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Hysys模拟反应过程

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第5章 Hysys模拟换热过程

第5章 Hysys模拟换热过程
逆流换热器 • 当下列假设满足时，可用最简单的表达式确定： 1)两种流体均为定态流动； 2)两种流体以逆流或并流方式流动； 3)在整个换热器内传热总系数保持为常数； 4)每种流体都只有显焓的变化，具有恒定的比热容； 5)热损失可忽略不计。
传热计算方程
Q U A Tm Tm FT f ( R, S ) TLM
Individual Heat Curve
加权模型（Weighted Model）
• 管程和壳程压降（Tubeside and Shellside Delta P） (指定或者由进出口物流压差获得） • UA （指定或计算） • 独立热曲线详细数据 （Individual Heat Curve Details）
Hysys换热器模型（Heat Exchanger Model）
• 换热器设计（终点） (Endpoint) • 换热器设计（加权） (Weighted) （理想逆流设计模型） • 稳态核算（Steady State Rating）,Endpoint • 动态核算（Dynamic Rating） – 适用于基础（Basic）模型和详细（Detailed）模型 – 也可以应用在稳态模式下的换热器核算
进行外部循环迭代来更新压力曲线方法： dPdH 常数 dPdUA 常数 dPdA 常数 入口压力 出口压力
稳态核算（Steady State Rating）模型
• 终点（End Point）模型的扩展 • 它增加了核算计算功能 • 需提供详细的几何尺寸信息
• 常用来处理热曲线呈线性或接近线性的问题
四、管程与壳程的确定
(1) 不清洁或易结垢的物料应当流过易于清洗的一侧，对 于直管管束，一般通过管内，直管内易于清洗； (2) 需通过增大流速提高 h 的流体应选管程，因管程流 通截面积小于壳程，且易采用多程来提高流速； (3) 腐蚀性流体宜走管程，以免管束和壳体同时受腐蚀； (4) 压力高的流体宜选管程，以防止壳体受压； (5) 饱和蒸汽宜走壳程，冷凝液易于排出，其 h 与流速 无关； (6) 被冷却的流体一般走壳程，便于散热； (7) 粘度大、流量小的流体宜选壳程，因壳程的流道截面 和流向都在不断变化，在 Re>100 即可达到湍流。

轻烃蒸汽转化制氢HYSYS软件全流程模拟

轻烃蒸汽转化制氢HYSYS软件全流程模拟

轻烃蒸汽转化制氢HYSYS软件全流程模拟张兴;袁飞【摘要】Hydrogen production technology of light hydrocarbon steam reforming as a mature technology is widely used at home and abroad. In this paper, the whole process of 20000 m3/h natural gas steam reforming hydrogen production unit in Yulin refinery was simulated using HYSYS software, the modeling process and method of the process flow were introduced in detail, the simulated raw materials were extended to light hydrocarbon mixtures as the refinery byproduct through optimizing the whole process simulation based on the actual parameters, so that the process simulation can be universally used in light hydrocarbon steam reforming process, and the reliable dynamic data for hydrogen production technology of light hydrocarbon steam reforming can be provided in starting and production stages.%轻烃蒸汽转化制氢作为目前国内外比较成熟的制氢技术之一使用很广泛,通过HYSYS软件对榆林炼油厂20000 m3/h天然气蒸汽转化制氢进行全流程模拟,详细介绍了装置各工序流程模拟过程中模块的建立过程及方法,并结合现场实际参数对全流程模拟进行优化设置,将全流程模拟的原料适用范围扩展至炼厂副产的轻烃类混合物,使得此流程模拟计算在以轻烃蒸汽转化制氢工艺技术的设计过程中通用,并对使用轻烃蒸汽转化制氢工艺技术的生产装置在开工和生产阶段提供可靠的动态参考数据.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2017(046)003【总页数】4页(P546-549)【关键词】烃类蒸汽转化;制氢;HYSYS模拟【作者】张兴;袁飞【作者单位】北京石油化工工程有限公司西安分公司, 陕西西安 710075;中国寰球工程公司辽宁分公司,辽宁沈阳 110167【正文语种】中文【中图分类】TQ201以轻烃为原料制取工业氢，国内外均采用轻烃蒸汽转化工艺技术路线。

第5章 Hysys模拟换热过程

第5章 Hysys模拟换热过程
被指定/计算得到
指定计算热曲线的方式
Individual Heat Curve
参数 区间数（Intervals） 描述 区间的数量
露点/泡点(Dew/Bubble 为相变添加一个露点或泡点到热曲线上（温度为Y Point) 轴，Heat Flow为X 轴) (有相变体系必须选定） 步长类型（Step Type） ������ ������ ������ 独立热曲线 （Individual Heat Curve Details） 等焓（Equal Enthalpy） 等温（Equal Temperature） 自动间隔（Auto Interval.）
逆流换热器 • 当下列假设满足时，可用最简单的表达式确定： 1)两种流体均为定态流动； 2)两种流体以逆流或并流方式流动； 3)在整个换热器内传热总系数保持为常数； 4)每种流体都只有显焓的变化，具有恒定的比热容； 5)热损失可忽略不计。
传热计算方程
Q U A Tm Tm FT f ( R, S ) TLM
四、管程与壳程的确定
第二节 Hysys传热单元模型
• 换热器（Heat Exchanger） – 常规的一股热流与一股冷流的热量交换 • LNG Heat Exchanger – 多股冷流与热流的集中热量交换 • 冷却器/加热器（Cooler/Heater） – 以加热或者冷却工艺物流为目的的热量交换，仅计算 所需热负荷 • 空气冷却器（Air Cooler） – 以空气为冷却介质的热量交换，可计算所需空气量 • 火焰加热炉（加热炉）（Fired Heater (Furnace)） – 可用于计算物料加热或焚烧所需空气量、尾气质量等
二、管壳式换热器的结构
◆管壳式换热器流体的流程
一种流体走管内、称为管程，另一种流体走管外、称为壳程。 管内流体从换热管一端流向另一端一次，称为一程；对U形管换热器， 管内流体从换热管一端经过U形弯曲段流向另一端一次，称为两程.

化工过程模拟与优化技术(HYSYS)

化工过程模拟与优化技术(HYSYS)

All capabilities and dates are for planning purposes only and may not be used in any contract.
流程模拟软件所需的基础知识
化工热力学
数学:线性代数、线性、 非线性优化、数值分析
化学工程
静态流程模拟系统
反应工程 工程经验
应用流程模拟软件解决实际工程的方法
HYSYS Interface
Topology Stream Information Thermodynamic Methods
Conceptual Design
Steady State
Dynamic Modeling
Equipment Design
Process Operation
Tool Sharing
©2008 Aspen Technology, Inc. All rights reserved. All capabilities and dates are for planning purposes only and may not be used in any contract.
All capabilities and dates are for planning purposes only and may not be used in any contract.
Start HYSYS
©2008 Aspen Technology, Inc. All rights reserved.
动态流程模拟系统
软件编程VB,C++
控制理论
©2008 Aspen Technology, Inc. All rights reserved.

第5章 Hysys模拟换热过程

第5章 Hysys模拟换热过程

四、管程与壳程的确定
(1) 不清洁或易结垢的物料应当流过易于清洗的一侧，对 于直管管束，一般通过管内，直管内易于清洗； (2) 需通过增大流速提高 h 的流体应选管程，因管程流 通截面积小于壳程，且易采用多程来提高流速； (3) 腐蚀性流体宜走管程，以免管束和壳体同时受腐蚀； (4) 压力高的流体宜选管程，以防止壳体受压； (5) 饱和蒸汽宜走壳程，冷凝液易于排出，其 h 与流速 无关； (6) 被冷却的流体一般走壳程，便于散热； (7) 粘度大、流量小的流体宜选壳程，因壳程的流道截面 和流向都在不断变化，在 Re>100 即可达到湍流。
第5章 Hysys模拟换热与压力变化单元
换热设备的类型及应用
换热设备的应用 ◆ 定义
使传热过程得以实现的设备称之为换热设备。
换热设备的类型
◆ 按用途分类
冷却器 冷凝器 加热器 换热器 再沸器 蒸气发生器 废热(或余热)锅炉 加热炉 ◆ 按换热方式分类 直接接触式换热器 蓄热式换热器 间壁式换热器
换热设备性能对比及选择
总体(Overall按钮)页面参数：
壳程通道数（Number of Shell Passes） 1-7 串联壳的数量（Number of Shells in Series） 并联壳的数量（Number of Shells in Parallel） 每个壳的管程通道数（ Tube Passes per Shell） 换热器布置方式（Exchanger Orientation）（动态用） 第一根管程流动方向（ First Tube Pass Flow Direction） 高度（基座）（Elevation） （动态用） 换热器型式（Heat Exchanger） （TEMA系列）
◆换热器的基本要求

运用HYSYS对背包式反应精馏过程控制的仿真

运用HYSYS对背包式反应精馏过程控制的仿真
果 与中 试 结 果 一 致 。
侧反应 器 。 由于 反应 发 生 在 塔 外 ， 塔 外 反 应 器 而
的形式 、 积 、 作 条件等 都可 以根 据具 体工 艺 要 体 操
求进行 调 节 ， 以具 备 了最优 的反应 条件 。 所
背 包 式 反 成 精 馏 结 构 既 保 留 了 传 统 反 应 精 馏
图 １ 苯 氯 化 背 包 式 反 应 精 馏 简 易 流 程
２ ＨＹＳＹＳ模 型 建 立
氯化 苯及 副 产 品二 氯 苯 （ 要 是 邻 二 氯 苯 ， 二 主 对
氯苯 ） 其 化学反 应式 如下 ： ，
Ｆ ＣＩ ｅ ３
２ １ 稳 态 模 型 ．
使 用 ＨＹ Ｙ Ｓ Ｓ软件 实 现 化 工 过 程 稳 态 模 拟 的
分 离 条 件 不 一 致 的 物 系 以 及 高 耦 合 度 等 局 限
性 。 化 工 模 拟 软 件 Ｈ Ｓ Ｓ 由 于 在 动 态 模 拟 方 ＹＹ
面 的优势 被广 泛 应 用 。郭 广 智 等人 将 Ｈ Ｓ Ｓ应 ＹＹ
用 于 二 甲 苯 塔 的 动 念 研 究 并 指 导 装 置 生 产 ； 土
台数进 行 分 配 后 进 入 反 应器 ） 反 应 器 内 的 物 质 ，
再 回 流 到 塔 内 。精 馏 塔 侧 相 采 出 为 全 液 相 ， 入 进
亮等 人利 用 Ｈ Ｓ Ｓ对丙 烯 丙 烷 精 馏 塔 进 行 了动 ＹＹ
态 流 程 模 拟 ， 究 了 有 干 扰 存 在 的 情 况 下 整 个 塔 研 的 动 态 响应 情 况 ； 小 龙 利 用 ＨＹ Ｙ 沐 Ｓ Ｓ对 乙 酸 和 丁 醇 生 成 乙 酸 丁 酯 反 应 精 馏 进 行 了 模 拟 ， 拟 结 模

化工工程模拟软件Hysys基础应用

Hysys基础应用目录一、基础管理器11.1、组分栏11.2、流体包栏31.3、模拟界面6二、模拟过程62.1画流程62.2输入参数7三、流程模拟73.1、单井集输工艺73.2、天然气浅冷工艺83.3、丙烷制冷103.4、天然气压缩14四、常用功能174.1、查看气体的露点温度和液体的泡点温度174.2、查看特性参数184.3、公用工具194.4、油品模拟21五、Hysys模拟计算故障调试的通用技巧23六、塔的调试技巧246.1、自由度246.2、塔的诊断253、操作实例〔液化天然气分馏〕26HYSYS 软件分动态和稳态两大部分，主要用于油田地面工程建设设计和石油石化炼油工程设计计算分析，其中动态部分还可用于指挥原油生产和储运系统的运行。

对于油田地面建设该软件可以解决以下问题：1〕各种集输流程的设计、评估及方案优化2〕站内管网、长输管线及泵站3〕管道停输的温降4〕油气分离5〕油、气、水三相分离6〕油气分离器的设计计算7〕天然气水化物的预测8〕油气的相图绘制及预测油气的反析点9〕天然气脱水〔甘醇或分子筛〕、脱硫装置设计、优化10〕天然气轻烃回收装置设计、优化11〕泵、压缩机的选型和计算12〕胺脱硫、多级冷冻、压缩机组、脱乙烷塔和脱甲烷塔、膨胀装置、气体脱氢、水合物生成/ 抑制。

目前我们常用的是HYSYS 软件的稳态部分，下面就以天然气增压流程模拟为例，介绍HYSYS稳态模拟的基本应用。

一、基础管理器首先双击HYSYS图标就进入基础管理器界面。

1.1、组分栏组分栏包括七个选项：view、add、delete、copy、import、export、refresh。

当选择add选项后，出现：上图中间还有五个选项分别是：add pure、substitude、remove、sort list、view ponent，各选项功能如下表所示：有几种不同的方法添加组分。

1.2、流体包栏流体包栏主界面不很复杂，在点击view或add后，出现另一个选择流体包对话框。

轻烃蒸汽转化制氢HYSYS软件全流程模拟

轻烃蒸汽转化制氢HYSYS软件全流程模拟作者：张兴袁飞来源：《当代化工》2017年第03期摘要：轻烃蒸汽转化制氢作为目前国内外比较成熟的制氢技术之一使用很广泛，通过HYSYS软件对榆林炼油厂20 000 m3/h天然气蒸汽转化制氢进行全流程模拟，详细介绍了装置各工序流程模拟过程中模块的建立过程及方法，并结合现场实际参数对全流程模拟进行优化设置，将全流程模拟的原料适用范围扩展至炼厂副产的轻烃类混合物，使得此流程模拟计算在以轻烃蒸汽转化制氢工艺技术的设计过程中通用，并对使用轻烃蒸汽转化制氢工艺技术的生产装置在开工和生产阶段提供可靠的動态参考数据。

关键词：烃类蒸汽转化；制氢； HYSYS模拟中图分类号：TQ 201 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2017）03-0546-04Abstract： Hydrogen production technology of light hydrocarbon steam reforming as a mature technology is widely used at home and abroad. In this paper， the whole process of 20 000 m3/h natural gas steam reforming hydrogen production unit in Yulin refinery was simulated using HYSYS software， the modeling process and method of the process flow were introduced in detail， the simulated raw materials were extended to light hydrocarbon mixtures as the refinery byproduct through optimizing the whole process simulation based on the actual parameters， so that the process simulation can be universally used in light hydrocarbon steam reforming process， and the reliable dynamic data for hydrogen production technology of light hydrocarbon steam reforming can be provided in starting and production stages.Key words： Hydrocarbon steam reforming； Hydrogen production； HYSYS software simulation以轻烃为原料制取工业氢，国内外均采用轻烃蒸汽转化工艺技术路线。

HYSYS简单使用

HYSYS简单使用HYSYS是由美国AspenTech公司研发的一款流程模拟软件，广泛应用于化工、石油、天然气等工业领域。

它提供了强大的流程模拟和优化功能，可用于模拟和优化各种工业过程，如化工反应、分离、换热等过程。

本文将介绍HYSYS的简单使用方法，以帮助初学者快速上手。

首先，打开HYSYS软件，会看到一个空白的模拟图。

在模拟图中，可以添加各种组件，如反应器、分离塔、换热器等，然后将它们连接起来，形成一个完整的工艺流程。

接下来，我们将介绍如何创建一个简单的分离流程，以帮助读者了解HYSYS的基本操作。

1. 添加组件：首先，在模拟图中右键单击空白区域，选择“Add”->“Unit Operations”->“Distillation”添加一个分馏塔。

然后再次右键单击空白区域，选择“Add”->“Streams”->“Material Streams”添加两个物料流，分别表示进料和出料。

2.连接组件：将进料流连接到分馏塔的进料口，将出料流连接到分馏塔的出料口。

连接的方法是将鼠标指针放在相应的组件上，按住鼠标左键，然后将其拖动到另一个组件上释放鼠标左键。

3. 设置组件参数：双击分馏塔组件，弹出一个属性对话框，在“Configuration”选项卡中可以设置分馏塔的参数，如塔板数、馏分个数等。

在“Feed”选项卡中设置进料的组成和流量。

在“Products”选项卡中设置出料的组成和流量。

4. 运行模拟：设置完组件参数后，点击模拟图上方的“Run”按钮，HYSYS会开始计算出料的组成和流量，同时显示流程的热力学性质，如温度、压力等。

5. 查看结果：在模拟图上方的“Results”中可以查看计算结果，如各组件的性能指标、流程的热力学性质等。

可以通过这些结果对流程进行分析和优化。

通过以上步骤，我们完成了一个简单的分离流程模拟。

当然，HYSYS 还有许多其他功能和高级操作，如多工艺集成、优化设计等，需要进一步学习和实践。

第6章化工流程模拟软件HYSYS

第6章化工流程模拟软件HYSYS化工流程模拟软件HYSYS（Hydrocarbon Systems Simulation）是一款由美国思睿能源公司（AspenTech）开发的化工工程软件。

它是一种用于模拟和优化化工过程的先进工具，被广泛应用于石油、天然气、炼油、化肥、聚合物等领域。

HYSYS可以对化工过程进行流体传递、热力学和动力学分析，帮助工程师设计和优化化工流程。

HYSYS可以模拟多种复杂化工过程，包括装置和设备设计、物料选择和性能评估、能源和物料平衡、化工反应器设计、气液相平衡和沉降计算等。

该软件使用大量数学模型和算法，结合实验数据和实际操作条件，提供准确的模拟和预测结果。

HYSYS的核心模块包括流流程模块、热力学模块和动力学模块。

流程模块可以模拟化工过程中的流体传递现象，如质量流量、温度、压力、流速等。

热力学模块可以分析系统的能量平衡和热力学性质，如焓、熵、比热容等。

动力学模块可以模拟化工反应过程中的物质转化和反应速率。

使用HYSYS进行过程模拟的过程一般包括以下几个步骤：1.确定模拟目标：根据实际需求，确定需要模拟和优化的化工过程。

例如，炼油厂可以使用HYSYS来模拟炼油过程中的物质转化和产品分离过程。

2.建立模拟模型：根据实际情况，建立化工过程的模拟模型。

在模型建立过程中，需要输入物料的性质数据、设备的几何和操作参数、反应的动力学参数等。

3.进行模拟计算：在模拟模型建立好后，使用HYSYS进行模拟计算。

HYSYS会根据输入的数据和参数，在数学模型的基础上进行计算和预测，得出化工过程的各种运行数据和性能指标。

4.分析和优化结果：根据模拟计算的结果，对化工过程进行分析和优化。

可以通过调整参数或改变设备设计，来改善过程的效率和产品质量。

HYSYS的优势在于其准确性、灵活性和易用性。

它采用了先进的数学模型和算法，可以对复杂的化工过程进行准确的模拟和预测。

同时，HYSYS具有直观的用户界面和可视化工具，使得工程师可以方便地进行模拟计算和结果分析。

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第4章 Hysys模拟反应过程
反应器单元的自由度
F1 , T1 , P1 x1 ,…,xc-1 F2 , T2 , P2 y1 ,…,yc-1
Q
ξ 1 ,ξ 2 ,…,ξr，ΔP
反应器单元的自由度
方程名称 物料平衡： 热量平衡： 压力平衡：P2 = P1-P 方程数目： 变量名程： 反应物： 产物： 方程数 c 1 1 c+2 变量数目 c+2 c+2
3. Equilibrium Reactor
Hysys反应模块
CSTR
Plug Flow
Equilibrium Reactor —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。
传热量
反应压降（状态变量，但须估计） 反应程度 变量数：
1
1 r 2(c+2)+r+2 (c+2)+r+2
自由度数：
反应器单元的自由度
• 指定进料c+2个自由度
反应器自由度：r + 2 r – 化学反应的数目 2 – 多种组合：压降、热负荷 压降、出口温度等
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。
Hysys反应模块
CSTR
Plug Flow
反应模块类型
1. 生产能力类反应器 转化率反应器(Conversion Reactor) 变产率反应器(Yield Shift Reactor) 2. 平衡类反应器 平衡反应器（Equilibrium Reactor） 吉布斯反应器(GIBBS Reactor，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（Plug Flow Reactor—PFR）
有两种选择：
1、设定整个系统的趋近平衡温度； 2、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。
Gibbs计算步骤
• 选组分 • 选流体包 • 建立Gibbs反应器单元，选择进料物流，给 定产物和热量流名称 • 给定出口物流温度，所有自由度均满足， 开始计算
Gibbs Reactor — 示例（1）
• 操作单元反应 (Unit reaction definitions)
选择化学反应 规定反应器操作相态(V,L,V-L,V-L-L)
进出口物流的规定：
1、可以有任意数量的进料物流股，进口压力为多股物 流中的最低压力值； 2、最多可有四股出料物流股，每股的相态可以指定；
Gibbs Reactor —— 限制平衡
• • • • 定义反应集Reaction Set 定义反应（选择Equilibrium） 输入反应的化学计量系数 在Flowsheet →reaction package下建立当前反应 集(Current reaction set) • 建立equilibrium反应器单元，选择进料物流，给 定产物和热量流名称 • 在equilibrium中Reaction选项卡中选择Reaction Set • 给定出口物流温度，所有自由度均满足，开始计 算
甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应为：
CO H 2O CO 2 H 2
原料气中甲烷与水蒸汽的摩尔比为14，流 量为100 kmol/hr。若反应在恒压及等温条件下 进行，系统总压为0.1013 MPa，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Equilibrium Reactor 的结果进行比较。
• 对单相系统，规定T和P下的总吉布斯能由下式给出:
G Ni Gi
i 1
C

式中 Ni 和分别是平衡混合物中组分 i 的摩尔数和偏摩尔吉 布斯能。组分包括进料组分及可能由化学反应产生的组分。 在受原子衡算约束的条件下，总吉布斯能对Ni最小化。这 种方法容易推广到多相系统。
Gibbs Reactor — 模型参数
非绝热反应必须给定热流名称
Conversion Reactor—参数
Conversion Reactor --反应
选择在化学反应规定中定义的化学反应
Conversion Reactor --反应
选择在化学反应规定中定义的化学反应
Conversion Reactor 模拟要点
• • • • 选流体包 定义Reaction Set 确定反应顺序（并发或串联） 给出每个反应中Base组分转化率
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43%时，反应器出口组分流 量是多少？如果将上述两个反应串联进行，结果 又是多少？
2. Yield Shift Reactor
Hysys反应模块
CSTR
Plug Flow
Yield Shift Reactor——变产率反应器 适用于没有模型或模型过于复杂的反应
Hysys反应模块
CSTR
Plug Flow
Gibbs Reactor—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。
minimization of Gibbs free energy of all components
Equilibrium Reactor — 模型参数
1、化学反应集 (Reaction set) 2、热状态 (Thermal specification) 3、操作单元反应(Unit reaction definitions) 4、反应程度 (Extent of reaction) 5、压力 (Pressure) 6、反应器数据 (Reactor data) 7、热力学模型 (Thermodynamics)
(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
• Conversion Reactor
（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。
• Yield shift reactor (变产率反应器)
• 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 Equilibrium Reactor (已知反应计量方程) 2、吉布斯反应器 Gibbs Reactor （无需写出反应方程，但须定义产物组分）
规定了反应程度后，平衡常数根据下列温度计算
反应程度的两种规定方法：
1) Temperature approach T = Treaction - ΔT (吸热反应) T = Treaction + ΔT (放热反应) Fractional approach Approach=A +B*T + C*T2
CH 4 H 2O CO 3H 2
Gibbs Reactor — 练习（1）
若在示例(1)中的原料气中加入25 kmol/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。 如果氮为惰性组份，结果有什么变化？
Gibbs反应器的评价
优点： 1) 避免了写出化学计量方程的必要性（只 需要规定可能的产物） 2) 容易构造多相和同时存在相平衡的计算 问题 缺点： 可能产生不正确的结果，因为它们隐含 动力学上不可能的反应。
Conversion的编号、化 学计量关系、反应物转化率。
定义Hysys 反应集（Reaction Set)
定义Hysys 反应集（Reaction Set)
定义Hysys 反应集（Reaction Set)
Conversion Reactor—连接
Equilibrium Reactor — 示例（2）
分析示例（1）中反应温度在300~1000 ℃ 范围变化时对反应器出口物流CH4质量分 率的影响。
提示：由Set单元设定出口温度与进料相同 由tools→Databook→Case Study 设 定变化节点
Case Study的用法
4.Gibbs Reactor—吉布斯反应器
Conversion Reactor — 示例1
• 甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应：
CH 4 2H 2O CO 2 4H 2
原料气中甲烷与水蒸汽的摩尔比为14，流量为100 kmol/hr。 若反应在恒压及等温条件下进行，系统总压为0.1013 MPa，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？ 步骤：定义组分、流体包、反应，定义原料，定义反应集 设计流程，设定反应温度（产物），看结果
Equilibrium Reactor — 示例（1）
• 甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应为：