天津大学化工科研团队先进方法和技术助力国产软件升级

3月13日，天津大学北洋园校区教学楼机房内，一堂《化工过程计算机模拟》课程正在进行，天津大学化工学院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。

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，长期以来却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。在这项**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。

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以及过程系统工程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。

“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’。”授课教师张会书介绍，“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，直接了解热力学方法选择、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**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。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：让学生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”。（中国化工报曲照贵 通讯员董严斌）

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