AspenPlus应用基础反应器.ppt

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1、Aspen Plus 使用方法Reactor Models 反应器模块反应器模块的类别1.生产能力类反应器（生产能力类反应器（2种）种）2.热力学平衡类反应器（热力学平衡类反应器（2种）种）3.化学动力学类反应器（化学动力学类反应器（3种）种）分为三大类七种反应器：分为三大类七种反应器：生产能力类反应器1、化学计量反应器化学计量反应器（RStoic）Stoichiometric Reactor2、产率反应器产率反应器（RYield）Yield Reactor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

2、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：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 RStoic 模型参数模型参数RStoicRStoic 模块有六组模型参数：模块有六组模型参数：模块有六组模型参数：模块有六组模型参数：1 1 1 1、模型、模型、模型、模型设定设定设定设定 (Specifications)(Specifications)2 2、化学反应、化学反应、化学反应、化学反应 (Reactions)(Reactions)3 3、反应热、反应热、反应热、反应热 (Heat of Reaction)(He

3、at of Reaction)4 4、选择性、选择性、选择性、选择性 (Selectivity)(Selectivity)5 5、粒度分布、粒度分布、粒度分布、粒度分布 (PSD)(PSD)6 6、组分属性、组分属性、组分属性、组分属性 (Component(Component AttrAttr.).)RStoic RStoic 模型设定模型设定模型设定包含操作条件设定和有效相态设定模型设定包含操作条件设定和有效相态设定模型设定包含操作条件设定和有效相态设定模型设定包含操作条件设定和有效相态设定模型设定包含操作条件设定和有效相态设定模型设定包含操作条件设定和有效相态设定：1 1 1 1、操作条

4、件、操作条件、操作条件、操作条件 (Operation Conditions)(Operation Conditions)(1)(1)压力；压力；压力；压力；(2)(2)温度温度温度温度/热负荷热负荷热负荷热负荷 2 2、有效相态、有效相态、有效相态、有效相态 (Valid Phases)(Valid Phases)汽汽汽汽 /液液液液 /固固固固 /汽汽汽汽-液液液液 /汽汽汽汽-液液液液-液液液液 /液液液液-游离水游离水游离水游离水 /汽汽汽汽-液液液液-游离水游离水游离水游离水RStoic RStoic 化学反应化学反应定义定义定义定义RStoicRStoicRStoic中进行的每一个

5、化学反中进行的每一个化学反中进行的每一个化学反中进行的每一个化学反应的编号、化学计量关系、产物生成速应的编号、化学计量关系、产物生成速应的编号、化学计量关系、产物生成速应的编号、化学计量关系、产物生成速率或反应物转化率。并指明计算多个反率或反应物转化率。并指明计算多个反率或反应物转化率。并指明计算多个反率或反应物转化率。并指明计算多个反应的转化率时是否按照串联反应方式计应的转化率时是否按照串联反应方式计应的转化率时是否按照串联反应方式计应的转化率时是否按照串联反应方式计算。算。算。算。RStoic RStoic 反应热反应热设定反应热的计算类型：设定反应热的计算类型：设定反应热的计算类型：设定

6、反应热的计算类型：、不计算反应热；、不计算反应热；、不计算反应热；、不计算反应热；、根据生成热计算反应热；、根据生成热计算反应热；、根据生成热计算反应热；、根据生成热计算反应热；、用户指定反应热。、用户指定反应热。、用户指定反应热。、用户指定反应热。RStoic RStoic 选择性选择性选择性定义为：选择性定义为：选择性定义为：选择性定义为：P P代表选定组分代表选定组分代表选定组分代表选定组分 (selected)(selected)P P的生成摩尔数；的生成摩尔数；的生成摩尔数；的生成摩尔数；A A代表参照组分代表参照组分代表参照组分代表参照组分 (reference)(referenc

7、e)A A的消耗摩尔数；的消耗摩尔数；的消耗摩尔数；的消耗摩尔数；r re eal al 代表反应器内的实际情况；代表反应器内的实际情况；代表反应器内的实际情况；代表反应器内的实际情况；ideal ideal 代表只有代表只有代表只有代表只有A AP P一个反应发生时的情况。一个反应发生时的情况。一个反应发生时的情况。一个反应发生时的情况。RStoic 示例（1）甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应为甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应为甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应为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原料气中甲烷与水蒸汽的摩尔比为原料气中甲烷与水蒸汽的摩尔比

8、为原料气中甲烷与水蒸汽的摩尔比为1 1 4 4，流量为流量为流量为流量为100 100 kmolkmol/hr/hr。若反应在恒压及等温条件下进行，系统总若反应在恒压及等温条件下进行，系统总若反应在恒压及等温条件下进行，系统总若反应在恒压及等温条件下进行，系统总压为压为压为压为0.1013 0.1013 MPaMPa，温度为温度为温度为温度为750 750，当反应器出，当反应器出，当反应器出，当反应器出口处口处口处口处CHCH4 4转化率为转化率为转化率为转化率为73%73%时，时，时，时，COCO2 2和和和和HH2 2的产量是的产量是的产量是的产量是多少？反应热负荷是多少？多少？反应热负荷

9、是多少？多少？反应热负荷是多少？多少？反应热负荷是多少？RStoic 示例（2）反应和原料同示例反应和原料同示例（1 1），），若若反应在恒压及绝热条件下进行，反应在恒压及绝热条件下进行，系统总压为系统总压为0.1013 MPa，反应器进反应器进口温度为口温度为950，当反应器出口处当反应器出口处CH4转化率为转化率为73%时，反应器出口时，反应器出口温度是多少？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 RYield 模型参数模

10、型参数RYieldRYield 模块有五组模型参数：模块有五组模型参数：模块有五组模型参数：模块有五组模型参数：1 1 1 1、模型、模型、模型、模型设定设定设定设定 (Specifications)(Specifications)2 2、产率、产率、产率、产率 (Yield)(Yield)3 3、闪蒸选项、闪蒸选项、闪蒸选项、闪蒸选项 (Flash Options)(Flash Options)4 4、粒度分布、粒度分布、粒度分布、粒度分布 (PSD)(PSD)5 5、组分属性、组分属性、组分属性、组分属性 (Component(Component AttrAttr.).)RYield RY

11、ield 模型设定模型设定模型设定包含操作条件设定和有效相态设定模型设定包含操作条件设定和有效相态设定模型设定包含操作条件设定和有效相态设定模型设定包含操作条件设定和有效相态设定模型设定包含操作条件设定和有效相态设定模型设定包含操作条件设定和有效相态设定：1 1 1 1、操作条件、操作条件、操作条件、操作条件 (Operation Conditions)(Operation Conditions)(1)(1)压力；压力；压力；压力；(2)(2)温度温度温度温度/热负荷热负荷热负荷热负荷 2 2、有效相态、有效相态、有效相态、有效相态 (Valid Phases)(Valid Phases)汽汽

12、汽汽 /液液液液 /固固固固 /汽汽汽汽-液液液液 /汽汽汽汽-液液液液-液液液液 /液液液液-游离水游离水游离水游离水 /汽汽汽汽-液液液液-游离水游离水游离水游离水RYield RYield 产率产率指定相对于每一单位质量非惰性进料指定相对于每一单位质量非惰性进料指定相对于每一单位质量非惰性进料指定相对于每一单位质量非惰性进料而言，而言，而言，而言，RYieldRYieldRYield出口物流出口物流出口物流出口物流中各种组分间的中各种组分间的中各种组分间的中各种组分间的相对产率。并设定进料中的惰性组分。相对产率。并设定进料中的惰性组分。相对产率。并设定进料中的惰性组分。相对产率。并设定进

13、料中的惰性组分。RYield 示例（1）甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应为甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应为甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应为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原料气中甲烷与水蒸汽的摩尔比为原料气中甲烷与水蒸汽的摩尔比为原料气中甲烷与水蒸汽的摩尔比为1 1 4 4，流量为，流量为，流量为，流量为100 100 kmolkmol/hr/hr。反应在恒压及等温条件下进行，系统反应在恒压及等温条件下进行，系统反应在恒压及等温条件下进行，系统反应在恒压及等温条件下进行，系统总压为总压为总压为总压为0.1013 0.1013 MPaMPa，温度为温

14、度为温度为温度为750 750，如果反应器出口，如果反应器出口，如果反应器出口，如果反应器出口物流中摩尔比率物流中摩尔比率物流中摩尔比率物流中摩尔比率CHCH4 4 H H2 2O:COO:CO2 2:H:H2 2等于等于等于等于1:2:3:41:2:3:4时，时，时，时，COCO2 2和和和和HH2 2的产量是多少？需要移走的反应热负荷的产量是多少？需要移走的反应热负荷的产量是多少？需要移走的反应热负荷的产量是多少？需要移走的反应热负荷是多少？此结果是否满足总质量平衡？是否满足元素是多少？此结果是否满足总质量平衡？是否满足元素是多少？此结果是否满足总质量平衡？是否满足元素是多少？此结果是否满

15、足总质量平衡？是否满足元素平衡？平衡？平衡？平衡？RYield 示例（2）若在示例若在示例（1）的原料气中的原料气中加入加入 25 kmol/hr 氮气，其余条氮气，其余条件不变，计算结果会发生什么件不变，计算结果会发生什么变化？变化？RYield 示例（3）以示例以示例（2）的结果为基础，的结果为基础，在在Ryied模块的产率设置项中模块的产率设置项中将氮气设置为惰性组份，重新将氮气设置为惰性组份，重新计算，结果如何？计算，结果如何？热力学平衡类反应器1、平衡反应器平衡反应器（REquil）Equilibrium Reactor2、吉布斯反应器吉布斯反应器（RGibbs）Gibbs Reac

16、tor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 REquil 模型参数模型参数REquilREquil 模块有四组模型参数：模块有四组模型参数：模块有四组模型参数：模块有四组模型参数：1 1 1 1、模型、模型、模型、模型设定设定设定设定 (Specifications)(Specifications)2 2、化学反应、化学反应、化学反

17、应、化学反应 (Reactions)(Reactions)3 3、收敛、收敛、收敛、收敛 (Convergence)(Convergence)4 4、液沫夹带、液沫夹带、液沫夹带、液沫夹带 (Entrainment)(Entrainment)REquil REquil 模型设定模型设定模型设定包含操作条件设定和有效相态设定模型设定包含操作条件设定和有效相态设定模型设定包含操作条件设定和有效相态设定模型设定包含操作条件设定和有效相态设定模型设定包含操作条件设定和有效相态设定模型设定包含操作条件设定和有效相态设定：1 1 1 1、操作条件、操作条件、操作条件、操作条件 (Operation Con

18、ditions)(Operation Conditions)(1)(1)压力；压力；压力；压力；(2)(2)温度温度温度温度/热负荷热负荷热负荷热负荷 2 2、有效相态、有效相态、有效相态、有效相态 (Valid Phases)(Valid Phases)汽汽汽汽 /液液液液 /固固固固 /汽汽汽汽-液液液液 /汽汽汽汽-液液液液-液液液液 /液液液液-游离水游离水游离水游离水 /汽汽汽汽-液液液液-游离水游离水游离水游离水REquil REquil 化学反应化学反应定义定义定义定义REquilREquilREquil中进行的每一个化学反应中进行的每一个化学反应中进行的每一个化学反应中进行的每

19、一个化学反应的编号、化学计量关系、产物生成比速率的编号、化学计量关系、产物生成比速率的编号、化学计量关系、产物生成比速率的编号、化学计量关系、产物生成比速率(Extend)(Extend)或趋近平衡温度或趋近平衡温度或趋近平衡温度或趋近平衡温度(Temperature(Temperature Approach)Approach)。比速率比速率比速率比速率=速率速率速率速率/化学计量系数化学计量系数化学计量系数化学计量系数趋近平衡温度趋近平衡温度趋近平衡温度趋近平衡温度=TTTT意指在意指在意指在意指在T+T+TTTT下计算化下计算化下计算化下计算化学反应平衡。学反应平衡。学反应平衡。学反应平衡

20、。REquil 示例（1）甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应为甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应为甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应为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原料气中甲烷与水蒸汽的摩尔比为原料气中甲烷与水蒸汽的摩尔比为原料气中甲烷与水蒸汽的摩尔比为1 1 4 4，流量为流量为流量为流量为100 100 kmolkmol/hr/hr。若反应在恒压及等温条件若反应在恒压及等温条件若反应在恒压及等温条件若反应在恒压及等温条件下进行，系统总压为下进行，系统总压为下进行，系统总压为下进行，系统总压为0.1013 0.1013 MPaMPa，温度为温度为温度为温

21、度为750 750，当反应器出口处达到平衡时，当反应器出口处达到平衡时，CO2和和H2的的产量是多少？反应热负荷是多少？产量是多少？反应热负荷是多少？REquil 示例（2）分析示例分析示例（1）中反应温度中反应温度在在3001000 范围变化时对反范围变化时对反应器出口物流应器出口物流CH4质量分率的质量分率的影响。影响。REquil 示例（3）将示例将示例(1)中的反应温度设为中的反应温度设为1000，分别分析反应，分别分析反应(1)和反和反应应(2)的趋近平衡温度在的趋近平衡温度在 200 0 范围变化时对反应器出口物范围变化时对反应器出口物流流CH4质量分率和质量分率和CO/CO2摩尔

22、比摩尔比的影响。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 RGibbs 模型参数模型参数RGibbsRGibbs 模块有五组模型参数：模块有五组模型参数：模块有五组模型参数：模块有五组模型参数：1 1 1 1、模型、模型、模型、模型设定设定设定设定 (Specifications)(Specifications)2 2、产物、产物、产物、产物 (Products)(Products)3

23、3、物流指定、物流指定、物流指定、物流指定 (Assign Steams)(Assign Steams)4 4、惰性物、惰性物、惰性物、惰性物 (InertsInerts)5 5、限制平衡、限制平衡、限制平衡、限制平衡 (Restricted Equilibrium)(Restricted Equilibrium)RGibbs RGibbs 模型设定模型设定模型设定包含操作条件、计算选项和相态设定模型设定包含操作条件、计算选项和相态设定模型设定包含操作条件、计算选项和相态设定模型设定包含操作条件、计算选项和相态设定模型设定包含操作条件、计算选项和相态设定模型设定包含操作条件、计算选项和相态设定

24、：1 1 1 1、操作条件、操作条件、操作条件、操作条件 (Operation Conditions)(Operation Conditions)(1)(1)压力；压力；压力；压力；(2)(2)温度温度温度温度/热负荷热负荷热负荷热负荷 2 2、计算选项、计算选项、计算选项、计算选项 (Calculation Options)(Calculation Options)仅计算相平衡仅计算相平衡仅计算相平衡仅计算相平衡/同时计算化学平衡和相平衡同时计算化学平衡和相平衡同时计算化学平衡和相平衡同时计算化学平衡和相平衡/是否限是否限是否限是否限制化学平衡制化学平衡制化学平衡制化学平衡3 3、相态、相态

25、、相态、相态 (Phases)(Phases)输入存在的相态数。输入存在的相态数。输入存在的相态数。输入存在的相态数。RGibbs RGibbs 产物产物有三种选择：有三种选择：有三种选择：有三种选择：1 1 1 1、系统中的所有组分都可以是产物；、系统中的所有组分都可以是产物；、系统中的所有组分都可以是产物；、系统中的所有组分都可以是产物；2 2、指定可能的产物组分；、指定可能的产物组分；、指定可能的产物组分；、指定可能的产物组分；3 3、定义产物存在的相态、定义产物存在的相态、定义产物存在的相态、定义产物存在的相态。RGibbs RGibbs 限制平衡限制平衡有两种选择：有两种选择：有两种

26、选择：有两种选择：1 1 1 1、设定整个系统的趋近平衡温度；、设定整个系统的趋近平衡温度；、设定整个系统的趋近平衡温度；、设定整个系统的趋近平衡温度；2 2、指定各个化学反应趋近平衡的温度，、指定各个化学反应趋近平衡的温度，、指定各个化学反应趋近平衡的温度，、指定各个化学反应趋近平衡的温度，需要知道化学反应方程式需要知道化学反应方程式需要知道化学反应方程式需要知道化学反应方程式。RGibbs 示例（1）甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应为：甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应为：甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应为：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原料气中甲

27、烷与水蒸汽的摩尔比为原料气中甲烷与水蒸汽的摩尔比为原料气中甲烷与水蒸汽的摩尔比为1 1 4 4，流量为流量为流量为流量为100 100 kmolkmol/hr/hr。若反应在恒压及等温条件若反应在恒压及等温条件若反应在恒压及等温条件若反应在恒压及等温条件下进行，系统总压为下进行，系统总压为下进行，系统总压为下进行，系统总压为0.1013 0.1013 MPaMPa，温度为温度为温度为温度为750750 ，当反应器出口处达到平衡时，当反应器出口处达到平衡时，CO2和和H2的的产量是多少？反应热负荷是多少？与产量是多少？反应热负荷是多少？与REquil的的结果进行比较。结果进行比较。RGibbs

28、示例（2）若若在示例在示例(1)中的原料气中加中的原料气中加入入25 kmol/hr 的氮气的氮气，并考虑氮并考虑氮与氢结合生成氨的副反应，求反与氢结合生成氨的副反应，求反应器出口物流中应器出口物流中CH4和和NH3的质的质量分率。如果将氮设为惰性组份，量分率。如果将氮设为惰性组份，结果有什么变化？结果有什么变化？化学动力学类反应器1、全混釜反应器（全混釜反应器（RCSTR）Continuous Stirred Tank Reactor2、平推流反应器（平推流反应器（RPlug）Plug Flow Reactor3、间歇釜反应器（间歇釜反应器（RBatch)Batch Reactor根据化学动

29、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。可同时处理动力学控制和平衡控制两类反应。用途：已知化学反应式、动力学方程和平衡关系，计算所需的反应器体积和反应时间，以及反应器热负荷。RCSTR 连接RCSTR RCSTR 模型参数模型参数RCSTRRCSTR模块有两组模型参数：模块有两组模型参数：模块有两组模型参数：模块有两组模型参数：1 1、操作条件操作条件操作条件操作条件 (Operation Conditions)(Operation Conditions)1)1)压力压力压力压力 (Pressure)(Pressu

30、re)2)2)温度温度温度温度/热负荷热负荷热负荷热负荷(Temperature/Heat(Temperature/Heat Duty)Duty)2 2、持料状态持料状态持料状态持料状态 (Holdup)(Holdup)1)1)有效相态有效相态有效相态有效相态 (Valid Phases)(Valid Phases)2)2)设定方式设定方式设定方式设定方式 (Specification Type)(Specification Type)RCSTR RCSTR 设定方式设定方式设定方式设定方式设定方式设定方式有有有有 7 7 个可选项：个可选项：个可选项：个可选项：1 1、反应器体积反应器体积反

31、应器体积反应器体积 (Reactor Volume)(Reactor Volume)只需输入反应器的体积。只需输入反应器的体积。只需输入反应器的体积。只需输入反应器的体积。2 2、停留时间停留时间停留时间停留时间 (Residence Time)(Residence Time)只需输入物料在反应器中的平均停只需输入物料在反应器中的平均停只需输入物料在反应器中的平均停只需输入物料在反应器中的平均停留时间。留时间。留时间。留时间。3、反应器体积和相体积、反应器体积和相体积 (Reactor Volume&Phase Volume)必须输入反应器体积和气相必须输入反应器体积和气相/凝聚相凝聚相所占的

32、体积。所占的体积。4、反应器体积和相体积分率、反应器体积和相体积分率 (Reactor Volume&Phase Volume Fraction)必须输入反应器体积和气相必须输入反应器体积和气相/凝聚相所凝聚相所占的体积分率占的体积分率。5、反应器体积和相停留时间、反应器体积和相停留时间 (Reactor Volume&Phase Residence Time)必须输入反应器体积和气相必须输入反应器体积和气相/凝聚相凝聚相在反应器中的停留时间在反应器中的停留时间。6、停留时间和相体积分率、停留时间和相体积分率 (Residence Time&Phase Volume Fraction)必须输入

33、物料在反应器中的总平均停必须输入物料在反应器中的总平均停留时间和气相留时间和气相/凝聚相所占的体积分率。凝聚相所占的体积分率。7、相停留时间和体积分率、相停留时间和体积分率 (Phase Residence Time&Volume Fraction)必须输入气相必须输入气相/凝聚相在反应器中的停凝聚相在反应器中的停留时间和所占的体积分率。留时间和所占的体积分率。RCSTR RCSTR 选择反应选择反应RCSTRRCSTR中的化学反应通中的化学反应通过选用预定义的化学反应对过选用预定义的化学反应对象来设定象来设定。Reactions 化学反应对象用用途途：为为三三类类动动力力学学反反应应器器模模

34、块块和和RadFrac 模模块块提提供供反反应应的的计计量量关关系系、平平衡衡关关系和动力学关系。系和动力学关系。Reactions 对象类型创创建建化化学学反反应应对对象象时时，需需赋赋予予对对象象ID和和选选择择对对象象类类型型。我我们们可可用用的的类类型型有有三种：三种：1、LHHW 型型 (Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson)2、幂律型幂律型(Power Law)3、反应精馏型反应精馏型(Reac-Dist)Reactions 反应设定每每一一个个化化学学反反应应对对象象可可以以包包含含多多个个化化学学反反应应，每每个个反反应应都都要要设设定定计计量量

35、学学参参数和动力学参数数和动力学参数/平衡参数。平衡参数。1、计量学参数、计量学参数(Stoichiometry)2、动力学参数动力学参数(Kinetic)3、平衡参数平衡参数(Equilibrium)Reactions 计量学参数计量学参数在在计计量量学学表表单单中中为为每每一一个个化化学学反反应应创创建建一一个个对对象象，并并选选择择对对象象类类型型为为动动 力力 学学 (Kinetic)或或 平平 衡衡 (Equilibrium)型型。输输入入反反应应方方程程式式中中的的化化学学计计量量系系数数，对对于于幂幂律律型型反反应应对对象象，还还要要输输入入动动力力学学方方程程式式中中每每一一个

36、浓度因子的幂指数。个浓度因子的幂指数。Reactions 动力学参数动力学参数(1)在在动动力力学学表表单单中中为为每每一一个个化化学学反反应输入反应动力学参数。应输入反应动力学参数。幂律型：反应动力学因子即反应速率常数幂律型：反应动力学因子即反应速率常数k k，它与温度的关系用修正的，它与温度的关系用修正的Arrhenius方程表示：方程表示：Reactions 动力学参数动力学参数(2)LHHW型型的的反应速率方程：反应速率方程：RCSTR 示例（1）甲醛和氨按照以下化学反应生成乌洛托品：甲醛和氨按照以下化学反应生成乌洛托品：甲醛和氨按照以下化学反应生成乌洛托品：甲醛和氨按照以下化学反应生

37、成乌洛托品：反反应应器器容容积积为为5m3，装装填填系系数数为为0.6，输输入入氮氮气气作作为为保保护护气气体体。为为了了保保证证釜釜内内的的惰惰性性环环境境，输输入入氮氮气气量量应应该该使使出出釜釜物物料料的的气气相相分分率率保保持持在在0.001左左右右。加加料料氨氨水水的的浓浓度度为为4.1kmol/m3，流流量量为为32.5 m3/hr。加加料料甲甲醛醛水水溶溶液液的的浓浓度度为为6.3 kmol/m3，流流量量为为32.5m3/hr。求求35 C下下乌乌洛洛托托品品的的产产量量和和输输入入氮氮气气流流量量，并并分分析析反反应应温温度度在在2060 C范围里对甲醛转化率的影响。范围里对

38、甲醛转化率的影响。反应速率方程式如右：反应速率方程式如右：反应速率方程式如右：反应速率方程式如右：式中：式中：式中：式中：RPlug 平推流反应器性质：反应器内完全没有返混。可模拟单、两、三相的体系。只能处理动力学控制反应。可模拟换热夹套。用途：已知化学反应式和动力学方程，计算所能达到的转化率，或所需的反应器体积，以及反应器热负荷。RPlug 连接(1)RPlug 连接(2)RPlug RPlug 模型参数模型参数RPlug RPlug 模块有四组模型参数模块有四组模型参数模块有四组模型参数模块有四组模型参数：1 1 1 1、模型、模型、模型、模型设定设定设定设定 (Specification

39、s)(Specifications)2 2、反应器构型、反应器构型、反应器构型、反应器构型 (Configuration)(Configuration)3 3、化学反应、化学反应、化学反应、化学反应 (Reactions)(Reactions)4 4、压力、压力、压力、压力 (Pressure)(Pressure)RPlug RPlug 模型设定模型设定设定反应器类型，共有五种类型：设定反应器类型，共有五种类型：设定反应器类型，共有五种类型：设定反应器类型，共有五种类型：设定反应器类型，共有五种类型：设定反应器类型，共有五种类型：1 1 1 1、指定温度的反应器、指定温度的反应器、指定温度的反

40、应器、指定温度的反应器 (Reactor with specified(Reactor with specified temperature)temperature)，有三种方式设定操作条件：，有三种方式设定操作条件：，有三种方式设定操作条件：，有三种方式设定操作条件：1)1)进料温度下的恒温进料温度下的恒温进料温度下的恒温进料温度下的恒温 (Constant at inlet temperature)(Constant at inlet temperature)2)2)指定反应器温度指定反应器温度指定反应器温度指定反应器温度 (Constant at specified reactor Co

41、nstant at specified reactor temperaturetemperature)3)3)温度剖形温度剖形温度剖形温度剖形 (Temperature Profile)(Temperature Profile)，指定沿反应器长，指定沿反应器长，指定沿反应器长，指定沿反应器长度的温度分布度的温度分布度的温度分布度的温度分布2 2、绝热反应器、绝热反应器、绝热反应器、绝热反应器 (Adiabatic Reactor)(Adiabatic Reactor)3 3、恒定冷却剂温度的反应器、恒定冷却剂温度的反应器、恒定冷却剂温度的反应器、恒定冷却剂温度的反应器)，设定传热系数和冷，设定

42、传热系数和冷，设定传热系数和冷，设定传热系数和冷却剂温度。却剂温度。却剂温度。却剂温度。4 4、与冷却剂并流换热的反应器、与冷却剂并流换热的反应器、与冷却剂并流换热的反应器、与冷却剂并流换热的反应器 (Reactor with co-Reactor with co-current coolant)current coolant)，设定传热系数。，设定传热系数。，设定传热系数。，设定传热系数。5 5、与冷却剂逆流换热的反应器、与冷却剂逆流换热的反应器、与冷却剂逆流换热的反应器、与冷却剂逆流换热的反应器 (Reactor with Reactor with counter-current cool

43、ant)counter-current coolant)，设定传热系数。，设定传热系数。，设定传热系数。，设定传热系数。RPlug RPlug 反应器反应器构型构型反应器构型需要输入反应器中反反应器构型需要输入反应器中反反应器构型需要输入反应器中反反应器构型需要输入反应器中反应管的根数、反应管的长度和直径，应管的根数、反应管的长度和直径，应管的根数、反应管的长度和直径，应管的根数、反应管的长度和直径，并指定有效相态。并指定有效相态。并指定有效相态。并指定有效相态。RPlug 示例（1）丁二烯和乙烯合成环己烯的化学反应方程式如下：丁二烯和乙烯合成环己烯的化学反应方程式如下：丁二烯和乙烯合成环己烯

44、的化学反应方程式如下：丁二烯和乙烯合成环己烯的化学反应方程式如下：反反应应器器长长5米米、内内径径0.5米米，压压降降可可忽忽略略。加加料料为为丁丁二二烯烯和和乙乙烯烯的的等等摩摩尔尔常常压压混混合合物物，温温度度为为440 C。如如果果反反应应在在绝绝热热条条件件下下进进行行，要要求求丁丁二二烯烯的的转转化化率率达到达到12%，试求环己烯的产量，试求环己烯的产量 。反应速率方程式如右：反应速率方程式如右：反应速率方程式如右：反应速率方程式如右：式中：式中：式中：式中：RPlug 示例（2）作出示例作出示例(1)中中温度和环己烯温度和环己烯摩尔分率沿反应器长度的分布图摩尔分率沿反应器长度的分布

45、图。分析反应器分析反应器压力压力在在0.11.0 MPa 范围内范围内对环己烯产量的影响。对环己烯产量的影响。RBatch 间歇釜反应器性质：间歇或半间歇操作的搅拌釜，釜内达到理想混合。自动根据加料和辅助时间提供缓冲罐，实现与连续过程的连接。用途：已知化学反应式、动力学方程和平衡关系，计算所需的反应器体积和反应时间，以及反应器热负荷。RBatch 连接RBatch RBatch 模型参数模型参数RBatch RBatch 模块有六组模型参数模块有六组模型参数模块有六组模型参数模块有六组模型参数：1 1 1 1、模型、模型、模型、模型设定设定设定设定 (Specifications)(Speci

46、fications)2 2、化学反应、化学反应、化学反应、化学反应 (Reactions)(Reactions)3 3、停止判据、停止判据、停止判据、停止判据 (Stop Criteria)(Stop Criteria)4 4、操作时间、操作时间、操作时间、操作时间 (Operation Time)(Operation Time)5 5、连续加料、连续加料、连续加料、连续加料 (Continuous Feeds)(Continuous Feeds)6 6、控制器控制器控制器控制器 (Controllers)(Controllers)RBatch RBatch 模型设定模型设定模型设定包含操作设

47、定、压力设定和有效相态模型设定包含操作设定、压力设定和有效相态模型设定包含操作设定、压力设定和有效相态模型设定包含操作设定、压力设定和有效相态模型设定包含操作设定、压力设定和有效相态模型设定包含操作设定、压力设定和有效相态：反应器操作设定反应器操作设定反应器操作设定反应器操作设定 (Reactor Operating Specification)(Reactor Operating Specification)有六个选项供选择：有六个选项供选择：有六个选项供选择：有六个选项供选择：1 1、恒温、恒温、恒温、恒温 (Constant Temperature)(Constant Temperatu

48、re)2 2、温度剖形、温度剖形、温度剖形、温度剖形 (Temperature Profiles)(Temperature Profiles)3 3、恒定热负荷、恒定热负荷、恒定热负荷、恒定热负荷 (Constant Heat Duty)(Constant Heat Duty)4 4、热负荷剖形、热负荷剖形、热负荷剖形、热负荷剖形 (Heat Duty Profile)(Heat Duty Profile)5 5、恒定冷却剂温度、恒定冷却剂温度、恒定冷却剂温度、恒定冷却剂温度 (Constant Coolant Temperature)(Constant Coolant Temperature

49、)6 6、传热用户子程序、传热用户子程序、传热用户子程序、传热用户子程序 (Heat Transfer User Subroutine)(Heat Transfer User Subroutine)压力设定压力设定压力设定压力设定 (Pressure Specification)(Pressure Specification)有三个选项供选择：有三个选项供选择：有三个选项供选择：有三个选项供选择：1 1、指定反应器压力、指定反应器压力、指定反应器压力、指定反应器压力 (Specify Reactor Pressure)(Specify Reactor Pressure)2 2、指定压力剖形、指

50、定压力剖形、指定压力剖形、指定压力剖形 (Specify Reactor Pressure Profile)(Specify Reactor Pressure Profile)3 3、计算反应器压力、计算反应器压力、计算反应器压力、计算反应器压力 (Calculate(Calculate Reactor PressureReactor Pressure)RBatch RBatch 停止判据停止判据 可以为间歇釜操作周期设定多个停止判据。可以为间歇釜操作周期设定多个停止判据。可以为间歇釜操作周期设定多个停止判据。可以为间歇釜操作周期设定多个停止判据。可以为间歇釜操作周期设定多个停止判据。可以为间