Aspen流程模拟前必须搞懂的两个问题

俗话说，万事开头难，然后中间难，最后结尾难，aspen流程模拟可谓对这句话做了一个最完美的诠释。对于初学者而言，在工艺流程模拟过程中，你会遇到两个很简单，但是一时会很糊涂的问题，甚至于有些同学在比完赛还没搞清楚，一是进料量/产量怎么算？二是进料比到底是几比几？（是不是听起来感觉很easy？我觉得你心中一个已经有了自己的答案了，但答案是对是错，咱们往下看）在这里就以最简化的模型给大家讲解，原料纯度100%，反应分离过程无损失。

首先我们需要理解一个非常关键的参数，那就是反应转化率，转化率分为单程转化率和总转化率，我们一般所说的或者在文献当中查到的转化率均指单程转化率，而在化工生产过程中，为了达到尽可能高的原子利用率，未反应物料会持续循环反应处理，这就可以使得总转化率接近100%。

所以现在看第一个问题：进料量/产量怎么算？工艺流程模拟需要的第一个数据那就是进料，一般分为两种情况，一种是已知待处理物料流率和组成，计算产品产量，例如针对某股含硫废气进行处理并充分回收利用；还有一种就是化工设计常规的已知产能的工艺设计，例如XX万吨环氧丙烷项目工艺设计。

举个栗子，比如A+2B→C，反应转化率为60%，那么请记住，不管是从进料算产量还是从产量算进料，转化率一定要按照总转化率，也即100%计算，而并非单程转化率的60%。因为一般而言，不同于实验室的实验，对于一个工业项目，原料基本上需要全部转化为产品（下图红框进出料需要满足物料守恒），因此除非原理上一定会有原料损失，不然基本上可以按照100%计算。

同时Aspen在输入时习惯上一般采用小时为单位，将年进料量/产量转化为小时进料量/产量，千万不要直接除以8760h(24*365)哦！因为装置在每年也需要停工进行安全检修整修，因此需要用到年操作时间这个数值，一般可以按照每年8000h计。

接下来第二个问题：进料比到底是几比几？在工业上，出于很多方面的原因，例如需要让某一种原料完全反应，或者某一种原料也充当保护作用，避免反应过于剧烈等等，实际反应器进料往往还有一个比例，而这个比例与反应方程的化学计量比往往是不一样的。还是上一个例子A+2B→C，反应转化率60%，例如反应进料比要求为A:B=1:5，那么整个流程的进料比应该为1:2还是1:5呢？同样，下图的红框进出料需要满足物料守恒，因此为了保证A+2B最终全部得到C，那么流程进料比一定是化学计量比，也即1:2。如果设成1:5，那多出来的B一定是需要一个出口排出去浪费掉的。而至于真正反应器的进料比例1:5，则需要通过循环来实现，大部分情况下还需要微调一下流程进料比（只需要增加极其少的B的量就可以使得循环流股中B的量大幅增加，从而实现上述反应进料比）。

以上就是对上述两个问题的解答，关键就在于理解转化率和运用物料守恒，如果一开始就搞错了，那对流程模拟而言后面的工作都是白做的。当然以上的解释是极其理想化的，例如原料肯定没办法100%分离、原料和产品的纯度也不会是100%，而且对于动力学反应器，比例的变化会导致单程转化率的变化，因此比例会稍稍有一些偏差，但物料守恒是绝对的。

希望以上解答能有所帮助！

排版：小海老师