Aspen_plus_反应器单元的仿真设计(二).ppt

1、CAPD基础讲座XI，化学反应器的模拟设计(2)，反应器模块的类别，生产能力反应器(2种)，热力学平衡反应器(2种)和化学动力学反应器(3种)，其中分为三类和七类反应器：化学动力学反应器，1。连续搅拌釜式反应器(rcstr)、活塞流反应器(rplug)和间歇搅拌釜式反应器(rbatch ),并根据化学动力学计算反应结果。它包含三种反应器：RCSTR全混合釜式反应器，性能：在釜内实现理想混合。它可以模拟单相、两相和三相系统，并处理固体。可以同时处理两种反应，动力学控制和平衡控制。目的：了解化学反应公式、动力学方程和平衡关系，计算所需反应器体积、反应时间和反应器热负荷。RCSTR图标，RCSTR连

2、接，RCSTR模型参数，RCSTR模块有两组模型参数：1。运行条件)1)压力)2)温度/热负荷，2。保持(1)有效相位(2)规格类型(3)、遥控门锁接收器模型参数(2)和遥控门锁接收器设置模式。设置模式有七个选项：(1)反应器体积，只需输入反应器体积。2，停留时间(停留时间)只需输入物料在反应器中的平均停留时间。RCSTR设置模式(2)，3。反应器体积相体积必须输入反应器体积、气相或冷凝相所占的体积。RCSTR设置模式(3)，有7个选项：RCSTR设置模式(4)，4。反应器体积和相体积分数必须与反应器体积和气相/冷凝相的体积分数一起输入。RCSTR设置模式(5)，有7个选项：RCSTR设置模式

3、(6)，5。反应器体积和相停留时间必须与反应器体积和气相/冷凝相在反应器中的停留时间一起输入。RCSTR设置模式(7)，有7个选项：RCSTR设置模式(8)，6。必须输入停留时间和相体积分数、物料在反应器中的总平均停留时间以及气相/冷凝相的体积分数。RCSTR设置模式(9)，有7个选项：RCSTR设置模式(10)，7。相停留时间和体积分数必须输入反应器中气相/冷凝相的停留时间和体积分数。RCSTR设置模式(11)，有七个选项：RCSTR设置模式(12)，RCSTR设置出口物流，如果RCSTR连接了两个或三个出口物流，每个物流的出口阶段都应该设置成Streams形式。RCSTR设置出口流量(2)

4、，RCSTR选择反应，RCSTR中的化学反应通过选择预定义的化学反应对象来设置。RCSTR选择反应(2)，反应化学反应对象，目的：为三种动力学反应器模块和反应堆模块提供反应的计量关系、平衡关系和动力学关系。反应对象类型，在创建化学反应对象时，有必要给出对象标识并选择对象类型。有三种常用的小分子反应：1 .朗缪尔-辛舍尔伍德-胡根-沃森，2。动力LHHW，3。反应距离，反应对象类型(2)，反应反应设置，每个化学反应对象可以包含多个化学反应，并且每个反应应该用计量1、化学计量2、动力学3、平衡3、反应反应设置(2)、反应计量参数进行设置，以计量形式为每个化学反应创建一个对象，并选择对象类型为动力学

5、或平衡。在反应方程式中输入化学计量系数，在幂律反应对象的动力学方程式中输入每个浓度因子的指数。反应计量参数(2)，反应动力学参数，并以动力学形式输入每个化学反应的反应阶段、动力学参数和浓度参考。幂律型：动力学因子，即反应速率常数k，其与温度的关系用修正的阿伦尼乌斯方程表示：反应动力学参数(2)，反应动力学参数(3)，浓度基础如下：摩尔浓度，摩尔质量摩尔浓度，摩尔/千克水分压，质量浓度pa，摩尔分数千克/立方米，质量分数，反应动力学参数(4)，LHHW型反应速率方程：动力学因子仍用修正的阿伦尼乌斯方程表示：反应动力学参数(5)，反应动力学参数(5)， 驱动力表达式定义为：点击右侧的驱动力按钮，弹

6、出驱动力表达式输入界面。 反应动力学参数(7)，驱动力表达式包括两个项：项1和项2，分别表示正向反应和反向反应的驱动力，表示为系统中各组分浓度的幂积。在驱动力输入界面，这两项的所有参数都必须完整输入，包括驱动力常数的系数。反应动力学参数(6)，反应动力学参数(8)，点击右边的吸附按钮，弹出吸附表达式输入界面。吸附表达式代表了在催化剂表面吸附过程中反应物的传质阻力对宏观反应速率的影响，用下面的函数式来描述：如果没有吸附过程的影响，只需使总指数m=0。反应动力学参数(9)，rcstr实施例1，甲醛和氨根据以下化学反应产生乌洛托品，反应速率方程如下：其中，RCSTR实施例1(续)，反应器体积为5 m

7、3，填充系数为0.6，氮气作为保护气体输入。为了确保釜内的惰性环境，氮气的输入量应保持釜内物料的气相分数在0.001左右。进料氨的浓度为4.1千摩尔/立方米，流速为32.5立方米/小时.加入的甲醛水溶液的浓度为6.3千摩尔/立方米，流速为32.5立方米/小时.计算了乌洛托品的收率和35时的输入氮气流量，分析了2060范围内的反应温度对甲醛转化率的影响。RPlug plug plug plug反应器，性能：完全没有返混的管式反应器，带有热交换夹套。它可以模拟单相、两相和三相系统。只能处理动力学控制反应。目的：了解化学反应公式和动力学方程，计算转化率、所需反应器体积和反应器热负荷。RPlug塞式反

8、应器(2)，RPlug连接(1)，RPlug连接(2)，RPlug模型参数，rplug模块有四组模型参数：1。型号规格)2。反应器配置)3。化学反应)4。压力)，反应堆模型设置，设置反应堆类型，有五种类型：1，指定温度的反应堆(具有指定温度的反应堆)，有三种方式设置操作温度：1)入口温度恒定2)特定反应堆温度恒定3)温度分布，指定沿反应堆长度的温度分布，并设置反应堆模型(2)。2.对于绝热反应器，只需在反应器类型下拉框中选择绝热反应器。3.从反应堆类型下拉框中选择冷却剂温度恒定的反应堆。在操作条件栏中设置铀工艺冷却剂流和冷却剂温度。、RPlug型号设置(3)、RPlug型号设置(4)、4。带有

9、同向冷却剂的反应堆；5.带有逆流冷却剂的反应堆。这两种类型需要与流程图中的冷却剂流相联系(见图2)，并在反应堆类型下拉框中选择相应的类型。在操作条件栏中输入传热系数u和冷却剂出口温度或蒸汽分数。反应堆模型设置(5)，反应堆模型设置(6)，反应堆配置，需要在反应堆配置表中输入的项目有：单管或多管反应器中的管数，管的长度和直径，反应物料(工艺流)的有效相态，冷却剂流的有效相态，反应堆配置(2)，反应堆压力，需要在压力表中输入的项目有：1。反应器入口压力、工艺流、冷却剂流和通过反应器的压降工艺流压降冷却剂流压降、反应器压力(2)、反应器实施例1由丁二烯和乙烯合成环己烯的化学反应方程式如下：反应速率方程式如下：其中：反应器实施例1(续)，反应器长5m，内径