第5章 UniSim模拟反应过程ppt课件.ppt

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1、第5章UniSim模拟反应过程化学反应涉及多相（例如气相、液相、反应固体和固体催化剂）、各种几何形状（例如搅拌釜、管流、汇聚和发散喷嘴、螺旋流和膜传递），以及各种动量、热量和质量传递区域（例如粘性流、湍流、传导、辐射、扩散和分散），尤其对连续过程，化学反应器往往需专门设计。教学目的熟悉模拟软件中可获得的反应器模型类型以及它们在过程模拟中的应用；了解特定的反应过程的特点，选择相适应的反应器类型或反应器网络，保证所需产品组分足够的产率和选择性。UniSim反应模块CSTRPlugFlow反应模块类型1.生成能力类

2、反应器转化率反应器(ConversionReactor)变产率反应器(YieldShiftReactor)2.平衡类反应器平衡反应器（EquilibriumReactor）吉布斯反应器(GIBBSReactor，最小自由能原理)3.动力学类反应器连续搅拌釜式反应器(CSTR)平推流反应器（PlugFlowReactor—PFR）(一)生产能力类反应器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ConversionReactor（转化反应器）性质：按照化学反应方程式中计量关系进行反应，指定某一反应物的转

3、化率用途：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。Yieldshiftreactor(变产率反应器)性质：根据每一种产物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1.ConversionReactorUniSim反应模块CSTRPlugFlowConversionReactor——转化率反应器按照化学反应方程式中的计量关系进行反应，指定某一反应物的转化率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

4、系。Conversion%(x%=C0+C1*T+C2*T2)ConversionReactor——化学反应定义进行的每一个化学反应的编号、化学计量关系、反应物转化率。定义UniSim反应集定义UniSim反应集定义UniSim反应集ConversionReactor—连接非绝热反应必须给定热流名称ConversionReactor—参数ConversionReactor--反应选择在化学反应规定中定义的化学反应ConversionReactor--反应选择在化学反应规定中定义的化学反应ConversionR

5、eactor模拟要点选流体包定义ReactionSet确定反应顺序（并发或串联）给出每个反应中Base组分转化率ConversionReactor—示例1甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应：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127.2*0.1068和127.2*0.4273？反应热负荷是多少2.585e+006？ConversionReact

6、or—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73%时，反应器出口温度是多少620.1℃？ConversionReactor—示例3在（1）中增加甲烷部分氧化反应：2CH4+3O2--2CO+4H2O并在原料中增加15kmol/h的氧气。若上述两个反应的CH4转化率均为73%时，反应器出口组分流量是多少（140）（CH4-0.0001）（H2O-0.5717）（CO20.0713）（H2-0.2854）（

7、O2-0）（CO-0.0714）？如果将上述两个反应串联进行，结果又是多少？2.YieldShiftReactorUniSim反应模块CSTRPlugFlowYieldShiftReactor——变产率反应器适用于没有模型或模型过于复杂的反应根据每一种产物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，不知化学计量关系在变产率反应器中有两种方法设定反应：产率或者转化率（二）热力学平衡类反应器根据热力学平衡条件计算反应结果，不考虑动力学可行性。1、平衡反应器E

8、quilibriumReactor2、吉布斯反应器GibbsReactor3.EquilibriumReactorUniSim反应模块CSTRPlugFlowEquilibriumReactor—平衡反应器性质：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。Equilib