ASPENPLUS反应器的模拟与优化_精品文档优质PPT.ppt
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用途:
已知化学反应方程式和每一反应已知化学反应方程式和每一反应的转化率,不知化学动力学关系。
的转化率,不知化学动力学关系。
6RstoicRstoic化学计量反应器化学计量反应器模型参数1111、模型设定、模型设定、模型设定、模型设定(Specification)(Specification)(Specification)(Specification)2222、化学反应、化学反应、化学反应、化学反应(Reactions)(Reactions)(Reactions)(Reactions)3333、燃烧、燃烧、燃烧、燃烧(CombustionCombustionCombustionCombustion)4444、反应热、反应热、反应热、反应热(Heatofreaction)(Heatofreaction)(Heatofreaction)(Heatofreaction)5555、选择性、选择性、选择性、选择性(Selectivity)Selectivity)Selectivity)Selectivity)6666、粒度分布、粒度分布、粒度分布、粒度分布(PSD)(PSD)(PSD)(PSD)7777、组分属性、组分属性、组分属性、组分属性(ComponentsAttri.)ComponentsAttri.)ComponentsAttri.)ComponentsAttri.)8888、热力学模型、热力学模型、热力学模型、热力学模型(Thermodynamics)(Thermodynamics)(Thermodynamics)(Thermodynamics)7RStoic选择性8选择性定义为:
选择性定义为:
PP代表选定组分代表选定组分代表选定组分代表选定组分(selected)(selected)PP的生成摩尔数;
的生成摩尔数;
AA代表参照组分代表参照组分代表参照组分代表参照组分(reference)(reference)AA的消耗摩尔数;
的消耗摩尔数;
realreal代表反应器内的实际情况;
代表反应器内的实际情况;
idealideal代表只有代表只有代表只有代表只有AAPP一个反应发生时的情况。
一个反应发生时的情况。
RStoic计算例计算例5.1序号序号反应反应转化率转化率11-ButeneIsobutylene0.3624(1-Butene)Propylene(丙二醇丙二醇)+2-Methyl-2-Butene+1-Octene(辛烯辛烯)0.043Cis-2-ButeneIsobutylene0.3644(Cis-2-Butene)Propylene+2-Methyl-2-Butene+1-Octene0.045Trans-2-ButeneIsobutylene0.3664(Trans-2-Butene)Propylene+2-Methyl-2-Butene+1-Octene0.04丁烯异构化反应模型的建立,混合丁烯包含丁烯异构化反应模型的建立,混合丁烯包含1-1-丁烯、正丁烷、丁烯、正丁烷、顺顺-2-2-丁烯、反丁烯、反-2-2-丁烯和异丁烯,发生的反应如下所示:
丁烯和异丁烯,发生的反应如下所示:
9进料流股的温度为进料流股的温度为1616,压力为,压力为1.9atm1.9atm,进料组成如下表所示:
,进料组成如下表所示:
组分组分流量(流量(kg/hr)正丁烷正丁烷(n-Butane)350001-丁烯丁烯(1-Butene)10000顺顺-2-丁烯丁烯(Cis-2-Butene)4500反反-2-丁烯丁烯(Trans-2-Butane)6800异丁烯异丁烯(Isobutene)1450热力学模型选择热力学模型选择RK-SoaveRK-Soave。
反应器操作条件:
温度为温度为400400,压力为,压力为1.9atm1.9atm。
请采用请采用RStoicRStoic模型确定反应物料的组成、由模型确定反应物料的组成、由1-1-丁烯转化为异丁烯转化为异丁烯的反应选择性以及各个反应的反应热。
丁烯的反应选择性以及各个反应的反应热。
10
(一)生产能力类反应器
(一)生产能力类反应器RyieldRyield产率反应器产率反应器11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。
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。
产率指的是某种生成物的实际产量与理论产量的比值!
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(FlashOptions)4、粒度分布(PSD)5、组分属性(ComponentAttr.)12RYield产率nn指定相对于每一单位质量非惰性进料而言,指定相对于每一单位质量非惰性进料而言,RYieldRYield出口物流出口物流中各种组分间的相对产率。
中各种组分间的相对产率。
并设定进料中的惰性组分。
13RYield示例5.214甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应为甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应为甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应为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原料气中甲烷与水蒸汽的摩尔比为原料气中甲烷与水蒸汽的摩尔比为原料气中甲烷与水蒸汽的摩尔比为1144,流量为,流量为,流量为,流量为100kmol/hr100kmol/hr。
反应在恒压及等温条件下进行,系统。
反应在恒压及等温条件下进行,系统总压为总压为总压为总压为0.1013MPa0.1013MPa,温度为,温度为,温度为,温度为750750,如果反应器出,如果反应器出,如果反应器出,如果反应器出口物流中摩尔比率口物流中摩尔比率口物流中摩尔比率口物流中摩尔比率CHCH44HH22O:
COO:
CO22:
H:
H22等于等于等于等于1:
2:
31:
3:
4:
4时,时,时,时,COCO22和和和和HH22的产量是多少?
需要移走的反应热的产量是多少?
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?
是否满足负荷是多少?
是否满足元素平衡?
元素平衡?
深入讨论:
n若在示例的原料气中加入25kmol/hr氮气,其余条件不变,计算结果会发生什么变化?
n以示例的结果为基础,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?
15
(二)热力学平衡类反应器
(二)热力学平衡类反应器11、平衡反应器(、平衡反应器(EquilibriumEquilibriumReactorReactor)平衡常数法求解产物组成平衡常数法求解产物组成平衡常数法求解产物组成平衡常数法求解产物组成22、吉布斯反应器(、吉布斯反应器(GibbsReactorGibbsReactor)最小自由焓法求解产物组成最小自由焓法求解产物组成最小自由焓法求解产物组成最小自由焓法求解产物组成根据热力学平衡条件计算反应结果,根据热力学平衡条件计算反应结果,不考虑动力学可行性。
不考虑动力学可行性。
16REquilREquil平衡反应器平衡反应器性质:
根据化学反应方程式进行反应,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按照化学平衡关系式达到化学平衡,并同时达到相平衡。
衡,并同时达到相平衡。
已知反应历程和平衡反应的反应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,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计算同时达到化学平衡和相平衡的结果。
的结果。
17REquilREquilREquilREquil模型参数模型参数模型参数模型参数1、模型设定模型设定(Specifications)2、化学反应化学反应(Reactions)3、收敛收敛(Convergence)4、液沫夹带液沫夹带(Entrainment)REquil模块有四组模型参数:
模块有四组模型参数:
18模型设定包含操作条件设定和有效相态设定模型设定包含操作条件设定和有效相态设定模型设定包含操作条件设定和有效相态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、操作条件(OperationConditions)
(1)压力;
力;
(2)温度温度/蒸汽分率蒸汽分率/热负荷荷2、有效相、有效相态(ValidPhases)汽汽/液液/固固/汽汽-液液/汽汽-液液-液液/液液-游离水游离水/汽汽-液液-游离水游离水19(标准状态下)(其它温度下)化学平衡常数化学平衡常数20吉布斯自由能的变化范特霍夫方程REquil由Gibbs自由能计算平衡常数。
你能够通过下列之一限制平衡:
(1)任何反应的摩尔程度
(2)化学平衡接近温度对任何反应T=Treaction-T(吸热反应)T=TReaction+T(放热反应)接近温度如果你规定接近温度T,则REquil估计在T+T时的化学平衡常数。
这里的T是反应温度(规定的或计算的)。
2122EquilibriumReactor示例示例(11)甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应为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原料气中甲烷与水蒸汽的摩尔比为1144,流量为流量为100kmol/hr100kmol/hr。
若反应在恒压及等温条。
若反应在恒压及等温条件下进行,系统总压为件下进行,系统总压为0.1013MPa0.1013MPa,温度为,温度为750750,当反应器出口处达到平衡时,当反应器出口处达到平衡时,COCO22和和HH22的产量是多少?
反应热负荷是多少?
的产量是多少?
REquil例5.323深入讨论:
n分析示例中反分析示例中反应温度在温度在300-1000300-1000范范围变化化时对反反应器出口物流器出口物流CHCH44质量分率的影响
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- ASPENPLUS 反应器 模拟 优化 精品 文档