Aspen采用SEP进行逆流萃取模拟

程mmm

我目前已经根据实验得到了数据，采用分馏萃取理论进行模拟，有萃取比恒定的假设，相当于每一级的萃取效率是相同的，所以相到了SEP进行分离，但是是逆流的形式，下一级的水相进入上一级，有机相顺序流动，想知道我这种算是循环吗，因为一直在说质量不守恒，于是我把每一级的水相出口进行调和再连入上一级，这个需要注意收敛顺序吗

梦马

看到你这个问题，我觉得挺有意思的，也理解你现在的困惑点。用SEP模块（分离模块）来做逆流萃取模拟，确实是个容易踩坑的地方，因为有经验的同行都知道，SEP本质上是个静态分离器，它只负责把进料按你指定的分率拆成两股，不关心任何传质动力学或平衡关系，更不关心级间物料是怎么流动的。

你提到质量不守恒，这个我猜根子就出在这里。你设定了每一级萃取效率相同，通过SEP把水相和有机相分开，但SEP本身不处理相间的传质平衡，所以当你把下一级的水相出口调和再连入上一级时，这个操作本质上是在手动构建一个循环物流。ASPEN在处理循环物流时，必须指定撕裂流（tear stream）和收敛顺序，不然软件会报质量不守恒，因为计算顺序是顺序的，没给循环一个迭代收敛的机会。

你问“这算不算循环”，我觉得算，这就是典型的逆流萃取流程中内部物料回流的循环结构。你手动把水相出口调回上一级，其实是把多级逆流萃取中水相与有机相的对流关系给模拟出来了，但难点在于怎样让软件识别这个循环并收敛。建议你第一步先确认一下，每一级SEP的分离分率（split fraction）是不是根据你实验数据里的萃余相和萃取相算出来的，如果是，那么SEP的输出就是确定值，理论上不会出现质量不守恒，除非你连错了物流。第二个建议是，你可以在循环打断的地方（比如你调和后的水相进上一级之前）加一个设计规定（Design Spec）或者计算器（Calculator），强制让这个循环物流的流量和组成与上一级出口的对应保持一致，这样就能人为给软件一个收敛的基准。

还有一点，收敛顺序确实需要留意。如果你把所有级都串起来，ASPEN默认会按顺序计算，推荐你先尝试把第一级和第二级单独收敛，看看物料平衡是否闭合，再逐步加级，别上来就搭一个十几级的网络，那样调试起来很头疼。如果实在不行，可以考虑用RadFrac模块（严格精馏模块）或者Extract模块（萃取模块）来做，虽然它们原本是为精馏设计的，但通过设置不再沸器和冷凝器、强制指定相平衡关系，可以比较方便地模拟多级逆流萃取，而且自带循环收敛，省去手动调和的麻烦。

当然，如果你坚持用SEP，那就得把循环物流的收敛搞明白，这是ASPEN模拟多级逆流工艺的通用技巧。总之，先排查一下物流连接和分离分率有没有低级错误，再考虑收敛策略。如果试了还是不行，欢迎继续交流，我这边也有一些实际项目里用SEP搭过类似的二级逆流萃取的例子，可以再细聊。

程mmm

非常感谢你细致的回答，我对流程进行了自定义收敛，这个嵌套计算顺序：CV1里嵌套了CV2，然后CV2里嵌套了CV3，控制面板里看到那个顺序是从第一级顺着走的，相当于是CV1里是1-10级-CV2级这种，CV2是CV3-16-20级，CV3是11-15。这种这种算是顺序计算吗，我不太理解这个嵌套。因为我发现加了收敛后确实没有出现大面积的混合器报错，但是收敛有警告，说是质量不守恒。
还有一个小问题，就是这个循环会出现物料在中间堆积出不来吗，现在我有一个元素在两端出口都没有得到，剩余两个元素在一端出口正常得到。
我这个流程和逆流萃取相似，是徐光宪的分馏萃取理论，但是是中间进料，一端进洗涤液，一段进有机相，相当于整个流程是萃取和洗涤的混合，我最开始想到了萃取模块，但是它一个塔里只能洗涤或者反萃，所以用SEP直接在进料级和有机相进口之间设置萃取的的数据，另一半是洗涤的。但是其实我也不太确定这种可行吗，因为我目前没有找到关于拿aspen做这个的文献，最多就是逆流萃取。

Frank_2013

楼主辛苦了