FRI 与 KG-TOWER 二次开发教程（01）：全景——精馏塔水力学核算的两类主力工具与二次开发的真实边界

FRI 与 KG-TOWER 二次开发教程01全景——精馏塔水力学核算的两类主力工具与二次开发的真实边界版本与事实声明本系列版本锚点全部取自系列底账_调研素材参考.mdKG-TOWER 当前发布v5.4.x官方注册页标注 v5.4.6日期 2025-01-14requirements 页标题 v5.4.5安装包KG-TOWER_5.4_Installation.msi约 96 MBFRI 的 Device Rating Program (DRP) 无公开版本号。当前版本号一律以官方发布为准正文不写死。FRI 与 KG-TOWER 均为商业闭源工具公开 API 极少甚至没有。本系列二次开发严格二分为【官方确证通道】与【公开关联式复现】两类不编造任何 API、ProgID、函数名或文件扩展名。文中出现的任何工艺/几何/负荷数值均为示例性建模不代表任何标准规定不对应任何真实装置数据。商业许可、价格与下载渠道信息以官方渠道为准KG-TOWER 为免费下载FRI 为会员制。所有事实性表述可回溯至同目录《_调研素材参考.md》下称底账登记条目。一句话结论精馏塔水力学核算的两类主力工具——FRI 会员制的Device Rating Program (DRP)与 Koch-Glitsch 免费闭源的KG-TOWER——都没有公开 API因此本系列的二次开发只有两条真实路径用官方确证的PRO/II→KG-TOWER 集成工具与报表导出做工具侧对接用公开发表的经典关联式Perry’s Ch.14 的 GPDC/Robbins、Towler Sinnott 的 Fair 泛点与漏液点在 Python 里复现一套可审计的独立水力学核算引擎。〇、本篇要解决的认知问题开始之前先带着这五个问题读完全篇——文末 FAQ 会逐一自包含地回答。Q1FRI 是软件公司还是研究机构它的 Device Rating Program 与两本 Design Handbook 分别是什么Q2KG-TOWER 是谁家的、收不收费、覆盖哪些塔内件它的官方版本口径到底是什么Q3为什么说 FRI 与 KG-TOWER “几乎没有公开 API”这对想写自动化脚本的人意味着什么Q4既然调不到 API本系列所说的二次开发到底指哪两件事Q5把塔水力学核算接进工程流程一共有哪几条真实通道各自的能力与风险是什么一、机制解析1.1 身份先于能力两家提供方两种商业模式为什么这对你重要你调不到的接口往往不是技术封死了而是商业模式不允许它公开。先认清谁在做这件事、靠什么活着能省掉大量到处找 FRI/KG-TOWER API 文档的弯路。FRI的全称是Fractionation Research, Inc.官方页脚署名 “FRACTIONATION RESEARCH INC.”是一家非营利研究联合体non-profit research consortium成立于 1952 年地址在美国俄克拉荷马州 Stillwater424 S. Squires St., Suite 200。官方自述其使命是执行会员驱动的、精心规划的试验计划用工业代表性的化学体系采集大规模传质硬件性能数据并以清晰、可用、及时的方式报告给会员。它拥有4 ft1.2 m与 8 ft2.4 m直径的实验塔试验覆盖深真空到 500 psia累计数据点超过 35,000 个会员规模为70 家以上石油、化工与工程公司。KG-TOWER则完全是另一种东西它是Koch-Glitsch, LP科氏格里奇塔内件制造商的塔内件水力学核算hydraulic rating软件官方写作KG-TOWER®免费——只要在官网填注册表、接受许可协议就会收到下载链接。它覆盖的对象是常规与高性能阀塔板、筛板常规与高性能散堆与规整填料PROFLUX® 与 FLEXIGRID® 严苛工况格栅填料传统与高性能 DEMISTER® 除沫器。一句话对比FRI 卖的是研究数据与权威关联式会员制、闭源KG-TOWER 卖的是用它家内件时的免费核算工具工具免费、内件收费。这两种商业模式直接决定了各自能给你什么、又卡在哪里。1.2 FRI 的会员权益一份能拿到什么的官方清单FRI 官方 Benefits 页把会员权益拆成五块这五块就是本系列论及 FRI 时的全部事实依据权益块官方要点Member Driven Research会员驱动试验计划一会员一票One Member One Vote含Proprietary Device Testing计划对新专有塔内件做一致性性能测试供会员比较选型Software CorrelationsFRI Device Rating Program (DRP)——官方称其在计算塔板与填料的容量与压降时比其他可用方法精度更高软件与关联式基于 4 ft / 8 ft 塔数据覆盖宽范围液/气密度、表面张力、黏度的烃类体系Design HandbooksDesign Guidance Handbook塔板与填料基础、FRI 模型与关联式与Design Practices Handbook由约 20 家会员公司专家组成的 Design Practices Committee 编写给精馏/吸收塔及配套设备的设计最佳实践Networking全年会议会员间与蒸馏专家交流、协同排障FRI Distillation Academy5 天课程7 个 SessionGeneral Principles / Trays / Packings / Column Internals / Column Inspections / Troubleshooting / Reboiler Circuits and Hydraulics注意这套组合的性质DRP 的关联式、两本 Handbook 的内容都是会员权益。公开渠道没有它们的文档、没有公式、没有 API。所以本系列涉及 FRI 时只有两种合法写法陈述其存在与定位照抄官方 Benefits 页的说法或说以会员文档为准。1.3 KG-TOWER 的真实边界版本、许可与唯一互操作通道KG-TOWER 的官方公开信息集中在一处——Koch-Glitsch 的数字服务页。把它读透边界就清楚了版本注册下载页标 “Current Releasev5.4.6”January 14, 2025而 requirements 页标题写 “KG-TOWER® Softwarev5.4.5Requirements”。两个数字并存所以正文统一写v5.4.x以官方当前发布为准。安装前必须卸载所有旧版本v5.4 可以打开所有旧版本创建的文件安装需要本机管理员权限。许可红线这是本系列的铁律 3许可为个人、非独占、不可转让、免版税禁止修改、改动、翻译、反汇编或创建派生材料不得移除专有标识未经书面许可不得把软件输出分发给 Koch-Glitsch 的竞争对手软件AS IS提供、无任何担保受美国堪萨斯州法律管辖。这直接规定了任何反编译取关联式内存 hook 拦截计算的想法不只是工程上不靠谱更是明确违约。唯一官方互操作通道PRO/II → KG-TOWER 集成工具免费。官方流程是在 PRO/II 菜单中启动该工具 → 选择塔 → 查看液/气负荷 → 选定级 → 启动 KG-TOWER 做详细核算 → 从 Output 下拉菜单选 “Export to KG-TOWER” 导出。官方明确该工具只适配官网当前下载版。没有的东西官方页面没有公布任何 API、COM/REST 接口、命令行参数也没有公布案例文件扩展名。我们不猜。正文一律写官方未公布本系列不提供。1.4 二次开发的诚实二分法把上面所有事实收拢本系列的二次开发被严格定义成两类不得混淆┌──────────────────────────────────────────────┐ │ FRI DRP / KG-TOWER闭源几乎无公开 API │ └──────────────────────────────────────────────┘ │ ┌──────────────────────────┴──────────────────────────┐ │ │ 路线 A官方确证通道 路线 B公开关联式复现 工具侧对接能力受限 自建引擎能力自主 │ │ · KG-TOWERPRO/II 集成工具 报表/图形导出 · Perry Ch.14GPDC、Robbins、 · FRI会员文档 官方 DRP人工使用 Kister-Gill 泛点压降、填料特性表 · Aspen Plus/HYSYSColumn Analysis可自动化 · Towler SinnottFair 泛点、 │ 漏液点、OConnell 效率 │ · 单位换算 结构化核算流程 ▼ ▼ 得到软件认可的结果但吞吐与 得到可审计、可批量、可回归的 可复现性受工具与许可约束 独立结果但需自行标定与对标路线 A的关键不是 KG-TOWER 本身——它没有脚本接口而是它旁边的两个可自动化替身PRO/II 集成工具由流程模拟侧的脚本驱动第 08、14 篇详述和Aspen Plus/HYSYS 的 Column AnalysisV9 起提供官方用 KG-TOWER、Sulcol 与 FRI 实验数据做过对照验证第 14 篇详述。路线 B是本系列的工程主体既然调不到 API就把能复现的做扎实——把经典关联式实现成一套 Python 引擎再拿软件结果做对标。这两条路不是二选一而是互为标定与审计自建引擎负责批量与可复现软件结果负责权威校验。1.5 通道×能力×风险决策表通道官方证据能做什么主要风险适合场景KG-TOWER 桌面核算人工[A] 数字服务页、注册下载页对阀塔板/筛板/散堆与规整填料/PROFLUX/FLEXIGRID/DEMISTER 做免费水力学核算无脚本接口吞吐靠人工许可禁止逆向与派生单点校核、权威复核、内件选型确认PRO/II→KG-TOWER 工具[A] 官方集成页与安装说明把 PRO/II 塔负荷导出成 KG-TOWER 可读文件免手工转录只适配官网当前版机制细节未公开U10流程侧批量核算的官方入口报表/图形导出[A] KG-TOWER 界面输出归档、审计、人工对账版式随版本漂移扩展名未公开一切链路的兜底与留痕Aspen Plus/HYSYS Column Analysis[B] AspenTech 白皮书对照 KG-TOWER/Sulcol/FRI可编程的塔板/填料水力学核算与可视化内部关联式参数全集未公开U9流程-水力学联合、批量自动化公开关联式复现自建引擎[B] Perry Ch.14、Towler Sinnott、Kister批量工况、参数扫描、标定、裕度判定、可审计落盘需自行标定低容量填料等存在关联式适用边界平台化、可复现、跨软件中立选择逻辑经验法则能走官方工具通道的先走官方通道拿权威结果需要批量、需要可复现、需要跨软件中立时用自建引擎无论走哪条导出/留痕通道永远保留做审计与对标。二、完整代码与逐行剖析本篇的代码任务是把自动化工位搭起来并为整个系列做一次环境门禁第一段验证 Python 侧的数值与数据栈不触碰任何商业软件任何机器可直接运行第二段建立证据登记习惯——把底账里的官方 URL 逐一登记成机读清单供每篇 references 复用。代码 2-1水力学核算工作台环境自检Python可直接运行# -*- coding: utf-8 -*- check_env.py —— FRI/KG-TOWER 二次开发环境自检 只检查 Python 数值/数据栈是否就绪不触碰 FRI 与 KG-TOWER 本体。 运行python check_env.py importimportlibimportsys# (import 模块名, pip 安装名, 用途) —— 五个库都是公开事实PyPI 可查REQUIRED[(numpy,numpy,关联式数值计算与向量化扫描第 03/11 篇),(scipy,scipy,插值/回归/求根泛点求解与标定第 10/15 篇),(pandas,pandas,工况矩阵与结果长表第 04/12 篇),(openpyxl,openpyxl,读取报表导出件 xlsx第 08 篇),(matplotlib,matplotlib,操作窗口与裕度图第 07/18 篇),]defmain():print(fPython:{sys.version.split()[0]}({sys.executable}))missing[]formod_name,pip_name,purposeinREQUIRED:try:modimportlib.import_module(mod_name)vergetattr(mod,__version__,(无 __version__属正常))print(f[OK]{mod_name:12}{ver:12}——{purpose})exceptImportError:missing.append(pip_name)print(f[MISS]{mod_name:12}未安装 —— 请: pip install{pip_name})ifmissing:print(\n安装命令: pip install .join(missing))sys.exit(1)# 非零退出码可直接被计划任务/CI 当环境门禁print(\n全部就绪。下一步第 02 篇盘点 KG-TOWER 与 FRI 资源并登记公开关联式来源。)if__name____main__:main()逐行剖析import importlib/import sys只用标准库完成探测避免自检脚本本身依赖未装好的包这一尴尬——环境门禁脚本必须比业务脚本更能扛。REQUIRED三元组把import 名 / pip 名 / 用途分开记这里五个库的 import 名与 pip 名恰好一致但在真实工程里如win32comvspywin32两者常不一致用三元组是一种防御性写法。getattr(mod, __version__, ...)numpy/pandas/scipy都有__version__但兜底写法能避免未来某库改名时脚本直接崩。sys.exit(1)给非零退出码。水力学核算是长时间批处理任务环境不对就应该在入口处硬失败而不是跑到第 300 个工况才报ModuleNotFoundError。反直觉提醒本系列的核算强依赖 numpy 的浮点语义因此在自检通过后建议顺手打印numpy.__config__或做一次numpy.float64的精度自检——同一份关联式在 float32 下算泛点率可能因为迭代收敛判据而给出完全不同的工况判定。代码 2-2官方证据登记脚本把 references 弹药库变成机读清单# -*- coding: utf-8 -*- evidence_registry.py —— 官方证据登记 把底账 §7 的已验证 URL 登记为机读清单供每篇 frontmatter 的 references 复用。 本脚本只做登记与结构校验不联网验证联网核对属于人工/CI 环节。 运行python evidence_registry.py importjson# 每条: 编号 - (URL, 等级, 说明)。等级沿用底账约定[A] 官方一手源 [B] 白皮书/公开出版物 [C] 第三方EVIDENCE{FRI_HOME:(https://www.fri.org/,[A],FRI 首页使命、70 年、70 会员、冷态水力学模拟器),FRI_BENEFITS:(https://www.fri.org/benefits,[A],会员权益DRP、两本 Handbook、Distillation Academy),KG_DIGITAL:(https://www.koch-glitsch.com/services/digital-services,[A],KG-TOWER 定位、覆盖对象、PRO/II 集成),KG_SOFTWARE:(https://www.koch-glitsch.com/services/digital-services/kg-tower-software,[A],KG-TOWER 注册下载页 许可协议原文),KG_REQ:(https://www.koch-glitsch.com/services/digital-services/kg-tower-requirements,[A],安装要求与卸载步骤),KG_PROII:(https://www.koch-glitsch.com/services/digital-services/pro-ii-to-kg-tower-software-integration,[A],PRO/II→KG-TOWER 唯一官方互操作通道),ASPEN_WP:(https://solutions.aspentech.com/-/media/aspentech/home/resources/white-papers/pdfs/fy17/q4/11-8783-wp-column-analysis.pdf,[B],Aspen 塔分析白皮书FRI/KG-TOWER/Sulcol 对照),PERRY_CH14:(http://dmprice.people.ysu.edu/CHEN%204887/Packed%20Bed%20flooding.pdf,[B],Perry Ch.14GPDC/Robbins/Table 14-13),KLM_TRAY:(https://klmtechgroup.com/PDF/EDG-SYS/ENGINEERING-DESIGN-GUIDELINES-distillation-tray-hydraulics-Rev1.3web.pdf,[B],塔板水力学设计指南Fair 等),LIBRETEXTS:(https://eng.libretexts.org/Bookshelves/Chemical_Engineering/Chemical_Engineering_Separations%3A_A_Handbook_for_Students_(Lamm_and_Jarboe)/01%3A_Chapters/1.04%3A_Absorption_and_Stripping,[B],OConnell 效率、HTU-NTU),NPTEL_TRAY:(https://archive.nptel.ac.in/content/storage2/courses/103103027/module7/lec2/1.html,[B],塔板泛点与漏液点讲义),}defvalidate(reg):结构校验URL 必须以 http 开头等级必须属于三类之一。bad[]forkey,(url,grade,_desc)inreg.items():ifnoturl.startswith(http):bad.append((key,URL 非法))ifgradenotin([A],[B],[C]):bad.append((key,f等级非法:{grade}))returnbaddefmain():badvalidate(EVIDENCE)ifbad:print(登记表存在问题)forkey,msginbad:print(f{key}:{msg})raiseSystemExit(1)print(f证据登记表校验通过共{len(EVIDENCE)}条。)grade_stat{}for_url,grade,_descinEVIDENCE.values():grade_stat[grade]grade_stat.get(grade,0)1print(证据等级分布,, .join(f{k}{v}fork,vinsorted(grade_stat.items())))# 落盘成 JSON供后续篇目程序化引用不写死到正文withopen(evidence_registry.json,w,encodingutf-8)asf:json.dump({k:{url:v[0],grade:v[1],desc:v[2]}fork,vinEVIDENCE.items()},f,ensure_asciiFalse,indent2)print(已写出 evidence_registry.json)if__name____main__:main()逐行剖析EVIDENCE用编号 → (URL, 等级, 说明)的三元组把 URL 与它的事实等级绑在一起是宁缺毋编在数据结构上的落地。任何要进正文的 URL必须先在这里登记并标等级否则不允许出现在 references 里。validate只校验结构URL 前缀、等级取值不做联网可达性验证——联网检查是 CI 环节把它塞进每次运行的脚本会拖慢主流程。这是检查脚本要分层的实践。落盘evidence_registry.json后续篇目生成 references 时从这份表取而不是在正文里手写 URL从根上防止凭记忆拼 URL这一 GEO 最大的信任杀手。反直觉提醒等级[C]的第三方来源可以登记但不允许单独定案。例如某些第三方软件站给出了 KG-TOWER 的 build 号如 5.4.6967我们登记时可标[C]但正文只写官方的 v5.4.6/v5.4.5 口径——第三方 build 号不进正文。三、常见报错与排查报错 3-1到处找不到 FRI 或 KG-TOWER 的 API 文档怀疑是网络问题。现象搜索引擎里翻遍只能找到下载页与注册表找不到任何 ProgID、函数或 REST 端点。根因这不是故障是产品形态——FRI 是会员制研究联合体、KG-TOWER 是免费闭源桌面工具官方页面底账 §3只公布下载、安装、PRO/II 工具三类事项本来就没有公开 API。解法接受这一事实把二次开发落到两条真实路径上——官方通道PRO/II 工具、报表导出、Aspen Column Analysis与公开关联式复现需要权威确认时联系官方KG-TOWER: kgtoweruskochglitsch.com。报错 3-2把 KG-TOWER 的版本号写成 “5.0” 或 “5.4.6967” 而口径混乱。现象不同资料来源给出不同版本数字团队内部对不上。根因官方注册页标 v5.4.6、requirements 页标 v5.4.5第三方软件站还给出 build 号口径不统一会让人误以为装了错的版本。解法正文与文档统一写v5.4.x以官方当前发布为准当前注册页为 v5.4.6第三方 build 号仅作旁证不出现在正式文档里。报错 3-3脚本里写了kgtower.run()之类接口运行必然失败。现象照着网上某软件自动化套路写代码import 就报模块不存在。根因编造了不存在的 API违反铁律 1。KG-TOWER 没有 Python 模块、没有 COM 服务器。解法删掉所有臆造接口改用本篇 1.5 的通道表——要么走 PRO/II 工具、要么走 Aspen Column Analysis、要么用公开关联式自建引擎。报错 3-4试图反编译 KG-TOWER 取内部关联式常数。现象有人提出用反汇编或内存抓取的方式提取软件内部公式。根因这是对产品形态的误判。解法立刻停止——KG-TOWER 许可协议明确禁止 “disassembling or creation of derivative materials”底账 §3、铁律 3。正确做法是走公开文献Perry’s、Towler Sinnott复现可比关联式并用软件输出做外部对标而不是窃取内部实现。报错 3-5把 FRI 两本 Handbook 的公式凭印象写进文档。现象正文里出现了一段FRI Design Guidance Handbook 规定 XXX 公式的描述。根因Handbook 内容属会员权益、公开渠道不可得任何印象中的公式都是编造违反铁律 4、底账 U2。解法只写 Handbook 的存在与定位照官方 Benefits 页原话凡涉及具体公式处写以 FRI 会员文档为准。四、动手练习练习 1环境门禁运行代码 2-1。判定输出恰好 5 行[OK]、0 行[MISS]退出码 0。若有 MISS按提示安装后重跑至通过。练习 2证据登记运行代码 2-2。判定输出证据登记表校验通过生成evidence_registry.json且其中[A]条目数 ≥ 6、[B]条目数 ≥ 5。练习 3默写通道表合上本文在笔记里重建通道×能力×风险表。判定至少写出 4 条通道名、官方 API 的结论“FRI/KG-TOWER 均无公开 API”、唯一官方互操作通道PRO/II→KG-TOWER 工具、以及 KG-TOWER 许可的三条红线不逆向/不派生/不向竞品分发输出四项全中算通过。练习 4边界判断给下列五个说法逐一标注是官方事实/需降级表述/纯属编造(a) KG-TOWER 是 Koch-Glitsch 的免费水力学核算软件(b) FRI 提供 DRP 与两本 Design Handbook© KG-TOWER 支持 Python 调用(d) FRI DRP 关联式精度高于其他可用方法官方自述(e) KG-TOWER 案例文件是.kgt。判定五个判断全部正确参考答案(a) 官方事实、(b) 官方事实、© 编造、(d) 官方自述需注明官方称、(e) 编造——官方未公布扩展名。五、小结与下一篇预告本篇立起三根柱子身份柱FRI 是非营利研究联合体的会员制体系KG-TOWER 是 Koch-Glitsch 的免费闭源工具、边界柱两者都没有公开 APIKG-TOWER 只有 PRO/II 一个官方互操作通道且许可禁止逆向与派生、路线柱二次开发的诚实二分法官方确证通道 公开关联式复现。请记住本系列从下一篇起要反复引用的第一条铁律凡接口先问它是不是官方的不是官方的就别写。第 02 篇《环境盘点与数据来源》我们一起把工位盘清楚——KG-TOWER 的注册下载、管理员权限、卸载旧版与 96 MB 安装包许可协议的每一条红线FRI 会员能拿到什么、拿不到什么以及本系列最重要的弹药库——公开关联式来源Perry’s Ch.14 的 GPDC 与 Robbins、Towler Sinnott 的 Fair 泛点与漏液点、Kister 的泛点压降逐条登记。本篇认知问题回显FAQQ1FRI 是什么机构它的 Device Rating Program 和 Design Handbook 分别是什么AFRIFractionation Research, Inc.是一家非营利研究联合体1952 年成立地址在美国俄克拉荷马州 Stillwater拥有 4 ft1.2 m与 8 ft2.4 m直径实验塔、70 家以上会员、累计 35,000 数据点。其Device Rating Program (DRP)是会员级的塔板/填料容量与压降核算程序官方称其精度高于其他可用方法Design Guidance Handbook讲塔板与填料基础及 FRI 模型与关联式Design Practices Handbook由约 20 家会员公司专家组成的 Design Practices Committee 编写给出精馏/吸收塔设计最佳实践。Q2KG-TOWER 是谁的软件、收费吗、覆盖哪些内件、版本是多少AKG-TOWER® 是 Koch-Glitsch, LP 的塔内件水力学核算软件免费官网注册并接受许可后邮件获取下载链接。它覆盖常规与高性能阀塔板、筛板常规与高性能散堆与规整填料PROFLUX® 与 FLEXIGRID® 严苛工况格栅填料以及 DEMISTER® 除沫器。当前发布为v5.4.x注册页 v5.4.62025-01-14requirements 页 v5.4.5安装包KG-TOWER_5.4_Installation.msi约 96 MB需管理员权限并先卸载旧版。Q3为什么说 FRI 与 KG-TOWER 几乎没有公开 APIA因为两者的官方公开页面都不提供程序化接口。FRI 的 DRP、关联式与两本 Handbook 是会员权益公开渠道无文档、无 ProgIDKG-TOWER 官方页面只公布下载、安装与 PRO/II 工具三类事项未公布任何 API、COM/REST 接口、命令行参数或案例文件扩展名。对自动化脚本的含义是不要写任何调用它们的代码而要转向官方确证通道或公开关联式复现。Q4既然调不到 API二次开发到底指哪两件事A一是官方确证通道型——用 KG-TOWER 的 PRO/II→KG-TOWER 集成工具与报表导出、以及 Aspen Plus/HYSYS 的 Column Analysis官方用 KG-TOWER、Sulcol 与 FRI 实验数据做过对照验证做工具侧对接二是公开关联式复现型——用 Perry’s Ch.14 的 GPDC/Robbins、Towler Sinnott 的 Fair 泛点与漏液点、O’Connell 效率等公开公式在 Python 中复现一套可审计、可批量的独立水力学核算引擎再用软件结果做对标。Q5塔水力学核算接入工程流程有哪些真实通道各自风险是什么A主要有五条。KG-TOWER 桌面人工核算免费但无脚本接口、许可禁止逆向与派生PRO/II→KG-TOWER 工具唯一的官方互操作通道但只适配官网当前版且机制细节未公开报表/图形导出零接口依赖、适合审计但版式随版本漂移Aspen Plus/HYSYS 的 Column Analysis可编程且经官方对照验证但内部关联式参数全集未公开公开关联式自建引擎可批量可复现但需自行标定并注意适用边界如低容量填料需改用原版 Eckert 泛点关联式。