aspen_plus_反應(yīng)器單元的仿真設(shè)計(jì)(一)

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1、CAPD基礎(chǔ)第十講SimulationDesignofChemicalReactors反應(yīng)器單元的仿真設(shè)計(jì)(一)反應(yīng)器模塊的類別生產(chǎn)能力類反應(yīng)器（2種）熱力學(xué)平衡類反應(yīng)器（2種）化學(xué)動(dòng)力學(xué)類反應(yīng)器（3種）分為三大類七種反應(yīng)器：反應(yīng)器模塊的類別（2）生產(chǎn)能力類反應(yīng)器1、化學(xué)計(jì)量反應(yīng)器（RStoic）StoichiometricReactor2、產(chǎn)率反應(yīng)器（RYield）YieldReactor由用戶指定生產(chǎn)能力，不考慮熱力學(xué)可能性和動(dòng)力學(xué)可行性。包含兩種反應(yīng)器。RStoic—化學(xué)計(jì)量反應(yīng)器性質(zhì)：按照化學(xué)反應(yīng)方程式中的計(jì)量關(guān)系進(jìn)行反應(yīng)，有并行反應(yīng)和串聯(lián)反應(yīng)兩

2、種方式，分別指定每一反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率或產(chǎn)量。用途：已知化學(xué)反應(yīng)方程式和每一反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率或產(chǎn)量，不知化學(xué)動(dòng)力學(xué)關(guān)系。RStoic—化學(xué)計(jì)量反應(yīng)器（2）RStoic——連接RStoic——模型參數(shù)RStoic模塊有七組模型參數(shù)：1、模型設(shè)定(Specifications)2、化學(xué)反應(yīng)(Reactions)3、燃燒(Combustion)4、反應(yīng)熱(HeatofReaction)5、選擇性(Selectivity)6、粒度分布(PSD)7、組分屬性(ComponentAttr.)RStoic——模型設(shè)定設(shè)定操作條件和有效相態(tài)：1、操作條件(OperationCon

3、ditions)(1)壓力(Pressure)(2)溫度/熱負(fù)荷(Temperature/Heatduty)2、有效相態(tài)(ValidPhases)汽/液/固/汽-液/汽-液-液/液-游離水/汽-液-游離水RStoic——模型設(shè)定（2）RStoic——化學(xué)反應(yīng)定義RStoic中進(jìn)行的每一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的編號(hào)、化學(xué)計(jì)量關(guān)系、產(chǎn)物生成速率或反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率。并指明計(jì)算多個(gè)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率時(shí)是否按照串聯(lián)反應(yīng)方式計(jì)算。RStoic——化學(xué)反應(yīng)（2）RStoic——化學(xué)反應(yīng)（3）RStoic——反應(yīng)熱設(shè)定反應(yīng)熱的計(jì)算類型(Calculationtype)和參照條件(Refere

4、ncecondition)：1、不計(jì)算反應(yīng)熱(Donotcalculateheatofreaction)2、計(jì)算反應(yīng)熱(Calculateheatofreaction)3、用戶指定反應(yīng)熱(Specifyheatofreaction)RStoic——反應(yīng)熱RStoic——選擇性計(jì)算對(duì)于選定組分的選擇性，其定義為：△P代表選定組分(selected)P的生成摩爾數(shù)；△A代表參照組分(reference)A的消耗摩爾數(shù)；real代表反應(yīng)器內(nèi)的實(shí)際情況；ideal代表只有A→P一個(gè)反應(yīng)發(fā)生時(shí)的情況。RStoic——選擇性（2）RStoic—示例（1）甲烷與水蒸汽

5、在鎳催化劑下的轉(zhuǎn)化反應(yīng)為：原料氣中甲烷與水蒸汽的摩爾比為1?4，流量為100kmol/hr。若反應(yīng)在恒壓及等溫條件下進(jìn)行，系統(tǒng)總壓為0.1013MPa，溫度為750℃，當(dāng)反應(yīng)器出口處CH4轉(zhuǎn)化率為73%時(shí)，CO2和H2的產(chǎn)量是多少？反應(yīng)熱負(fù)荷是多少？RStoic—示例（2）反應(yīng)和原料同示例（1），若反應(yīng)在恒壓及絕熱條件下進(jìn)行，系統(tǒng)總壓為0.1013MPa，反應(yīng)器進(jìn)口溫度為950℃，當(dāng)反應(yīng)器出口處CH4轉(zhuǎn)化率為73%時(shí)，反應(yīng)器出口溫度是多少？RStoic—示例（3）在示例(1)中增加甲烷部分氧化反應(yīng)如下式：并在原料氣中加入15kmol/hr的氧氣。若上述兩

6、個(gè)反應(yīng)中CH4轉(zhuǎn)化率均為43%時(shí)，產(chǎn)品物流中CO、H2O、CO2和H2的流量各是多少？如果將反應(yīng)設(shè)為串聯(lián)進(jìn)行，上述流量又各是多少？以上兩個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)熱各是多少？RYield——產(chǎn)率反應(yīng)器性質(zhì)：根據(jù)每一種產(chǎn)與輸入物流間的產(chǎn)率關(guān)系進(jìn)行反應(yīng)，只考慮總質(zhì)量平衡，不考慮元素平衡。用途：只知化學(xué)反應(yīng)式和各產(chǎn)物間的相對(duì)產(chǎn)率，不知化學(xué)計(jì)量關(guān)系。RYield——產(chǎn)率反應(yīng)器（2）RYield——連接RYield——模型參數(shù)RYield模塊有六組模型參數(shù)：1、模型設(shè)定(Specifications)2、產(chǎn)率(Yield)3、閃蒸選項(xiàng)(FlashOptions)4、粒度分布(P

7、SD)5、組分屬性(Comp.Attr.)6、組分映射(Comp.Mapping)RYield——模型設(shè)定模型設(shè)定包含操作條件設(shè)定和有效相態(tài)設(shè)定：1、操作條件(OperationConditions)(1)壓強(qiáng)；(2)溫度/熱負(fù)荷/溫度改變2、有效相態(tài)(ValidPhases)汽/液/固/汽-液/汽-液-液/液-游離水/汽-液-游離水RYield——模型設(shè)定（2）RYield——產(chǎn)率產(chǎn)率設(shè)置有四個(gè)選項(xiàng)：1、組分產(chǎn)率(Componentyields)2、組分映射(Componentmapping)3、石油餾分表征(Petrocharacterization

8、)4、用戶子程序(Usersubroutine)RYield——產(chǎn)率（2）RYi