1、RadFrac 的收敛目的目的:介绍在RadFrac模型中可用的收敛算法和初始化策略Aspen Plus 参考书目参考书目:单元操作模型,第 4 章,塔2022年9月26日星期一Slide 2 Introduction to Aspen PlusRadFrac 的收敛方法RadFrac 模型为求解分离问题提供了多种收敛方法。每个收敛方法代表一种收敛算法和一个初始化方法。可用的收敛方法如下：Standard（标准的，缺省的）Petroleum/Wide-Boiling（石油/宽沸程）Strongly non-ideal liquid（强非理想液体）Azeotropic（共沸的）Cryogenic
2、（低温的）Custom（定制的）2022年9月26日星期一Slide 3 Introduction to Aspen Plus方法算法初始化StandardStandardStandardPetroleum/Wide-boilingSum-RatesStandardStrongly non-ideal liquidNonidealStandardAzeotropicNewtonAzeotropicCryogenicStandardCryogenicCustom任选其一任选其一收敛方法（续）2022年9月26日星期一Slide 4 Introduction to Aspen PlusRadFra
3、c 的收敛算法RadFrac 提供了四种收敛算法:Standard(有 Absorber=Yes 或 No)Sum-Rates（流率求和）Nonideal（非理想的）Newton（牛顿）2022年9月26日星期一Slide 5 Introduction to Aspen Plus标准算法Standard(缺省时,Absorber=No)算法:使用原始的I-O方法对大多数问题都很有效和快速在中间回路中求解设计规定对于求解沸程非常宽或高度非理想的混合物可能有困难2022年9月26日星期一Slide 6 Introduction to Aspen Plus标准算法（续）当Absorber=Yes 时
4、的Standard 算法:使用与古典的流率求和算法类似的修正的方法只使用于吸收塔和汽提塔收敛迅速在中间回路中求解设计规定对于求解高度非理想的混合物可能有困难2022年9月26日星期一Slide 7 Introduction to Aspen Plus流率求和算法Sum-Rates 算法:使用与典型的流率求和算法类似的修正的方法可在求解塔描述方程的同时求解设计规定对于宽沸程混合物和带有许多设计规定的问题是非常有效和快速的对于高度非理想的混合物可能有困难2022年9月26日星期一Slide 8 Introduction to Aspen Plus非理想算法Nonideal 算法:在局部物性方法中包
5、括组成相关性使用连续收敛法在中间回路中求解设计规定对于非理想问题是很有效的2022年9月26日星期一Slide 9 Introduction to Aspen Plus牛顿算法Newton 算法:是Newton方法的一个典型应用可以同时求解所有塔的描述方程用Powell 折线策略来稳定收敛能够同时或在外部回路中求解设计规定能很好地处理非理想物系，并可在求解附近极好地收敛对共沸蒸馏塔推荐使用该算法2022年9月26日星期一Slide 10 Introduction to Aspen Plus汽-液-液计算对于三相的汽-液-液体系可以使用Standard、Newton和Nonideal算法。在Ra
6、dFrac Setup Configuration页上，在Valid Phases（有效相）域中选择Vapor-Liquid-Liquid。Vapor-Liquid-Liquid 计算:严格地处理包括两个液相的塔计算处理倾析器用下列方法求解设计规定：-对Newton算法即可用同时（缺省的）回路方法也可用中间回路方法-所有其它算法都用中间回路方法2022年9月26日星期一Slide 11 Introduction to Aspen Plus收敛方法的选择对于Vapor-Liquid（汽-液）体系，要首先用Standard收敛方法。如果Standard方法失败，再用下列方法：如果该混合物的沸程非常
7、宽则用Petroleum/Wide Boiling方法。如果该塔是一个吸收塔或汽提塔，则用Custom方法，并在RadFrac Convergence Algorithm页上将Absorber改为Yes。如果该混合物是高度非理想的，则用Strongly non-ideal liquid（强非理想液体）方法。对于可能有多解的共沸蒸馏问题用Azeotropic方法。对于高度非理想体系也可以使用Azeotropic算法。2022年9月26日星期一Slide 12 Introduction to Aspen Plus收敛方法的选择（续）对于Vapor-Liquid-Liquid（汽-液-液）体系:首先
8、在RadFrac Setup Configuration 页的Valid Phases 域中选择Vapor-Liquid-Liquid，并使用Standard收敛方法。如果Standard法失败，再试一下用Nonideal或 Newton算法的Custom方法。2022年9月26日星期一Slide 13 Introduction to Aspen PlusRadFrac 的初始化方法Standard 是 RadFrac模型的缺省初始化方法。该方法有下列功能:对合成进料执行闪蒸计算以得到平均的气体和液体组成假定一个恒定的组成分布数据根据合成进料的泡点和露点温度估算温度分布数据2022年9月26日
9、星期一Slide 14 Introduction to Aspen Plus专用的初始化方法专用的初始化方法有四种。使用:用于:Crude(粗的)带有多采出点塔的宽沸程体系Chemical(化学的)窄沸程化学体系Azeotropic(共沸的)共沸蒸馏塔Cryogenic(低温的)低温的应用2022年9月26日星期一Slide 15 Introduction to Aspen Plus估算RadFrac模型通常不要求温度、流量和组成分布估值。RadFrac 可能要求:在出现收敛问题的情况下要求估算温度作为第一个尝试数据对宽沸程混合物的分离要求液体和/或气体流量估值。对于高度非理想体系、极端宽沸程
10、（例如，富氢的）体系、共沸蒸馏体系或汽-液-液体系要求组成估值。2022年9月26日星期一Slide 16 Introduction to Aspen Plus组成的估算下面的例子说明了在极端宽沸程体系中需要组成估算值：2022年9月26日星期一Slide 17 Introduction to Aspen Plus练习：RadFrac的收敛HCl 塔的核算进料:组成 质量分率流率 260000 lb/hrHydrogen-Chloride(氯化氢)0.195 温度 135 FVinyl-Chloride(氯乙烯)0.335 压力 170 psia1,2-diChloroethane(二氯乙烷)
11、0.470塔:理论级 33+冷凝器+再沸器压力168 psia(cond),174 psia(reb)估算值RR=0.7D:F=1.0(基于 HCl),所有气体蒸馏物塔板:塔直径7 ft塔板66 浮阀 50%效率,2 流动通道塔板间距18 in堰高2 in阀密度12 units/sqft降液管:间隙1.5 in宽度8.7 in(侧面),7.1 in(中间)2022年9月26日星期一Slide 18 Introduction to Aspen Plus练习:RadFrac的收敛(续)计算:用RadFrac模型模拟HCl塔并使用Sum-Rates收敛方法。用Peng-Robinson状态方程来表示物性。Slide 19 Introduction to Aspen Plus练习:RadFrac的收敛(续)结果:绘制所有组分的组成分布曲线图。绘制温度分布的曲线图。冷凝器和再沸器的负荷是多少?显示组分在产品之间的分离分率。从液泛的角度限定的理论级数是多少?哪个理论级上的降液管滞留/塔板的间距比最大?本段的预计压降是多少?
