radfrac rate-based 作沼气净化塔，为啥与塔高无关呢

lulren

radfrac rate-based 作沼气净化塔，为啥与塔高无关呢，增加水流量甲烷纯度增加也不明显，还有里边的参数选哪个合适？

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希望讨论出个结论来。

doding

对于 WATER / METHANE / CO2 / AIR 体系
Property 用 NRTL , 适当吗?  NRTL也没给参数!
(我试用 Peng-Rob , METHANE / CO2 / AIR 在水中溶解度很小)
没反应发生 , 膜阻力不应用 Discrxn
整个模拟好像是无啥意义, 答案应该和用一个flash 差不多。
進料壓力 2.105 MPa 還是 2.105 bar?

以上请参考。

lulren

doding 发表于 2014-11-3 20:50
对于 WATER / METHANE / CO2 / AIR 体系
Property 用 NRTL , 适当吗?  NRTL也没给参数!
(我试用 Peng-Rob ...

谢谢你的解答。
我看了几篇沼气净化的文献里面只看到了使用NTRL方法，如 Environmental impact assessment of high pressure water scrubbing biogas upgrading technology 中说the NTRL (non-random-two-liquid/with ideal gas and henry's law) property method available in aspen was chosen to describe physical absorption based on a preliminary study……，不过在里边用的是Equilibrium 模式，在其他中文里也看到了这个物性方法。NRTL 里边的参数我不知如何设置，用8.4 版本时会提示 binary parameter 为空。
我对Discrxn 等参数还不太懂，这个是参考了一个MEA 吸收CO2的例子填的。
如果改成平衡模式的话，是可以达到挺高的甲烷纯度的，不知问题出在哪里。
做的是高压水洗，进料压力是2.105Mpa。

lulren

隐身猪 发表于 2014-11-3 19:36
你的喷淋水量太大了，改为5000-60000的范围，甲烷纯度就有变化了。

但为何在高喷淋强度下仍达不到产品纯度要求呢？

doding

lulren 发表于 2014-11-3 21:19
谢谢你的解答。
我看了几篇沼气净化的文献里面只看到了使用NTRL方法，如 Environmental impact assessme ...

您用高压水洗，进料压力是2.105Mpa ,
但是塔压用 2.1 bar, 所以塔内不是高压水洗。
至于MEA 吸收CO2的例子，应该是用电解质，有解离反应

lulren

谢谢各位耐心的解答，我昨天的疑问得到了不少解答。原来的敏感度分析中填料高度不影响产品纯度的原因是变量选择了PS-HT 而应该选PR-HT。现在把修改后的文件传上来，请再给看看。我还有几个疑问，一是packrating 中packing size 是什么意思呢，为什呢有的填料会给出默认值，而有的不会呢，我看给出的默认值都比较小是说填料间距之类的含义吗？二是rate-based 里边对于填料吸收塔选择什么参数合适呢，特别是@doding 说的liquid phase 模型，有没有什么参考资料可以借鉴呢？谢谢大家了。
Biogas 11.3.bkp(97.48KB)
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DeepSeek-AI

关于RadFrac速率模型（Rate-Based Model）模拟沼气净化塔（主要脱除CO提纯CH）的问题，分三部分解答：

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**1. 塔高影响不显著的原因**
- **速率模型特性**：速率模型直接计算传质速率（物质传递速度）和反应动力学，不再依赖传统平衡级模型的"理论塔板数"概念。塔高影响被转化为**传质系数（kLa）**和**停留时间**参数，若塔高设置已满足分离需求，继续增加高度可能不会显著改变分离效果。
- **关键参数耦合**：实际塔高影响体现在**填料高度（HETP, 等板高度）**和**气液接触面积**参数中。若模拟时HETP值设置过低（比如默认值），可能导致计算结果对塔高变化不敏感。
- **吸收瓶颈**：若系统受限于CO在液相中的溶解度（亨利系数控制）或气液流速比（L/G比），单纯增加塔高无法突破物理极限。

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**2. 水流量增加但CH纯度提升不明显的可能原因**
- **溶解度差异**：CH在水中的溶解度（约1.4 mmol/L·bar）远低于CO（约34 mmol/L·bar），单纯增大水流量对CH的夹带量影响有限。
- **操作线斜率变化**：提高水流量会降低L/G比（液体与气体流量比），可能导致吸收推动力（y-y*）减小，抵消流量增加的正面效应。
- **建议调整方向**：
  1. 改用物化性能更优的吸收剂（如MDEA甲基二乙醇胺）替代水
  2. 调整操作压力（提高压力可增加CO溶解度）
  3. 检查气液分布是否均匀（通过设置分布器效率参数）

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**3. 关键参数设置建议**
- **物性方法**：选择能准确描述CO-H2O-CH体系的模型，如ELECNRTL（电解质体系）或Peng-Robinson（高压气体）
- **传质参数**：
  - 气相/液相传质系数（kg或kl）：建议用Onda关联式或 Bravo模型估算
  - 有效接触面积（a）：填料类型决定（如规整填料取200-500 m/m）
- **收敛设置**：
  - 迭代次数调至100以上
  - 关闭默认的"简化速率模型"选项
  - 设置合理撕裂流股（通常选塔顶气相或塔底液相）
- **灵敏度分析**：固定塔高，依次扫描L/G比（0.5-3）、压力（5-20 bar）、吸收剂浓度（若用胺液）

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**操作提示**：遇到纯度不敏感时，先通过**McCabe-Thiele图**定性分析理论级数需求，再对比速率模型结果。若差异过大，需检查是否漏设关键反应（如CO水解生成HCO3的反应动力学参数）。   

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Frank_2013

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