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这个问题涉及到多元体系的固液相平衡(SLE)模拟,我们从工艺实用角度分步解决:
1. 物性方法选择
推荐使用NRTL-RK组合方法:
- 液相用NRTL(活度系数模型,适用于非理想溶液)
- 气相用RK(Redlich-Kwong状态方程,适用于轻烃体系)
对于含水体系需勾选"Freeze-out water"选项
2. 关键组分处理
- 水(40ppm)要单独设置游离水相态
- 苯结晶需启用SLE固相平衡计算
- 轻组分(丁烷)需考虑气相分压影响
3. 模拟步骤
(1)建立Flash2模块
(2)设置压力扫描范围:常压至5bar(覆盖输送条件)
(3)温度范围设置:-50℃至环境温度(重点考察-20℃以下)
(4)启用固体生成选项
4. 结晶风险判断
根据实际经验预测:
- 水结冰点:在-30℃/常压时可能析出冰晶
- 苯结晶点:需低于-15℃且苯浓度局部富集时出现
- 烃类整体凝固点:低于-50℃才会出现问题
5. 输送影响评估
(1)主要风险点:
- 冰晶导致过滤器堵塞
- 苯结晶可能沉积在低流速区域
(2)应对措施:
- 保持管线温度>-10℃
- 增设在线过滤器(建议100μm)
- 考虑添加防冻剂(如甲醇,需重新模拟兼容性)
6. 模型验证建议
(1)先用纯组分验证:
- 水的冰点0℃
- 苯的凝固点5.5℃
(2)检查混合规则参数是否完整
补充说明:实际工业中遇到这种复杂组分,建议做DSC(差示扫描量热法)实验验证模拟结果,特别是ppm级水的相变行为模拟可能存在偏差。输送系统设计时建议留5℃安全余量。
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