反應(yīng)器單元模擬

1、反應(yīng)器單元模擬反應(yīng)器單元模擬8.1 反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)分類分類n化學(xué)反應(yīng)和反應(yīng)器的分類化學(xué)反應(yīng)和反應(yīng)器的分類化學(xué)反應(yīng)和反應(yīng)器的分類方法很多，常按下列四種方化學(xué)反應(yīng)和反應(yīng)器的分類方法很多，常按下列四種方法進(jìn)行分類。法進(jìn)行分類。1、按反應(yīng)系統(tǒng)涉及的相態(tài)分類、按反應(yīng)系統(tǒng)涉及的相態(tài)分類l 包括氣相均相反應(yīng)和液相均相反應(yīng)。包括氣相均相反應(yīng)和液相均相反應(yīng)。l 包括氣包括氣-固相，氣固相，氣-液相，氣液相，氣-液液-固相反應(yīng)等。固相反應(yīng)等。均相反應(yīng)均相反應(yīng)非均相反應(yīng)非均相反應(yīng)8.1 反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)分類分類2、按操作方式分類、按操作方式分類l 指一批物料投入反應(yīng)器后，經(jīng)過一定時(shí)間的反指

2、一批物料投入反應(yīng)器后，經(jīng)過一定時(shí)間的反應(yīng)再取出的操作方法。應(yīng)再取出的操作方法。l 指反應(yīng)物料連續(xù)地通過反應(yīng)器的操作方式。指反應(yīng)物料連續(xù)地通過反應(yīng)器的操作方式。l 指反應(yīng)器中的物料，有一些是分批地加入或指反應(yīng)器中的物料，有一些是分批地加入或取出，而另一些則是連續(xù)流動(dòng)通過反應(yīng)器。取出，而另一些則是連續(xù)流動(dòng)通過反應(yīng)器。間歇操作間歇操作連續(xù)操作連續(xù)操作半連續(xù)操作半連續(xù)操作8.1 反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)分類分類3、按反應(yīng)器型式來(lái)分類、按反應(yīng)器型式來(lái)分類l 一般長(zhǎng)徑比大于一般長(zhǎng)徑比大于30；l 一般高徑比為一般高徑比為1-3；l 一般高徑比在一般高徑比在3-30之間。之間。管式反應(yīng)器管式反應(yīng)器槽式反

3、應(yīng)器槽式反應(yīng)器塔式反應(yīng)器塔式反應(yīng)器8.1 反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)分類分類4、按傳熱條件分類、按傳熱條件分類l 整個(gè)反應(yīng)器維持恒溫，這對(duì)傳熱要求很高。整個(gè)反應(yīng)器維持恒溫，這對(duì)傳熱要求很高。l 反應(yīng)器與外界沒有熱量交換，全部反應(yīng)熱效反應(yīng)器與外界沒有熱量交換，全部反應(yīng)熱效應(yīng)使物料升溫或降溫。應(yīng)使物料升溫或降溫。l 與外界有熱量交換，但不等溫。與外界有熱量交換，但不等溫。等溫反應(yīng)器等溫反應(yīng)器絕熱反應(yīng)器絕熱反應(yīng)器非等溫、非絕熱反應(yīng)器非等溫、非絕熱反應(yīng)器8.1 反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)分類分類n理想反應(yīng)器理想反應(yīng)器在工業(yè)上化學(xué)反應(yīng)必然要在某種設(shè)備內(nèi)進(jìn)行，這種設(shè)備就是在工業(yè)上化學(xué)反應(yīng)必然要在某種設(shè)

4、備內(nèi)進(jìn)行，這種設(shè)備就是反應(yīng)器反應(yīng)器。根據(jù)各種化學(xué)反應(yīng)的不同特性，反應(yīng)器的形式和。根據(jù)各種化學(xué)反應(yīng)的不同特性，反應(yīng)器的形式和操作方式有很大差異。操作方式有很大差異。從本質(zhì)上講，反應(yīng)器的形式并不會(huì)影響化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特性。從本質(zhì)上講，反應(yīng)器的形式并不會(huì)影響化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特性。但是物料在不同類型的反應(yīng)器中流動(dòng)情況是不同的。但是物料在不同類型的反應(yīng)器中流動(dòng)情況是不同的。8.1 反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)分類分類n簡(jiǎn)單混合與返混簡(jiǎn)單混合與返混l若相互混合的物料是在相同的時(shí)間進(jìn)入反應(yīng)器的，具有相若相互混合的物料是在相同的時(shí)間進(jìn)入反應(yīng)器的，具有相同的反應(yīng)程度，混合后的物料必然與混合前的物料完全相同的反應(yīng)程度

5、，混合后的物料必然與混合前的物料完全相同。這種發(fā)生在停留時(shí)間相同的物料之間的均勻化過程，同。這種發(fā)生在停留時(shí)間相同的物料之間的均勻化過程，稱之為稱之為簡(jiǎn)單混合簡(jiǎn)單混合。l如果發(fā)生混合前的物料在反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間不同，反應(yīng)程如果發(fā)生混合前的物料在反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間不同，反應(yīng)程度就不同，組成也不會(huì)相同。混合之后的物料組成與混合度就不同，組成也不會(huì)相同?；旌现蟮奈锪辖M成與混合前必然不同，反應(yīng)速率也會(huì)隨之發(fā)生變化，這種發(fā)生在停前必然不同，反應(yīng)速率也會(huì)隨之發(fā)生變化，這種發(fā)生在停留時(shí)間不同的物料之間的均勻化過程，稱之為留時(shí)間不同的物料之間的均勻化過程，稱之為返混返混。8.1 反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)分類

6、分類按物料在反應(yīng)器內(nèi)按物料在反應(yīng)器內(nèi)返混情況返混情況作為反應(yīng)器分類的依據(jù)將作為反應(yīng)器分類的依據(jù)將能更好的反映出其本質(zhì)上的差異。按返混情況不同反能更好的反映出其本質(zhì)上的差異。按返混情況不同反應(yīng)器被分為以下類型：應(yīng)器被分為以下類型：間歇式反應(yīng)器間歇式反應(yīng)器平推流反應(yīng)器平推流反應(yīng)器全混流反應(yīng)器全混流反應(yīng)器連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器完全沒有返混完全沒有返混返混極大返混極大8.1 反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)分類分類1、間歇式反應(yīng)器、間歇式反應(yīng)器間歇操作的充分?jǐn)嚢璨凼椒磻?yīng)器（簡(jiǎn)稱間歇式反應(yīng)間歇操作的充分?jǐn)嚢璨凼椒磻?yīng)器（簡(jiǎn)稱間歇式反應(yīng)器）。在反應(yīng)器中物料被充分混合，但由于所有物器）。在反應(yīng)器中物料被充分

7、混合，但由于所有物料均為同一時(shí)間進(jìn)入的，物料之間的混合過程屬于料均為同一時(shí)間進(jìn)入的，物料之間的混合過程屬于簡(jiǎn)單混合，不存在返混簡(jiǎn)單混合，不存在返混。8.1 反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)分類分類反應(yīng)物料反應(yīng)物料一次投入一次投入反應(yīng)器內(nèi)，反應(yīng)器內(nèi)，在反應(yīng)過程中不再向反應(yīng)器內(nèi)在反應(yīng)過程中不再向反應(yīng)器內(nèi)投料，也不向外排出，投料，也不向外排出，待反應(yīng)待反應(yīng)達(dá)到要求的轉(zhuǎn)化率后，再全部達(dá)到要求的轉(zhuǎn)化率后，再全部放出反應(yīng)物料放出反應(yīng)物料。反應(yīng)器內(nèi)的物。反應(yīng)器內(nèi)的物料在攪拌的作用下其參數(shù)（溫料在攪拌的作用下其參數(shù)（溫度及濃度）度及濃度）各處均一各處均一。8.1 反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)分類分類8.1 反應(yīng)器

8、基礎(chǔ)知識(shí)反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)分類分類間歇式反應(yīng)器特點(diǎn)：間歇式反應(yīng)器特點(diǎn)：由于劇烈攪拌、混合，反應(yīng)器內(nèi)有效空間中各位置的物由于劇烈攪拌、混合，反應(yīng)器內(nèi)有效空間中各位置的物料溫度、濃度都相同；料溫度、濃度都相同；由于一次加料，一次出料，反應(yīng)過程中沒有加料、出料，由于一次加料，一次出料，反應(yīng)過程中沒有加料、出料，所有物料在反應(yīng)器中停留時(shí)間相同，不存在不同停留時(shí)間所有物料在反應(yīng)器中停留時(shí)間相同，不存在不同停留時(shí)間物料的混合，即無(wú)返混現(xiàn)象；物料的混合，即無(wú)返混現(xiàn)象；出料組成與反應(yīng)器內(nèi)物料的最終組成相同；出料組成與反應(yīng)器內(nèi)物料的最終組成相同；為間歇操作，有輔助生產(chǎn)時(shí)間。一個(gè)生產(chǎn)周期應(yīng)包括反為間歇操作，有輔助生產(chǎn)

9、時(shí)間。一個(gè)生產(chǎn)周期應(yīng)包括反應(yīng)時(shí)間、加料時(shí)間、出料時(shí)間、清洗時(shí)間、加熱（或冷卻）應(yīng)時(shí)間、加料時(shí)間、出料時(shí)間、清洗時(shí)間、加熱（或冷卻）時(shí)間等。時(shí)間等。8.1 反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)分類分類2、平推流反應(yīng)器、平推流反應(yīng)器平推流反應(yīng)器（或活塞流反應(yīng)器）在連續(xù)流動(dòng)的反平推流反應(yīng)器（或活塞流反應(yīng)器）在連續(xù)流動(dòng)的反應(yīng)器內(nèi)物料應(yīng)器內(nèi)物料允許作徑向混合（屬于簡(jiǎn)單混合）但不允許作徑向混合（屬于簡(jiǎn)單混合）但不存在軸向混合（即無(wú)返混）存在軸向混合（即無(wú)返混）。典型例子是物料在管。典型例子是物料在管內(nèi)流速較快的管式反應(yīng)器。內(nèi)流速較快的管式反應(yīng)器。8.1 反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)分類分類平推流反應(yīng)器是指通過反應(yīng)

10、器的物料沿同一方向以相平推流反應(yīng)器是指通過反應(yīng)器的物料沿同一方向以相同速度向前流動(dòng)，像活塞一樣在反應(yīng)器中向前平推，同速度向前流動(dòng)，像活塞一樣在反應(yīng)器中向前平推，故又稱為活塞流。故又稱為活塞流。8.1 反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)分類分類8.1 反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)分類分類平推流反應(yīng)器特點(diǎn)：平推流反應(yīng)器特點(diǎn)：由于流體沿同一方向，以相同速度向前推進(jìn)，在反應(yīng)器由于流體沿同一方向，以相同速度向前推進(jìn)，在反應(yīng)器內(nèi)沒有物料的返混，所有物料在反應(yīng)器中的停留時(shí)間都是內(nèi)沒有物料的返混，所有物料在反應(yīng)器中的停留時(shí)間都是相同的；相同的；在垂直于流動(dòng)方向上的同一截面，不同徑向位置的流體在垂直于流動(dòng)方向上的同一

11、截面，不同徑向位置的流體特性（組成、溫度等）是一致的；特性（組成、溫度等）是一致的；在定常態(tài)下操作，反應(yīng)器內(nèi)狀態(tài)只隨軸向位置改變，不在定常態(tài)下操作，反應(yīng)器內(nèi)狀態(tài)只隨軸向位置改變，不隨時(shí)間改變。實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)于管徑較小、長(zhǎng)度較長(zhǎng)、流速隨時(shí)間改變。實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)于管徑較小、長(zhǎng)度較長(zhǎng)、流速較大的管式反應(yīng)器，列管固定床反應(yīng)器等，?？砂雌酵屏鬏^大的管式反應(yīng)器，列管固定床反應(yīng)器等，?？砂雌酵屏鞣磻?yīng)器處理。反應(yīng)器處理。8.1 反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)分類分類3、全混流反應(yīng)器、全混流反應(yīng)器連續(xù)操作的充分?jǐn)嚢璨坌头磻?yīng)器（簡(jiǎn)稱全混流連續(xù)操作的充分?jǐn)嚢璨坌头磻?yīng)器（簡(jiǎn)稱全混流反應(yīng)器）。在這類反應(yīng)器中物料反應(yīng)器）。在這

12、類反應(yīng)器中物料返混達(dá)最大返混達(dá)最大值值。8.1 反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)分類分類全混流反應(yīng)器又稱全混釜或連續(xù)全混流反應(yīng)器又稱全混釜或連續(xù)流動(dòng)充分?jǐn)嚢璨凼椒磻?yīng)器，簡(jiǎn)稱流動(dòng)充分?jǐn)嚢璨凼椒磻?yīng)器，簡(jiǎn)稱CSTR。流入反應(yīng)器的物料，在。流入反應(yīng)器的物料，在瞬間與反應(yīng)器內(nèi)的物料混合均勻，瞬間與反應(yīng)器內(nèi)的物料混合均勻，即在反應(yīng)器中各處物料的溫度、即在反應(yīng)器中各處物料的溫度、濃度都是相同的。濃度都是相同的。8.1 反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)分類分類8.1 反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)反應(yīng)器基礎(chǔ)知識(shí)分類分類全混流反應(yīng)器特點(diǎn)：全混流反應(yīng)器特點(diǎn)：物料在反應(yīng)器內(nèi)充分返混；物料在反應(yīng)器內(nèi)充分返混；反應(yīng)器內(nèi)各處物料參數(shù)均一；反應(yīng)器

13、內(nèi)各處物料參數(shù)均一；反應(yīng)器的出口組成與器內(nèi)物料組成相同；反應(yīng)器的出口組成與器內(nèi)物料組成相同；連續(xù)、穩(wěn)定流動(dòng)，是一定態(tài)過程。連續(xù)、穩(wěn)定流動(dòng)，是一定態(tài)過程。8.2 反應(yīng)器單元模擬概述反應(yīng)器單元模擬概述nAspen Plus根據(jù)不同的反應(yīng)器形式，提供了七種根據(jù)不同的反應(yīng)器形式，提供了七種不同的反應(yīng)器模塊不同的反應(yīng)器模塊。n這七類反應(yīng)器模塊可以劃分為三類：這七類反應(yīng)器模塊可以劃分為三類：1. 1. 基于物料平衡的反應(yīng)器基于物料平衡的反應(yīng)器（RStoicRStoic，RYieldRYield）；）；2. 2. 基于化學(xué)平衡的反應(yīng)器基于化學(xué)平衡的反應(yīng)器（REquilREquil，RGibbsRGibbs）

14、；）；3. 3. 動(dòng)力學(xué)反應(yīng)器動(dòng)力學(xué)反應(yīng)器（RCSTRRCSTR，RPlugRPlug，RBatchRBatch）。）。模塊模塊說明說明功能功能適用對(duì)象適用對(duì)象RStoic化學(xué)計(jì)量反應(yīng)器化學(xué)計(jì)量反應(yīng)器規(guī)定反應(yīng)程度和轉(zhuǎn)規(guī)定反應(yīng)程度和轉(zhuǎn)化率的化學(xué)計(jì)量反化率的化學(xué)計(jì)量反應(yīng)器模塊應(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)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)器產(chǎn)率反應(yīng)器規(guī)定產(chǎn)率的反應(yīng)器規(guī)定產(chǎn)率的反應(yīng)器模塊模塊化學(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)器重要，但產(chǎn)率分布已知

15、的反應(yīng)器REquil平衡反應(yīng)器平衡反應(yīng)器通過化學(xué)計(jì)量系數(shù)通過化學(xué)計(jì)量系數(shù)計(jì)算實(shí)現(xiàn)化學(xué)平衡計(jì)算實(shí)現(xiàn)化學(xué)平衡和相平衡和相平衡化學(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)器吉布斯反應(yīng)器通過通過Gibbs自由能自由能最小實(shí)現(xiàn)化學(xué)平衡最小實(shí)現(xiàn)化學(xué)平衡和相平衡和相平衡化學(xué)平衡和相平衡同時(shí)發(fā)生的反應(yīng)器，對(duì)化學(xué)平衡和相平衡同時(shí)發(fā)生的反應(yīng)器，對(duì)固體溶液和汽固體溶液和汽-液液-固系統(tǒng)計(jì)算相平衡固系統(tǒng)計(jì)算相平衡RCSTR全混釜反應(yīng)器全混釜反應(yīng)器模擬全混釜反應(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)器或三相全混

16、釜反應(yīng)器RPlug平推流反應(yīng)器平推流反應(yīng)器模擬平推流反應(yīng)器模擬平推流反應(yīng)器帶反應(yīng)速率控制的單相、兩相或三相平推帶反應(yīng)速率控制的單相、兩相或三相平推流反應(yīng)器流反應(yīng)器RBatch間歇式反應(yīng)器間歇式反應(yīng)器模擬間歇式或半間模擬間歇式或半間歇式反應(yīng)器歇式反應(yīng)器帶反應(yīng)速率控制的單相、兩相或三相間歇帶反應(yīng)速率控制的單相、兩相或三相間歇和半間歇的反應(yīng)器和半間歇的反應(yīng)器8.2 反應(yīng)器單元模擬概述反應(yīng)器單元模擬概述8.3 化學(xué)反應(yīng)對(duì)象化學(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（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（）和反應(yīng)精餾（RadFrac）的計(jì)）的計(jì)算。算?；瘜W(xué)

17、反應(yīng)對(duì)象是獨(dú)立于反應(yīng)器模塊或塔模塊的，可化學(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。以同時(shí)應(yīng)用于多個(gè)模塊中。n建立新的化學(xué)反應(yīng)對(duì)象需要輸入反應(yīng)建立新的化學(xué)反應(yīng)對(duì)象需要輸入反應(yīng)ID并選并選擇對(duì)象類型，常用的對(duì)象類型有三種：擇對(duì)象類型，常用的對(duì)象類型有三種：8.3 化學(xué)反應(yīng)對(duì)象化學(xué)反應(yīng)對(duì)象 LHHW型型（Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson）；）；指數(shù)型指數(shù)型（Power Law）；）；反應(yīng)精餾型反應(yīng)精餾型（Reac-Dist）。）。l反應(yīng)類型有兩種：反應(yīng)類型有兩種：動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué)（Kinetic）和）和平衡型平衡型（Equilibrium）l

18、需輸入反應(yīng)物（需輸入反應(yīng)物（Reactants）、產(chǎn)物（）、產(chǎn)物（Products）以及對(duì)應(yīng)的化學(xué)計(jì)量系數(shù)（以及對(duì)應(yīng)的化學(xué)計(jì)量系數(shù)（Coefficient）。）。l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)（個(gè)組分的指數(shù)（Exponent），若不輸入則默認(rèn)為），若不輸入則默認(rèn)為0，即反應(yīng)速率的大小與該組分無(wú)關(guān)。，即反應(yīng)速率的大小與該組分無(wú)關(guān)。8.3化學(xué)反應(yīng)對(duì)象化學(xué)反應(yīng)對(duì)象8.3 化學(xué)反應(yīng)對(duì)象化學(xué)反應(yīng)對(duì)象反應(yīng)類型反應(yīng)類型反應(yīng)物反應(yīng)物產(chǎn)物產(chǎn)物8.3 化學(xué)反應(yīng)對(duì)象化學(xué)反應(yīng)對(duì)象如果反應(yīng)類型（如果反應(yīng)類型（Reaction type）選擇）選擇K

19、inetic，在在Kinetic頁(yè)面，需要規(guī)定反應(yīng)相態(tài)、反應(yīng)速率控制頁(yè)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)?；鶞?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)指數(shù)型：反應(yīng)動(dòng)力學(xué)常數(shù)(Kinetic factor， k)，它與溫度，它與溫度的關(guān)系用修正的的關(guān)系用修正的Arrhenius方程表示：方程表示：0011expnTEkkTRTT 8.3 化學(xué)反應(yīng)對(duì)象化學(xué)反應(yīng)對(duì)象選擇化學(xué)計(jì)量方程選擇化學(xué)計(jì)量方程反應(yīng)相態(tài)反應(yīng)相態(tài)反應(yīng)速率控制基準(zhǔn)反應(yīng)速率控制基準(zhǔn)動(dòng)力學(xué)參數(shù)動(dòng)力學(xué)參數(shù)8.3化學(xué)反應(yīng)對(duì)象化學(xué)反應(yīng)對(duì)象LHHW型的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程：型的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程： Ar動(dòng)動(dòng)力力學(xué)學(xué)因因子

20、子推推動(dòng)動(dòng)力力表表達(dá)達(dá)式式吸吸附附表表達(dá)達(dá)式式0011expnTEkTRTT動(dòng)動(dòng)力力學(xué)學(xué)因因子子動(dòng)力學(xué)常數(shù)仍用修正的動(dòng)力學(xué)常數(shù)仍用修正的Arrhenius方程表示：方程表示：8.3 化學(xué)反應(yīng)對(duì)象化學(xué)反應(yīng)對(duì)象選擇化學(xué)計(jì)量方程選擇化學(xué)計(jì)量方程反應(yīng)相態(tài)反應(yīng)相態(tài)反應(yīng)速率控制基準(zhǔn)反應(yīng)速率控制基準(zhǔn)動(dòng)力學(xué)參數(shù)動(dòng)力學(xué)參數(shù)8.3 化學(xué)反應(yīng)對(duì)象化學(xué)反應(yīng)對(duì)象點(diǎn)擊點(diǎn)擊Driving force，進(jìn)入如下頁(yè)面。，進(jìn)入如下頁(yè)面。8.3 化學(xué)反應(yīng)對(duì)象化學(xué)反應(yīng)對(duì)象Term1和和Term2分別代表分別代表正反應(yīng)正反應(yīng)和和逆反應(yīng)逆反應(yīng)的推動(dòng)力。的推動(dòng)力。l推動(dòng)力表達(dá)式為：推動(dòng)力表達(dá)式為： 12jiijKCKClnlnlllllB

21、KACTDTTDriving force expression8.3 化學(xué)反應(yīng)對(duì)象化學(xué)反應(yīng)對(duì)象點(diǎn)擊點(diǎn)擊Adsorption，進(jìn)入，進(jìn)入如下如下頁(yè)面頁(yè)面。8.7 化學(xué)反應(yīng)對(duì)象化學(xué)反應(yīng)對(duì)象l吸附表達(dá)式為：吸附表達(dá)式為：Adsorption expression()jmijKC lnlniiiiiBKACTDTT如果不存在吸附過程的影響，則只需令如果不存在吸附過程的影響，則只需令m=0即可。即可。8.3化學(xué)反應(yīng)對(duì)象化學(xué)反應(yīng)對(duì)象如果反應(yīng)類型（如果反應(yīng)類型（Reaction type）選擇）選擇Equilibrium，在，在Equilibrium頁(yè)面需要規(guī)定頁(yè)面需要規(guī)定反應(yīng)相態(tài)、趨近平衡溫度，還需要選擇

22、平衡常反應(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：數(shù)的計(jì)算方法：Gibbs energies或或built-in expression8.3 化學(xué)反應(yīng)對(duì)象化學(xué)反應(yīng)對(duì)象選擇化學(xué)計(jì)量方程選擇化學(xué)計(jì)量方程反應(yīng)相態(tài)反應(yīng)相態(tài)趨緊平衡溫度趨緊平衡溫度平衡常數(shù)的計(jì)算平衡常數(shù)的計(jì)算8.3 化學(xué)反應(yīng)對(duì)象化學(xué)反應(yīng)對(duì)象l另外，另外，還可以使用用戶提供的動(dòng)力學(xué)子程序來(lái)計(jì)算還可以使用用戶提供的動(dòng)力學(xué)子程序來(lái)計(jì)算反應(yīng)速率，在反應(yīng)速率，在Reactions Reactions頁(yè)面創(chuàng)建一頁(yè)面創(chuàng)建一個(gè)新反應(yīng)個(gè)新反應(yīng)ID，在，在Create New ID對(duì)話框中，選擇對(duì)話框中，選擇對(duì)象類型為對(duì)象類型為USER，在，在S

23、ubroutine頁(yè)面規(guī)定頁(yè)面規(guī)定Fortran子程序名稱及相關(guān)參數(shù)子程序名稱及相關(guān)參數(shù)。8.4全混釜反應(yīng)器全混釜反應(yīng)器RCSTRn全混釜反應(yīng)器全混釜反應(yīng)器RCSTR可以模擬達(dá)到理想混合的連可以模擬達(dá)到理想混合的連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器；n要求已知化學(xué)反應(yīng)式、動(dòng)力學(xué)方程和平衡關(guān)系要求已知化學(xué)反應(yīng)式、動(dòng)力學(xué)方程和平衡關(guān)系；n可模擬單相、兩相或三相體系，并可處理固體可模擬單相、兩相或三相體系，并可處理固體；n可同時(shí)計(jì)算可同時(shí)計(jì)算動(dòng)力學(xué)控制動(dòng)力學(xué)控制和和平衡控制平衡控制兩類反應(yīng)。兩類反應(yīng)。8.4全混釜反應(yīng)器全混釜反應(yīng)器RCSTR8.4 全混釜反應(yīng)器全混釜反應(yīng)器RCSTRnRCSTR模塊的連

24、接圖如下：模塊的連接圖如下：8.4 全混釜反應(yīng)器全混釜反應(yīng)器RCSTRnRCSTR 模塊有七組模型參數(shù)：模塊有七組模型參數(shù)：1、模型設(shè)定、模型設(shè)定 (Specifications)2、產(chǎn)品物流、產(chǎn)品物流 (Streams)3、化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)(Reactions) 4、粒度分布、粒度分布 (PSD)5、組分屬性、組分屬性 (Component Attr.)6、公用工程、公用工程(Utility)7、催化劑、催化劑(Catalyst)8.4 全混釜反應(yīng)器全混釜反應(yīng)器RCSTR1、模型設(shè)定、模型設(shè)定 (Specifications)l需要設(shè)定需要設(shè)定操作條件操作條件 (Operation Con

25、ditions)和和持持料狀態(tài)料狀態(tài) (Holdup)。l操作條件操作條件包括：包括：反應(yīng)器壓力、溫度或者熱負(fù)荷反應(yīng)器壓力、溫度或者熱負(fù)荷；l持料狀態(tài)持料狀態(tài)包括：包括：有效相態(tài)（有效相態(tài)（Valid phases）、反）、反應(yīng)器體積（應(yīng)器體積（Reactor volume）或停留時(shí)間）或停留時(shí)間（Residence time）等）等設(shè)定方式。設(shè)定方式。8.4 全混釜反應(yīng)器全混釜反應(yīng)器RCSTR8.4 全混釜反應(yīng)器全混釜反應(yīng)器RCSTR2、產(chǎn)品物流、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)。產(chǎn)品物流的

26、出口相態(tài)。8.4 全混釜反應(yīng)器全混釜反應(yīng)器RCSTR3、化學(xué)反應(yīng)、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)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(lái)設(shè)定。對(duì)象來(lái)設(shè)定。8.4 全混釜反應(yīng)器全混釜反應(yīng)器RCSTR4、催化劑、催化劑(Catalyst)當(dāng)存在催化劑時(shí)，需在該頁(yè)面設(shè)定催化劑裝填量當(dāng)存在催化劑時(shí)，需在該頁(yè)面設(shè)定催化劑裝填量(Catalyst loading)、床層孔隙率、床層孔隙率(Bed voidage)或顆粒密度或顆粒密度(Particle density)。8.4 全混釜反應(yīng)器全混釜反應(yīng)器RCSTR例例8.5 乙酸乙酯的平衡反應(yīng)式為：乙酸乙酯的平

27、衡反應(yīng)式為：基于摩爾濃度的反應(yīng)平衡常數(shù)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。進(jìn)料為0.1013MPa下的飽和液體，其中，水、乙醇、乙酸的流率下的飽和液體，其中，水、乙醇、乙酸的流率分別為分別為736kmol/h、218 kmol/h、225kmol/h，全混，全混釜反應(yīng)器的體積為釜反應(yīng)器的體積為21000L，溫度為，溫度為60，壓力為，壓力為0.1013MPa，化學(xué)反應(yīng)對(duì)象選用指數(shù)型。，化學(xué)反應(yīng)對(duì)象選用指數(shù)型。物性方法選用物性方法選用NRTL-HOC。求產(chǎn)品乙酸乙酯的流率為多少？求產(chǎn)品乙酸乙酯的流率為多少？EthanolAcetic乙醇乙酸AcetateWater乙酸乙

28、酯水8.5 平推流反應(yīng)器平推流反應(yīng)器RPlugn平推流反應(yīng)器平推流反應(yīng)器RPlug可以模擬可以模擬軸向沒有返混、徑向軸向沒有返混、徑向完全混合完全混合的理想平推流反應(yīng)器。的理想平推流反應(yīng)器。n該模塊該模塊只能計(jì)算動(dòng)力學(xué)控制只能計(jì)算動(dòng)力學(xué)控制的反應(yīng)，要求已知化學(xué)的反應(yīng)，要求已知化學(xué)反應(yīng)式和動(dòng)力學(xué)方程。反應(yīng)式和動(dòng)力學(xué)方程。n可模擬單相、兩相或三相體系，并可處理固體，也可模擬單相、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?？梢阅M帶冷卻劑物流的反應(yīng)器。8.5 平推流反應(yīng)器平推流反應(yīng)器RPlug8.5 平推流反應(yīng)器平推流反應(yīng)器RPlugnRPlug模塊的連接圖如下：模塊的連接圖如下

29、：8.5 平推流反應(yīng)器平推流反應(yīng)器RPlugnRCSTR 模塊有八組模型參數(shù)：模塊有八組模型參數(shù)：1、模型設(shè)定、模型設(shè)定 (Specifications)2、反應(yīng)器構(gòu)型、反應(yīng)器構(gòu)型 (Configuration)3、產(chǎn)品物流、產(chǎn)品物流 (Streams)4、化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)(Reactions) 5、壓力、壓力(Pressure)6、持液量、持液量(Holdup)7、催化劑、催化劑(Catalyst)8、反應(yīng)器直徑、反應(yīng)器直徑(Diameter)8. 5平推流反應(yīng)器平推流反應(yīng)器RPlug1、模型設(shè)定、模型設(shè)定 (Specifications)l需要指定平推流反應(yīng)器需要指定平推流反應(yīng)器RPlu

30、g的類型，輸入對(duì)應(yīng)的反應(yīng)器的類型，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)）條件（如果帶有冷卻劑，則包括冷卻劑參數(shù)）。l平推流反應(yīng)器平推流反應(yīng)器RPlug的類型包括的類型包括：指定溫度的反應(yīng)器：指定溫度的反應(yīng)器（Reactor with specified temperature）、絕熱反應(yīng)器）、絕熱反應(yīng)器（Adiabatic reactor）、恒定冷卻劑溫度的反應(yīng)器）、恒定冷卻劑溫度的反應(yīng)器（Reactor with constant coolant temperature）、與）、與冷卻劑并流換熱的反應(yīng)器（冷卻劑并流換熱的反應(yīng)器（Reactor with co-current

31、 coolant）、與冷卻劑逆流換熱的反應(yīng)器（）、與冷卻劑逆流換熱的反應(yīng)器（Reactor with counter-current coolant）等）等。8.5 平推流反應(yīng)器平推流反應(yīng)器RPlug反應(yīng)器類型反應(yīng)器類型操作條件操作條件8.5 平推流反應(yīng)器平推流反應(yīng)器RPlug2、反應(yīng)器構(gòu)型、反應(yīng)器構(gòu)型 (Configuration)包括包括反應(yīng)管長(zhǎng)度、直徑反應(yīng)管長(zhǎng)度、直徑、根數(shù)根數(shù)以及物流和冷卻劑的有效相態(tài)等。以及物流和冷卻劑的有效相態(tài)等。反應(yīng)管參數(shù)反應(yīng)管參數(shù)有效相態(tài)有效相態(tài)8.5 平推流反應(yīng)器平推流反應(yīng)器RPlug3、產(chǎn)品物流、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

32、該欄設(shè)置各產(chǎn)品物當(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)。流的出口相態(tài)。8.5 平推流反應(yīng)器平推流反應(yīng)器RPlug4、化學(xué)反應(yīng)、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(lái)設(shè)定。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(lái)設(shè)定。8.5 平推流反應(yīng)器平推流反應(yīng)器RPlug5、壓力、壓力(Pressure)包括反應(yīng)器進(jìn)口壓力、反應(yīng)器壓降。包括反應(yīng)器進(jìn)口壓力、反應(yīng)器壓降。反應(yīng)器進(jìn)反應(yīng)器進(jìn)口壓力口壓力反應(yīng)器壓反應(yīng)器壓降設(shè)定降設(shè)定8.5 平推流反應(yīng)器平推流反應(yīng)器RPlug6、持液量、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)

33、器的當(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)。持液量進(jìn)行設(shè)定，有三種選項(xiàng)。8.5 平推流反應(yīng)器平推流反應(yīng)器RPlug7、催化劑、催化劑(Catalyst)當(dāng)存在催化劑時(shí)，需在該頁(yè)面設(shè)定催化劑裝填量當(dāng)存在催化劑時(shí)，需在該頁(yè)面設(shè)定催化劑裝填量(Catalyst loading)、床層孔隙率、床層孔隙率(Bed voidage)或顆粒密度或顆粒密度(Particle density)。8.5 平推流反應(yīng)器平推流反應(yīng)器RPlug8、反應(yīng)器直徑、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(yè)面定義

34、不同位置的反應(yīng)器直徑。在該頁(yè)面定義不同位置的反應(yīng)器直徑。8.5 平推流反應(yīng)器平推流反應(yīng)器RPlug例例8.6 反應(yīng)式和指數(shù)型動(dòng)力學(xué)方程如下（其中動(dòng)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）：應(yīng)相態(tài)為氣相）：Cl2+C3H6 C3H5Cl+HClCl2+C3H6 C3H6Cl261236272001.5 10exp() Cl C H RRT2236686090.46exp() Cl C H RRT8.5 平推流反應(yīng)器平推流反應(yīng)器RPlug兩股進(jìn)料混合后進(jìn)入反應(yīng)器，進(jìn)料氯氣（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）的溫度為200，壓力為，壓力為0.2026MPa，流率為，流率為0.