AspenPlu反应器模拟介绍 ppt课件
ASPENPlus培训教程之反应器单元的仿真设计(PPT 61张)
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反应器模拟教程
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。
这里选择blank simulation。
Aspen PlusTm的模拟引擎独立于它的图形用户界面(GUI)。
AspenPlus史上最全最好的教程ppt课件
AspenPlu反应器模拟介绍
1、反应器体积 (Reactor 2、停留时间 (Residence 4、反应器体积和相体积分率 5、反应器体积和相停留时间 6、停留时间和相体积分率 Volume) 7、相停留时间和体积分率 Time) 3、反应器体积和相体积 (Reactor Volume & Volume Fraction) Residence Time) (Reactor Time & PhasePhase Volume) 只需输入物料在反应器中的平均停 (ResidenceVolumeTime &Volume Fraction) ) (Phase Residence & Phase Volume Fraction 只需输入反应器的体积。 (Reactor 必须输入反应器体积和气相/凝聚相 必须输入反应器体积和气相/凝聚相所 必须输入物料在反应器中的总平均停 必须输入气相/凝聚相在反应器中的停 留时间。 必须输入反应器体积和气相/凝聚相 在反应器中的停留时间。 占的体积分率。 留时间和气相/凝聚相所占的体积分率。 留时间和所占的体积分率。 所占的体积。
RYield —— 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)
(1) 压力; (2) 温度/热负荷
2、有效相态 (Valid Phases)
汽 / 液 / 固 / 汽-液 / 汽-液-液 / 液-游离水 / 汽-液-游离水
RYield —— 产率
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?
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?
Aspen模拟反应器模块[优质ppt]
反应器---动力学反应器
• RPLUG
第15页
反应器---动力学反应器
• RBATCH
只能处理以速率为基础的动力学反应 可允许任意数目的连续或延迟进料流股 过程的持续时间可以通过停止判据、周期时间
和结束时间(result time)来规定 流程中使用集液罐连接稳态流股
第16页
反应器---反应ID的使用
第2页
反应器---基于物料平衡的反应器
• Rstoic 和Ryield这两类基于物料平衡的反应器适用 于反应动力学不知道或不重要的情况
第3页
反应器---基于物料平衡的反应器
• RStoic
适用于反应动力学不知道或不重要的情况
要求原子平衡和质量平衡
用于化学平衡数据和动力学数据不知道或不重 要的反应器
当发生的反应未知,或由于有许多组分参与反
应,致使反应数量很多时,该模块非常有用。
RGibbs 是唯一能处理固-液-汽相平衡的Aspen
Plus模块
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反应器---以化学平衡为基础的反应器
• RGibbs 基本规定屏
第10页
反应器---动力学反应器
动力学反应器有 RCSTR(全混流反应器), RPlug (平推流反应器)和RBatch(间歇反应器)。 • 因为考虑了反应动力学, 所以必须对其进行定义。 动力学可以用一个内置模型定义, 或用一个用户子 程序定义,现有的内置模型是: 幂律模型(Power Law) Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson
OUT
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反应器---以化学平衡为基础的反应器
REquil(平衡反应器)和RGibbs(Gibbs自由能最 小的平衡反应器)都可用于化学平衡和相平衡同 时发生的单元操作的模拟。 不考虑反应动力学 该类模块能求解相似的问题,但对于问题的规
化工流程模拟实训:Aspen_Plus教程_第1章绪论幻灯片PPT
教材
教材
1.2 Aspen Plus 软件
Aspen Plus构成
1.2 Aspen Plus 软件
Aspen Plus特性
最完备的物性系 统
先进的计算方法 先进的流程方法 进展过程优化计算
1ห้องสมุดไป่ตู้ 43
完整的单元操作 模型库
快速可靠的流程 模拟功能
1.2 Aspen Plus 软件
Aspen Plus功能
1
对工艺过程进展严格的质量和能量平衡计算
2 可以预测物流的流率、组成以及性质
3
可以预测操作条件、设备尺寸
4
可以减少装置设计时间并进展装置各种设计方案的比较
5
帮助改进当前工艺
教材
中国石油大学〔华东〕 化学工程学院
孙兰义教授 主编 化学工业出版社 出版 国内第一本关于Aspen
Plus的中文教材
1.1 化工过程模拟
化工过程模拟的功能
科学研究 开发新工艺
化工过程模 拟的功能
生产调优 故障诊断
设计 改造
1.1 化工过程模拟
化工过程模拟系统的构成
1.2 Aspen Plus 软件
软件简介
Aspen Plus是一款功能强大的集化工设计、动态模 拟等计算于一体的大型通用流程模拟软件 起源于20世纪70年代美国能源部资助、MIT主持工
第1章 绪论
绪论
1.1 化工过程模拟
化工过程模拟简介 化工过程模拟的功能 化工过程模拟系统的构成
1.2 Aspen Plus软件
Aspen Plus简介 Aspen Plus的主要功能
1.1 化工过程模拟
化工过程模拟简介
实质:使用计算机程序定量计算一个化学过程中的 特性方程
Aspen模拟反应器模块.ppt
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反应器---基于物料平衡的反应器
• Rstoic 和Ryield这两类基于物料平衡的反应器适用 于反应动力学不知道或不重要的情况
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反应器---基于物料平衡的反应器
• RStoic
适用于反应动力学不知道或不重要的情况
要求原子平衡和质量平衡
用于化学平衡数据和动力学数据不知道或不重 要的反应器
(LHHW) • 反应催化剂的反应系数可以为零。 • 反应通过“反应 ID”规定。
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反应器---动力学反应器
• RCSTR
当反应动力学已知且反应器内物料性质与反应 器出口完全相同时采用该反应器;
允许任意数目的进料流股,所有进料流股在反 应器内完全混合;
最多允许三个产品流股:气相、液相1、液相2 或者气相、液相、自由水;
•
指数: A: 2 B: 3 C: 0 D: 0
逆反应: (假设反应中C为1级,D为2级)
系数: C: -1 D: -2 A: 2 B: 3 指数: C: 1 D: 2 A: 0 B: 0
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反应器---反应热
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反应器---动力学反应器
• RPLUG
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反应器---动力学反应器
• RBATCH
只能处理以速率为基础的动力学反应 可允许任意数目的连续或延迟进料流股 过程的持续时间可以通过停止判据、周期时间
和结束时间(result time)来规定 流程中使用集液罐连接稳态流股
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反应器---反应ID的使用
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反应器及其他常用模块
Reators (反应器)
以物料平衡为基础
Ryield (收率反应器)
Rstioc (化学计量反应器)
AspenPlus课程讲义汤吉海南京工业大学PPT教学课件
• 闪蒸模型可以用来模拟闪蒸罐、蒸发器、分液罐和其它的单级 分离器。
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ASPEN PLUS的闪蒸模型
Flash2
Flash3
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ASPEN PLUS的闪蒸计算——示例
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RadFrac的两种计算模式
• 核算模式计算: • 温度 • 流率 • 摩尔分率分布
• 设计模式计算: • 满足塔的操作参数(例如纯度或回收率)或塔中任意物流的物性所需要满足的规定 • 有广泛的设计和核算塔板及填料的能力
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RadFrac模型的基本设置(1)
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• 例4-5:根据例4-4,在其他条件不变的情况下,采用RADFRAC模型计算满足塔顶馏出物中乙烯摩尔分数 达到0.99所需要的回流比。
nonideality)
• 游离水相或其它第二液相(Free-water phase or other second liquid phase)
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RadFrac模拟发生化学反应的塔
• 固定转化率(Fixed conversion) • 平衡反应(Equilibrium) • 流率控制反应(Rate-controlled) • 电解质反应(Electrolytic )
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ASPEN PLUS的闪蒸计算——练习
• 练习4-1:在101.3 kPa下,对组成为45%(摩尔分数,下同)正己烷、25%正庚烷和30%正辛烷的混合 物。(1)计算泡点和露点温度;(2)将此混合物在101.3 kPa下进行闪蒸,使进料的50%汽化。求闪蒸 温度和两相的组成。热力学模型采用理想模型(IDEAL)。
AspenPlu反应器模拟介绍
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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?
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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。
包含两种反应器。
1、化学计量反应器(RStoic)
Stoichiometric Reactor 2、产率反应器(RYield)
Yield Reactor
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3
RStoic — 化学计量反应器
性质:按照化学反应方程式中的计量关 系进行反应,有并行反应和串联 反应两种方式,分别指定每一反 应的转化率或产量。
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RYield —— 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)
(1) 压力; (2) 温度/热负荷
2、有效相态 (Valid Phases)
汽 / 液 / 固 / 汽-液 / 汽-液-液 / 液-游离水 / 汽-液-游离水
用途:只知化学反应式和各产物间的相 对产率,不知化学计量关系。
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RYield —— 连接
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14Hale Waihona Puke RYield —— 模型参数
RYield 模块有五组模型参数:
1、模型设定 (Specifications) 2、产率 (Yield) 3、闪蒸选项 (Flash Options) 4、粒度分布 (PSD) 5、组分属性 (Component Attr.)
化工流程模拟实训:Aspen Plus教程 第10章工艺流程模拟课件
能量衡算; 7. 严格模块首先单独运行,模块参数以简单模块计算结果
为初值;
PPT学习交流
25
10.2 工艺流程模拟
工艺流程模拟经验总结
8. 当带循环的子流程用到严格模块时,将简单模块的计算 结果作为其撕裂物流的初值;
组分i组分j苯乙烯苯乙烯乙苯乙苯bij23935958894596837bji17337693316535423温度下限902020温度上限1004040表102系统二元交互作用参数30ppt学习交流苯乙烯的生产简单模块流程分离单元均用简单分离器模块计算模块g和h采用模块库中separatorssepicon1模块模块j采用模块库中separatorssep2icon2模块输入模块g参数初步估算分离模块的参数使模拟结果和过程描述基本一致31ppt学习交流苯乙烯的生产简单模块流程输入模块h参数输入模块j参数分离单元均用简单分离器模块计算32ppt学习交流苯乙烯的生产简单模块流程查看物流结果分离单元均用简单分离器模块计算33ppt学习交流苯乙烯的生产物性参数propertiesparametersbinaryinteractionuniq1页面修改参数选择物形方法uniquac并修改二元交互作用参数修改二元交互作用参数对于乙苯和苯乙烯装臵可选择用于高压烃的状态方程和理想状态方程pengrobrksoave或液体活度系数方法wilsonnrtluniquac
组分i 组分j 温度单位
Aij Aji Bij Bji 温度下限 温度上限
表10-2 系统二元交互作用参数
苯乙烯 乙苯 ℃
0 0 -239.3595 173.3769 90 100
Aspen的介绍与旋风分离器的模拟ppt课件
3、采取数值模拟和手算相结合的方法,使得三种结果可以相 互印证、相互对照,从而研究工作可以取得更好更快的发 展。
完整版PPT课件
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降和热负荷均为0,反应式为
C6H6+C3H6=C9H12。丙烯转化率为
90%,冷凝器温度130F,压降0.1psi。分离
器压力为1atm,热完负整版荷PPT课为件 0。
19.04.2021
3
3
211高校 志比昆仑 学竞江河
建立流程
闪蒸分离器
反应器
换热器
从模型库选择模型在流程绘制区进行流程 搭建上面搭建的流程
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模拟旋风分离器具体思路
3、将手算的结果作为条件建立旋风分离器在fluent软件中的模 型,进一步计算。
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模拟旋风分离器具体思路
Fluent中计算过程:
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模拟旋风分离器具体思路
1、通过手算、Aspen和fluent的计算,将旋风分离器从设计、 工艺参数整个过程得到再现。
设定物流和设 备参数
温度参数 流量参数
压力参数
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完整版PPT课件
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6
211高校 志比昆仑 学竞江河
计算结果
物流摩尔流量、质量流量,体积流量
19.04.2021
完整版PPT课件
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详 细 的 物 流 参 数
7
211高校 志比昆仑 学竞江河
Aspen露点温度泡点的计算
露点:在一定压力下,混合气体开始冷凝,即开始出现第一个液有气泡产生时的温度 叫泡点。 计算露点泡点的重要意义: 1、设计设备时的需要(如:在给定温度下,以估计闪蒸过程是否可行) 2、操作参数的选择(如:输送流体在什么温度下输送较好)
《AspenPlus应用塔》课件
定义系统中的组分和初始条件。 选择适当的热力学模型,包括状态方程和物性 计算方法。 定义反应器类型和反应物的摩尔比例。 指定模拟计算的时间步长和收敛准则。
AspenPlus输出文件的解析与数据分析
数据分析
使用AspenPlus输出文件进行 数据统计和分析,获得关键参 数。
图表分析
绘制模拟结果的图表,直观展 示化工过程的变化规律。
1 模拟收敛失败
检查初始条件和物料设 定是否正确,调整收敛 准则和时间步长。
2 数据输出错误
审查输入文件和模拟参 数设置,确需求和可靠数 据,选择适合的热力学 模型和反应器类型。
《AspenPlus应用塔》PPT 课件
本课程介绍了如何使用AspenPlus进行化工过程模拟,包括其应用场景、基 础知识回顾和输入文件的构成与编写方式。
AspenPlus应用场景
化工生产
模拟和优化各种化工过程,提 高生产效率和产品质量。
炼油厂
优化炼油流程,降低能耗和环 境污染。
制药研发
快速预测反应结果,优化药物 合成工艺。
敏感性分析
通过改变关键参数,评估其对 模拟结果的影响。
AspenPlus应用案例分析
1
石油裂化
优化裂化装置操作参数,提高石油产
化学反应
2
品的产量和质量。
模拟并改进化学反应过程,减少副反
应和废物生成。
3
生物质转化
研究生物质转化为能源的过程,探索 可持续能源生产方法。
AspenPlus使用中常见问题与解决方法
AspenPlus基础知识回顾
组分
定义化学物质组成,相互之间的摩尔比例。
反应器
模拟反应器类型和反应物之间的化学反应。
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2020/12/27
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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。
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素平衡?
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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?
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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?
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热力学平衡类反应器
根据热力学平衡条件计算反应结果, 不考虑动力学可行性。
包含两种反应器。
1、平衡反应器(REquil) Equilibrium Reactor
2、吉布斯反应器(RGibbs)
Gibbs Reactor
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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出口处 CH4转化率为73%时,反应器出口 温度是多少?
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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。
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RYield —— 产率
指定相对于每一单位质量非惰性进 料而言,RYield出口物流中各种组分间 的相对产率。并设定进料中的惰性组分。
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RYield — 示例(1)
甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应为:
C4 H 22 H O C2 O 42 H
原料气中甲烷与水蒸汽的摩尔比为14,流量为 100 kmol/hr。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 ℃,如果反应器出口 物流中摩尔比率CH4 H2O : CO2 : H2等于1 : 2 : 3 : 4 时,CO2和H2的产量是多少?需要移走的反应热负荷 是多少?此结果是否满足总质量平衡?是否满足元
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RStoic —— 反应热
设定反应热的计算类型: 1、不计算反应热; 2、根据生成热计算反应热; 3、用户指定反应热。
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RStoic —— 选择性
选择性定义为:
SP,A
P/Areal P/Aideal
△P代表选定组分 (selected) P的生成摩尔数;
△A代表参照组分 (reference) A的消耗摩尔数;
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RStoic — 连接
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RStoic —— 模型参数
RStoic 模块有六组模型参数:
1、模型设定 (Specifications)
2、化学反应 (Reactions)
3、反应热 (Heat of Reaction)
4、选择性 (Selectivity)
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RYield —— 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)
(1) 压力; (2) 温度/热负荷
2、有效相态 (Valid Phases)
汽 / 液 / 固 / 汽-液 / 汽-液-液 / 液-游离水 / 汽-液-游离水
用途:只知化学反应式和各产物间的相 对产率,不知化学计量关系。
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RYield —— 连接
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16
RYield —— 模型参数
RYield 模块有五组模型参数:
1、模型设定 (Specifications) 2、产率 (Yield) 3、闪蒸选项 (Flash Options) 4、粒度分布 (PSD) 5、组分属性 (Component Attr.)
2、产率反应器(RYield)
Yield Reactor
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RStoic — 化学计量反应器
性质:按照化学反应方程式中的计量关 系进行反应,有并行反应和串联 反应两种方式,分别指定每一反 应的转化率或产量。
用途:已知化学反应方程式和每一反应 的转化率或产量,不知化学动力 学关系。
否会认为老师的教学方法需要改进? 你所经历的课堂,是讲座式还是讨论式?
教师的教鞭 “不怕太阳晒,也不怕那风雨狂,只怕先生骂我笨,
没有学问无颜见爹娘 ……” “太阳当空照,花儿对我笑,小鸟说早早早……”
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生产能力类反应器
由用户指定生产能力,不考虑热力 学可能性和动力学可行性。
包含两种反应器。
1、化学计量反应器(RStoic) Stoichiometric Reactor
real 代表反应器内的实际情况;
ideal 代表只有A→P一个反应发生时的情况。
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RStoic — 示例(1)
甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应为:
C4 H 22 H O C2 O 42 H
原料气中甲烷与水蒸汽的摩尔比为14,流 量为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?
5、粒度分布 (PSD)
6、组分属性 (Component Attr.)
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RStoic —— 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)
(1) 压力; (2) 温度/热负荷
2、有效相态 (Valid Phases)
Aspen Plus 使用方法
Reactor Models
反应器模块
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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)
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精品资料
你怎么称呼老师? 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点,你是