化工过程通常涉及化学、化工、过程系统工程3个层次,而每个层次又包含微尺度、介尺度和宏尺度,如化工层次的颗粒、颗粒团和反应器尺度。每个层次中的微尺度单元都自然适用离散模型,即通过跟踪每个单元的运动获得整个体系演化的宏观规律。但由于单元数量巨大,工程模拟往往依赖经过统计平均的连续介质模型。由此带来的精度问题,特别是忽略了介尺度结构的问题,随着对化工过程效率和绿色度等要求的提高而日渐突出。介绍了通过问题、模型、软件和硬件结构的一致性提升离散模拟的精度、能力和效率的方法、进展及其在复杂分子体系、颗粒流、气固流态化等方面的应用,展示了通过离散模拟实现虚拟过程工程的可能性。