AspenPlus初级课程-反应器单元

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1、AspenPlus使用方法ReactorModels反应器模块反应器模块的类别生产能力类反应器(2种)热力学平衡类反应器(2种)化学动力学类反应器(3种)分为三大类七种反应器:生产能力类反应器1、化学计量反应器(RStoic)StoichiometricReactor2、产率反应器(RYield)YieldReactor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。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

2、: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—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100kmol/hr。若反应在恒压及等温条件下进行,系统总压为0.1013MPa,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0.1013MPa,反应器进口温度为950℃,当反应器出口处CH4转化率为

3、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—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100kmol/hr。反应在恒压及等温条件下进行,系统总压为0.1013MPa,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

4、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?RYield—示例(2)若在示例(1)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?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1、平衡反应器(REquil)EquilibriumReactor2、吉布斯反应器(RGibbs)GibbsReactor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。REquil——平衡

5、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—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100kmol/hr。若反应在恒压及等温条件下进行,系统总压为0.1013MPa,温度为750℃,当反应器出口处达到平衡时,CO2和H2的产量是多少?反应热负荷是多少?REquil—示例(2)分析示例(1)中反应温度在

6、300~1000℃范围变化时对反应器出口物流CH4质量分率的影响。REquil—示例(3)将示例(1)中的反应温度设为1000℃,分别分析反应(1)和反应(2)的趋近平衡温度在–200~0℃范围变化时对反应器出口物流CH4质量分率和CO/CO2摩尔比的影响。RGibbs—吉布斯反应器性质:根据系统的Gibbs自由能趋于最小值的原则,计算同时达到化学平衡和相平衡时的系统组成和相分布。用途:已知化学反应式,不知道反应历程和动力学可行性,估算可能达到的化学平衡和相平衡结果。RGibbs——连接RGibbs—示例(1)甲烷与水蒸汽在镍

7、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100kmol/hr。若反应在恒压及等温条件下进行,系统总压为0.1013MPa,温度为750℃,当反应器出口处达到平衡时,CO2和H2的产量是多少?反应热负荷是多少?与REquil的结果进行比较。RGibbs—示例(2)若在示例(1)中的原料气中加入25kmol/hr的氮气,并考虑氮与氢结合生成氨的副反应,求反应器出口物流中CH4和NH3的质量分率。如果将氮设为惰性组份,结果有什么变化?化学动力学类反应器1、全混釜反应器(RCSTR)ContinuousSti

8、rredTankReactor2、平推流反应器(RPlug)PlugFlowReactor3、间歇釜反应器(RBatch)BatchReactor根据化学动力学计算反应结果。包含三种反应器。RCSTR—全混釜反应器性质:釜内达到理想混合。可模拟单、两、三相的体系,并可处理固体

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