要弄清楚Aspen Plus里回收物流该怎么设置,还有回收物流不收敛的时候该怎么去排查,有一个很关键的地方,就是一定得先把单程的流程给算稳定,然后再去把回收回路给闭合上。流程里的回收物流,是把下游的物料重新送回上游去的,流量、组成、温度、压力这些量,全都需要经过好多轮的迭代计算,数值才能走到一致。要是开始给的初始值偏差太大,回收比例设得太高,又或者单元模块本身就没有一个稳定的解,这些情况都可能让计算在迭代过程里来回波动。
一、Aspen Plus里面回收物流的设置
不能想着只要单独放一个回收模块上去,回收物流的事情就全做好了。Aspen Plus在用那种按顺序的模块进行计算的时候,能把流程里的回路给识别出来,它会自己选一股物流当迭代的起始点,这股物流通常被叫做撕裂物流,然后软件就围着回路前后的那些变量,反复计算,一直算到误差掉进收敛要求允许的范围里才算完。
1、单程流程要先被建立起来
回收的连接可以先被暂时断开,在需要回流的地方补充上一股临时进料,这么做是为了让反应器、分离器、换热器、压缩机这些东西,能顺着次序,一个接一个地被单独计算;要是单程流程还没被稳定运行起来,就去把回收闭合,这样子只会把本来有的问题弄得更大。碰到这种情况,应当先去检查各个模块里的操作条件,选的物性方法,压力之间的关系,还有相态的判断是不是合理,要一直确认到每个单元都能得到合理的结果才行。
2、回收回路被闭合起来
等到那股临时进料被删掉以后,分离设备出口的地方,就要重新被连接到上游的混合器,或者相关设备的入口上,然后再让整个流程运行一次。回收物流被连接上的位置,需要和实际物料流动的方向保持一致,这股被返回的物流,通常都是要先被送进混合器里,然后才跟新鲜的进料混到一块去。要是直接把两股物流接到那种不支持多个入口的模块上,模型的结构本身,就有可能没办法正常计算了。
3、撕裂物流被设置好
进到【Convergence】再点到【Tear】这个选项里面之后,要看一看Aspen Plus自己自动选出来的撕裂物流是哪一个,有必要的时候,就把它替换成那种状态相对稳定一些,而且变量个数也比较少的物流。
撕裂物流就是回路迭代的一个起点,选的位置不一样,计算的速度,还有容不容易稳定得住,也都会跟着变得不一样。对于那些包含了多条回收支路的流程,可以给它们分别设置撕裂物流,不要让所有的循环都围着一个很难稳定下来的计算点去转。
二、Aspen Plus回收物流不收敛的排查
回收物流要是不收敛了,千万不要一上来就直接去增加迭代次数。迭代次数这东西,只能把计算的时间拖长,对修好错误的模型,或者不合理的初始估值,起不到什么作用。正确的做法,应该是先靠着控制面板,把最早出现异常的那一条物流,或者那一个模块给找出来。
1、初始估值被检查一下
回收物流输入的那个页面可以被打开,在流量、组成、温度,还有压力这些项目上,给它填上一组跟稳定状态挨得比较近的初值。一种更稳当的办法,是先把回路断开,让单程流程跑上一遍,然后就把计算得到的那股返回物流的结果,直接拿来当初始值去用;另外,Reconcile这个功能也是可以被用上的,它能把已有的物流结果,复制到输入估值那里去。初值越是能跟最后的解挨得近,回收回路通常也就越容易被收敛下来。
2、模块的计算状态被检查
要到【Control Panel】里面去,把警告信息和错误信息都查看一下,确认反应器、精馏塔、闪蒸器,还有换热器这些模块,是不是在回收迭代还没开始之前,就已经出现了计算失败。
假如精馏塔自己都还没被收敛住,或者换热器那里出现了温差交叉,那回收物流自然也就没办法稳定下来。这种时候,应该先把回路暂时断开,单独去处理那个最先报错的模块,而不是对着回收的容差值,在那里翻来覆去地修改。
3、收敛方法被调整一下
进到跟【Convergence】有关的设置里面,把当前正在用的,到底是Wegstein还是别的收敛方法,给检查一遍,然后根据看到的迭代走势,去把阻尼、加速参数,还有容差调一调。
假如回收变量老是在两个数值中间来回跳,那一般就是需要把阻尼加大一些,好让每次迭代的变化都变得更缓和一点;要是误差一直在稳定往下走,只是速度显得慢了一些,那就可以适度调整一下加速方面的设置。Aspen Plus是允许围绕着撕裂物流、收敛方法、变量,还有误差容限这些东西,来展开配置的。
三、回收流程被逐步稳定下来的方法
那些比较复杂的回收流程,里面往往会同时把反应平衡、相平衡、热量循环,还有一些设计规定,全都包含在里面。要是把所有约束一次性都打开,就很容易弄出好多个变量相互拉扯的局面,分阶段地去启用它们,对于定位问题,会更加容易一点。
1、降低回收比例的办法被用来测试
在一开始的时候,可以先让回收的量被设得低一些,使流程能够跑出来一个稳定的结果,然后再一小步一小步地,把回收的比例往上面去提,一直提到目标所要求的那个数字;要是在回收比例被提高上去之后,流程一下子就发散掉了的话,那就应该去查一查,杂质是不是正在那里积累,惰性的组分是一个什么样的情况,还有物料衡算这些东西是不是合理的。
2、附加的约束被暂时关闭掉
可以先把一部分的Design Spec、Calculator,还有那些个复杂的控制逻辑,都给停用掉,只让基本的那些物料回路被保留下来,等到回收流程被稳定下来了以后,再动手把这些设置,一项接着一项地给重新恢复回去。
3、物性和相态被检查
当温度、压力,还有组成,一旦进到了一个不太合理的范围里,物性计算那一边就有可能出现相态的突然切换,紧跟着物流的那些变量也会一下子改变。所以要检查的是,选用的物性方法到底适不适合当前这个体系,另外还要核对,回收的路径里是不是出现了异常气化、冷凝,或者固相方面的问题。
总结
对于Aspen Plus里面回收物流该怎么设置,还有回收物流不收敛的时候该怎么排查,总的来讲,可以按照“先让单程流程跑通、再把回路闭合起来、接着设置好撕裂物流、最后补充合理初值”这样的顺序去处理。当不收敛的情况一出来,应当先看一看控制面板,还有各个单元模块所处的状态,然后再去对收敛方法、阻尼,还有容差进行调整;跟那种一个劲盲目增加迭代次数的做法比起来,一步一步地把回收比例降下来,把附加约束关掉,并且检查物性和相态,用这种办法,更容易把真正造成回路发散的位置找出来。