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AspenPlus应用基础反应器

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Aspen Plus 使用方法 Reactor Models 反应器模块 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) 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 2、产率反应器(RYield) Yield Reactor 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。 RStoic — 连接 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) 5、粒度分布 (PSD) 6、组分属性 (Component Attr.) 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) 汽 / 液 / 固 / 汽 -液 / 汽 -液 -液 / 液-游离水 / 汽-液-游离水 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 —— 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。 RStoic —— 选择性 选择性定义为: ? ?P / ?A?real S P, A ? ??P / ?A?ideal △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; 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。 RStoic — 示例(1) 甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应为: CH 4 ? 2H2O ? CO2 ? 4H2 原料气中甲烷与水蒸汽的摩尔比为1?4,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? 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? 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。 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。 RYield —— 连接 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.) 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 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。 RYield — 示例(1) 甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应为: 原料气中甲烷与水蒸汽的摩尔比为1?4,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?是否满足元素 平衡? CH 4 ? 2H2O ? CO2 ? 4H2 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? 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 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。 REquil —— 连接 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 (En


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