ASPEN Plus培训教程 第十一讲 反应器单元的仿真设计(二)

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ASPENPlus培训教程之反应器单元的仿真设计(PPT 61张)

ASPENPlus培训教程之反应器单元的仿真设计(PPT 61张)
p i i i j
q j j
B l 其 中 :l n K A C n T D T l l ll l T
Reactions—动力学参数
(7)
推动力表达式包括两项: Term 1 和 Term 2, 分别代表正反应和逆反应的推动 力,分别表达为体系中各组分浓度的幂乘 积。 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 式 的 系 数 (Coefficients for driving force constant)。
RCSTR—全混釜反应器
性质:釜内达到理想混合。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 制两类反应。 用途:已知化学反应式、动力学方程和 平衡关系,计算所需的反应器体 积和反应时间,以及反应器热负 荷。
RCSTR —— 图标
RCSTR —— 连接
RCSTR—— 模型参数
RPlug —— 连接 (2)
RPlug —— 模型参数
RPlug 模块有四组模型参数:
1、模型设定fications) (Reactions) (Pressure)
2、反应器构型 (Configuration)
RPlug — 模型设定
设定反应器类型,共有五种类型:
设定方式有 7 个可选项:
3、反应器体积和相体积 (Reactor Volume & Phase Volume) 必须输入反应器体积、 气相 (Vapor phase) 或 凝聚相 (Condensed phase) 所占的体积。
RCSTR — 设定方式(4)
RCSTR — 设定方式(5)
设定方式有 7 个可选项:
RCSTR模块有两组模型参数: 1、操作条件 (Operation Conditions) 1) 压力 (Pressure) 2) 温度/热负荷(Temperature/Heat Duty) 2、持料状态 (Holdup) 1) 有效相态 (Valid Phases) 2) 设定方式 (Specification Type)

Aspenplus浙大吴嘉老师热过程单元的仿真设计二PPT教学课件

Aspenplus浙大吴嘉老师热过程单元的仿真设计二PPT教学课件
第6页/共43页
HeatX—— U-膜系数法
(2)
第7页/共43页
HeatX—几何结构
详细计算时需输入换热器的几何 结构参数。从数据浏览器左侧的目录 树中选择几何(Geometry)项目,然后在 右侧的壳程(Shell)、管程(Tubes)、管翅 (Tube fins) 、 挡 板 (Baffles) 和 管 嘴 (Nozzles)表单中输入相应的数据。
排列模式 Pattern 中心距 Pitch
材料 Material 导热系数 Conductivity
第15页/共43页
HeatX——管程参数(2)
第16页/共43页
HeatX——管程参数(3)
管程参数还有管尺寸(Tube size), 可用两种方式输入:
实际尺寸 Actual 内径 Inner diameter 外径 Outer diameter 厚度 Tube thickness
第37页/共43页
HeatX——压降/速度(2)
第38页/共43页
HeatX —— 分区
分区表单给出了换热器内根据冷、热 流体相态对传热面积分区计算的情况,包 括各区域的热流体温度、冷流体温度、对 数平均温差、传热系数、热负荷和传热面 积信息。我们可根据此信息分析换热方案 是否合理以及改进设计方案的方向。
HeatX—详细计算
详细计算只能与核算或模拟选项配合。 详细计算可根据给定的换热器几何结构和 流动情况计算实际的换热面积、传热系数、 对数平均温度校正因子和压降。
使用核算选项时,模块根据设定的换 热要求计算需要的换热面积。
使用模拟选项时,模块根据实际的换 热面积计算两股物流的出口状态。
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第41页/共43页

Aspen培训讲义(完整版)

Aspen培训讲义(完整版)

第6页
Aspen Plus具有最完备的物性系统
物性模型和数据是得到精确可靠的模拟结果的关键。人们普遍认为 Aspen Plus具有最适用于工业、且最完备的物性系统。许多公司为了使 其物性计算方法标准化而采用Aspen Plus的物性系统,并与其自身的工 程计算软件相结合。 一套完整的基于状态方程和活度系数方法的物性模型 (共105种) Aspen Plus数据库包括5000多种纯组分的物性数据及下列数据库 Aspen Plus是唯一获准与DECHEMA数据库接口的软件。该数据库收集 了世界上最完备的气液平衡和液液平衡数据,共计二十五万多套数据。 用户也可以把自己的物性数据与Aspen Plus系统连接。 高度灵活的数据回归系统(DRS)此系统可使用实验数据求取物性参数 ,可以回归实际应用中任何类型的数据,计算任何模型参数,包括用户 自编的模型。可以使用面积式或点测试方法自动检查汽液平衡数据的热 力学一致性。 性质常数估算系统(PCES)能够通过输入分子结构和易测性质(例如 沸点)来估算短缺的物性参数 Redlich-Kwong-UNIFAC状态方程可用于非极性、极性和缔合组分体系
Slide 6 Li Kuiwu © 2002 Aspentech Beijing Office
计划 /研发
概念设计
工艺设计
详细设计
施工 /开车
操作 / 资产管理
Hysys/Aspen Plus/Optimizer/Dynamics/Custom Modeler/Aspen WebModels COMThermo/Aspen Properties/Aspen OLI/DETHERM Concept ( DISTIL/HX-Net)/Aspen Split/Pinch/Water/Utilities Aspen ICARUS Axsys/Aspen Zyqad HTFS/Aspen Hetran/Aerotran/Teams Hetran/Aerotran RTO Option/Aspen OnLine Polymers Plus/Aspen Plus/Dynamics/Custom Modeler BaSYS (BDK/Process Manuals/Process Tools)/Aspen Plus/Batch Plus/Chromatography/Aspen ADSIM Aspen FCC/CatRef/Hydrocracker/Hydrotreater/Traflow/FlareNet Pinch/Water/Utilities

ASPEN Plus培训教程 第十讲 反应器单元的仿真设计(一)

ASPEN Plus培训教程 第十讲 反应器单元的仿真设计(一)

1、操作条件 (Operation Conditions)
(1) 压力; (2) 温度/热负荷
2、计算选项 (Calculation Options)
仅计算相平衡/同时计算化学平衡和相平衡/ 是否限制化学平衡
3、相态 (Phases)
输入存在的相态数。
RGibbs —— 模型设定
RGibbs —— 产物
RStoic —— 模型设定
设定操作条件和有效相态:
1、操作条件 (Operation Conditions) (1) 压力 (Pressure) (2) 温度/热负荷 (Temperature/Heat duty) 2、有效相态 (Valid Phases) 汽 / 液 / 固 / 汽-液 / 汽-液-液 / 液-游离水 / 汽-液-游离水
1、平衡反应器(REquil)
Equilibrium Reactor
2、吉布斯反应器(RGibbs)
Gibbs Reactor
REquil——平衡反应器
性质:根据化学反应方程式进行反应, 按照化学平衡关系式达到化学平 衡,并同时达到相平衡。 用途:已知反应历程和平衡反应的反应 方程式,不考虑动力学可行性, 计算同时达到化学平衡和相平衡 的结果。
RStoic —— 模型设定(2)
RStoic —— 化学反应
定义RStoic中进行的每一个化学 反应的编号、化学计量关系、产物生 成速率或反应物转化率。并指明计算 多个反应的转化率时是否按照串联反 应方式计算。
RStoic —— 化学反应(2)
RStoic —— 化学反应(3)
RStoic —— 反应热
RYield —— 组分映射(2)
RYield — 示例(1)

ASPENPLUS反应器模拟教程

ASPENPLUS反应器模拟教程

A S P E N P L U S反应器模拟教程Hessen was revised in January 2021简介什么是Process FlowsheetProcess Flowsheet(流程图)可以简单理解为设备或其一部分的蓝图.它确定了所有的给料流,单元操作,连接单元操作的流动以及产物流.其包含的操作条件和技术细节取决于Flowsheet的细节级别.这个级别可从粗糙的草图到非常精细的复杂装置的设计细节.对于稳态操作,任何流程图都会产生有限个代数方程。

例如,只有一个反应器和适当的给料和产物,方程数量可通过手工计算或者简单的计算机应用来控制。

但是,当流程图复杂程度提高,且带有很多清洗流和循环流的蒸馏塔、换热器、吸收器等加入流程图时,方程数量很容易就成千上万了。

这种情况下,解这一系列代数方程就成为一个挑战。

然而,叫做流程图模拟的电脑应用专门解决这种大的方程组,Aspen PlusTM,ChemCadTM,PRO/IITM。

这些产品高度精炼了用户界面和网上组分数据库。

他们被用于在真是世界应用中,从实验室数据到大型工厂设备。

流程模拟的优点在设备的三个阶段都很有用:研究&发展,设计,生产。

在研究&发展阶段,可用来节省实验室实验和设备试运行;设计阶段可通过与不同方案的对比加速发展;生产阶段可用来对各种假设情况做无风险分析。

流程模拟缺点人工解决问题通常会让人对问题思考的更深,找到新颖的解决方式,对假设的评估和重新评估更深入。

流程模拟的缺点就是缺乏与问题详细的交互作用。

这是一把双刃剑,一方面可以隐藏问题的复杂性使你专注于手边的真正问题,另一方面隐藏的问题可能使你失去对问题的深度理解。

历史AspenPlusTM在密西根大学界面基础启动AspenPlus,一个新的AspenPlus对象有三个选项,可以Open an Existing Simulation,从Template开始,或者用BlankSimulation创建你的工作表。

Aspen分离单元的仿真设计(二)

Aspen分离单元的仿真设计(二)

DSTWU — 模型参数(8)
DSTWU — 应用示例 (1)
由精馏塔分离某泡点混合物,已知该进料组 成:丙烷 5kmol/h ,异丁烷 10kmol/h ,丁烷 30kmol/h , 2- 甲 基 丁 烷 20kmol/h , 戊 烷 15kmol/h ,己烷 20kmol/h 。分离要求:塔 顶丁烷含量大于 29.7248kmol/h , 2- 甲基丁 烷含量小于 0.2247kmol/h 。要求塔顶采用 全凝器,回流比为 1.8 ,操作压力 4.4atm 。 (物性方法PENG-ROB)
Sensitivity (11)
步骤6:
Sensitivity (12)
步骤7:在列表(Tabulate)表单中输入需 要进行灵敏度分析的列表变量 (Tabulated variable) 或组合变 量的表达式 (Expression) ,以 及 列 表 时 的 列 序 号 (Column No.)。
RadFrac—设计规定对象 (6)
RadFrac—设计规定对象 (7)
在进料 / 产物流股表单中选 择定义设计规定目标值的流股名 称.
RadFrac—设计规定对象 (8)
RadFrac —— 报告选项
报告 ( Report ) 中有一项对塔板 设计非常重要,即性质选项 ( Property options) 里的包括水力学参数 ( Include hydraulic parameters ) 选项。另外剖形 选项(Profile options)里包括哪些塔板 (Stages to be included in report)也很有 用。
DSTWU — 模型参数(7)
DSTWU模型有四组模型设定参数:
4、冷凝器设定 ( Condenser specifications) (1) 全凝器 ( Total condenser) (2) 带汽相馏出物的部分冷凝器 ( Partial condenser with vapor distillate) (3) 带汽、液相馏出物的部分冷凝器 ( Partial condenser with vapor and liquid distillate)

Aspen Plus11

Aspen Plus11

Aspen Plus 初级课程1、Aspen Plus 简介Advanced System for Process Engineering 1976~1981年由MIT主持、能源部资助、55 个高校和公司参与开发。

基于序贯模块法的稳态过程模拟软件。

1773种有机物、2450种无机物、3314种固体物、900种水溶电解质的基本物性参数。

丰富的状态方程和活度系数方法。

2、Aspen Plus 基本概念用户界面(User Interface)。

流程图(Flowsheet)。

模型库(Model Library)。

数据浏览器(Data Browser)。

流股(Stream)。

模块(Block)。

3、使用Aspen Plus的基本步骤1)启动User Interface2)选用Template3)选用单元操作模块:Model Blocks4)连结流股:Streams5)设定全局特性:Setup Global Specifications6)输入化学组分信息Components7)选用物性计算方法和模型Property Methods & Models 8)输入外部流股信息External Steams9)输入单元模块参数Block Specifications10)运行模拟过程Run Project11)查看结果View of Results12)输出报告文件Export Report13)保存模拟项目Save Project14)退出Exit4、选用Template1)Simulations:根据过程类型和拟用的单位制选用,最常用的是:General with Metric Units2)Run Type 过程仿真用Flowsheet5、设置全局特性Setup Globe Spec1)标题Title2)度量单位Units of Measurement 输入数据Input data 输出结果Output results3)全局设定Global Settings 流量基准Flow basis 大气压力Ambient pressure有效物态Valid phases 游离水计算Use free water calcula tion6、输入化学组分信息1)每个组分必须有唯一的ID2)组分可用英文名称或分子式输入3)利用弹出对话框区别同分异构体7、选用物性计算方法和模型过程类型Process type 基础方法Base method亨利组分Henry components8、输入外部流股信息每一股外部流股都必须输入信息状态变量:温度、压力、流量组成:表达基准、数值9、输入单元模块参数每一各单元模块都必须输入模型参数模型参数的数量因模型而异,请认真理解其物理意义。

Aspen反应器单元模块仿真设计教学学习教案

Aspen反应器单元模块仿真设计教学学习教案

RPlug — 平推流反应
器 (2)
第22页/共29页
第二十三页,编辑于星期五:二十点 二十三分 。
RPlug —— 连接 (1)
第23页/共29页
第二十四页,编辑于星期五:二十点 二十三分 。
RBatch — 间歇釜反应器来自性质:间歇或半间歇操作的搅拌釜,釜内 达到理想混合。自动根据加料 和辅助时间提供缓冲罐,实现 与连续过程的连接。
Aspen反应器单元模块仿真设计教学
会计学
1
第一页,编辑于星期五:二十点 二十三分。
反应器模块的类别
分为三大类七种反应器:
• 生产能力类反应器(2种) • 热力学平衡类反应器(2种) • 化学动力学类反应器(3种)
第1页/共29页
第二页,编辑于星期五:二十点 二十三分。
反应器模块的类别(2)
第2页/共29页
RPlug —— 平推流反
应器
性质:完全没有返混的管式反应器,可带有 换热夹套。可模拟单、两、三相 的体系。只能处理动力学控制反 应。
用途:已知化学反应式和动力学方程,计 算所能达到的转化率,或所需的 反应器体积,以及反应器热负荷 。
第21页/共29页
第二十二页,编辑于星期五:二十点 二十三分 。
用途:已知化学反应式、动力学方程和 平衡关系,计算所需的反应器 体积和反应时间,以及反应器 热负荷。
第18页/共29页
第十九页,编辑于星期五:二十点 二十三分。
RCSTR —— 图标
第19页/共29页
第二十页,编辑于星期五:二十点 二十三分。
RCSTR —— 连接
第20页/共29页
第二十一页,编辑于星期五:二十点 二十三分 。
用途:已知反应历程和平衡反应的反应 方程式,不考虑动力学可行性 ,计算同时达到化学平衡和相 平衡的结果。

Aspen反应器单元模块仿真设计教学PPT

Aspen反应器单元模块仿真设计教学PPT

ASPEN软件在化工流程模拟中的应用
ASPEN软件广泛应用于化工流程模拟,包括石油化工、煤 化工、精细化工等领域。
通过ASPEN软件,用户可以建立详细的流程模型,模拟实 际生产过程中各种因素对工艺流程的影响,从而优化工艺 参数、提高产品质量和降低能耗。
ASPEN软件还提供了丰富的物性数据库和热力学模型,能 够准确模拟不同组分的流体性质和相平衡,为工艺流程的 优化提供了有力支持。
04 ASPEN反应器单元模块 仿真设计实践
ASPEN软件操作基础
安装与启动
01
介绍如何下载和安装ASPEN软件,以及如何启动软件并进入主
界面。
菜单栏和工具栏
02
解释软件中的菜单栏和工具栏,以及它们的功能和使用方法。
文件操作
03Leabharlann 介绍如何新建、打开、保存和关闭ASPEN文件。
反应器单元模块的建立与参数设置
反应器类型选择
根据需要选择合适的反应器类型,如平推流反应器、 循环流反应器等。
参数设置
根据所选反应器类型,设置相应的参数,如温度、压 力、流量等。
输入和输出流股
定义输入和输出流股,包括物料组成、流量和温度等 参数。
反应器单元模块仿真的结果分析
仿真结果展示
将仿真结果以图表、曲线等形式展示出来,以 便进行结果分析。
01
02
03
化学动力学原理
研究反应速率和反应机理, 为反应器设计和优化提供 理论依据。
热力学原理
研究反应过程中的能量变 化和平衡状态,为反应器 设计和优化提供理论依据。
流体力学原理
研究流体在反应器内的流 动特性和传热传质规律, 为反应器设计和优化提供 理论依据。
反应器设计流程

ASPENLUS反应器模拟教程

ASPENLUS反应器模拟教程

ASPENLUS反应器模拟教程第一步是创建一个新的ASPEN Plus工程。

打开软件后,选择“File”,然后选择“New”创建一个新的工程。

在弹出的对话框中,输入工程的名称和路径,并选择一个空白模板。

点击“OK”创建工程。

第三步是定义反应器。

选择“Reactor”选项卡,然后点击“Add”添加反应器。

在弹出的对话框中,选择反应器类型,例如理想反应器、柱塞反应器、流动床反应器等。

根据需要,设置反应器的相关参数,例如容积、温度、压力等。

点击“OK”添加反应器到工程中。

第四步是定义反应。

选择“Reactions”选项卡,然后点击“Add”添加反应。

在弹出的对话框中,选择反应类型,例如气液相反应、液体相反应等。

根据反应方程式,输入反应的化学方程式,并设置反应的参数,例如反应速率常数。

点击“OK”添加反应到工程中。

第五步是设定约束条件。

选择“Specifications”选项卡,然后点击“Add”添加约束条件。

在弹出的对话框中,选择需要约束的参数,例如物质转化率、温度、压力等。

根据需要,设置参数的取值范围或固定值。

点击“OK”添加约束条件到工程中。

第六步是运行模拟。

点击工具栏上的“Run”按钮开始模拟过程。

ASPEN Plus将根据设定的反应器和反应条件进行仿真计算,并输出结果。

在仿真过程中,可以监视反应器内物质转化率、温度、压力等参数的变化情况。

第七步是分析结果。

在模拟结束后,可以查看和分析模拟结果。

选择“Results”选项卡,然后点击不同的结果子选项卡,例如“Conversion”,“Temperature”,“Pressure”等。

在结果窗口中,可以查看各个参数的变化曲线图,并对结果进行进一步分析。

除了上述基本步骤之外,ASPEN Plus还提供了许多高级功能和工具,例如灵敏度分析、优化设计等。

可以根据具体的需求和应用场景,进一步探索和应用这些功能。

总结起来,ASPEN Plus反应器模拟教程包括创建工程、添加组件、定义反应器和反应、设定约束条件、运行模拟和分析结果等步骤。

Aspen Plus11

Aspen Plus11

Aspen Plus 初级课程1、Aspen Plus 简介Advanced System for Process Engineering 1976~1981年由MIT主持、能源部资助、55 个高校和公司参与开发。

基于序贯模块法的稳态过程模拟软件。

1773种有机物、2450种无机物、3314种固体物、900种水溶电解质的基本物性参数。

丰富的状态方程和活度系数方法。

2、Aspen Plus 基本概念用户界面(User Interface)。

流程图(Flowsheet)。

模型库(Model Library)。

数据浏览器(Data Browser)。

流股(Stream)。

模块(Block)。

3、使用Aspen Plus的基本步骤1)启动User Interface2)选用Template3)选用单元操作模块:Model Blocks4)连结流股:Streams5)设定全局特性:Setup Global Specifications6)输入化学组分信息Components7)选用物性计算方法和模型Property Methods & Models 8)输入外部流股信息External Steams9)输入单元模块参数Block Specifications10)运行模拟过程Run Project11)查看结果View of Results12)输出报告文件Export Report13)保存模拟项目Save Project14)退出Exit4、选用Template1)Simulations:根据过程类型和拟用的单位制选用,最常用的是:General with Metric Units2)Run Type 过程仿真用Flowsheet5、设置全局特性Setup Globe Spec1)标题Title2)度量单位Units of Measurement 输入数据Input data 输出结果Output results3)全局设定Global Settings 流量基准Flow basis 大气压力Ambient pressure有效物态Valid phases 游离水计算Use free water calcula tion6、输入化学组分信息1)每个组分必须有唯一的ID2)组分可用英文名称或分子式输入3)利用弹出对话框区别同分异构体7、选用物性计算方法和模型过程类型Process type 基础方法Base method亨利组分Henry components8、输入外部流股信息每一股外部流股都必须输入信息状态变量:温度、压力、流量组成:表达基准、数值9、输入单元模块参数每一各单元模块都必须输入模型参数模型参数的数量因模型而异,请认真理解其物理意义。

AspenPlu反应器模拟介绍

AspenPlu反应器模拟介绍
甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应为:
C4 H 22 H为100 kmol/hr。
若反应在恒压及等温条件下进行,系统总 压为0.1013 MPa,温度为750 ℃,当反应器出 口处CH4转化率为73%时,CO2和H2的产量是多少? 反应热负荷是多少?
精品课件
RStoic — 示例(2)
反应和原料同示例(1),若 反应在恒压及绝热条件下进行, 系统总压为0.1013 MPa,反应器进 口温度为950 ℃,当反应器出口处 CH4转化率为73%时,反应器出口温 度是多少?
精品课件
RYield——产率反应器
性质:根据每一种产与输入物流间的产 率关系进行反应,只考虑总质量 平衡,不考虑元素平衡。
精品课件
RYield — 示例(2)
若在示例(1)的原料气中 加入 25 kmol/hr 氮气,其余 条件不变,计算结果会发生什 么变化?
精品课件
RYield — 示例(3)
以示例(2)的结果为基础, 在Ryied模块的产率设置项中将 氮气设置为惰性组份,重新计 算,结果如何?
精品课件
热力学平衡类反应器
精品课件
REquil —— 模型设定
模型设定包含操作条件设定和有效相态设定:
1、操作条件 (Operation Conditions)
用途:已知反应历程和平衡反应的反应 方程式,不考虑动力学可行性, 计算同时达到化学平衡和相平衡 的结果。
精品课件
REquil —— 连接
精品课件
REquil —— 模型参数
REquil 模块有四组模型参数:
1、模型设定 (Specifications) 2、化学反应 (Reactions) 3、收敛 (Convergence) 4、液沫夹带 (Entrainment)
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在计量学表单中为每一个化学反 应创建一个对象,并选择对象类型为 动力学 (Kinetic)或平衡 (Equilibrium) 型。输入反应方程式中的化学计量系 数(Coefficient),对于幂律型反应对象, 还要输入动力学方程式中每一个浓度 因子的幂指数(Exponent)。
Reactions —计量学参数(2)
Reactions —— 反应设定
每一个化学反应对象可以包含多 个化学反应,每个反应都要设定计量 学参数和动力学参数/平衡参数。 1、计量学参数(Stoichiometry) 2、动力学参数 (Kinetic) 3、平衡参数 (Equilibrium)
Reactions — 反应设定(2)
Reactions —— 计量学参数
RPlug — 模型设定
(4)
RPlug — 模型设定
(5)
4、与冷却剂并流换热的反应器 (Reactor with co-current coolant) 5、与冷却剂逆流换热的反应器 (Reactor with counter-current coolant) 采用这两种类型需在流程图中连接冷却剂物流 (连接图 2),并在反应器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(Coolant outlet temperature)或 蒸汽分率(Coolant outlet vapor fraction)。
Reactions —动力学参数 (4)
LHHW型的反应速率方程:
rA
动 力 学 因 子 推 动 力 表 达 式 吸 附 表 达 式
动力学因子仍用修正的Arrhenius方程表示:
E 1 T 1 动力学因子 k exp T0 R T T0
1、指定温度的反应器 (Reactor with specified temperature),有三种方式设定操作温度: 1) 进料温度下的恒温 (Constant at inlet temperature) 2) 指定反应器温度 (Constant at specified reactor temperature) 3) 温度剖形 (Temperature Profile),指定沿反应器长 度的温度分布
反应速率方程式如下:
rA k C A C B
2
km ol / m s
3
式中:
2 .5 7 1 0 7 k 1420 exp RT m / km ol s
6 2
RCSTR — 示例 1
(续)
反应器容积为 5 m3 ,装填系数为 0.6,输 入氮气作为保护气体。为了保证釜内的惰性环 境,输入氮气量应该使出釜物料的气相分率保 持 在 0.001 左 右 。 加 料 氨 水 的 浓 度 为 4.1 kmol/m3,流量为 32.5 m3/hr。加料甲醛水溶液 的浓度为 6.3 kmol/m3,流量为32.5 m3/hr。求 35 C 下乌洛托品的产量和输入氮气流量 ,并 分析反应温度在 20~60 C 范围里对甲醛转化率 的影响。
Reactions —— 对象类型
创建化学反应对象时,需赋予对 象ID和选择对象类型。对于小分子反 应,常用的类型有三种: 1、LHHW 型
(Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson)
2、幂律型 (Power Law) 3、反应精馏型 (Reac-Dist)
Reactions —对象类型(2)
Reactions — 动力学参数
在动力学表单中为每一个化学反应输 入发生反应的相态、动力学参数以及浓度 基准。 幂律型:反应动力学因子(Kinetic factor)即 反应速率常数 k’,它与温度的关系用修正 的Arrhenius方程表示:
T k' k exp T0
n
E 1 1 T0 R T
Reactions—动力学参数(2)
Reactions — 动力学参数 (3)
浓度基准([Ci] basis)有以下几种:
• • • • • • 摩尔浓度 (Molarity) , kmol/m3 质量摩尔浓度 (Molality) , mol/kg water 分压 (Partial pressure) , Pa 质量浓度 (Mass Concentration) , kg/m3 摩尔分率 (Mole fraction) , — 质量分率 (Mass fraction) , —
RPlug — 模型设定
(6)
RPlug —— 反应器构型
反应器构型表单中需要输入的项目有: • 单管或多管反应器(Multitube reactor) • 反应管的根数(Number of tubes) • 反应管的长度(Length)和直径(Diameter) • 反应物料(Process stream)有效相态 • 冷却剂(Coolant stream)有效相态
n
Reactions —动力学参数 (5)
Reactions—动力学参数
(5)
点击右侧的Driving force按钮,即可弹 出推动力表达式输入界面。 推动力表达式(Driving force expression) 定义为:
推动力表达式 K1 C i
i pi
K2 C j
或三股出口物流,则应在 Streams 表单中设定每一股 物流的出口相态。
RCSTR — 设置出口物流 (2)
RCSTR — 选择反应
RCSTR中的化学反应通
过选用预定义的化学反应对 象来设定。
RCSTR—选择反应(2)
Reactions — 化学反应对象
用途: 为三类动力学反应器模块
和RadFrac 模块提供反应的 计量关系、平衡关系和动 力学关系。
RCSTR —— 图标
RCSTR —— 连接
RCSTR—— 模型参数
RCSTR模块有两组模型参数: 1、操作条件 (Operation Conditions) 1) 压力 (Pressure) 2) 温度/热负荷(Temperature/Heat Duty) 2、持料状态 (Holdup) 1) 有效相态 (Valid Phases) 2) 设定方式 (Specification Type)
RCSTR—— 模型参数 (2)
RCSTR —— 设定方式
设定方式有 7 个可选项:
1、反应器体积 (Reactor Volume) 只需输入反应器的体积。 2、停留时间 (Residence Time) 只需输入物料在反应器中的平均停 留时间。
RCSTR — 设定方式(2)
RCSTR — 设定方式(3)
RPlug —— 连接 (2)
RPlug —— 模型参数
RPlug 模块有四组模型参数:
1、模型设定 3、化学反应 4、压力
(Specifications) (Reactions) (Pressure)
2、反应器构型 (Configuration)
RPlug — 模型设定
设定反应器类型,共有五种类型:
设定方式有 7 个可选项:
3、反应器体积和相体积 (Reactor Volume & Phase Volume) 必须输入反应器体积、 气相 (Vapor phase) 或 凝聚相 (Condensed phase) 所占的体积。
RCSTR — 设定方式(4)
RCSTR — 设定方式(5)
设定方式有 7 个可选项:
Reactions—动力学参数
(6)
Reactions — 动力学参数 (8)
点击右侧的Adsorption按钮,即可弹出吸附 表达式输入界面。吸附表达式代表反应物在催化 剂表面吸附过程的传质阻力对宏观反应速率的影 响,用下述函数式描述:
vj 吸附表达式 K i C j i j 其中: ln K i Ai Bi T
RCSTR — 设定方式(8)
RCSTR — 设定方式(9)
设定方式有 7 个可选项:
6、停留时间和相体积分率 (Residence Time & Phase Volume Fraction) 必须输入物料在反应器中的总平均停留时 间和气相/凝聚相所占的体积分率。
RCSTR— 设定方式(10)
m
C i ln T DiT
如果不存在吸附过程的影响,则只需令总指 数 m = 0 即可。
Reactions — 动力学参数 (9)
RCSTR —— 示例 1
甲醛和氨按照以下化学反应生成乌洛托品:
4N H 3 6H C H O (A ) (B )
C H 2 6 N 4
(C )
6 H 2O (D )
RPlug — 模型设定
(2)
RPlug — 模型设定
(3)
2、绝热反应器 只需在反应器类型下拉框中选择Adiabatic Reactor即可。 3、恒定冷却剂温度的反应器 在反应器类型下拉框中选择(Reactor with constant coolant temperature) ;在操作条件 栏中设定传热系数(U coolant-process stream) 和冷却剂温度(Coolant temperature)。
CAPD基础
第十一讲
Simulation Design of Chemical Reactors
反应器单元的仿真设计
(二)
反应器模块的类别
分为三大类七种反应器:
1. 生产能力类反应器(2种) 2. 热力学平衡类反应器(2种) 3. 化学动力学类反应器(3种)
化学动力学类反应器
根据化学动力学计算反应结果。 包含三种反应器:
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