ASPENPlus培训教程之反应器单元仿真设计

1、ASPENPlus培训教程之反应器培训教程之反应器单元仿真设计单元仿真设计根据化学动力学计算反响结果。包含三种反响器：性质：釜内到达理想混合。可模拟单、两、三相的体系，并可处理固体。可同时处理动力学控制和平衡控制两类反响。用途：化学反响式、动力学方程和平衡关系，计算所需的反响器体积和反响时间，以及反响器热负荷。RCSTR模块有两组模型参数：模块有两组模型参数：1、操作条件操作条件 (Operation Conditions) 1) 压力压力 (Pressure) 2) 温度温度/热负荷热负荷(Temperature/Heat Duty)2、持料状态持料状态 (Holdup) 1) 有效相态有效

2、相态 (Valid Phases) 2) 设定方式设定方式 (Specification Type)设定方式设定方式有有 7 7 个可选项：个可选项：1、反响器体积 (Reactor Volume) 只需输入反响器的体积。2、停留时间 (Residence Time) 只需输入物料在反响器中的平均停留时间。3、反响器体积和相体积、反响器体积和相体积 (Reactor Volume & Phase Volume) 必须输入反响器体积、必须输入反响器体积、气相气相 (Vapor phase) 或或凝聚相凝聚相 (Condensed phase)所占的体积。所占的体积。设定方式设定方式有有

3、7 7 个可选项：个可选项：4、反响器体积和相体积分率、反响器体积和相体积分率 (Reactor Volume & Phase Volume Fraction) 必须输入反响器体积和气相必须输入反响器体积和气相/凝聚相所占的凝聚相所占的体积分率。体积分率。设定方式设定方式有有 7 7 个可选项：个可选项：5、反响器体积和相停留时间、反响器体积和相停留时间 (Reactor Volume & Phase Residence Time) 必须输入反响器体积和气相必须输入反响器体积和气相/凝聚相在反响凝聚相在反响器中的停留时间。器中的停留时间。设定方式设定方式有有 7 7 个可选项：

4、个可选项：6、停留时间和相体积分率、停留时间和相体积分率 (Residence Time & Phase Volume Fraction) 必须输入物料在反响器中的总平均停留时必须输入物料在反响器中的总平均停留时间和气相间和气相/凝聚相所占的体积分率。凝聚相所占的体积分率。设定方式设定方式有有 7 7 个可选项：个可选项：7、相停留时间和体积分率、相停留时间和体积分率 (Phase Residence Time & Volume Fraction) 必须输入气相必须输入气相/凝聚相在反响器中的停留凝聚相在反响器中的停留时间和所占的体积分率。时间和所占的体积分率。设定方式设定方式

5、有有 7 7 个可选项：个可选项：RCSTRRCSTR如果连接了二股或三如果连接了二股或三股出口物流，那么应在股出口物流，那么应在StreamsStreams表单中设定每一股物流的出口相态。表单中设定每一股物流的出口相态。RCSTRRCSTR中的化学反响通过选中的化学反响通过选用预定义的化学反响对象来设定。用预定义的化学反响对象来设定。用途：为三类动力学反响器模块和用途：为三类动力学反响器模块和RadFrac 模块提供反响的计量模块提供反响的计量关系、平衡关系和动力学关关系、平衡关系和动力学关系。系。 创立化学反响对象时，需赋予对创立化学反响对象时，需赋予对象象ID和选择对象类型。对于小分子反

6、和选择对象类型。对于小分子反响，常用的类型有三种：响，常用的类型有三种：1、LHHW 型型 (Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson)2、幂律型、幂律型 (Power Law)3、反响精馏型、反响精馏型 (Reac-Dist) 每一个化学反响对象可以包含多每一个化学反响对象可以包含多个化学反响，每个反响都要设定计量个化学反响，每个反响都要设定计量学参数和动力学参数学参数和动力学参数/平衡参数。平衡参数。 1、计量学参数、计量学参数(Stoichiometry) 2、动力学参数、动力学参数 (Kinetic) 3、平衡参数、平衡参数 (Equilibrium)计量学

7、参数在计量学表单中为每一个化学反在计量学表单中为每一个化学反响创立一个对象，并选择对象类型为响创立一个对象，并选择对象类型为动力学动力学 (Kinetic)或平衡或平衡 (Equilibrium)型。输入反响方程式中的化学计量系型。输入反响方程式中的化学计量系数数(Coefficient)，对于幂律型反响对象，对于幂律型反响对象，还要输入动力学方程式中每一个浓度还要输入动力学方程式中每一个浓度因子的幂指数因子的幂指数(Exponent)。动力学参数0011expnTEkkTRTT动力学参数 (3)(3)动力学参数 (4)(4)LHHW型的反响速率方程：型的反响速率方程： Ar动动力力学学因因子

8、子推推动动力力表表达达式式吸吸附附表表达达式式0011expnTEkTRTT动动力力学学因因子子：动力学参数 (5)(5)12 lnlnjiqpijijlllllKCKCBKACTDTT推推动动力力表表达达式式其其中中：动力学参数 (5)(5) 推动力表达式推动力表达式(Driving force expression) 定义为定义为： 点击右侧的点击右侧的Driving force按钮，即可按钮，即可弹出弹出推动力表达式输入界面。推动力表达式输入界面。动力学参数 (7)(7)推动力表达式包括两项：推动力表达式包括两项：Term 1 和和 Term 2, 分别代表正反响和逆反响的推动分别代表正

9、反响和逆反响的推动力，分别表达为体系中各组分浓度的幂乘力，分别表达为体系中各组分浓度的幂乘积。积。在推动力输入界面中，必须完整输入在推动力输入界面中，必须完整输入这两项的全部参数，包括推动力常数表达这两项的全部参数，包括推动力常数表达式的系数式的系数(Coefficients for driving force constant)。动力学参数 (6)(6) lnln jmvijijiiiiiKCBKACTD TT吸吸 附附 表表 达达 式式其其 中中 ：动力学参数 (8)(8)动力学参数 (9)(9) 324264NH6HCHOCHN6H O(A)(B)(C)(D) 23/ AABrkC Ck

10、mol ms7622.57101420exp/ kmkmolsRT性质：完全没有返混的管式反响器，可性质：完全没有返混的管式反响器，可带有换热夹套。可模拟单、两、带有换热夹套。可模拟单、两、三相的体系。只能处理动力学控三相的体系。只能处理动力学控制反响。制反响。用途：化学反响式和动力学方程，计算用途：化学反响式和动力学方程，计算所能到达的转化率，或所需的反所能到达的转化率，或所需的反响器体积，以及反响器热负荷。响器体积，以及反响器热负荷。模块有四组模型参数：模块有四组模型参数：1、指定温度的反响器、指定温度的反响器 (Reactor with specified temperature)，有三

11、种方式设定操作温度：，有三种方式设定操作温度：1) 进料温度下的恒温进料温度下的恒温 (Constant at inlet temperature)2) 指定反响器温度指定反响器温度 (Constant at specified reactor temperature)3) 温度剖形温度剖形 (Temperature Profile)，指定沿反响器长，指定沿反响器长度的温度分布度的温度分布2、绝热反响器、绝热反响器 只需在反响器类型下拉框中选择只需在反响器类型下拉框中选择Adiabatic Reactor即可。即可。3、恒定冷却剂温度的反响器、恒定冷却剂温度的反响器 在反响器类型下拉框中选择在反响器类型下拉框中选择(Reactor with constant coolant temperature) ；在操作条件；在操作条件栏中设定传热系数栏中设定传热系数(U coolant-proc