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Aspen Plus电解质向导的使用及表观或者真实组分的选择

hgsjclub 化工研学社 2023-10-08

在流程模拟的过程中,有一类物质,是较为特殊的,那就是电解质。电解质过程在酸气洗涤、无机盐结晶等方面较为常见,在废水、废气处理等方面应用较多。气液相接触或者液固相接触时不仅仅发生相平衡过程,同时伴随着溶解、电离或者电离平衡的过程,也可以说是反应平衡过程。

使用Aspen Plus进行电解质过程的模拟时,首先遇到的第一个困难就是电解质,或者说离子的输入。当然我们也可以自己输入例如“NA+”“CL-”这样的组成ID,aspen可以识别,但是电解质输入还有第二个目的,那就是生成电离(电离平衡)或者溶解平衡的方程式。手动输入组成的ID是没有办法从数据库中自动提取相关的方程式的(如果数据库当中有的话)。因此需要用到一个工具——Elec Wizard电解质向导。



那么如何使用电解质向导呢,以氯化钠为例,如果模拟案例为氯化钠结晶,那么我们需要氯化钠的溶解平衡和电离方程式。首先第一步输入水和常规组分“NACL”,然后点击电解质向导。



进入下一个界面,确定数据来源,一般默认即可,点击Next。



然后是选择电解质组分,水自动默认为电解质,我们将NACL也选择为电解质,然后选择氢离子的表现形式(H+或者H3O+),规定反应的类型(是否包含盐的生成、是否包含水的解离,是否包含冰的生成),如果需要就勾选,不需要就不勾选,这里我们不需要考虑水的解离和冰的生成,因此不勾选。点击Next。



软件会自动从数据库当中找到涉及组分的方程式以及生成的物质,包括固体氯化钠的生成(氯化钠的溶解平衡)和氯化钠的电离,对于生成的反应,如果我们不需要就可以选中然后点击Remove移除。其次还需要选择物性方法,电解质组成常规的模拟方法为ELECNRTL。点击Next。



最后一步,选择电解质模拟方法,包括真实组分方法和表观组分方法,这两个方法其实并不会影响模拟过程和结果,只会影响模拟结果的报告形式,如果选择真实组分,那么结果报告就会以例如Na+、Cl-、NaCl(S)等组分的真实存在形式输出结果,而如果选择表观组分方法,则只会按照电离之前的形式,例如NaCl进行结果的报告,不会显示离子。所以,一般而言我们会选择真实组分进行模拟。



最后点击finish结束。点击完成我们会发现组成输入界面,涉及到的离子、固体已经自动导入了。



同时,点击Chemistry,我们可以看到体系的电离和溶解反应,以及溶解平衡的数据(因为氯化钠在水中完全电离,所以没有电离平衡)。



电解质向导的重要之处就在于拿到电离或者溶解平衡的数据,不管是酸气洗涤、净化,还是结晶,我们都需要用到平衡数据,如果没有这个数据,那么软件就不认为模拟的体系存在上述平衡,那么模拟是无法成功的。



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编辑:Eric

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