Hysys模擬反應(yīng)過程

1、第第4章章 Hysys模擬反應(yīng)過程模擬反應(yīng)過程反應(yīng)器單元的自由度F1, T1, P1x1, xc-1F2, T2, P2y1, yc-1Q 1, 2,r， P反應(yīng)器單元的自由度方程名稱方程數(shù)物料平衡：c熱量平衡：1壓力平衡：P2 = P1-P1方程數(shù)目：c+2變量名程：變量數(shù)目反應(yīng)物：c+2產(chǎn)物：c+2傳熱量1反應(yīng)壓降（狀態(tài)變量，但須估計）狀態(tài)變量，但須估計）1反應(yīng)程度r變量數(shù)：2(c+2)+r+2自由度數(shù)：自由度數(shù)：(c+2)+r+2反應(yīng)器單元的自由度 指定進(jìn)料c+2個自由度反應(yīng)器自由度：r + 2r 化學(xué)反應(yīng)的數(shù)目2 多種組合：壓降、熱負(fù)荷 壓降、出口溫度等 化學(xué)反應(yīng) 涉及多相（例如氣相、

2、液相、反應(yīng)固體和固體催涉及多相（例如氣相、液相、反應(yīng)固體和固體催化劑）、各種幾何形狀（例如攪拌釜、管流、匯化劑）、各種幾何形狀（例如攪拌釜、管流、匯聚和發(fā)散噴嘴、螺旋流和膜傳遞），以及各種動聚和發(fā)散噴嘴、螺旋流和膜傳遞），以及各種動量、熱量和質(zhì)量傳遞區(qū)域（例如粘性流、湍流、量、熱量和質(zhì)量傳遞區(qū)域（例如粘性流、湍流、傳導(dǎo)、輻射、擴(kuò)散和分散），尤其對連續(xù)過程，傳導(dǎo)、輻射、擴(kuò)散和分散），尤其對連續(xù)過程，化學(xué)反應(yīng)器往往需專門設(shè)計化學(xué)反應(yīng)器往往需專門設(shè)計。 教學(xué)目的 熟悉模擬軟件中可獲得的反應(yīng)器模型類型熟悉模擬軟件中可獲得的反應(yīng)器模型類型以及它們在過程模擬中的應(yīng)用；以及它們在過程模擬中的應(yīng)用； 了解特定

3、的反應(yīng)過程的特點(diǎn)，選擇相適應(yīng)了解特定的反應(yīng)過程的特點(diǎn)，選擇相適應(yīng)的反應(yīng)器類型或反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)，保證所需產(chǎn)的反應(yīng)器類型或反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)，保證所需產(chǎn)品組分足夠的產(chǎn)率和選擇性。品組分足夠的產(chǎn)率和選擇性。Hysys反應(yīng)模塊CSTRPlug Flow反應(yīng)模塊類型1. 1. 生產(chǎn)能力類反應(yīng)器生產(chǎn)能力類反應(yīng)器 轉(zhuǎn)化率反應(yīng)器轉(zhuǎn)化率反應(yīng)器(Conversion Reactor)變產(chǎn)率反應(yīng)器變產(chǎn)率反應(yīng)器(Yield Shift Reactor)2. 2. 平衡類反應(yīng)器平衡類反應(yīng)器 平衡反應(yīng)器平衡反應(yīng)器（Equilibrium Reactor） 吉布斯反應(yīng)器吉布斯反應(yīng)器(GIBBS Reactor，最小自由能原理最小自由能

4、原理)3. 3. 動力學(xué)類反應(yīng)器動力學(xué)類反應(yīng)器 連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器(CSTR) 平推流反應(yīng)器（平推流反應(yīng)器（Plug Flow ReactorPFR）(一)生產(chǎn)能力類反應(yīng)器由用戶指定生產(chǎn)能力，不考慮熱力學(xué)可能性和動力學(xué)可行性由用戶指定生產(chǎn)能力，不考慮熱力學(xué)可能性和動力學(xué)可行性性質(zhì)：按照化學(xué)反應(yīng)方程式中按照化學(xué)反應(yīng)方程式中計量關(guān)系計量關(guān)系進(jìn)行反應(yīng)，指定某一進(jìn)行反應(yīng)，指定某一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率用途：已知化學(xué)反應(yīng)方程式和每一反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，不知化學(xué)已知化學(xué)反應(yīng)方程式和每一反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，不知化學(xué)動力學(xué)關(guān)系。動力學(xué)關(guān)系。 (變產(chǎn)率反應(yīng)器變產(chǎn)率反應(yīng)器)性質(zhì)：根據(jù)每一種根據(jù)每一種產(chǎn)

5、物與輸入物流間的產(chǎn)率關(guān)系產(chǎn)物與輸入物流間的產(chǎn)率關(guān)系進(jìn)行反應(yīng)，進(jìn)行反應(yīng)，只考慮總質(zhì)量平衡，不考慮元素平衡只考慮總質(zhì)量平衡，不考慮元素平衡 用途：只知化學(xué)反應(yīng)式和各產(chǎn)物間的相對產(chǎn)率，不知化學(xué)計只知化學(xué)反應(yīng)式和各產(chǎn)物間的相對產(chǎn)率，不知化學(xué)計量關(guān)系量關(guān)系Hysys反應(yīng)模塊CSTRPlug Flow 按照化學(xué)反應(yīng)方程式中的計量關(guān)系進(jìn)行反應(yīng)，指定某一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率 已知化學(xué)反應(yīng)方程式和每一反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率或產(chǎn)量，不知化學(xué)動力學(xué)關(guān)系。 Conversion% (x%=C0+C1*T+C2*T2) Conversion ReactorConversion Reactor定義Hysys 反應(yīng)集（反應(yīng)集（Reacti

6、on Set)定義Hysys 反應(yīng)集（反應(yīng)集（Reaction Set)定義Hysys 反應(yīng)集（反應(yīng)集（Reaction Set)非絕熱反應(yīng)必須給定熱流名稱選擇在化學(xué)反應(yīng)規(guī)定中定義的化學(xué)反應(yīng)選擇在化學(xué)反應(yīng)規(guī)定中定義的化學(xué)反應(yīng)選擇在化學(xué)反應(yīng)規(guī)定中定義的化學(xué)反應(yīng)選擇在化學(xué)反應(yīng)規(guī)定中定義的化學(xué)反應(yīng)Conversion ReactorConversion Reactor 模擬要點(diǎn)模擬要點(diǎn) 選流體包 定義Reaction Set 確定反應(yīng)順序反應(yīng)順序（并發(fā)或串聯(lián)） 給出每個反應(yīng)中Base組分轉(zhuǎn)化率Conversion ReactorConversion Reactor 示例122244HCOO2HCHC

7、onversion ReactorConversion Reactor 示例示例2Conversion ReactorConversion Reactor 示例示例3Hysys反應(yīng)模塊CSTRPlug Flow 根據(jù)每一種產(chǎn)物與輸入物流間的產(chǎn)率關(guān)系進(jìn)行反應(yīng)，只考慮總質(zhì)量平衡，不考慮元素平衡 只知化學(xué)反應(yīng)式和各產(chǎn)物間的相對產(chǎn)率，不知化學(xué)計量關(guān)系 在變產(chǎn)率反應(yīng)器中有兩種方法設(shè)定反應(yīng)：產(chǎn)率或者轉(zhuǎn)化率（二）熱力學(xué)平衡類反應(yīng)器 根據(jù)熱力學(xué)平衡條件計算反應(yīng)結(jié)果，不考慮動根據(jù)熱力學(xué)平衡條件計算反應(yīng)結(jié)果，不考慮動力學(xué)可行性。力學(xué)可行性。Hysys反應(yīng)模塊CSTRPlug FlowEquilibrium Rea

8、ctorEquilibrium Reactor 平衡反應(yīng)器平衡反應(yīng)器 性質(zhì)：根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式進(jìn)行反應(yīng)，按照化學(xué)平衡關(guān)系根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式進(jìn)行反應(yīng)，按照化學(xué)平衡關(guān)系式達(dá)到化學(xué)平衡，并同時達(dá)到相平衡。式達(dá)到化學(xué)平衡，并同時達(dá)到相平衡。 用途：已知反應(yīng)歷程和平衡反應(yīng)的反應(yīng)方程式，不考慮動已知反應(yīng)歷程和平衡反應(yīng)的反應(yīng)方程式，不考慮動力學(xué)可行性，計算同時達(dá)到化學(xué)平衡和相平衡的結(jié)果。力學(xué)可行性，計算同時達(dá)到化學(xué)平衡和相平衡的結(jié)果。Equilibrium Reactor 模型參數(shù)定義反應(yīng)集定義反應(yīng)集Equilibrium ReactorEquilibrium Reactor 平衡反應(yīng)器平衡反應(yīng)器化學(xué)平衡常

9、數(shù) lnK=A+B/T+ClnT+DT+ETlnK=A+B/T+ClnT+DT+ET2 2+ + 在在Unit Equlibrium Data Unit Equlibrium Data 中輸入的平衡常數(shù)中輸入的平衡常數(shù)將取代在將取代在Reaction Data-Reaction Equilibrium Reaction Data-Reaction Equilibrium DataData中輸入的平衡常數(shù)中輸入的平衡常數(shù) 規(guī)定了反應(yīng)程度后，平衡常數(shù)根據(jù)下列溫度計算規(guī)定了反應(yīng)程度后，平衡常數(shù)根據(jù)下列溫度計算反應(yīng)程度的兩種規(guī)定方法：反應(yīng)程度的兩種規(guī)定方法：Temperature approach T

10、 = Treaction - T (吸熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)) T = Treaction + T (放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)) Fractional approach Approach=A +B*T + C*T2Actual Conversion = Approach * Equilibrium ConversionEquilibrium ReactorEquilibrium Reactor 模擬要點(diǎn) 選流體包 定義Reaction Set 確定反應(yīng)順序反應(yīng)順序（并發(fā)或串聯(lián)） 給出每個反應(yīng)中Base組分轉(zhuǎn)化率 Equilibrium計算步驟 定義反應(yīng)集Reaction Set 定義反應(yīng)（選擇Equilibr

11、ium） 輸入反應(yīng)的化學(xué)計量系數(shù) 在Flowsheet reaction package下建立當(dāng)前反應(yīng)集(Current reaction set) 建立equilibrium反應(yīng)器單元，選擇進(jìn)料物流，給定產(chǎn)物和熱量流名稱 在equilibrium中Reaction選項(xiàng)卡中選擇Reaction Set 給定出口物流溫度，所有自由度均滿足，開始計算Equilibrium ReactorEquilibrium Reactor 示例（示例（1 1） 甲烷與水蒸汽在鎳催化劑下的轉(zhuǎn)化反應(yīng)為甲烷與水蒸汽在鎳催化劑下的轉(zhuǎn)化反應(yīng)為： 原料氣中甲烷與水蒸汽的摩爾比為原料氣中甲烷與水蒸汽的摩爾比為1 4，流量為，

12、流量為100 kmol/hr。若反應(yīng)在恒壓及等溫條件下進(jìn)行，系統(tǒng)總壓為。若反應(yīng)在恒壓及等溫條件下進(jìn)行，系統(tǒng)總壓為0.1013 MPa，溫度為，溫度為750 ，當(dāng)反應(yīng)器出口處達(dá)到平衡，當(dāng)反應(yīng)器出口處達(dá)到平衡時，時，CO2和和H2的產(chǎn)量是多少？反應(yīng)熱負(fù)荷是多少？的產(chǎn)量是多少？反應(yīng)熱負(fù)荷是多少？ 2243HCOOHCH222HCOOHCOEquilibrium ReactorEquilibrium Reactor 示例（示例（2 2）分析示例（分析示例（1）中反應(yīng)溫度在）中反應(yīng)溫度在3001000 范圍變化時對反應(yīng)器出口物流范圍變化時對反應(yīng)器出口物流CH4質(zhì)量分質(zhì)量分率的影響。率的影響。提示：由提示

13、：由Set單元設(shè)定出口溫度與進(jìn)料相同單元設(shè)定出口溫度與進(jìn)料相同 由由toolsDatabookCase Study 設(shè)設(shè) 定變化節(jié)點(diǎn)定變化節(jié)點(diǎn) Case Study的用法4.Gibbs ReactorReactor吉布斯反應(yīng)器Hysys反應(yīng)模塊CSTRPlug FlowGibbs ReactorReactor吉布斯反應(yīng)器 性質(zhì)：性質(zhì)：根據(jù)系統(tǒng)的根據(jù)系統(tǒng)的Gibbs自由能趨于最小值自由能趨于最小值的原則，計算同時達(dá)到化學(xué)平衡和相平衡的原則，計算同時達(dá)到化學(xué)平衡和相平衡時的系統(tǒng)組成和相分布。時的系統(tǒng)組成和相分布。 用途：已知化學(xué)反應(yīng)式，不知道反應(yīng)歷程已知化學(xué)反應(yīng)式，不知道反應(yīng)歷程和動力學(xué)可行性，估

14、算可能達(dá)到的化學(xué)平和動力學(xué)可行性，估算可能達(dá)到的化學(xué)平衡和相平衡結(jié)果。衡和相平衡結(jié)果。minimization of Gibbs free energy of all components 對單相系統(tǒng)，規(guī)定對單相系統(tǒng)，規(guī)定T T和和P P下的總吉布斯能由下式給出下的總吉布斯能由下式給出: : 式中式中N Ni i和分別是平衡混合物中組分和分別是平衡混合物中組分i i的摩爾數(shù)和偏摩爾吉的摩爾數(shù)和偏摩爾吉布斯能。組分包括進(jìn)料組分及可能由化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的組分。布斯能。組分包括進(jìn)料組分及可能由化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的組分。在受原子衡算約束的條件下，總吉布斯能對在受原子衡算約束的條件下，總吉布斯能對N Ni i最小

15、化。這最小化。這種方法容易推廣到多相系統(tǒng)。種方法容易推廣到多相系統(tǒng)。CiiiGNG1Gibbs Reactor Reactor 模型參數(shù)模型參數(shù)1、化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)反應(yīng) (Reaction set)2、熱狀態(tài)、熱狀態(tài) (Thermal specification)3、操作單元反應(yīng)、操作單元反應(yīng) (Unit reaction definitions)4、反應(yīng)程度、反應(yīng)程度 (Extent of reaction)5、壓力、壓力 (Pressure)6、反應(yīng)器數(shù)據(jù)、反應(yīng)器數(shù)據(jù) (Reactor data)7、熱力學(xué)模型、熱力學(xué)模型 (Thermodynamics) 操作單元反應(yīng)操作單元反應(yīng) (Uni

16、t reaction definitions) 選擇化學(xué)反應(yīng)選擇化學(xué)反應(yīng) 規(guī)定反應(yīng)器操作相態(tài)規(guī)定反應(yīng)器操作相態(tài)(V,L,V-L,V-L-L)(V,L,V-L,V-L-L)進(jìn)出口物流的規(guī)定：進(jìn)出口物流的規(guī)定：1 1、可以有任意數(shù)量的進(jìn)料物流股，進(jìn)口壓力為多股物、可以有任意數(shù)量的進(jìn)料物流股，進(jìn)口壓力為多股物流中的最低壓力值；流中的最低壓力值； 2 2、最多可有四股出料物流股，每股的相態(tài)可以指定；、最多可有四股出料物流股，每股的相態(tài)可以指定；Gibbs ReactorReactor 限制平衡有兩種選擇：有兩種選擇：1 1、設(shè)定整個系統(tǒng)的趨近平衡溫度；、設(shè)定整個系統(tǒng)的趨近平衡溫度； 2 2、指定各個化

17、學(xué)反應(yīng)趨近平衡的溫度，、指定各個化學(xué)反應(yīng)趨近平衡的溫度，需要知道化學(xué)反應(yīng)方程式。需要知道化學(xué)反應(yīng)方程式。Gibbs計算步驟 選組分 選流體包 建立Gibbs反應(yīng)器單元，選擇進(jìn)料物流，給定產(chǎn)物和熱量流名稱 給定出口物流溫度，所有自由度均滿足，開始計算Gibbs ReactorReactor 示例（1）甲烷與水蒸汽在鎳催化劑下的轉(zhuǎn)化反應(yīng)為：甲烷與水蒸汽在鎳催化劑下的轉(zhuǎn)化反應(yīng)為：2243HCOOHCH原料氣中甲烷與水蒸汽的摩爾比為原料氣中甲烷與水蒸汽的摩爾比為1 4，流，流量為量為100 kmol/hr。若反應(yīng)在恒壓及等溫條件下。若反應(yīng)在恒壓及等溫條件下進(jìn)行，系統(tǒng)總壓為進(jìn)行，系統(tǒng)總壓為0.1013

18、MPa，溫度為，溫度為750 ，當(dāng)反應(yīng)器出口處達(dá)到平衡時，當(dāng)反應(yīng)器出口處達(dá)到平衡時，COCO2 2和和H H2 2的產(chǎn)量的產(chǎn)量是多少？反應(yīng)熱負(fù)荷是多少？與是多少？反應(yīng)熱負(fù)荷是多少？與的結(jié)果進(jìn)行比較。的結(jié)果進(jìn)行比較。 222HCOOHCOGibbs ReactorReactor 練習(xí)（1）若在示例若在示例(1)(1)中的原料氣中加入中的原料氣中加入25 kmol/hr 25 kmol/hr 的氮?dú)?，并考慮氮與氫結(jié)合生成氨的副反應(yīng)，的氮?dú)?，并考慮氮與氫結(jié)合生成氨的副反應(yīng)，求反應(yīng)器出口物流中求反應(yīng)器出口物流中CHCH4 4和和NHNH3 3的質(zhì)量分率。的質(zhì)量分率。如果氮為惰性組份，結(jié)果有什么變化？如

19、果氮為惰性組份，結(jié)果有什么變化？Gibbs反應(yīng)器的評價優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：避免了寫出化學(xué)計量方程的必要性（只避免了寫出化學(xué)計量方程的必要性（只需要規(guī)定可能的產(chǎn)物）需要規(guī)定可能的產(chǎn)物）容易構(gòu)造多相和同時存在相平衡的計算容易構(gòu)造多相和同時存在相平衡的計算問題問題缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 可能產(chǎn)生不正確的結(jié)果，因?yàn)樗鼈冸[含可能產(chǎn)生不正確的結(jié)果，因?yàn)樗鼈冸[含動力學(xué)上不可能的反應(yīng)。動力學(xué)上不可能的反應(yīng)。（三）化學(xué)動力學(xué)類反應(yīng)器轉(zhuǎn)化率和平衡反應(yīng)器模型在過程設(shè)計的轉(zhuǎn)化率和平衡反應(yīng)器模型在過程設(shè)計的初期進(jìn)行物料和能量衡算研究時是有用初期進(jìn)行物料和能量衡算研究時是有用的。但是，最終反應(yīng)器系統(tǒng)必須確定結(jié)的。但是，最終反應(yīng)器系統(tǒng)必須確

20、定結(jié)構(gòu)和大小，在實(shí)驗(yàn)室研究獲得化學(xué)動力構(gòu)和大小，在實(shí)驗(yàn)室研究獲得化學(xué)動力學(xué)的相關(guān)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上即可進(jìn)行反應(yīng)器學(xué)的相關(guān)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上即可進(jìn)行反應(yīng)器結(jié)構(gòu)和大小的設(shè)計。結(jié)構(gòu)和大小的設(shè)計。1 1、全混釜反應(yīng)器、全混釜反應(yīng)器 Continuous Stirred Tank ReactorContinuous Stirred Tank Reactor2 2、平推流反應(yīng)器、平推流反應(yīng)器Plug Flow ReactorPlug Flow Reactor3 3、間歇釜反應(yīng)器、間歇釜反應(yīng)器 Batch ReactorBatch Reactor （HysysHysys所有反應(yīng)模塊均可處理動態(tài)過程）所有反應(yīng)模塊均可處理

21、動態(tài)過程）根據(jù)化學(xué)動力學(xué)計算反應(yīng)結(jié)果根據(jù)化學(xué)動力學(xué)計算反應(yīng)結(jié)果1. CSTR全混釜反應(yīng)器CSTR全混釜反應(yīng)器 最簡單的動力學(xué)反應(yīng)器模型是最簡單的動力學(xué)反應(yīng)器模型是CSTRCSTR（連續(xù)（連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器），在該模型中反應(yīng)器內(nèi)攪拌釜式反應(yīng)器），在該模型中反應(yīng)器內(nèi)物料假定為理想混合。于是，假定整個反物料假定為理想混合。于是，假定整個反應(yīng)器體積的組成和溫度是均勻的，并等于應(yīng)器體積的組成和溫度是均勻的，并等于反應(yīng)器出口物流的組成和溫度反應(yīng)器出口物流的組成和溫度 各流體微元在反應(yīng)器內(nèi)具有不同的停留時間各流體微元在反應(yīng)器內(nèi)具有不同的停留時間CSTR全混釜反應(yīng)器性質(zhì)：性質(zhì)：釜內(nèi)達(dá)到理想混合?？赡M單、釜內(nèi)

22、達(dá)到理想混合?？赡M單、兩、三相的體系，并可處理固體。兩、三相的體系，并可處理固體?？赏瑫r處理動力學(xué)控制和平衡控可同時處理動力學(xué)控制和平衡控制兩類反應(yīng)。制兩類反應(yīng)。用途：用途：已知化學(xué)反應(yīng)式、動力學(xué)方程和已知化學(xué)反應(yīng)式、動力學(xué)方程和平衡關(guān)系，計算所需的反應(yīng)器體平衡關(guān)系，計算所需的反應(yīng)器體積和反應(yīng)時間，以及反應(yīng)器熱負(fù)積和反應(yīng)時間，以及反應(yīng)器熱負(fù)荷。荷。CSTR 連接Hysys反應(yīng)模塊CSTRPlug FlowCSTR 模型參數(shù)反應(yīng)器類型反應(yīng)器類型 (Reactor type)(Reactor type)反應(yīng)序列反應(yīng)序列 (Reaction set) (Reaction set) 熱狀態(tài)熱狀態(tài) (

23、Thermal conditions)(Thermal conditions)熱力學(xué)模型熱力學(xué)模型(Thermodynamics)(Thermodynamics)反應(yīng)器體積反應(yīng)器體積(Reactor Volume)(Reactor Volume)壓力壓力(Pressure)(Pressure)1)1)反應(yīng)器類型反應(yīng)器類型 (Reactor type)(Reactor type)：Continuous stirred tankContinuous stirred tank選擇已定義好的化學(xué)反應(yīng)選擇已定義好的化學(xué)反應(yīng)2)2)反應(yīng)集反應(yīng)集 (Reaction set)(Reaction set) 3

24、) 3)熱狀態(tài)熱狀態(tài)相關(guān)物流的溫度相關(guān)物流的溫度(Combined feed temperature)(Combined feed temperature)固定溫度固定溫度(Fixed temperature)(Fixed temperature)i.i.熱負(fù)荷熱負(fù)荷(Heat duty)(Heat duty)Reactions 動力學(xué)參數(shù)在動力學(xué)表單中為每一個化學(xué)反應(yīng)輸入反在動力學(xué)表單中為每一個化學(xué)反應(yīng)輸入反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)。應(yīng)動力學(xué)參數(shù)。冪律型：反應(yīng)動力學(xué)因子即反應(yīng)速率常數(shù)冪律型：反應(yīng)動力學(xué)因子即反應(yīng)速率常數(shù)k k，它，它與溫度的關(guān)系用與溫度的關(guān)系用ArrheniusArrhenius方程表示

25、：方程表示：TRETAkn1expCSTR設(shè)計方程 物料衡算方程物料衡算方程 能量衡算方程能量衡算方程 00nARAAvCTkVCCq 00TTUACTkVHTTcqcRnARPv進(jìn)料條件POH2O溫度，F(xiàn)7575壓力1.1 atm16.16Psia流量，lbmol/h150組成： PO H2O PGmol%100Lb/hr0110000 丙二醇（1,3-dihydroxypropane ,PG）由環(huán)氧丙烷 （propylene oxide，PO）與過量水在絕熱和接近環(huán)境條件以少量可溶的硫酸作為均相催化劑的液相水解反應(yīng)生產(chǎn) C3H6O + H2O C3H8O2 r = 1.7 x1013e32

26、400/RT CPO 已知反應(yīng)器體積280ft3，液位85%，進(jìn)料條件如下表： 請計算等溫反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物工況,Uniquac方程CSTReactor 例題（1） (Unit field)CSTR計算步驟 改單位：field 定義反應(yīng)集Reaction Set 定義反應(yīng)（選擇kinetic） 基于反應(yīng)的化學(xué)計量系數(shù)，Hysys 對于Forward Order 及Reverse Order 提供缺省值。本例中，水是過量的，所以從動力學(xué)來說，僅對環(huán)氧丙烷來說是一級的。 把 H2O 的Forward Order 改為0，從而指明水是過量的。 建立混合器單元，分別輸入反應(yīng)物PO和Water條件 建立CS

27、TR反應(yīng)器單元，選擇進(jìn)料物流，給定產(chǎn)物和熱量流名稱，設(shè)定反應(yīng)器體積和液體含量 在CSTR中Reaction選項(xiàng)卡中選擇Reaction Set 給定出口物流溫度，所有自由度均滿足，開始計算CSTR計算要點(diǎn) H2O過量，正反應(yīng)級數(shù)填 0 反應(yīng)相態(tài)：Rxn Phase: CombinedLiquid 速率單位：mol/體積.小時2. Plugflow Reactor 平推流反應(yīng)器Plugflow Reactor 平推流反應(yīng)器 在在PFRPFR反應(yīng)器中如活塞流動的流體的組成反應(yīng)器中如活塞流動的流體的組成沿反應(yīng)器長度逐漸變化，但不存在徑向沿反應(yīng)器長度逐漸變化，但不存在徑向組成或濃度梯度。而且，徑向的質(zhì)

28、量和組成或濃度梯度。而且，徑向的質(zhì)量和熱量傳遞可忽略熱量傳遞可忽略 PFRPFR內(nèi)的流體完全不混合，所有流體微元內(nèi)的流體完全不混合，所有流體微元在反應(yīng)器中具有相同的停留時間在反應(yīng)器中具有相同的停留時間 Plugflow Reactor 平推流反應(yīng)器性質(zhì)：性質(zhì)：反應(yīng)器內(nèi)完全沒有返混。可模擬反應(yīng)器內(nèi)完全沒有返混?？赡M單、兩、三相的體系。只能處理單、兩、三相的體系。只能處理動力學(xué)控制反應(yīng)?？赡M換熱夾動力學(xué)控制反應(yīng)?？赡M換熱夾套。套。用途：用途：已知化學(xué)反應(yīng)式和動力學(xué)方程，已知化學(xué)反應(yīng)式和動力學(xué)方程，計算所能達(dá)到的轉(zhuǎn)化率，或所需計算所能達(dá)到的轉(zhuǎn)化率，或所需的反應(yīng)器體積，以及反應(yīng)器熱負(fù)的反應(yīng)器體積

29、，以及反應(yīng)器熱負(fù)荷。荷。Plugflow Reactor 連接 Hysys反應(yīng)模塊CSTRPlug FlowPlugflow Reactor 模型參數(shù)反應(yīng)序列反應(yīng)序列 (Reaction set) (Reaction set) 熱狀態(tài)熱狀態(tài)(Thermal specification)(Thermal specification)熱力學(xué)模型熱力學(xué)模型(Thermodynamics)(Thermodynamics)反應(yīng)器構(gòu)型反應(yīng)器構(gòu)型 (Reactor data)(Reactor data)壓力壓力 (Pressure)(Pressure)熱狀態(tài)熱狀態(tài) (Thermal specificatio

30、n)(Thermal specification)指定溫度的反應(yīng)器指定溫度的反應(yīng)器 (Reactor with specified temperature)(Reactor with specified temperature)，有有5 5種方式設(shè)定操作溫度：種方式設(shè)定操作溫度：1) 1) 進(jìn)料溫度下的恒溫進(jìn)料溫度下的恒溫 (Combined feed temperature)(Combined feed temperature)2) 2) 指定反應(yīng)器溫度指定反應(yīng)器溫度 (Fixed temperature) (Fixed temperature) 3) 3) 指定熱負(fù)荷指定熱負(fù)荷 (Fixed heat duty)(Fixed heat duty)4) 4) 溫度分布溫度分布 (Temperature Profile)(Temperature Profile)，指定沿反應(yīng)器長度的，指定沿反應(yīng)器長度的溫度分布溫度分布5) 5) 外部傳熱外部傳熱1 1、指定是并流還是逆流、指定是并流還是逆流2 2、指定是加熱還是冷卻、指定是加熱還是冷卻3 3、設(shè)定傳熱系數(shù)、設(shè)定傳熱系數(shù)4 4、設(shè)定反應(yīng)器出口溫度、設(shè)定反應(yīng)器出口溫度5 5、設(shè)定傳熱物流的壓力（降）、設(shè)定傳熱物流的