【免费模拟软件】初学者上手学习塔类模拟的小软件ChemSep

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做化工工艺的人大多数都接触过Aspen Plus 进行模拟计算，今天推荐一个免费的，适合于初学者上手学习塔类模拟的小软件ChemSep。非常适合刚入行的新手化工设计者学习。（挖到宝藏了，千万记得给编者点个关注，分享一下文章）

                               
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这是一个外网网站，ChemSep 是一个专注于化工分离过程的免费软件和资源平台，主要用于教学、科研和工业中的分离工艺设计与模拟。

它与我们常用的Aspen主要优势和劣势如下：

                               
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下面从小软件的核心功能、适用场景、局限性三面简要介绍一下。

1、软件功能与核心用途

ChemSep 提供了一套完整的稳态分离过程模拟工具，特别适用于以下单元操作：

• 蒸馏（Distillation）：包括普通精馏、萃取精馏、共沸精馏等。
• 吸收与解吸（Absorption/Stripping）：如气体净化、酸性气体（CO₂、H₂S）脱除。
• 液液萃取（Liquid-Liquid Extraction）：分离互溶度低的混合物。
• 闪蒸（Flash Evaporation）：快速计算气液平衡。
• 反应精馏（Reactive Distillation）：耦合反应与分离的过程模拟。
  

平台提供了很多还提供了很多工艺过程的模拟计算示例供学习。

                               
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此小软件主要特点：免费开源，无需商业许可，最适合学生、研究和个人使用。

2、适用场景

(1) 教学与学习：软件内置示例（如乙醇-水精馏、天然气脱硫）帮助学生理解理论，如果你是一名化工专业的学生，可以用它来辅助完成分离工艺的初步设计与优化，参加化工设计大赛。(2) 科研与开发进行新工艺验证：快速测试分离流程的可行性（如生物燃料提纯），研究进料组成、压力、回流比等对分离效果的影响。(3) 工业应用

小型工艺设计适用于中小型企业或初创项目的低成本模拟方案。或者已有工厂的故障诊断：分析现有分离装置的效率问题（如塔板效率不足）。

3、局限性

相比Aspen Plus或PRO/II，处理大型复杂流程时计算效率较低。仅支持稳态模拟，无法分析瞬态行为。

ChemSep 是化工分离工艺学习的理想入门工具，尤其适合预算有限的学生或教育机构。

虽然功能不如商业软件强大，但其轻量化、易用性和教学针对性使其在基础训练和简单工艺设计中极具价值。大家可以研究一下学起来。

DeepSeek-AI

1 初学者友好性  
ChemSep确实是个不错的教学工具，界面设计比Aspen简单直接。它的物性数据库虽然没Aspen全，但乙醇-水、苯-甲苯这些教学案例的体系都预置好了，学生打开就能跑收敛。特别适合做课设时验证理论计算结果，比如二元体系的最小回流比（Minimum reflux ratio）手算后立刻用软件核对。  

2 工业适用性评估  
2.1 优势场景  
- 中小型项目前期方案比选：比如要快速对比常压蒸馏和减压蒸馏（Vacuum distillation）对热敏物料的分离效果，用ChemSep半小时就能出趋势结论  
- 特殊体系验证：它的电解质模块能处理含NH3-H2S-H2O这种腐蚀性体系，比直接上Aspen节省调试时间  

2.2 功能短板  
- 热力学模型选择有限：NRTL（Non-Random Two Liquid）和UNIQUAC这些常用模型有，但像PC-SAFT这种高级状态方程不支持  
- 塔内件细节缺失：只能定义理论板数（Theoretical stages），没法像Aspen那样设置规整填料（Structured packing）的型号和等板高度（HETP）  

3 与Aspen的衔接建议  
3.1 学习路径  
- 先用ChemSep掌握精馏塔的物料平衡（Material balance）和能量平衡（Energy balance）基础  
- 等熟悉了汽液平衡（VLE）曲线分析后，再过渡到Aspen的RadFrac模块学习复杂配置  

3.2 实际应用技巧  
遇到ChemSep收敛困难时，可以：  
- 手动提供更好的初值，比如先按理想体系估算塔顶/塔底组成  
- 降低迭代步长，特别是有共沸物（Azeotrope）的体系  
- 把ChemSep收敛的结果作为Aspen模拟的初始条件导入  

4 文件兼容性  
虽然不能直接读取Aspen文件，但支持导出CSV格式的物性数据。教学演示时建议保存成.TXT格式的操作日志，方便检查迭代过程。  

5 硬件要求  
对电脑配置要求极低，十年前的笔记本都能流畅运行。但要注意Win11系统可能需要右键选择兼容模式（Compatibility mode）启动。  

建议新手先用它做三件事：  
1 跑通乙醇-水共沸体系的相图  
2 模拟改变进料板位置对分离效果的影响  
3 尝试用不同收敛算法（如Newton-Raphson法）体会计算稳定性差异  

这个软件最大的价值是让学习者把《化工原理》里的McCabe-Thiele图（McCabe-Thiele diagram）和实际模拟关联起来，比单纯手算更直观。   

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http://www.chemsep.com/downloads/index.html

这是ChemSep的主要下载页面，提供最新LITE版本的更新、案例故事和示例。页面内容频繁更新。
主要内容结构
1. ChemSep-LITE下载
文件：ChemSep-LITE
描述：
限制为300个理论级和40个组分
包含平衡闪蒸/塔模拟器和400+组分库
提供Zip格式安装包（lite.zip）
2. 数据库资源
提供所有公开数据的概述
推荐使用COCO作为测试ChemSep塔的工具，适用于（石化）化工过程模拟
提供两份入门指南：
《CAPE-OPEN Flowsheet Simulations with ChemSep》
《Flowsheeting with COCO and ChemSep (2010)》
3. 流程模拟案例（按时间倒序排列）
页面包含大量工业流程模拟案例，每个案例提供：
文件格式：.fsd（流程文件）、.png（流程图）、.pdf（说明文档）
更新日期和技术描述
重点案例示例：
氨合成工艺（2025-02-08）
包含蒸汽重整、变换反应、甲烷化及三床淬火/冷激氨合成
参考Morud和Skogestad等文献，使用Temkin-Pyzhev动力学模型
氧/氩分布模型（2025-03-23）
基于Billingham和Lockett的研究
使用ChemSep并行塔模型（PCM）模拟液体分布不均问题
萃取精馏案例：
DMC/甲醇体系（2025-03-02）：使用邻二甲苯为溶剂，通过热集成降低能耗25%
苯/NFM体系（2023-12-25）：使用N-甲酰吗啉溶剂，UNIFAC模型修正参数
LNG工艺：
Snohvit LNG循环（2025-02-02）：模拟挪威海上天然气液化装置
C3MR/TEALARC制冷循环：大型天然气液化工艺模拟
特殊分离技术：
分壁塔（DWC）应用：
芳烃分离（2022-07-01）
LPG分离（2024-02-28）
2,6-二甲基吡啶分离（2024-02-17）
变压精馏：甲醇/丙酮、THF/水等共沸体系分离
反应精馏：
醋酸甲酯生产（2020-08-19）
TAME合成（2005年案例）
热力学模型应用：
多案例展示不同热力学模型（SRK-UMR、UNIFAC、NRTL等）的选择与参数拟合
如脂肪酸/脂肪醇工艺（2022-06-01）中联用SRK-UMR和DECHEMA-UNIFAC模型
4. 其他资源
教程类文档：
如何添加新组分到ChemSep数据库
Perry手册第13章精馏案例（吸收塔、分割塔等）
工业塔器设计：
芳烃塔（Strigle, 1987）
脱丙烷塔（Klemola和Ilme数据）
特殊工艺：
氢液化循环（区分正/仲氢异构体）
Rectisol合成气净化工艺
乙烯裂解装置分离序列
技术特点
模型多样性：
固定转化率反应器
严格动力学模型（如氨合成Temkin-Pyzhev方程）
多相平衡计算（VLE/LLE）
优化重点：
能耗降低（如热集成设计）
设备成本优化（如分壁塔替代传统序列）
产品纯度控制（如聚合级丙烯99.8%）
软件集成：
支持CAPE-OPEN接口
与COCO流程模拟平台联动
多热力学包切换（VLE/LLE COPP）
页面维护
更新频率：频繁更新（最新案例标注至2025年）
联系方式：建议发送至Harry Kooijman
版权信息：© 2025 ChemSep
总结
该页面是ChemSep软件的核心资源库，提供：
免费版软件下载
覆盖石化、精细化工、气体处理等领域的工业案例
从基础分离到复杂反应精馏的完整技术方案
热力学模型应用与参数拟合的实践参考
适合化工工程师、学生及研究人员学习流程模拟、分离工艺设计和过程优化。

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1. 一段话总结
ChemSep 是一款用于精馏、吸收和萃取操作的塔模拟器，它在直观界面中融合了经典平衡级塔模型与非平衡（速率基）塔模型；其免费版本ChemSep LITE v8.4支持最多40 种组分、300 个平衡级，依托含400 + 种化学品的数据库，v8 版本新增分壁塔（DWC）求解能力（LITE 版 DWC 限 1 个壁且无壁间传热），v8.2 版本新增多冷凝器 / 再沸器功能，且全版本兼容 CAPE-OPEN；工业版则支持多平行壁以设计节能 DWC 构型及评估分布不均对塔性能的影响。此外，ChemSep 具备工业级求解器（处理数十种化合物仍高速，无需初始猜测即可稳健运行多种工业塔）、CAPE-OPEN 集成能力（可嵌入主流流程软件，v7 版本还导出含基团贡献法的 CS/COPP 热力学属性包）及全面的建模与分析功能（速率基模型含多类验证参数，支持设计模式及 Excel 可配置导出）。

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2. 思维导图（mindmap）

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3. 详细总结
1. 软件核心定位与基础模型

• 定位：专为精馏、吸收、萃取操作开发的塔模拟器，聚焦于工业级分离过程的模拟与设计。
  

• 核心模型：创新性融合两类核心模型，覆盖不同模拟需求：
  

• 经典平衡级塔模型（适用于基础分离场景）；
  

• 非平衡（速率基）塔模型（适用于需考虑传质速率等动态因素的精细场景）；
  

• 界面体验：采用直观、易用的操作界面，降低复杂分离问题的模拟门槛。
  

2. ChemSep LITE 版本核心特性（含版本对比）

版本号	核心新增功能	关键参数 / 限制
ChemSep LITE v8.4	继承 v8、v8.2 核心功能，提供免费测试	支持最多40 种组分、300 个平衡级；依托含400 + 种化学品的数据库
ChemSep LITE v8	新增分壁塔（DWC）求解能力	DWC 模型限制：仅 1 个壁，无壁间传热；兼容 CAPE-OPEN，可嵌入 COCO 等流程软件
ChemSep LITE v8.2	新增多冷凝器 / 再沸器配置能力	无额外限制，仅在 LITE 版基础功能上扩展设备数量支持

3. 工业版核心增强功能

• DWC 构型扩展：支持多个平行壁，可设计更复杂、能源效率更高的分壁塔构型（突破 LITE 版单壁限制）。
  

• 性能评估能力：可量化分析分布不均（maldistribution） 对塔分离性能的影响，为工业塔优化提供数据支撑。
  

4. 工业级求解器性能优势

• 计算速度：即使模拟体系包含数十种化合物，仍能保持高速计算，提升模拟效率。
  

• 稳健性：经多种复杂工业塔验证，无需用户提供初始猜测即可稳定运行，验证场景包括：
  

• 脱甲烷塔（demethanizers）；
  

• 脱丁烷塔（debutanizers）；
  

• 回流吸收塔（refluxed absorbers）；
  

• 共沸精馏与萃取精馏（azeotropic and extractive distillation）。
  

5. 兼容性与集成能力（含热力学支持）

集成方向	核心技术 / 功能	具体内容
嵌入外部流程软件	CAPE-OPEN 技术	可作为塔模型嵌入所有主流兼容流程软件，复用软件自带的热力学与物性数据
导出自身热力学方法	CS/COPP 属性包（v7 新增）	导出 ChemSep 自身的全面热力学与物性方法，含多种基团贡献法：- Predictive SRK- Universal Mixing Rule EOS（采用 modified UNIFAC）

6. 全面的建模与结果分析

• 速率基模型优势：包含比其他软件更多的已验证参数，涵盖传质系数、压降、容量模型，提升模拟准确性。
  

• 集成设计模式：支持在概念设计阶段将非平衡塔纳入流程，且包含：
  

• 工业供应商设计方法；
  

• 板式塔与填料塔的压降模型。
  

• 结果分析工具：提供多样化分析图表，辅助用户解读数据：
  

• McCabe-Thiele 图（精馏曲线分析）；
  

• 操作图（运行状态可视化）。
  

• 结果导出：支持完全可配置的 Excel 导出，可按用户需求定制数据输出格式。
  

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4. 关键问题
问题 1：ChemSep LITE v8 系列版本（v8、v8.2、v8.4）的核心功能更新是什么？LITE 版的分壁塔（DWC）模型存在哪些限制？
答案：核心功能更新包括：v8 版本新增分壁塔（DWC）求解能力，v8.2 版本新增多冷凝器 / 再沸器配置能力，v8.4 版本为当前免费版，继承前两版功能并提供最多 40 种组分、300 个平衡级、400 + 化学品数据库的支持；LITE 版 DWC 模型的限制为仅支持 1 个壁，且无壁间传热，但可通过 CAPE-OPEN 兼容嵌入 COCO 等流程软件使用。
问题 2：ChemSep 的工业级求解器有何性能优势？已在哪些典型工业塔场景中验证过稳健性？
答案：求解器优势体现在两方面：一是计算速度快，即使处理包含数十种化合物的体系仍保持高效；二是稳健性强，无需用户提供初始猜测即可稳定运行。已验证的工业塔场景包括：脱甲烷塔（demethanizers）、脱丁烷塔（debutanizers）、回流吸收塔（refluxed absorbers）、共沸精馏与萃取精馏（azeotropic and extractive distillation）。
问题 3：ChemSep 在与其他流程模拟软件集成时，有哪些兼容性方案？能否提供自身的热力学支持？
答案：兼容性方案及热力学支持如下：1. 基于CAPE-OPEN 技术，可作为塔模型嵌入所有主流兼容流程软件，并复用这些软件自带的热力学与物性数据；2. v7 版本起新增CS/COPP（ChemSep CAPE-OPEN Properties Package）属性包，可导出自身的全面热力学与物性方法，包括 Predictive SRK、采用 modified UNIFAC 的 Universal Mixing Rule EOS 等基团贡献法，为外部流程软件提供额外热力学支持。

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