【软件】看完这些，Aspen工艺模拟收敛问题不再难！
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小7：
过程模拟软件提供一种强大的工程设计环境，就可以实现更高的效率，不同领域的人员可以在相同的条件下协作，从生产质量、运行成本、资本成本和能源使用等方面评估多种设计方案。而在流程模拟过程中面对收敛问题，无论是流程收敛问题还是单元模块收敛的问题，常常困扰着设计者们，在此小7粗略的总结了一些技巧和方法。
Aspen Plus中模拟计算有三种计算方法：序贯模块法（sequential Modular）。联立方程法（Equation Oriented）和联立模块法 (Mixed Mode)。序贯模块法对于流程中的所有的单元过程依照一定的计算顺序逐一求解，直至流程结束。
流程收敛
每个设计规定和撕裂流都有一个相关联的收敛模块。收敛模块确定撕裂流或设计规定的操作变量的推测值在迭代过程中的更新方法。
Aspen Plus 定义的收敛模块的名字以字符“$.”开头，所以 设计者定义的收敛模块的名字一定不要用字符“$.”开头。
要确定 Aspen Plus 定义的收敛模块，请看 Control Panel （控制面板）信息中的“Flowsheet analysis（流程分析）”部分。
收敛模块可在 Data | Convergence | Convergence…下进行规定
不同类型的收敛模块是用于下列不同用途的。
要收敛撕裂流，请用：
WEGSTEIN
DIRECT
BROYDEN
NEWTON
要收敛设计规定，请用：
SECANT
BROYDEN
NEWTON
要收敛设计规定和撕裂流，请用：
BROYDEN
NEWTON
对于优化，请用：
BROYDEN
NEWTON
在 Convergence | Conv Options | Defaults 窗体上可以规定全局的收敛选项。
要确定Aspen Plus 进行流程计算的流程顺序，请看Control Panel （控制面板）中：
流程计算的流程顺序也可在Control Panel左窗格中的“COMPUTATION ORDER FOR THE FLOWSHEET”部分查看。要确定的顺序可在 Convergence | Sequence 窗体上进行规定。确定的顺序即可以是全部的计算顺序也可以是局部的顺序。
撕裂流是 Aspen Plus 给出其初始估值的一股物流，并且该估值在迭代过程中逐次更新，直到连续的两个估值在规定的容差范围内为止。撕裂流与循环物流是相关的，但又与循环物流不一样。
要确定由 Aspen Plus 选择的撕裂流，要看 Control Panel 中的“Flowsheet analysis（流程分析）”部分。
运行模拟，有左侧的数据浏览窗口选择Convergence/Convergence/$OLVERO1，在Tear History页面可以看到默认的撕裂物流为S。
设计者确定的撕裂流可在 Convergence | Tear 窗体上进行规定。
为撕裂流提供估计值可以促进或者加快流程收敛（否则缺省值为零）。如果输入了“回路”中的某个物流的信息，Aspen Plus 会自动设法把该物流选为撕裂流。
撕裂流举例，见下图所示的流程图， S7、S6是循环物流。
哪个可能是撕裂流？
S7 和 S6；S2 和 S4；S3
哪个是最好的撕裂流选择？
S3，只需要一个撕裂流，而其它选择都是两个。
RadFrac 模块的收敛
RadFrac 模型为求解分离问题有多种收敛方法。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（低温的）
Custom（定制的）
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）
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。
当 Absorber=Yes 时的 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化的混合物可能有困难。
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。
非理想算法
Nonideal 算法：
在局部物性方法中包括组成相关性；
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。
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。
对于三相的汽 - 液 - 液体系可以使用 Standard、Newton 和 Nonideal 算法。在 RadFrac 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。
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，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。
对于 Vapor-Liquid-Liquid（汽 – 液 – 液）体系：
首先在 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 Nonideal 或 Newton 算法的 Custom 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成数据。
专用的初始化方法
估算
RadFrac 模型通常不要求温度、流量和组成分布估值。
RadFrac 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（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。
补充敛问题
设计中会遇到很多收敛的问题，小7粗略的总结一些，当然方法还有很多，我们不能一一俱全所用的收敛方法。
1.检查正确地规定了有关物性方面的问题（物性方法的选择、参数可用性）确保塔操作条件是可行的，如极性体系 不要用Standard；不容易收敛的体系，改用波义耳登收敛方法，可以快速收敛。
2.引入设计规定的时候，有时候会提示默认的25次循环次数没有达到收敛要求，这个时候就要修改收敛计算的次数，当然，选择的次数要与你前面选用的收敛方法一致，如果前面是波义耳登方法，此处在对应的地方修改，迭代次数大了不会错，但是越大计算速度就慢了。
3.对于RadFrac模块如果塔的 err/tol 是一直减少的，在 RadFrac Convergence Basic 页上增加最大迭代次数；
4.对于特定的模块，比如塔器，在循环流股多的时候会提示质量或者热量不守恒，这是因为默认的精度很高，所以难以计算收敛，这时候可以再模块的EO INPUT里面，人为规定某一性质的精度，例如热量，物料平衡等等。
EO就是面向方程的意思，这个是A+其中的一个计算方法，默认的是序贯模块法，也就是一层一层的计算下去，采用EO方法，就会把一部分应该一层层计算的顺序，放在一个优先等级下，这样计算会方便灵活，效率高，难点在于不能利用现有的所有模块，缺乏实际流程的直观联系，计算失败以后难以发现和诊断错误所在，对初值的要求非常苛刻，计算难度大，但是相对于序贯模块法具有显著优势，建议初学者不要使用这个功能，初值的设定来源于对A的使用熟练和对初值和合理估算和经验。
5.对于有很多的循环流股，可以选中包含最多子循环的流股，在RUN中，如图示，自动撕裂流股，此步骤的操作，在循环中就可以解决初始计算时候，提示某些初始流股流率等参数为0的问题。
6.实在不好收敛，也可以把撕裂流股改为外部循环。
7. 对于较为复杂的系统，比如循环特别多，先待逐步收敛后，再继续添加其他单元；对于循环较多的系统 可以适当打断 待有收敛迹象时 再连接起来 ；
8.对于特别难收敛的，还可以手动收敛。方法就是先断开流股，赋值以后，计算，直到两边流股相等。
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