原标题:gPROMS软件及其应用简介（附学习资料）

1.关于gPROMS

gPROMS全称是general PROcess Modelling System，是帝国理工学院过程系统研究中心基于多年建模和仿真实践开发的流程模拟软件。自上世纪九十年代开始研发，经过三十多年的改进与完善，gPROMS已成为工业建模、仿真模拟、工艺优化等过程常用的软件之一。

图1 gPROMS启动界面

2. gPROMS平台结构与应用

gPROMS软件具有强大的功能，其平台结构如图2所示。由图2可以看出，gPROMS既可以使用自带的Multiflash计算物性，也可以通过CAPE-OPEN接口调用Aspen Plus来完成物性计算；gPROMS允许用户通过编程自定义过程模型，具有非常好的开放性和灵活性；它可以实现多个模块的同时运行，也可以实现多目标过程模拟；过程模型可以通过调用其内部求解工具求解，也可以基于用户编写的算法完成求解。

图2 gPROMS模拟平台结构

gPROMS广泛应用于化工、制药、汽车、电子等诸多行业领域，其中，在化工方面国内外学者运用gPROMS软件开展了大量研究工作，包括反应精馏、聚合反应、动态流程等复杂化工过程。

gPROMS应用之广泛，主要和它的以下特性相关：

1）具有友好的交互界面，gPROMS模拟结果可以以多样化的形成输出。

2）gPROMS编程语言非常简洁，具备简单的程序设计基础即可看懂，也很容易学习编写。

3）强大的求解算法。gPROMS为用户提供了丰富的计算求解算法，特别是对于大规模、非线性数学模型具有非常好的计算效果。

4）gPROMS具有开放灵活的过程建模方式，允许用户通过编程语言自定义过程模型。此外，gPROMS自带的过程模型库包含了一些常用的化工单元模型，这些自带的模型程序都对用户开放，用户可以很方便地进行修改或在此基础上构造自己的模型。

5）接口功能丰富。gPROMS可以通过接口功能与多种软件连接，同其他软件协作完成流程模拟。

3. gPROMS使用简介

本文一个多股进料缓冲罐的模拟为例对gPROMS的使用进行说明。

图3 缓冲罐模型

图3为一个缓冲罐模型，缓冲罐初始有持液量，并且不断有进料和出料，进料速率由人为设定，出料速率跟持液高度的1/2次方成正比。本文假定有4股进料，每股进料中含有water、oil、emusifier三种组分，计算缓冲罐中各组分含量随时间的变化。

分析：这是一个典型的动态问题，可以通过列微分方程进行求解，而微分方程的求解在gPROMS中非常简单直观。

gPROMS是基于联立方程法的思想，首先通过分析列出该模型的所有变量和方程：

1）质量衡算方程：

2) 缓冲罐的液位关系：

3）出料流量的关系

对于多组分多股物料来说，还有各组分和总的组成的物料衡算和归一化方程，因为比较简单，这里省略。

gPROMS建模过程：

1）打开gPROMS，新建project，并对其命名

2）右击变量类型（Variable Type），对本题中涉及的变量类型、范围、单位进行定义。

3）右击Models，新建entity，定义过程模型

4）单击上述设定的entity，在gPROMS language中定义模型参数（Parameter）、变量（Variable）的名称、类型。

5）根据模型意义，定义数学模型表达式，这就包括本例分析的那些方程。

6）右击设置的Models，点击Edit PROCESS，则会在Process中出现一个新的Entity。

7）单击该Process entity，在gPROMS language中设定单元名称（Unit）,通过SET和ASSIGN分别给定已知的参数和变量的值。

8）设定持液量的初值，设置报告时间和过程持续时间。

9）通过快捷键F5运行程序，可查看运行结果。

10）在得到的运行结果文件中点击Trajectories-process单元模块-Varibles，可以查看各变量的变化。这里点击mass_holdup查看各组分持液量随时间的变化。

双击height-Graph，也可看到本例中缓冲罐持液高度的变化。

说明：本文主要介绍了gPROMS软件的概况和基本使用方法。由于gPROMS是基于联系方程法，所有的过程模型都要自己编写，平时较少编程的朋友可能不太习惯，但是只要适应之后，gPROMS可以非常方便地解决某些复杂的化工问题。