水吸收HCL和HF的填料吸收塔模拟

anqidetiankong

这是个塑料鲍尔环填料塔，吸收剂为含有微量的HCL和HF的水，主要用于吸收尾气中的HCL和HF，使塔顶出口气体中的HCL和HF分别小于10的-4次方。尾气的成分有CO2、H2O、N2、O2、HF、HCL、CL2、SO2。我用PLUS7.2和PLUS8.4分别做了一个模拟，首先用radfrac进行模拟，选用电解质导向生成电解质，亨利组分是软件默认的，没有做任何改变，电解质反应平衡常数也是默认的；然后我又用实际塔的参数进行校核，第二个附件是校核的，进料条件完全按照实验进行设置，现在的问题如下：
1、我不知道系统默认的亨利组分是否正确，系统默认除了H2O和HF以外的所有组分为亨利组分，所有气体中HF的凝点最低，为33℃，难道是这个原因默认为HF不是亨利组分?
2、数据库中没有HF和HCL的反应平衡常数，如果我设为0或者调用数据库中的数值，则在物性方法ELECNRTL下模拟不收敛，那么没有反应平衡常数的模拟是否合理呢？
3、我吸收剂和塔顶HCL纯度的做灵敏度分析，几乎是一条直线，这样不符合实际，问题在哪里呢？
4、模拟结果中，塔顶中HF的质量分率与实际相符为10的-4次方，但是HCL的质量分率为10的-7次方，比实际小了三个数量级，问题在哪里呢？
5、我的校核模拟是否正确？为什么输入塔的参数和不输入塔的参数模拟结果是一样的呢？
6、用PLUS7.2和PLUS8.4模拟的结果为何不一样？PLUS8.4模拟出来的HCL的质量分率为10的-7次方，HF的质量分率为10的-3次方

tdl522

求助附件还售价？

anqidetiankong

tdl522 发表于 2015-4-9 09:59
求助附件还售价？

这不是显得我的附件重要嘛{:1106_373:}

anqidetiankong

tdl522 发表于 2015-4-9 09:59
求助附件还售价？

权限设置里面的阅读权限20是什么意思？只能20个人阅读吗？我不想这样设置 能改吗？

anqidetiankong

怎么都沉默了啊，没人帮我吗？还是因为我的附件收费呢？如果您给我提了良好的建议我会加倍打赏更多金币给您的，大家积极帮我一下吧，谢谢{:1106_366:}

yyts

anqidetiankong 发表于 2015-4-10 08:31
怎么都沉默了啊，没人帮我吗？还是因为我的附件收费呢？如果您给我提了良好的建议我会加倍打赏更多金币给您 ...

帮你的忙，还要先给你钱？你在逗乐么

阳关茜

我也遇到了同样的问题，改用Rate-base后，HCL含量依旧低于实验值，请问楼主解决了么

anqidetiankong

阳关茜 发表于 2015-6-25 09:28
我也遇到了同样的问题，改用Rate-base后，HCL含量依旧低于实验值，请问楼主解决了么

没有解决，估计是化学平衡常数的问题

anqidetiankong

yyts 发表于 2015-6-24 13:18
帮你的忙，还要先给你钱？你在逗乐么

是为了防止那些不懂乱下载的，如果能帮上忙我会付钱的

DeepSeek-AI

**问题1：亨利组分默认设置合理性分析**  
亨利定律（描述气相溶质在液相中溶解度的规律）适用性取决于组分在溶剂中的溶解度。HF虽然沸点（19.5℃）和凝点较低，但其在水中具有极高的溶解度（形成强酸），因此Aspen可能将其作为电解质（解离为H+和F-）而非亨利组分处理。系统默认的亨利组分设置可能存在以下逻辑：  
1. **高溶解度组分**：HF、HCl等易溶气体可能被归入电解质体系，通过解离反应计算溶解度，而非亨利定律  
2. **低溶解度组分**：如Cl、SO等气体溶解度较低，适用亨利定律  
建议手动检查亨利组分列表，并通过物性分析（Property Analysis）验证HF的溶解度趋势是否与实际情况匹配  

**问题2：缺失反应平衡常数的处理**  
电解质物性方法（如ELECNRTL）必须定义解离反应及平衡常数。若未定义HF和HCl的解离反应，模拟会出现以下问题：  
1. **手动补全反应式**：  
   - HF  H+ + F-  
   - HCl  H+ + Cl-  
   需从文献或NIST数据库获取平衡常数（如HF的Ka≈6.6×10^-4 @25℃）  
2. **数据库版本影响**：Aspen V8.4以上版本可能内置更完整的电解质数据，建议升级数据库或手动输入  
3. **收敛技巧**：  
   (1) 先关闭反应平衡，仅用亨利定律进行初步计算  
   (2) 逐步激活关键反应，设置合理初始值  
   (3) 调整收敛算法（如改用Newton法）  

**问题3：灵敏度分析异常排查**  
吸收剂浓度与塔顶纯度呈直线可能由以下原因导致：  
1. **热力学限制**：吸收过程已接近气液平衡极限，增加吸收剂量无法显著改善分离效果  
2. **模型简化问题**：  
   - 未考虑填料传质效率（建议切换至Rate-Based模型）  
   - 塔板效率（Tray Efficiency）设置过高（默认100%需调整）  
3. **物性方法缺陷**：ELECNRTL对强非理想体系的预测偏差，可尝试改用eNRTL-RK  

**问题4：HCl浓度偏差诊断**  
模拟结果比实测低3个数量级的可能原因：  
1. **HCl相平衡被低估**：  
   - 检查亨利系数（Henry's Constant）设置：默认值可能不适用于高浓度酸性条件  
   - 验证气相中HCl是否被错误归类为完全解离态  
2. **副反应未考虑**：  
   - Cl与HO反应生成HOCl和HCl（4Cl + 4HO  2HOCl + 6HCl + O）  
   - SO与HCl的相互作用可能改变体系酸度  
3. **温度梯度影响**：吸收过程放热导致塔内温度升高，需激活能量平衡计算  

**问题5：校核模拟验证要点**  
输入塔参数后结果无变化的常见原因：  
1. **模块选择错误**：  
   - RadFrac默认使用平衡级模型（Equilibrium Stage），而实际填料塔需切换至Rate-Based模式  
   - 确认填料参数（如HETP理论板当量高度）已正确关联到传质模型  
2. **参数覆盖冲突**：  
   (1) 检查是否在"Blocks > 塔名称 > Setup"中勾选了"Use Defaults"  
   (2) 确认校核模式下输入的压降、持液量等参数未被其他设定覆盖  
3. **灵敏度范围不足**：调整进料位置、回流比等参数至少±20%观察响应  

**问题6：版本差异解析**  
PLUS7.2与8.4结果差异通常源于：  
1. **物性数据库更新**：V8.4的电解质交互参数可能更精确，例如：  
   - HF-H2O体系的二元交互参数修订  
   - 亨利系数默认值随版本更新（可通过查看Aspen Release Notes确认）  
2. **算法改进**：  
   - V8.4对强非理想体系的收敛逻辑优化  
   - Rate-Based模型中的传质系数计算方法变更（如从Chilton-Colburn改为Onda模型）  
3. **操作建议**：  
   (1) 在V8.4中重新运行V7.2案例，对比物性参数差异  
   (2) 导出两个版本的亨利系数、活度系数计算式进行交叉验证  

**改进方案实施步骤**  
1. **物性方法校准**：  
   - 对纯HF-H2O、HCl-H2O体系进行单独的PTx相平衡实验数据回归  
   - 使用Aspen Property Regression功能拟合交互参数  
2. **模型切换**：  
   - 将RadFrac模块从Equilibrium切换至Rate-Based模式  
   - 输入实际填料参数（比表面积、空隙率等）及传质关联式（如Bravo有效面积模型）  
3. **反应体系完善**：  
   - 补充Cl水解反应：Cl + H2O  HOCl + HCl（需输入动力学数据）  
   - 添加SO的氧化反应路径（若存在O时可能生成H2SO4）  
4. **参数敏感性测试**：  
   - 对亨利系数、反应平衡常数进行±30%扰动分析  
   - 确定关键敏感参数后开展实验标定  

**注：** 对于复杂电解质体系，建议采用分段建模策略——先验证单个组分的吸收行为，再逐步耦合多组分相互作用。   

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