化工系统工程基础（邱彤）第2题

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1、大作业2化92张圣夫2009011878题：常温常压条件下(25°C)丁二烯和乙烯的等摩尔混合物，流率为lkmol/h,在平推流反应器(PFR)中进行放热反应，生成环己烯。反应器长6米，内径0.5米，假设反应在绝热条件下，且忽略反应器压降。在原料进入反应器前，反应器出口物流对原料进行预热，预热后温度为440°C。流程图及反应相关数据如下。设计产品经原料冷却后(Stream4)的分离流程，即图中的SEPUNIT,可包括压缩机、闪蒸罐、塔器等(反应器除外)，在保证产品环己烯纯度(99%mol)的前提下，减小产品损失。SEPUNrrHI

2、ERARCHY图1反应流程图丁二炜和乙坤合成环己炜的化学反应方程式如下:c4h6+c2h4^c6h10(A)(B)(C)及庄速率方程比4下：—仃=kmol/nr・s1・15如R丸中：A=0.08186exp/kniol-s图2反应相关数据解：解题思路：使用Aspen对该过程进行模拟，先模拟反应部分，获得反应后的物料情况（温度、压力、组成等）；然后再根据物料情况设计分离过程。1.反应部分:1.1图3：反应部分流程图参数设置：组分的输入：JSelectionPeUoleum共有三个组分（C2H4、C4H6和C6H10），如图4所示：N

3、onconvendonal

4、yEnterpriseDatabase

5、DefinecomponentsComponentIDTypeComponentnameFormula►C4H6ConventionalL3-BUTADIENEC4H6-4C2H4ConventionalETHYLENEC2H4C6H10ConventionalCYCLOHEXENEC6H10-2米图4：组分的输入•物性方法的选择：同大作业1相似，该题也均为桂类的反应与分离，故选用PENG-ROB方法，如图5所示:"Global]FlowsheetSections

6、

7、ReferencedP(oce$$type:Basemethod:Henrycomponents:Propertymethod:

8、PENG-ROB3PeUoleumcalculationoptionsFreewatermethod:ST厂M~▼Watersolubility:3▼ElectrolytecalculationoptionsChemistryID:IVU$etruecomponentsModifypiopertymodels厂Heatofmixing厂Poynlingcouecbon厂Useliq.reference

9、-stateenthalpy图5：物性方法的选择•进料参数的设置：只有一股物流进料（stream3）,将其温度、压力及组成输入即可，如图6所示:^/SpecificationsFlashOptions

10、PSD

11、ComponentAttr.

12、EOOptions

13、Sub$Ueamname:yMIXED

14、Tempefalure二

15、

16、25n

17、cd

18、Pressureh

19、atm二

20、Totalflow:Mole1Jkmol/hr二Statevariables二

21、RefTemperaUrelComposition

22、Mole-Flow[kmoi/h

23、rComponentValueC4H60.5C2H40.5C6H10bSolvent:JJ图6：stream3参数运行程序后发现无法计算，检查程序，在换热器出存在回路•需进行流线切割，除stream3外只有stream1参数已知，故选其为切割流线，如图7所示：FlashOptions

24、PSD

25、ComponentAUt

26、EOOptionsSub$treamname:[/MIXEDStatevariables[Temperature[440[C3

27、Pressure[l

28、atmTotalflow:

29、Mole

30、

31、kmol/hr3Solve

32、nt:jJ习RefTemperaHComposition

33、Mole-Flow

34、kmol/h(ComponentValueC4H605►C2H40.5C6H10图7：stream1参数•换热器参数设置：换热器选用简单模型即可，并流接触，出口温度为440°C,如图8所示：^/Specifications^LMTD

35、PressureDrop

36、ZUMethods

37、FilmCoefficients

38、CalculationGShortcutCDetailedCShelfeTubeCAicCooled「PlateTransferUAtoshor

39、tcutFlowarrangementHotfluid:Flowdirection:Co-cutrenlExchangerType:[HeaTexchangeiNoshellsinseries:

40、1厂CalculatenumberofshellsS