AZ31B 镁合金电子外壳表面处理配套 Aspen 持液量
模拟分析实验报告
报告编号：MG-Aspen-Report-2025-001
实验对象：50mm 金属鲍尔环散堆填料、Mellapak 250Y 规整填料吸收塔
实验标准：GB/T 21580-2008《填料塔持液量测定方法》
编制人：_________
审核人：_________
编制日期：____年__月__日
目录
实验概述
实验部分
Aspen 模拟部分
数据对比与验证
异常分析与整改
结论与工程建议
附件
一、 实验概述
实验背景
AZ31B 镁合金电子外壳表面处理过程中会产生乙醇尾气，需通过填料吸收塔进行净化处理。持液量是吸
收塔水力学设计的核心参数，直接影响塔内气液接触效率与压降特性。本实验通过现场实测 + Aspen 模拟相
结合的方式，获取填料持液量数据，验证模拟模型可靠性，为工业化吸收塔设计提供数据支撑。
实验目的
测定不同液相流量下，散堆 / 规整填料的总持液量、静持液量及动持液量；
验证 Aspen Plus 内置 Onda 模型（散堆填料）、Billet & Schultes 模型（规整填料）的准确性；
分析实验与模拟数据偏差原因，提出模型优化与工程应用建议。
实验范围
工况范围：液相流量 600~900kg/h，气相流量 1500kg/h，温度 30℃，压力 ；
填料类型：50mm 金属鲍尔环、Mellapak 250Y 规整填料；
数据类型：实验实测值、Aspen 模拟值、理论公式计算值。
二、 实验部分
实验装置与设备
设备名称 规格参数 用途
小型填料塔实
验台
塔径 ，填料高度 6m
气液逆流接触，模拟工业
吸收塔
气液流量计
量程 600~1000kg/h（液相）、1200~1800kg/h（气相），
精度 ±1%
控制并记录气液流量
设备名称 规格参数 用途
持液量取样装
置
容积精度 ±1mL，含收集桶、量筒
收集塔内滞留液相，测量
体积
环境监测仪器 温度计（±℃）、压力表（±） 记录实验环境参数
实验方法
总持液量测定：采用快速放空法，气液稳定运行 30min 后，关闭进料阀门，快速放空塔内气相，收集滞
留液相并测量体积，计算总持液量；
静持液量测定：采用静置法，停止进料后静置 2h，收集塔内残留液相，计算静持液量；
动持液量计算：\(\text{动持液量} = \text{总持液量} - \text{静持液量}\)；
每个工况重复实验 3 次，采用格拉布斯准则 / 狄克逊准则剔除异常值后取平均值。
实验工况设计
工况编号 液相流量（kg/h） 气相流量（kg/h） 填料类型 稳定运行时间（min）
1# 600 1500 50mm 鲍尔环 30
2# 700 1500 50mm 鲍尔环 30
3# 800 1500 50mm 鲍尔环 30
4# 900 1500 50mm 鲍尔环 30
5# 800 1500 Mellapak 250Y 30
实验原始数据（节选）
工况编
号
重复 1 总持液量
（m³/m³）
重复 2 总持液量
（m³/m³）
重复 3 总持液量
（m³/m³）
剔除异常值后平均值
（m³/m³）
1#
2#
3#
4#
5#
三、 Aspen 模拟部分
模拟模型设置
模拟软件：Aspen Plus V12；
单元模块：RadFrac（精馏 / 吸收模块）；
物性方法：NRTL（适用于乙醇 - 水体系）；
持液量模型：散堆填料选用 Onda 模型，规整填料选用 Billet & Schultes 模型；
操作参数：与实验工况完全一致，确保数据同源性。
模拟结果输出
工况编号 总持液量模拟值（m³/m³） 静持液量模拟值（m³/m³） 动持液量模拟值（m³/m³）
1#
工况编号 总持液量模拟值（m³/m³） 静持液量模拟值（m³/m³） 动持液量模拟值（m³/m³）
2#
3#
4#
5#
四、 数据对比与验证
总持液量数据对比
工况编
号
实验平均值
（m³/m³）
模拟值
（m³/m³）
公式计算值
（m³/m³）
模拟 vs 实验偏差
率（%）
一致性
判定
1#
精准合
格
2#
精准合
格
3#
精准合
格
4#
精准合
格
5# -
精准合
格
趋势对比分析
实验值、模拟值、公式计算值随液相流量的变化趋势完全一致，均呈正相关；
散堆填料持液量高于规整填料，符合两种填料的几何特性差异；
所有工况偏差率均≤%，远低于工程允许偏差（15%），验证了模拟模型的可靠性。
偏差原因分析
实验误差：快速放空法存在少量液相残留，导致实验值略高于模拟值；
模型假设误差：Aspen 假设填料均匀装填，实际实验中存在轻微偏析；
物性参数误差：模拟采用理论物性值，实际液相含微量杂质，表面张力略有差异。
五、 异常分析与整改
实验过程异常现象及处理
异常现象 根因分析 整改措施 整改效果
1# 工况重复数据波
动＞5%
放空速度不一致，液相残
留量不同
标记阀门开度，固定放空
速度
整改后波动≤%
5# 工况模拟值略高
于实验值
规整填料装填错位，流道
堵塞
重新装填填料，确保波纹
方向一致
整改后偏差率降
至 %
整改闭环验证
所有异常整改后，重复实验数据均满足 ** 重复性≤3%、偏差率≤10%** 的验收标准，数据可靠性得到保
障。
六、 结论与工程建议
核心结论
Aspen Plus 内置 Onda 模型、Billet & Schultes 模型对本实验所用填料的持液量模拟精度较高，所有工况
偏差率均≤%，可直接用于工业化吸收塔设计；
持液量随液相流量增大而升高，散堆填料持液量高于规整填料，设计时需根据工艺负荷选择填料类型；
实验与模拟数据的一致性验证，证明了快速放空法 + Aspen 模拟组合方案的有效性，可为同类镁合金表
面处理尾气净化项目提供参考。
工程应用建议
填料选型：高负荷尾气处理推荐选用规整填料，其持液量低、压降小；低负荷工况可选用散堆填料，气液
接触效率更高；
操作参数优化：液相流量控制在 700~800kg/h，此时持液量适中，气液接触效率最佳；
模型优化：对于非标填料，建议通过实验测定修正系数，代入理论公式后再进行 Aspen 模拟。
七、 附件
附件 1：实验原始数据记录表
附件 2：Aspen 模拟参数设置截图
附件 3：数据对比可视化看板
附件 4：异常整改记录表
