同一股进料,换一个温度后液相出口变成零,或者气相组成与预期差很多,做气液平衡时容易碰到这些疑问。Aspen Plus的结果受到组分、工况和物性设置的影响。排查前要分清:是计算没有完成,还是算出了与预期不同的平衡状态。
一、aspenplus如何进行气液平衡计算
FLASH2可以计算给定条件下的平衡分相。需要观察二元混合物随组成变化的规律时,可另做Txy或Pxy分析。
1、录入组分并选择物性方法
①在物性环境打开【Components】→【Specifications】,加入参与计算的组分,核对名称和化学式,避免选错异构体。
②打开【Methods】→【Specifications】,在【Base method】选择与物系及工况相适应的方法。
③完成物性输入后,切换到模拟环境。
低压下含醇、水的非理想液体体系,可考察NRTL等活度系数方法;烃类混合物可考察PENG-ROB等状态方程方法。含电解质等特殊物系,还需核对适用模型。
2、搭建闪蒸计算流程
①在模型库【Separators】中放置【Flash2】,连接一股进料、一个气相出口和一个液相出口。
②打开进料的【Input】,填写温度、压力、总流量和组成,确认组成采用摩尔分数还是质量分数。
③打开闪蒸模块【Input】→【Specifications】,在【Flash Type】选择温度、压力组合,填写需要研究的平衡温压。
④将【Valid phases】设为【Vapor-Liquid】,检查输入完整后点击【Run】。
3、读取两相流量与组成
①查看模块的【Results】,记录平衡温度、压力、气液两相流量及计算热负荷。
②打开【Results Summary】→【Streams】,读取气相出口和液相出口的组分摩尔分数,分别作为y和x进行比较。
出口组成与进料总组成不是同一项数据。只有两相都实际存在时,比较x与y才有明确意义;某一出口流量为零时,不应把该出口显示的组成当作有效平衡相组成。
二、aspenplus气液平衡结果异常有哪些排查方向
查看运行状态和提示后,再核对输入。反复调整温度得到两相,并不能排除原来的单位或物性问题。
1、温压与组成的基准是否一致
①回到进料【Input】,逐项核对温度、压力和流量的单位,并确认压力数据已经按要求换算为绝对压力。
②检查组成输入基准及数值,例如50%应在分数基准下填0.5,并核对各组分是否对应正确行。
摩尔分数0.5与质量分数0.5代表不同的混合物。质量配比直接当成摩尔分数录入,算出的就会是另一种进料的平衡结果。
2、是否允许计算需要的相态
①检查模块【Valid phases】,确认没有被设成【Vapor-Only】或【Liquid-Only】,同时核对局部设置与全局设置。
②若物系可能分成两个液相,检查三相计算设置;需要分别读取两个液相出口时,可使用【Flash3】建立验证流程。
允许气液两相,不等于要求两相必须同时出现。指定工况落在单相区时,全液相或全气相都可能是正常结果。疑似存在液液分层时,也不能继续把全部液体视为一个均匀液相。
3、物性方法是否适合当前范围
①回到【Methods】→【Specifications】,核对当前方法,并检查模块或分析对象是否另有局部物性设置。
②根据组分性质和操作压力选择有依据的候选方法,在相同温压、组成下重新计算,记录差异。
方法之间差别明显时,应找实验数据或可靠物性资料判断,不能只保留“更符合预期”的那一组。
4、参数缺失、外推或收敛提示有没有处理
①打开【Control Panel】,读取物性计算和闪蒸模块的警告、错误,定位涉及的组分对或参数。
②在物性环境进入【Parameters】→【Binary Interaction】,核对当前方法使用的二元参数及其来源。
③对照参数说明检查温度范围、单位和组分顺序;手工录入的参数,还要核对表达式形式。
④修正输入或补充有依据的参数后重新【Run】,确认相关提示是否消除。
缺失参数不能随意填零,也不能照搬其他模型的系数。确认输入与物性后,再根据收敛提示调整数值设置,增加迭代次数未必有用。
三、aspenplus气液平衡结果怎样复查
一个闪蒸点只能说明当前工况。结合相图和同条件数据,更容易解释单相结果或两相组成的差异。
1、用二元相图查看相区位置
①在物性环境点击【Analysis】→【Binary】,选择需要研究的两个组分。
②在【Analysis type】选择【Txy】,填写与闪蒸一致的压力,检查组成基准和扫描范围。
③点击【Run Analysis】,查看泡点、露点曲线及数值结果,对照闪蒸温度和总组成判断所在相区。
④若研究固定温度下的压力影响,将【Analysis type】改为【Pxy】,指定温度后重新分析。
普通二元气液体系可以据此查看两相区。涉及液液分层或临界行为时,还需采用适用的相平衡分析,不能套用简单两条曲线的判断。
2、按同一工况核对实验数据
①将实验与模拟统一到相同温度、绝对压力、组成基准及组分顺序,再比较x、y或泡露点。
②对非反应闪蒸核对组分衡算,检查进料中某组分的摩尔流量,是否接近气、液出口该组分摩尔流量之和。
衡算相符说明物流数量关系自洽,却不能单独证明物性预测准确。若要修正二元参数,应保留用于检验的独立数据,避免只把模型调到吻合少数计算点。
总结
气液平衡结果与经验不同,值得追问原因,也不必急着把单相结果改成两相。有时偏差来自组成基准,有时是工况超出了参数适用范围,还有时需要重新认识物系的分相行为。把计算条件写清楚,再用相图和实验数据核对,结果才更便于解释和使用。用于后续分离设备计算时,还应考虑实际传热、传质条件与平衡假设的差别。希望这些内容能帮助大家少走一些反复试参数的弯路;如果还有相关需求,欢迎联系咨询。