液-固相转化过程如何模拟?Aspen Plus的SFE 助手帮你解决!
之前我们讲过的涉及到固液平衡的领域基本上是电解质(盐),也即通过使用电解质向导来完成(Aspen Plus电解质向导的使用及表观或者真实组分的选择)。但不可否认的是,还有很多液固相转化并不涉及离子,比如精细化工、制药等行业,很多固体产品都是通过结晶获取,但它们很多都是有机分子,而非离子。**这种情况下电解质向导就无法实现上述目标了,Aspen Plus在高版本(V11及以上)中更新了一个SFE助手(SFE Assistant,SFE: solid-fluid equilibrium,即流固相平衡),这在Aspen V9是不存在的(V10不知道有没有,有该版本的小伙伴可以看一看)。**https://pic4.zhimg.com/80/v2-8092247ca214bf2f67194bc815576b2b_1440w.webp
Aspen Plus V9界面
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Aspen Plus V11界面我们用一个案例来说明一下SFE助手的使用,比电解质向导简单很多。香兰素(vanillin,C8H8O3)是一种香料、化工原料和医药中间体,可以通过溶液降温结晶的手段获得。我们需要模拟在正丙醇溶剂中降温结晶(60℃→25℃)得到香兰素。**
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香兰素结构式首先第一步,输入香兰素和正丙醇物质,然后使用SFE助手,选择香兰素常规组分,点击下一步生成化学反应,最后点击完成。这样软件就自动生成了固体组分和固-液转化反应。**https://pic1.zhimg.com/80/v2-4cd62f708279a67abaaade3c87140a1c_1440w.webphttps://pic1.zhimg.com/80/v2-54d4d0610ffdb5b89a1eb4167a5e0078_1440w.webphttps://pic3.zhimg.com/80/v2-9fa9108ab244ac47733619e3bd79923a_1440w.webp
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生成固体组分和固液反应接下来,我们进入反应C-1,输入参考文献提供的反应平衡常数(也就是溶解度拟合方程)。**
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溶解度拟合方程,浓度基准:摩尔分率因为文献原始数据浓度以摩尔分数为基准,因此需要在规定当中确认浓度计准为“摩尔分率”。然后,进入平衡常数界面,文献使用Apelblet方程拟合,因此软件修改平衡常数拟合方程为第一个,然后输入正丙醇溶剂下的拟合数值即可(注意:软件默认的温度T单位是K,与参考文献一致,所以无需进行转换)。**https://pic1.zhimg.com/80/v2-d493b56c0b74fee4853975f448ca5fb4_1440w.webp
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平衡常数输入接下来进入模拟界面,建立如下流程(结晶器在固体模块中),进料S1信息如下所示。
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进料数据双击结晶器,进入参数界面,饱和度计算方法为化学反应,盐组分选择为香兰素固体,这样结晶过程即按照化学反应C-1的平衡数据来进行。
**https://pic4.zhimg.com/80/v2-3c7f1cfdc1ac6e586bebfaf34597db5b_1440w.webp点击run运行流程,在出口物流即可得到结晶香兰素固体的质量(95.6kg/h)。**
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进料流股信息
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出料流股信息以上就是非电解质固液相平衡过程的模拟和SFE助手的使用演示。当然,SFE助手的作用目前来看也就是自动生成固体组分和平衡方程,在低版本的Aspen Plus当中虽然没有SFE助手,但通过我们手动输入固体组分(输入相同的组分名称,把类型由常规修改为固体即可)和自己新建反应应该也可以达到上述目标,不过小编没有尝试过,如果有低版本Aspen的小伙伴可以自己尝试一下看看是否可行。
**参考文献:**赵海平. 香兰素结晶过程研究.天津大学,2013.**注:文章首发公众号“化工研学社”,欢迎关注,也欢迎化工行业科研人员投稿最新成果!**
难得一见的好帖 谢谢你的分享 学习了。谢谢! 谢谢楼主分享哦, 谢谢楼主分享 好贴,最近正好遇到液固结晶模拟,感谢楼主无私分享。 谢谢楼主分享{:1110_551:}
感谢楼主的无私分享!要想马后炮化工好 就靠你我他
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