第8章反應(yīng)器單元模擬

第8章反應(yīng)器單元模擬目錄8.1反應(yīng)器單元模擬概述8.2化學(xué)計(jì)量反應(yīng)器RStoic8.3產(chǎn)率反應(yīng)器RYield8.4平衡反應(yīng)器Requil8.5吉布斯反應(yīng)器Rgibbs8.6化學(xué)反應(yīng)對(duì)象8.7全混釜反應(yīng)器RCSTR8.8平推流反應(yīng)器Rplug8.9間歇式反應(yīng)器RBatch8.1反應(yīng)器單元模擬概述AspenPlus根據(jù)不同的反應(yīng)器形式，提供了七種不同的反應(yīng)器模塊。這七類反應(yīng)器模塊可以劃分為三類：1.基于物料平衡的反應(yīng)器（RStoic，RYield）；2.基于化學(xué)平衡的反應(yīng)器（REquil，RGibbs）；3.動(dòng)力學(xué)反應(yīng)器（RCSTR，RPlug，RBatch）。模塊說明功能適用對(duì)象RStoic化學(xué)計(jì)量反應(yīng)器規(guī)定反應(yīng)程度和轉(zhuǎn)化率的化學(xué)計(jì)量反應(yīng)器模塊反應(yīng)動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)未知或不重要，但化學(xué)計(jì)量系數(shù)和反應(yīng)程度已知的反應(yīng)器RYield產(chǎn)率反應(yīng)器規(guī)定產(chǎn)率的反應(yīng)器模塊化學(xué)計(jì)量系數(shù)和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)未知或不重要，但產(chǎn)率分布已知的反應(yīng)器REquil平衡反應(yīng)器通過化學(xué)計(jì)量系數(shù)計(jì)算實(shí)現(xiàn)化學(xué)平衡和相平衡化學(xué)平衡和相平衡同時(shí)發(fā)生的反應(yīng)器RGibbs吉布斯反應(yīng)器通過Gibbs自由能最小實(shí)現(xiàn)化學(xué)平衡和相平衡化學(xué)平衡和相平衡同時(shí)發(fā)生的反應(yīng)器，對(duì)固體溶液和汽-液-固系統(tǒng)計(jì)算相平衡RCSTR全混釜反應(yīng)器模擬全混釜反應(yīng)器帶反應(yīng)速率控制和平衡反應(yīng)的單相、兩相或三相全混釜反應(yīng)器RPlug平推流反應(yīng)器模擬平推流反應(yīng)器帶反應(yīng)速率控制的單相、兩相或三相平推流反應(yīng)器RBatch間歇式反應(yīng)器模擬間歇式或半間歇式反應(yīng)器帶反應(yīng)速率控制的單相、兩相或三相間歇和半間歇的反應(yīng)器8.1反應(yīng)器單元模擬概述8.2化學(xué)計(jì)量反應(yīng)器RStoic按照化學(xué)反應(yīng)方程式中的計(jì)量關(guān)系進(jìn)行反應(yīng)，有平行反應(yīng)和串聯(lián)反應(yīng)兩種方式。用于模擬化學(xué)平衡數(shù)據(jù)和動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)未知或不重要的反應(yīng)器，還可以計(jì)算產(chǎn)品的選擇性和反應(yīng)熱。8.2化學(xué)計(jì)量反應(yīng)器RStoic8.2化學(xué)計(jì)量反應(yīng)器RStoicRStoic模塊的連接圖如下：8.2化學(xué)計(jì)量反應(yīng)器RStoic用化學(xué)計(jì)量反應(yīng)器RStoic模擬計(jì)算時(shí)，需要規(guī)定反應(yīng)器的操作條件，并選擇反應(yīng)器的閃蒸計(jì)算相態(tài)；還需要規(guī)定在反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)，對(duì)每個(gè)反應(yīng)必須規(guī)定化學(xué)計(jì)量系數(shù)，并分別指定每一個(gè)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率或產(chǎn)品流率。8.2化學(xué)計(jì)量反應(yīng)器RStoicRStoic模塊有七組模型參數(shù)：1、模型設(shè)定(Specifications)2、化學(xué)反應(yīng)(Reactions)3、燃燒(Combustion)4、反應(yīng)熱(HeatofReaction)5、選擇性(Selectivity)6、粒度分布(PSD)7、組分屬性(ComponentAttr.)8.2化學(xué)計(jì)量反應(yīng)器RStoic1、模型設(shè)定(Specifications)包括操作條件和有效相態(tài)。8.2化學(xué)計(jì)量反應(yīng)器RStoic2、化學(xué)反應(yīng)(Reactions)需要規(guī)定在反應(yīng)器中發(fā)生的所有反應(yīng)。8.2化學(xué)計(jì)量反應(yīng)器RStoic定義每個(gè)反應(yīng)時(shí)，必須規(guī)定化學(xué)計(jì)量系數(shù)，并分別指定每一個(gè)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率或產(chǎn)品流率?；瘜W(xué)計(jì)量系數(shù)產(chǎn)品流率反應(yīng)轉(zhuǎn)化率8.2化學(xué)計(jì)量反應(yīng)器RStoic3、反應(yīng)熱(HeatofReaction)如果需要計(jì)算反應(yīng)熱，可在HeatofReaction頁面對(duì)每個(gè)反應(yīng)規(guī)定參考組分，也可選擇規(guī)定反應(yīng)熱，化學(xué)計(jì)量反應(yīng)器RStoic調(diào)整計(jì)算的反應(yīng)器負(fù)荷。8.2化學(xué)計(jì)量反應(yīng)器RStoic規(guī)定參考組分計(jì)算反應(yīng)熱8.2化學(xué)計(jì)量反應(yīng)器RStoic規(guī)定反應(yīng)熱8.2化學(xué)計(jì)量反應(yīng)器RStoic8.2化學(xué)計(jì)量反應(yīng)器RStoic4、選擇性(Selectivity)若需要計(jì)算產(chǎn)品的選擇性，可在Selectivity頁面規(guī)定所選擇的產(chǎn)品組分和參考的反應(yīng)物組分。規(guī)定選擇性參考組分8.2化學(xué)計(jì)量反應(yīng)器RStoic所選擇的組分P對(duì)參考組分A的選擇性規(guī)定為ΔP——選擇組分P的摩爾數(shù)改變量；ΔA——參考組分A的摩爾數(shù)改變量；下標(biāo)Real表示反應(yīng)器中的實(shí)際情況,AspenPlus從入口和出口的質(zhì)量平衡中獲得；下標(biāo)Ideal表示一個(gè)理想反應(yīng)系統(tǒng)的情況。8.2化學(xué)計(jì)量反應(yīng)器RStoic在多數(shù)情況下，選擇性在0和1之間。如果所選擇的組分由參考組分以外的其它組分生成，選擇性會(huì)大于1；如果所選擇的組分在其它反應(yīng)中消耗，選擇性可能會(huì)小于0。8.2化學(xué)計(jì)量反應(yīng)器RStoic5、粒度分布和組分屬性當(dāng)反應(yīng)生成固體或固體改變時(shí)，可以分別在Attr.頁面和PSD頁面規(guī)定組分屬性和粒子的尺寸分布。8.2化學(xué)計(jì)量反應(yīng)器RStoic例8.1用化學(xué)計(jì)量反應(yīng)器RStoic模擬1-丁烯的異構(gòu)化反應(yīng)，涉及到的反應(yīng)及轉(zhuǎn)化率如下表所示。進(jìn)料溫度為16℃，壓力為196kPa，進(jìn)料中正丁烷（N-BUTANE）、1-丁烯（1-BUTENE）、順-2-丁烯（CIS-2BUT）、反-2-丁烯（TR-2BUT）、異丁烯（ISOBUT）的流率分別為35000kg/hr、10000kg/hr、4500kg/hr、6800kg/hr、1450kg/hr，反應(yīng)器的溫度為400℃，壓力為196kPa。物性方法選用RK-SOAVE。反應(yīng)轉(zhuǎn)化率1-BUTENE→ISOBUT0.364(1-BUTENE)→PROPYLEN+2MET2BUT+1-OCTENE0.04CIS-2BUT→ISOBUT0.364(CIS-2BUT)→PROPYLEN+2MET2BUT+1-OCTENE0.04TR-2BUT→ISOBUT0.364(TR-2BUT)→PROPYLEN+2MET2BUT+1-OCTENE0.04問：①每個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)熱是多少？②異丁烯對(duì)1-丁烯的選擇性是多少？8.2化學(xué)計(jì)量反應(yīng)器RStoic8.3產(chǎn)率反應(yīng)器RYield產(chǎn)率反應(yīng)器RYield可以模擬化學(xué)計(jì)量系數(shù)和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)未知或不重要的反應(yīng)，但需要已知反應(yīng)產(chǎn)物的產(chǎn)率分布。產(chǎn)率反應(yīng)器RYield只考慮總質(zhì)量平衡，能夠模擬單相、兩相和三相反應(yīng)器。8.3產(chǎn)率反應(yīng)器RYield8.3產(chǎn)率反應(yīng)器RYieldRYield模塊的連接圖如下：8.3產(chǎn)率反應(yīng)器RYieldRYield模塊有六組模型參數(shù)：1、模型設(shè)定(Specifications)2、產(chǎn)率(Yield)3、閃蒸選項(xiàng)(FlashOptions)4、粒度分布(PSD)5、組分屬性(Comp.Attr.)6、組分映射(Comp.Mapping)8.3產(chǎn)率反應(yīng)器RYield1、模型設(shè)定(Specifications)包括操作條件和有效相態(tài)。操作條件有效相態(tài)8.3產(chǎn)率反應(yīng)器RYield2、產(chǎn)率(Yield)產(chǎn)率設(shè)置有四個(gè)選項(xiàng)可選：組分產(chǎn)率（Componentyields）組分映射（Componentmapping）石油餾分表征（Petrocharacterization）用戶子程序（UserSubroutine）8.3產(chǎn)率反應(yīng)器RYield當(dāng)選擇組分產(chǎn)率選項(xiàng)時(shí)，對(duì)于反應(yīng)產(chǎn)物中的每一個(gè)組分進(jìn)行產(chǎn)率規(guī)定。計(jì)算的產(chǎn)率基于每單位質(zhì)量的總進(jìn)料被圓整，以維持整體的物料平衡，因此產(chǎn)率規(guī)定只是建立了一個(gè)產(chǎn)率分布，而不是絕對(duì)產(chǎn)率。8.3產(chǎn)率反應(yīng)器RYield當(dāng)規(guī)定了惰性組分（InertComponents）后，產(chǎn)率是以單位質(zhì)量的非惰性進(jìn)料為基礎(chǔ)計(jì)算的8.3產(chǎn)率反應(yīng)器RYield當(dāng)選擇組分映射選項(xiàng)時(shí)，需在Comp.Mapping頁面設(shè)置各種結(jié)合（Lump）反應(yīng)和分解（De-lump）反應(yīng)所涉及的組分之間的定量關(guān)系。當(dāng)反應(yīng)生成固體或固體改變時(shí)，可以在Comp.Attr.頁面和PSD頁面分別規(guī)定它們的組分屬性和粒子尺寸。8.3產(chǎn)率反應(yīng)器RYield例8.2已知反應(yīng)CH4+2H2O→CO2+4H2，進(jìn)料中甲烷、水蒸汽的流率分別為20kmol/hr、80kmol/hr，進(jìn)料溫度為750℃，壓力為0.1013MPa。反應(yīng)在恒溫恒壓條件下進(jìn)行，溫度、壓力與進(jìn)料相同，反應(yīng)器出口物流中CH4:H2O:CO2:H2的摩爾比為1:6:1:4。物性方法選用PENG-ROB。問反應(yīng)器熱負(fù)荷為多少？CO2和H2的流率分別為多少？8.4平衡反應(yīng)器REquil平衡反應(yīng)器REquil按照化學(xué)反應(yīng)方程式中的計(jì)量關(guān)系進(jìn)行反應(yīng)計(jì)算，同時(shí)計(jì)算相平衡和化學(xué)平衡，不考慮反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。平衡反應(yīng)器REquil能夠模擬單相和兩相反應(yīng)，不能進(jìn)行三相計(jì)算。8.4平衡反應(yīng)器REquil8.4平衡反應(yīng)器REquilREquil模塊的連接圖如下：8.4平衡反應(yīng)器REquilREquil模塊有四組模型參數(shù)：1、模型設(shè)定(Specifications)2、化學(xué)反應(yīng)(Reactions)3、收斂(Convergence)4、液沫夾帶(Entrainment)8.4平衡反應(yīng)器REquil1、模型設(shè)定(Specifications)包括操作條件和有效相態(tài)。操作條件有效相態(tài)8.4平衡反應(yīng)器REquil2、化學(xué)反應(yīng)(Reactions)需要規(guī)定在反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)，對(duì)每個(gè)反應(yīng)指定化學(xué)計(jì)量系數(shù)。8.4平衡反應(yīng)器REquilREquil由Gibbs自由能計(jì)算平衡常數(shù)，可以通過規(guī)定產(chǎn)物生成比速率或趨近平衡溫度來限制平衡。產(chǎn)物生成比速率Extent=速率/化學(xué)計(jì)量系數(shù)趨近平衡溫度（TemperatureApproach）如果規(guī)定趨近平衡溫度，估算在反應(yīng)溫度+趨近平衡溫度時(shí)的平衡常數(shù)。8.4平衡反應(yīng)器REquil產(chǎn)品流率趨近平衡溫度產(chǎn)物生成比速率8.4平衡反應(yīng)器REquil平衡反應(yīng)器REquil處理常規(guī)的固體時(shí)，把每個(gè)特定的固體視為一個(gè)單獨(dú)的純固相。不參加反應(yīng)的固體，包括非常規(guī)的組分，被視為惰性成分。這些固體不影響化學(xué)平衡，只影響能量平衡。8.4平衡反應(yīng)器REquil3、液沫夾帶(Entrainment)當(dāng)有效相態(tài)為氣-液兩相時(shí)，可以規(guī)定液沫夾帶。8.4平衡反應(yīng)器REquil例8.3

由甲醇生產(chǎn)氫氣的反應(yīng)如下：CH4O→2H2+CO；CO+H2O→H2+CO2進(jìn)料流率為100kmol/hr；其中甲醇與水的摩爾比為1:4；進(jìn)料溫度為232℃，壓力為0.1013MPa；反應(yīng)器溫度為232℃，壓力為0.1013MPa；物性方法選用PENG-ROB。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，氫氣產(chǎn)品的流率為多少？反應(yīng)熱負(fù)荷是多少？8.5吉布斯反應(yīng)器RGibbsRGibbs根據(jù)系統(tǒng)Gibbs自由能趨于最小的原則，計(jì)算同時(shí)達(dá)到化學(xué)平衡和相平衡時(shí)的情況。不要求規(guī)定反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量系數(shù)，可以應(yīng)用于發(fā)生的反應(yīng)未知或由于有許多組分參與反應(yīng)致使反應(yīng)數(shù)量很多的情況。吉布斯反應(yīng)器RGibbs是唯一能處理汽-液-固相平衡的反應(yīng)器模塊。8.5吉布斯反應(yīng)器RGibbs8.5吉布斯反應(yīng)器RGibbsRGibbs模塊的連接圖如下：8.5吉布斯反應(yīng)器RGibbsRGibbs模塊有五組模型參數(shù)：1、模型設(shè)定(Specifications)2、產(chǎn)物(Products)3、指定物流(AssignSteams)4、惰性物(Inerts)5、限制平衡(RestrictedEquilibrium)8.5吉布斯反應(yīng)器RGibbs1、模型設(shè)定(Specifications)包括操作條件、計(jì)算選項(xiàng)和存在的相態(tài)數(shù)。操作條件計(jì)算選項(xiàng)相態(tài)8.5吉布斯反應(yīng)器RGibbs計(jì)算選項(xiàng)可選擇僅計(jì)算相平衡、同時(shí)計(jì)算化學(xué)平衡和相平衡、或受限制的化學(xué)平衡。8.5吉布斯反應(yīng)器RGibbs2、產(chǎn)物(Products)①系統(tǒng)中所有的組分都可以是產(chǎn)物；②指定可能的產(chǎn)物組分；③定義產(chǎn)物存在的相態(tài)。

由于不用輸入反應(yīng)，所以需要規(guī)定產(chǎn)物的情況：8.5吉布斯反應(yīng)器RGibbs2、產(chǎn)物(Products)①系統(tǒng)中所有的組分都可以是產(chǎn)物；8.5吉布斯反應(yīng)器RGibbs2、產(chǎn)物(Products)②指定可能的產(chǎn)物組分；8.5吉布斯反應(yīng)器RGibbs2、產(chǎn)物(Products)③定義產(chǎn)物存在的相態(tài)。

8.5吉布斯反應(yīng)器RGibbs3、指定物流(AssignSteams)可以選擇自動(dòng)指定出口物流相態(tài)，或使用關(guān)鍵組分和截尾摩爾分率指定出口物流相態(tài)。8.5吉布斯反應(yīng)器RGibbs4、惰性物(Inerts)如果有不參加反應(yīng)的惰性組分，可以在Inerts頁面規(guī)定哪些組分為惰性組分，以及該組分不參加反應(yīng)的摩爾流率或分率。8.5吉布斯反應(yīng)器RGibbs5、限制平衡(RestrictedEquilibrium)可以通過設(shè)定整個(gè)系統(tǒng)的趨近平衡溫度，或分別指定各個(gè)化學(xué)反應(yīng)的趨近平衡溫度來限制平衡。8.5吉布斯反應(yīng)器RGibbs例8.3

由甲醇生產(chǎn)氫氣的反應(yīng)如下：CH4O→2H2+CO；CO+H2O→H2+CO2進(jìn)料流率為100kmol/hr；其中甲醇與水的摩爾比為1:4；進(jìn)料溫度為232℃，壓力為0.1013MPa；反應(yīng)器溫度為232℃，壓力為0.1013MPa；物性方法選用PENG-ROB。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，氫氣產(chǎn)品的流率為多少？反應(yīng)熱負(fù)荷是多少？比較REquil模塊與RGibbs模塊的計(jì)算結(jié)果。8.6化學(xué)反應(yīng)對(duì)象化學(xué)反應(yīng)對(duì)象可以用于動(dòng)力學(xué)反應(yīng)器（RCSTR、RPlug、RBatch）和反應(yīng)精餾（RadFrac）的計(jì)算?；瘜W(xué)反應(yīng)對(duì)象是獨(dú)立于反應(yīng)器模塊或塔模塊的，可以同時(shí)應(yīng)用于多個(gè)模塊中。建立新的化學(xué)反應(yīng)對(duì)象需要輸入反應(yīng)ID并選擇對(duì)象類型，常用的對(duì)象類型有三種：8.6化學(xué)反應(yīng)對(duì)象①LHHW型（Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson）；②指數(shù)型（PowerLaw）；③反應(yīng)精餾型（Reac-Dist）。反應(yīng)類型有兩種：動(dòng)力學(xué)（Kinetic）和平衡型（Equilibrium）需輸入反應(yīng)物（Reactants）、產(chǎn)物（Products）以及對(duì)應(yīng)的化學(xué)計(jì)量系數(shù)（Coefficient）。對(duì)于指數(shù)型反應(yīng)對(duì)象，還要輸入動(dòng)力學(xué)方程式中每個(gè)組分的指數(shù)（Exponent），若不輸入則默認(rèn)為0，即反應(yīng)速率的大小與該組分無關(guān)。8.6化學(xué)反應(yīng)對(duì)象8.6化學(xué)反應(yīng)對(duì)象反應(yīng)類型反應(yīng)物產(chǎn)物8.6化學(xué)反應(yīng)對(duì)象如果反應(yīng)類型（Reactiontype）選擇Kinetic，在Kinetic頁面，需要規(guī)定反應(yīng)相態(tài)、反應(yīng)速率控制基準(zhǔn)、動(dòng)力學(xué)參數(shù)以及濃度基準(zhǔn)。指數(shù)型：反應(yīng)動(dòng)力學(xué)常數(shù)(Kineticfactor，k’)，它與溫度的關(guān)系用修正的Arrhenius方程表示：8.6化學(xué)反應(yīng)對(duì)象選擇化學(xué)計(jì)量方程反應(yīng)相態(tài)反應(yīng)速率控制基準(zhǔn)動(dòng)力學(xué)參數(shù)8.6化學(xué)反應(yīng)對(duì)象LHHW型的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程：動(dòng)力學(xué)常數(shù)仍用修正的Arrhenius方程表示：8.6化學(xué)反應(yīng)對(duì)象選擇化學(xué)計(jì)量方程反應(yīng)相態(tài)反應(yīng)速率控制基準(zhǔn)動(dòng)力學(xué)參數(shù)8.6化學(xué)反應(yīng)對(duì)象點(diǎn)擊Drivingforce，進(jìn)入如下頁面。正反應(yīng)、逆反應(yīng)推動(dòng)力8.6化學(xué)反應(yīng)對(duì)象Term1和Term2分別代表正反應(yīng)和逆反應(yīng)的推動(dòng)力。推動(dòng)力表達(dá)式為：

Drivingforceexpression8.6化學(xué)反應(yīng)對(duì)象點(diǎn)擊Adsorption，進(jìn)入如下頁面。8.6化學(xué)反應(yīng)對(duì)象吸附表達(dá)式為：Adsorptionexpression如果不存在吸附過程的影響，則只需令m=0即可。8.6化學(xué)反應(yīng)對(duì)象如果反應(yīng)類型（Reactiontype）選擇Equilibrium，在Equilibrium頁面需要規(guī)定反應(yīng)相態(tài)、趨近平衡溫度，還需要選擇平衡常數(shù)的計(jì)算方法：Gibbsenergies或built-inexpression8.6化學(xué)反應(yīng)對(duì)象選擇化學(xué)計(jì)量方程反應(yīng)相態(tài)趨近平衡溫度平衡常數(shù)的計(jì)算8.6化學(xué)反應(yīng)對(duì)象另外，還可以使用用戶提供的動(dòng)力學(xué)子程序來計(jì)算反應(yīng)速率，在Reactions∣Reactions頁面創(chuàng)建一個(gè)新反應(yīng)ID，在CreateNewID對(duì)話框中，選擇對(duì)象類型為USER，在Subroutine頁面規(guī)定Fortran子程序名稱及相關(guān)參數(shù)。8.7全混釜反應(yīng)器RCSTR全混釜反應(yīng)器RCSTR可以模擬達(dá)到理想混合的連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器；要求已知化學(xué)反應(yīng)式、動(dòng)力學(xué)方程和平衡關(guān)系；可模擬單相、兩相或三相體系，并可處理固體；可同時(shí)計(jì)算動(dòng)力學(xué)控制和平衡控制兩類反應(yīng)。8.7全混釜反應(yīng)器RCSTR8.7全混釜反應(yīng)器RCSTRRCSTR模塊的連接圖如下：8.7全混釜反應(yīng)器RCSTRRCSTR模塊有七組模型參數(shù)：1、模型設(shè)定(Specifications)2、產(chǎn)品物流(Streams)3、化學(xué)反應(yīng)(Reactions)4、粒度分布(PSD)5、組分屬性(ComponentAttr.)6、公用工程(Utility)7、催化劑(Catalyst)8.7全混釜反應(yīng)器RCSTR1、模型設(shè)定(Specifications)需要設(shè)定操作條件(OperationConditions)和持料狀態(tài)(Holdup)。操作條件包括：反應(yīng)器壓力、溫度或者熱負(fù)荷；持料狀態(tài)包括：有效相態(tài)（Validphases）、反應(yīng)器體積（Reactorvolume）或停留時(shí)間（Residencetime）等設(shè)定方式。8.7全混釜反應(yīng)器RCSTR8.7全混釜反應(yīng)器RCSTR2、產(chǎn)品物流(Streams)當(dāng)有兩股或兩股以上產(chǎn)品物流時(shí)應(yīng)該在該欄設(shè)置各產(chǎn)品物流的出口相態(tài)。8.7全混釜反應(yīng)器RCSTR3、化學(xué)反應(yīng)(Reactions)RCSTR中的化學(xué)反應(yīng)通過選用預(yù)定義的化學(xué)反應(yīng)對(duì)象來設(shè)定。8.7全混釜反應(yīng)器RCSTR4、催化劑(Catalyst)當(dāng)存在催化劑時(shí)，需在該頁面設(shè)定催化劑裝填量(Catalystloading)、床層孔隙率(Bedvoidage)或顆粒密度(Particledensity)。8.7全混釜反應(yīng)器RCSTR例8.5乙酸乙酯的平衡反應(yīng)式為：基于摩爾濃度的反應(yīng)平衡常數(shù)為K，lnK=1.335。進(jìn)料為0.1013MPa下的飽和液體，其中，水、乙醇、乙酸的流率分別為736kmol/h、218kmol/h、225kmol/h，全混釜反應(yīng)器的體積為21000L，溫度為60℃，壓力為0.1013MPa，化學(xué)反應(yīng)對(duì)象選用指數(shù)型。物性方法選用NRTL-HOC。求產(chǎn)品乙酸乙酯的流率為多少？8.8平推流反應(yīng)器RPlug平推流反應(yīng)器RPlug可以模擬軸向沒有返混、徑向完全混合的理想平推流反應(yīng)器。該模塊只能計(jì)算動(dòng)力學(xué)控制的反應(yīng)，要求已知化學(xué)反應(yīng)式和動(dòng)力學(xué)方程?？赡M單相、兩相或三相體系，并可處理固體，也可以模擬帶冷卻劑物流的反應(yīng)器。8.8平推流反應(yīng)器RPlug8.8平推流反應(yīng)器RPlugRPlug模塊的連接圖如下：8.8平推流反應(yīng)器RPlugRPlug

模塊有八組模型參數(shù)：1、模型設(shè)定(Specifications)2、反應(yīng)器構(gòu)型(Configuration)3、產(chǎn)品物流(Streams)4、化學(xué)反應(yīng)(Reactions)5、壓力(Pressure)6、持液量(Holdup)7、催化劑(Catalyst)8、反應(yīng)器直徑(Diameter)8.8平推流反應(yīng)器RPlug1、模型設(shè)定(Specifications)需要指定平推流反應(yīng)器RPlug的類型，輸入對(duì)應(yīng)的反應(yīng)器條件（如果帶有冷卻劑，則包括冷卻劑參數(shù)）。平推流反應(yīng)器RPlug的類型包括：指定溫度的反應(yīng)器（Reactorwithspecifiedtemperature）、絕熱反應(yīng)器（Adiabaticreactor）、恒定冷卻劑溫度的反應(yīng)器（Reactorwithconstantcoolanttemperature）、與冷卻劑并流換熱的反應(yīng)器（Reactorwithco-currentcoolant）、與冷卻劑逆流換熱的反應(yīng)器（Reactorwithcounter-currentcoolant）等。8.8平推流反應(yīng)器RPlug反應(yīng)器類型操作條件8.8平推流反應(yīng)器RPlug2、反應(yīng)器構(gòu)型(Configuration)包括反應(yīng)管長(zhǎng)度、直徑、根數(shù)以及物流和冷卻劑的有效相態(tài)等。反應(yīng)管參數(shù)有效相態(tài)8.8平推流反應(yīng)器RPlug3、產(chǎn)品物流(Streams)當(dāng)有兩股或兩股以上產(chǎn)品物流時(shí)應(yīng)該在該欄設(shè)置各產(chǎn)品物流的出口相態(tài)。8.8平推流反應(yīng)器RPlug4、化學(xué)反應(yīng)(Reactions)RPlug中的化學(xué)反應(yīng)通過選用預(yù)定義的化學(xué)反應(yīng)對(duì)象來設(shè)定。8.8平推流反應(yīng)器RPlug5、壓力(Pressure)包括反應(yīng)器進(jìn)口壓力、反應(yīng)器壓降。反應(yīng)器進(jìn)口壓力反應(yīng)器壓降設(shè)定8.8平推流反應(yīng)器RPlug6、持液量(Holdup)當(dāng)反應(yīng)器中有效相態(tài)不為單相時(shí)，需要對(duì)反應(yīng)器的持液量進(jìn)行設(shè)定，有三種選項(xiàng)。8.8平推流反應(yīng)器RPlug7、催化劑(Catalyst)當(dāng)存在催化劑時(shí)，需在該頁面設(shè)定催化劑裝填量(Catalystloading)、床層孔隙率(Bedvoidage)或顆粒密度(Particledensity)。8.8平推流反應(yīng)器RPlug8、反應(yīng)器直徑(Diameter)當(dāng)反應(yīng)器構(gòu)型中選擇直徑隨反應(yīng)器長(zhǎng)度變化時(shí)，需在該頁面定義不同位置的反應(yīng)器直徑。8.8平推流反應(yīng)器RPlug例8.6反應(yīng)式和指數(shù)型動(dòng)力學(xué)方程如下（其中動(dòng)力學(xué)參數(shù)以英制單位為基準(zhǔn)，濃度為摩爾濃度，反應(yīng)相態(tài)為氣相）：Cl2+C3H6C3H5Cl+HClCl2+C3H6C3H6Cl28.8平推流反應(yīng)器RPlug兩股進(jìn)料混合后進(jìn)入反應(yīng)器，進(jìn)料氯氣（Cl2）的溫度為200℃，壓力為0.2026MPa，流率為0.077kmol/h，進(jìn)料丙烯（C3H6）的溫度為200℃，壓力為0.2026MPa，流率為0.308kmol/h。反應(yīng)器長(zhǎng)7.62m，內(nèi)徑50.8mm，壓降為0，傳熱系數(shù)U=24.412kcal/(h?m2?K)。用180kg/h的水作為冷卻劑與反應(yīng)器逆流換熱，對(duì)于水的進(jìn)口溫度可以設(shè)定初值為80℃，壓力為0.1013MPa，規(guī)定水的出口溫度為90℃。物性方法選用IDEAL。求冷卻劑水的進(jìn)口溫度、產(chǎn)品的溫度以及產(chǎn)品中氯丙烯（C3H5Cl）和1,2-二氯丙烷（C3H6Cl2）的流率各是多少？全混釜反應(yīng)器是返混趨于無窮大的反應(yīng)器，平推流反應(yīng)器是返混為零的反應(yīng)器，這是兩個(gè)極端情況。實(shí)際反應(yīng)器有的接近這樣的理想情況，因而可用這兩個(gè)模塊進(jìn)行近似設(shè)計(jì)、模擬和分析。但是在某些情況下，由于實(shí)際設(shè)備中死角和擋板等的存在形成了滯留區(qū)域，也可能由于不均勻的流路導(dǎo)致流體的旁通，因而，流體的流型不同于全混釜和平推流中流體的流型，而是介于它們之間的一種型式，這時(shí)候可采用多個(gè)模塊組合的方法進(jìn)行模擬。①

多相產(chǎn)物反應(yīng)器

RCSTR模塊或RPlug模塊+Flash2模塊。②

存在滯留區(qū)域的全混釜反應(yīng)器

RCSTR模塊+Flash2模塊+RPlug模塊。③

產(chǎn)生旁通的平推流反應(yīng)器

Fsplit模塊+RPlug模塊+Mixer模塊。④

帶有返混的平推流反應(yīng)器

多個(gè)RCSTR模塊串聯(lián)。8.9間歇式反應(yīng)器RBatch間歇式反應(yīng)器RBatch可以模擬達(dá)到理想混合的間歇或半間歇操作的攪拌釜。通過規(guī)定化學(xué)反應(yīng)式和動(dòng)力學(xué)參數(shù)可計(jì)算物料平衡和能量平衡。間歇式反應(yīng)器RBatch只能夠處理動(dòng)力學(xué)類型的反應(yīng)。8.9間歇式反應(yīng)器RBatch8.9間歇式反應(yīng)器RBatchRBatch模塊的連接圖如下：8.9間歇式反應(yīng)器RBatchRBatch模塊有六組模型參數(shù)：1、模型設(shè)定(Specifications)2、化學(xué)反應(yīng)(Reactions)3、停止判據(jù)(StopCriteria)4、操作時(shí)間(OperationTime)5、連續(xù)加料(ContinuousFeeds)6、控制器(Controllers)8.9間歇式反應(yīng)器RBatch1、模型設(shè)定(Specifications)包括反應(yīng)器操作設(shè)定、壓力設(shè)定和有效相態(tài)。壓力設(shè)定反應(yīng)器操作設(shè)定有效相態(tài)8.9間歇式反應(yīng)器RBatch其中反應(yīng)器操作設(shè)定的類型包括：1、恒溫(Constanttemperature)2、溫度剖形(Temperatureprofiles)3、恒定熱負(fù)荷(Constantheatduty)4、熱負(fù)荷剖形(Heatdutyprofile)5、恒定冷卻劑溫度(Constantcoolanttemperature)6、傳熱用戶子程序(HeatTransferusersubroutine)8.9間歇式反應(yīng)器RBatch壓力設(shè)定包括：1、指定反應(yīng)器壓強(qiáng)(Specifyreactorpressure)2、指定壓強(qiáng)剖形

(Specifyreactorpressureprofile)3、計(jì)算反應(yīng)器壓強(qiáng)

(Calculatereactorpressure)8.9間歇式反應(yīng)器RBatch2、化學(xué)反應(yīng)(Reactions)RBatch中的化學(xué)反應(yīng)通過化學(xué)反應(yīng)對(duì)象定義。8.9間歇式反應(yīng)器RBatch3、停止判據(jù)(StopCriteria)停止判據(jù)為間歇式反應(yīng)器RBatch一個(gè)操作周期結(jié)束的條件，可以設(shè)定一個(gè)或多個(gè)，計(jì)算過程中達(dá)到任何一個(gè)判據(jù)設(shè)定值后，反應(yīng)就停止。8.9間歇式反應(yīng)器RBatch判據(jù)位置有三種可選：反應(yīng)器、排氣收集器、排氣管。8.9間歇式反應(yīng)器RBatch變量類型有13種可選：反應(yīng)時(shí)間、摩爾分率、質(zhì)量分率、轉(zhuǎn)化率、溫度、壓力等。8.9間歇式反應(yīng)器RBatch4、操作時(shí)間(OperationTime)為間歇式反應(yīng)器RBatch的操作周期（Batchcycletime）設(shè)定時(shí)間指標(biāo)有兩種設(shè)定方式：設(shè)定一個(gè)操作周期的時(shí)間（Totalcycletime）；設(shè)定間歇進(jìn)料時(shí)間（Batchfeedtime）和輔助操作時(shí)間（Downtime）。還需要設(shè)定最大計(jì)算時(shí)間（Maximumcalculationtime）和時(shí)間間隔（Timeintervalbetweenprofilepoints）。8.9間歇式反應(yīng)器RBatch8.9間歇式反應(yīng)器RBatch5、連續(xù)加料(ContinuousFeeds)當(dāng)存在連續(xù)加料流股時(shí)，在連續(xù)加料表單中設(shè)置各個(gè)連續(xù)加料流股的流量隨時(shí)間的變化情況。有兩種設(shè)置方式：①基于加料流股的恒定流量

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