操作条件可以决定产品的粒度分布和含水率。
在大多数情况下，固体部分虽然仅是整个生产过程中的一部分，但是对整个过程性能和最终产品质量会产生较大的影响。
新工作流程：同一模拟环境下的流体和固体一体化模型
为了解决工业过程缺少固体严格建模工具的问题，21世纪初期到2010年期间，德国固体专家和业内人士开发了独立的固体模拟器——SolidSim。SolidSim引进一种通用流程模拟系统，准确描述微粒固体以及微粒技术机械和设备3。
2012年2月，艾斯本收购了开发和销售SolidSim的SolidSim 工程有限公司。2012年12月Aspen Plus V8正式发布，新版Aspen Plus与SolidSim技术单元操作模型结合增强了模型库，这些模型包括干燥模型、结晶模型、粒化和团聚模型、破碎研磨模型、分类模型、气/固和固液分离模型等。
固体建模单元库
全新固体建模库结合了Aspen Plus V7已有的固体建模单元操作和从SolidSim中新引入的模型。目前，可提供十七个新的或改进的固体单元操作.
从概念模型到严格模型
为了进一步简化工作流，Aspen Plus V8.4引进了新的概念模型。概念模型增强了Aspen Plus原有固体模块，允许用户在不改变过程流程结构的前提下，建立从概念到严格的不同保真度的固体模型。
从逐步到同步概念设计
Aspen Plus是aspenONE工程集成产品套件的一部分。Aspen Plus支持集成工作流程，包括激活的经济分析（用于估算资本和操作成本）、能源分析（用于夹点分析）以及换热器设计与核算（用于设计和核算换热器）。
行业用途
虽然Aspen Plus V8固体建模自2012年12月才面世，但是Aspen Plus固体建模的用户正在以惊人的速度增长。已有100多个企业开始使用Aspen Plus固体建模，包括陶氏化学公司5。
参考文献：
[1]J.Y. Zhu，X.J. Pan，进行纤维素乙醇生产的木质生物原料预处理：生物资源技术——技术与能源消耗评价，第13期第101卷，2010年7月，4992-5002页，国际标准刊号 0960-8524
http：//dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2009.11.007.
[2]J.Y. Zhu，X.J. Pan，进行纤维素乙醇生产的木质生物原料预处理：生物资源技术——技术与能源消耗评价，第13期第101卷，2010年7月，4992-5002页，国际标准刊号 0960-8524
http：//dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2009.11.007.
[3]艾斯本。“艾斯本收购 SolidSim Engineering GmbH. 新闻稿发布.，2012年2月29日
（http：//www.aspentech.com/news/solidsim/press-release/）
[4]Werther，J.，Poggoda，M.，Reimers C.，Lakshmanan，A.，Beck，R. 使用流程模拟器进行固液过程整体优化，位于摘要与会议记录：WCPT6，第六届世界颗粒技术大会，纽伦堡，德国，2013
（http：//reg.mcon-mannheim.de/onlineprogramm-mmv/render.aspx？kongressID=53&t=a&n=26775&speach=ENG）