反应器单元的仿真设计(一)

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1、化工CAD基础第六讲SimulationDesignofChemicalReactors反应器单元的仿真设计(一)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：反应器模块的类别（2）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

2、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—化学计量反应器（2）RStoic——连接RStoic——模型参数RStoic模块有七组模型参数：1、模型设定(Specifications)2、化学反应(Reactions)3、燃烧(Combustion)4、反应热(HeatofReaction)5、选择性(Selectivity)6、粒度分布(PSD)7、组分属性(ComponentAttr.)RStoic——模型设定设定操作条件和有效相态：1、操作条件(OperationCond

3、itions)(1)压力(Pressure)(2)温度/热负荷(Temperature/Heatduty)2、有效相态(ValidPhases)汽/液/固/汽-液/汽-液-液/液-游离水/汽-液-游离水RStoic——模型设定（2）RStoic——化学反应定义RStoic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算。RStoic——化学反应（2）RStoic——化学反应（3）RStoic——反应热设定反应热的计算类型(Calculationtype)和参照条件(Referenc

4、econdition)：1、不计算反应热(Donotcalculateheatofreaction)2、计算反应热(Calculateheatofreaction)3、用户指定反应热(Specifyheatofreaction)RStoic——反应热RStoic——选择性计算对于选定组分的选择性，其定义为：△P代表选定组分(selected)P的生成摩尔数；△A代表参照组分(reference)A的消耗摩尔数；real代表反应器内的实际情况；ideal代表只有A→P一个反应发生时的情况。RStoic——选择性（2）RStoic—示例（1）甲烷与水蒸汽在镍催

5、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73%时，反应器出口温度是多少？RStoic—示例（3）在示例(1)中增加甲烷部分氧化反应如下式：并在原料气中加入15kmol/hr的氧气。若上述两个反应中

6、CH4转化率均为43%时，产品物流中CO、H2O、CO2和H2的流量各是多少？如果将反应设为串联进行，上述流量又各是多少？以上两个反应的反应热各是多少？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——产率反应器（2）RYield——连接RYield——模型参数RYield模块有六组模型参数：1、模型设定(Specifications)2、产率(Yield)3、闪蒸选项(FlashOptions)4、粒度分布(PSD)5、

7、组分属性(Comp.Attr.)6、组分映射(Comp.Mapping)RYield——模型设定模型设定包含操作条件设定和有效相态设定：1、操作条件(OperationConditions)(1)压强；(2)温度/热负荷/温度改变2、有效相态(ValidPhases)汽/液/固/汽-液/汽-液-液/液-游离水/汽-液-游离水RYield——模型设定（2）RYield——产率产率设置有四个选项：1、组分产率(Componentyields)2、组分映射(Componentmapping)3、石油馏分表征(Petrocharacterization)4、用户子

8、程序(Usersubroutine)RYield——产率（2）RY