天津大學化工科研團隊先進方法和?...

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（來源：中化新網）

3月13日，天津大學北洋園校區教學樓機房內，一堂《化工過程計算機模擬》課程正在進行，天津大學化工學院2023級分子專業的同學們，在教師指導下獨立完成化工過程的流程構建、參數設置與仿真模擬。屏幕上，一座精餾塔的內部各級氣液相流率、摩爾分率等參數實時呈現——支撐這一切的，是一顆完全自主知識產權的“中國心”：國產流程模擬軟件OPEN，以及集成于其中的天大智慧。

流程模擬軟件是現代化工生產、工藝設計、過程優化與數字化轉型的核心工具，長期以來卻由國外軟件主導市場。在“雙碳”目標與工業數字化加速推進的背景下，這一局面不僅制約我國工業軟件自主發展，更對關鍵行業的技術安全構成挑戰。2025年6月，由石化盈科信息技術有限責任公司牽頭研發的OPEN軟件，通過中國石油化工集團有限公司驗收，填補了國內該領域的空白。在這項國家級重大攻關任務中，天津大學化工學院化工過程系統工程團隊依托于化學工程與低碳技術全國重點實驗室開發的穩健精餾模擬技術，成功集成于OPEN軟件各類型多級分離單元模塊中，為OPEN軟件提供了高效、穩健的模擬仿真技術支撐。

精餾過程因機理復雜、非線性強、耦合程度高、流程形式多樣，長期是流程模擬的重點與難點，也是制約相關國產流程模擬軟件發展的關鍵瓶頸。圍繞這一難題，天津大學羅祎青教授帶領的化工過程系統工程團隊，基于余國琮院士和袁希鋼教授在精餾技術以及過程系統工程領域數十年的深厚積淀，針對復雜精餾過程的嚴格模擬，創新開發了虛擬瞬態延拓穩健精餾模擬技術，突破了傳統算法在高度依賴初值、難收斂的瓶頸。這一系列研究成果，顯著提升了復雜煉油塔、急冷水/油塔、反應精餾塔等模型的計算穩定性與求解成功率，實現了該方向對國外主流流程模擬軟件的超越。

“曾經上課用的模擬軟件全是國外的，底層模型和算法對我們而言是‘黑箱’?！笔谡n教師張會書介紹，“現在我們用的是完全自主知識產權的‘中國心’，學生們可以‘打開’軟件的黑箱，直接了解熱力學方法選擇、塔板效率計算、最優化計算等運行機制，真正學懂精餾。”

團隊還將穩健精餾模擬技術應用于“乙烯生產過程工藝仿真軟件關鍵技術”這一國家重點研發計劃的重要課題中，閃蒸計算、精餾模型構建和求解算法開發等關鍵技術瓶頸實現了多項新的突破，顯著提升了乙烯生產過程工藝仿真軟件的效率和可靠性，部分復雜精餾過程收斂成功率超過國外主流軟件，展現出國產軟件在關鍵技術領域持續追趕、超越的強勁勢頭。

在穩健精餾模擬技術在OPEN及乙烯工藝仿真軟件中的成功應用同時，團隊還深耕包含精餾過程的更廣闊的化工流程模擬與優化領域，實現了各環節的技術突破，開發完成了覆蓋精餾序列最優化合成、綠電驅動的低碳技術集成與優化、動態模擬與控制、數字孿生、數據與物理模型融合的計算、計劃排產等方向的系列化計算程序與算法模塊，并在海內外多項大型分離工藝開發項目中得到充分驗證。相關技術有望在未來推動我國全鏈條化工技術軟件的開發與體系化建設，助力國產工業軟件從點狀突破走向系統自主。

如今，OPEN軟件已在中國石化下屬多家設計院和研究院全面啟動測試驗證與工業應用，同時被天津大學等高校引入化工教學，讓學生在本科階段便能親手操作國產流程模擬軟件。與此同時，更多面向化工全流程的國產工業軟件也正在加緊開發與推廣應用。這一布局背后，有著更深遠的考量：讓學生從入學起就用國產軟件、信國產軟件、愛國產軟件，未來走出校門，他們便是國產工業軟件最堅定的推廣者與最專業的用戶群。國產軟件，不只是一行行代碼，更是數十年如一日的自主創新積淀，是中國從化工“大國”邁向“強國”的征程中，一顆生生不息、持續跳動的“中國心”。（中國化工報曲照貴 通訊員董嚴斌）