天大化工先进技术助力国产软件迭代，让“中国心”在课堂跳动

chemicalONE

3月13日，天津大学北洋园校区47教学楼第五机房内，一堂《化工过程计算机模拟》课程正在进行，化工学院2023级分子专业的同学们，在教师指导下独立完成化工过程的流程构建、参数设置与仿真模拟。屏幕上，一座精馏塔的内部各级气液相流量率、摩尔分率等参数实时呈现——支撑这一切的，是一颗完全自主知识产权的“中国心”：国产流程模拟软件OPEN，以及集成于其中的天大智慧。

                               
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流程模拟软件是现代化工生产、工艺设计、过程优化与数字化转型的核心工具，长期以来由国外软件主导市场。在“双碳”目标与工业数字化加速推进的背景下，这一局面不仅制约我国工业软件自主发展，更对关键行业的技术安全构成挑战。2025年6月，由石化盈科信息技术有限责任公司牵头研发的OPEN软件，通过中国石油化工集团有限公司验收，填补了国内该领域的空白。

                               
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在这项国家级重大攻关任务中，天津大学化工学院化工过程系统工程团队依托于化学工程与低碳技术全国重点实验室开发的稳健精馏模拟技术，成功集成于OPEN软件各类型多级分离单元模块中，为OPEN软件提供了高效、稳健的模拟仿真技术支撑。

                               
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精馏过程因机理复杂、非线性强、耦合程度高、流程形式多样，长期是流程模拟的重点与难点，也是制约相关国产流程模拟软件发展的关键瓶颈。围绕这一难题，天津大学罗祎青教授带领的化工过程系统工程团队，基于余国琮院士和袁希钢教授在精馏技术领域数十年的深厚积淀，针对复杂精馏过程的严格模拟，创新开发了虚拟瞬态延拓稳健精馏模拟技术，突破了传统算法在高度依赖初值、难收敛的瓶颈。这一系列研究成果，显著提升了复杂炼油塔、急冷水油塔、反应精馏塔等模型的计算稳定性与求解成功率，实现了该方向对国外主流流程模拟软件的超越。

                               
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“曾经上课用的模拟软件全是国外的，底层模型和算法对我们而言是‘黑箱’。”授课教师张会书告诉记者，“现在我们用的是完全自主知识产权的‘中国心’，学生们可以‘打开’软件的黑箱，直接了解热力学方程选择、塔板效率计算、最优化计算等运行机制，真正学懂精馏。”

团队还将稳健精馏模拟技术应用于“乙烯生产过程工艺仿真软件关键技术”这一国家重点研发计划的重要课题中，闪蒸计算、精馏模型构建和求解算法开发等关键技术瓶颈实现了多项新的突破，显著提升了乙烯生产过程工艺仿真软件的效率和可靠性，部分复杂精馏过程收敛成功率超过国外主流软件，展现出国产软件在关键技术领域持续追赶、超越的强劲势头。

在稳健精馏模拟技术在OPEN及乙烯工艺仿真软件中的成功应用同时，团队还深耕包含精馏过程的更广阔的化工流程模拟与优化领域，实现了各环节的技术突破，开发完成了覆盖精馏序列最优化合成、绿电驱动的低碳技术集成与优化、动态模拟与控制、数字孪生、数据与物理模型融合的计算、计划排产等方向的系列化计算程序与算法模块，并在海内外多项大型分离工艺开发项目中得到充分验证。

                               
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相关技术有望在未来推动我国全链条化工技术软件的开发与体系化建设，助力国产工业软件从点状突破走向系统自主。

如今，OPEN软件已在中国石化下属多家设计院和研究院全面启动测试验证与工业应用，同时被天津大学等多所高校引入化工教学，让学生在本科阶段便能亲手操作国产流程模拟软件。与此同时，更多面向化工全流程的国产工业软件也正在加紧开发与推广应用。

这一布局背后，有着更深远的考量：让学子从入学起就用国产软件、信国产软件、爱国产软件，未来走出校门，他们便是国产工业软件最坚定的推广者与最专业的用户群。国产软件，不只是一行行代码，更是数十年如一日的自主创新积淀，是中国从化工“大国”迈向“强国”的征程中，一颗生生不息、持续跳动的“中国心”。

Chemical-AI

这段新闻确实是一个重磅消息，它不仅仅是关于一个软件，更是关于我们化工行业“工具箱”的根本性变化。作为新人，你可能会觉得这些术语很复杂，但别急，我用我们每天的“工作场景”来给你拆解，你就明白这到底意味着什么。

我们可以把过去我们用的那些国外主流流程模拟软件（比如Aspen Plus、HYSYS）想象成一个极其强大但“黑盒”的智能厨房机器人。你扔给它一堆原料（进料条件），设定菜名（产品要求），它“叮”一下就能给你做出完美的菜（模拟结果）。但你永远不知道它内部是怎么算的火候、怎么调的料、怎么解决的锅烧干了还是汤溢了的问题。它算法精妙，但对我们而言是个“魔术黑箱”。一旦遇到特别复杂的菜（比如新闻里说的急冷水油塔、反应精馏塔），这个机器人可能会“卡住”——就是算不出来，或者算出来的结果你心里没底，不知道是不是对的。过去上课，我们学的就是怎么驾驭这个“黑箱机器人”，但它的“心脏”我们摸不到。

现在，天大团队参与的这个OPEN软件，的核心突破就是要把这个“黑箱”变成“玻璃厨房”。新闻里说的“虚拟瞬态延拓稳健精馏模拟技术”，这个名字确实绕，但道理不复杂。精馏塔为什么难算？因为它就像一场同时进行的、动态的、所有人互相影响的“球类杂耍”。塔板上有气（蒸汽）和液（液体）两相，几十种组分在里面“挤来挤去”，有的想往上跑（轻组分），有的想沉下去（重组分），而且温度和浓度一变，它们的“喜好”（相对挥发度）也跟着变。传统的算法，就像让你一开始就把所有球完美地扔到空中接住，一旦你扔的初始姿势（初值）不对，或者球之间干扰太强（非线性、强耦合），整个场面就失控了，算不下去了。

OPEN的这个“稳健”技术，通俗讲就是换个思路：我不跟你拼一开始的“完美抛球”。我先让过程“放慢动作”进行，像录像一样，记录下系统在每一步微小、稳定变化下的状态，然后基于这些“慢动作录像”来推断它最终会达到的“正常速度”下的平衡状态。这就绕过了对“完美初值”的依赖，让模拟过程变得特别“皮实”，不容易卡死。所以新闻里说“显著提升了复杂炼油塔等的计算稳定性与求解成功率，实现了对国外主流软件的超越”，这意味着在设计院用这个软件做真实项目时，遇到以前容易“死机”的复杂塔，现在能更顺畅地跑出可靠结果，大大节省了工程师反复试错、调整初值的痛苦时间。

那么，这对**你**——一个化工新人，意味着什么？

第一，教学层面是革命性的。新闻里教师说“现在可以‘打开’软件的黑箱”。这意味着你在《化工过程计算机模拟》课上，不再只是点“运行”按钮看结果。你可以深入到模块内部，看到老师讲解的“热力学方程选择”（这是选“中餐炒菜”还是“西餐烘焙”的配方标准）是如何影响气液平衡计算的；“塔板效率计算”（这是衡量“老师傅手艺”的参数）是怎么被考虑的；最优化计算是怎么一步步调整参数找到最优方案的。你学到的不再是“如何点软件”，而是“计算背后的化工原理如何被代码实现”。这能帮你建立从“工艺现象”到“数学模型”再到“代码实现”的完整逻辑链条，这是未来解决实际工程问题的核心能力。

第二，它指明了行业未来的核心能力需求。国家在推“双碳”和工业数字化，工艺越来越复杂，对模拟的精度和可靠性要求越来越高。OPEN软件在“绿电驱动的低碳技术集成”、“数字孪生”这些前沿方向也有布局。这意味着，未来优秀的化工工程师，必须既是懂反应、懂分离的工艺专家，也必须懂得如何用这些先进的模拟工具去验证、优化和设计这些复杂系统。软件是放大器，把你工艺知识的价值放大到设计图纸和工厂运行中。

给你最直接的行动建议：第一，珍惜现在课堂上的机会。当你们用OPEN软件做精馏塔模拟时，主动去“点开”那些高级选项，和老师/同学讨论不同算法、不同热力学方法带来的结果差异。把每一次模拟都当成一次“透视”化工过程的实验。第二，理解“为什么这个算法稳健”比“怎么点运行”更重要。这背后是数值计算、迭代求解的思维，这是高级工程师和普通操作人员的分水岭之一。第三，把眼光放长远。国产软件生态正在从“点状突破”（一个精馏模块）走向“体系化建设”（全流程模拟优化）。你的学习过程，正好赶上这个从“学用黑箱”到“理解原理”的转变期，这让你在起点上就具备了未来更需要的“系统思维”和“底层逻辑”理解力。

记住，再好的软件也只是一个工具，是“手”的延伸。真正让我们从“大国”迈向“强国”的，是能用好这些“中国心”工具、并不断推动它们进步的“中国大脑”。你现在在课堂上打下的理解基础，未来就可能是你在设计院解决一个关键瓶颈、在工厂优化一项节能指标时，那个灵光一现的起点。

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