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ASPENPLUS反应器模拟与优化(1)

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化工流程模拟实训AspenPlus教程第8章反应器单元模拟

化工流程模拟实训AspenPlus教程第8章反应器单元模拟

8.3 化学计量反应器RStoic
1、模型设定(Specifications)
包括操作条件和有效相态。
8.3 化学计量反应器RStoic
2、化学反应(Reactions)
需要规定在反应器中发生的所有反应。
8.3 化学计量反应器RStoic
定义每个反应时，必须规定化学计量系数，并分别指定每 一个反应的转化率或产品流率。
在气-固相催化反应中，由于实验反应器与工业反应器 中催化剂的填充方式不同，一般按单位质量催化剂来计 算反应速率便于换算到工业反应器中的反应速率。
8.1 反应器基础知识——基本概念
其它定义
液空速：反应混合物以液体进入反应器，常以25℃下液体 示空速。 湿空速：如果气体混合物有水蒸气。 干空速：不计水蒸气时的空速。 空间速度：是单位反应体积所能处理的反应混合物的体积
流反应器
模拟间歇式或半间 带反应速率控制的单相、两相或三相间歇
歇式反应器
和半间歇的反应器
8.3 化学计量反应器RStoic
按照化学反应方程式中的计量关系进行反应，有 平行反应和串联反应两种方式。
用于模拟化学平衡数据和动力学数据未知或不重 要的反应器，还可以计算产品的选择性和反应热。
8.3 化学计量反应器RStoic
生成，选择性会大于1； 如果所选择的组分在其它反应中消耗，选择性
可能会小于0。
8.3 化学计量反应器RStoic
5、粒度分布和组分属性
当反应生成固体或固体改变时，可以分别在 Attr.页面和PSD页面规定组分属性和粒子的尺 寸分布。
8.3 化学计量反应器RStoic
例8.1 用化学计量反应器RStoic模拟1-丁烯的异构化 反应，涉及到的反应及转化率如下表所示。进料温度 为16℃，压力为196kPa，进料中正丁烷（NBUTANE）、1-丁烯（1-BUTENE）、顺-2-丁烯 （CIS-2BUT）、反-2-丁烯（TR-2BUT）、异丁烯 （ISOBUT）的流率分别为35000kg/hr、 10000kg/hr、4500kg/hr、6800kg/hr、1450kg/hr， 反应器的温度为400℃，压力为196kPa。物性方法选 用RK-SOAVE。

aspen理论期末考试题及答案

aspen理论期末考试题及答案

aspen理论期末考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. Aspen Plus中，用于模拟反应器的模块是（）。

A. RBRB. RADFRC. RStoicD. RxY答案：D2. 在Aspen Plus中，以下哪个不是物性方法？（）A. Peng-RobinsonB. Soave-Redlich-KwongC. IdealD. NRTL答案：C3. Aspen Plus中，用于模拟精馏塔的模块是（）。

A. RADFRB. RSepC. RStoicD. RxY答案：B4. Aspen Plus中，以下哪个参数用于描述流体的相态行为？（）A. 密度B. 粘度C. 表面张力D. 以上都是答案：D5. Aspen Plus中，用于模拟换热器的模块是（）。

A. HEXB. RADFRC. RStoicD. RxY答案：A6. 在Aspen Plus中，以下哪个参数用于描述流体的热力学性质？（）A. 焓B. 熵C. 比热容D. 以上都是答案：D7. Aspen Plus中，用于模拟压缩机的模块是（）。

A. COMPRB. RADFRC. RStoicD. RxY答案：A8. 在Aspen Plus中，以下哪个参数用于描述流体的动力学性质？（）A. 密度B. 粘度C. 表面张力D. 以上都是答案：D9. Aspen Plus中，用于模拟泵的模块是（）。

A. PUMPB. RADFRC. RStoicD. RxY答案：A10. 在Aspen Plus中，以下哪个参数用于描述流体的热传导性质？（）A. 热导率B. 比热容C. 焓D. 以上都是答案：A二、填空题（每题2分，共20分）1. Aspen Plus中，用于模拟______的模块是RBR。

答案：反应器2. 在Aspen Plus中，物性方法中的______模型用于描述非理想混合物的相行为。

答案：NRTL3. Aspen Plus中，用于模拟______的模块是RSep。

应用ASPEN PLUS模拟天然气、空气、水蒸气制合成气反应(1)

应用ASPEN PLUS模拟天然气、空气、水蒸气制合成气反应(1)

ｗａｅ ｔａ Ｗａ ｉ ｌｔ ｄ ｗｉ ｅ ｓ ｆ ｒ ｆＡＳ ＥＮ Ｐ ＵＳ Ｉ ｓｕ ｉ ｄ ｈ ｗ ｔ ｅ ｃ ａ ｇ ｓ ｏ ｅ ｔｍｐ ｒ 【 ｄ ｐ ｓ ｅ ｔｒｓｅ ｍ ｓ ｓ ｍｕａ ｅ ｔ ｔ ｏｔ ｅ ｏ Ｐ Ｌ ． ｔ ｔ ｄ ｅ ｏ ｈ ｎ ｅ ｆｔ ｅ ｅ ａ ｒ ａ ｍｓ￣ ｈ ｈ ｗａ ｈ ｈ ｅｎ
１ 天然气催化部分 氧化 反应 方程式
天然气、 空气、 水催化部分氧化过程 ， 这个过程
主要包 括 的反应 如 下 ：
Ｃ ＋Ｏ — Ｃ Ｈ４ ２ — ０＋Ｈ２ Ｃ ＋Ｈ Ｏ—— Ｃ Ｈ４ ２ ｝ ０＋Ｈ２ （） １ （） ２
囤 ］
ｃ Ｈ Ｏ— ｃ ２ Ｈ ０＋ ２ Ｏ ＋ ２
参 考文献 ：
［ ］ 王卫． １ 国内外甲烷催化 部分氧 化技术 进展 『 １ 有 机化 工与催 Ｊ．
收稿 日期 ：０ ８一 ２一 ５ ２０ Ｏ Ｏ
作者简介 ： 春发（ ９ ２ ） 男 ， 邢 １７ 一 ， 本科 ， 目前 工作在 大庆石 化公 司机
动处 ， 从事化工设备管 理工作。
批注本地保存成功开通会员云端永久保存去开通
维普资讯
化 工科技 市场
２２
Ｃ ＨＥＭＩ ＡＬ Ｔ ＨＮＯ ＯＧ ＭＡＲＫＥ Ｃ ＥＣ Ｌ Ｙ Ｔ
第 ３ 卷 第 ４期 １ ２０ ０ ８年 ４月

应 用 Ａ Ｐ ＮＰ Ｕ Ｓ Ｅ Ｌ Ｓ模 拟 天 然 气 、 空气 、 水 蒸 气 制 合成 气 反 应
２ 模型反应器 的选择和模 拟流 程图
Ａ Ｐ ＮＰ Ｕ １０中给出的模型有化学计量反 Ｓ Ｅ Ｌ Ｓ １． 应器、 收率反应器 、 平衡反应器、 ＩＢ 反应器等 ， ＧＢ Ｓ 由 于在模拟过程 中反应条件的变化要影响到反应的深 度和产物的组成 ， 所以选择平衡反应器作为模拟反 应器模型。模拟流程 图如图 １ 所示 。通过模拟和实 验结果 比较可 以说 明模 拟结果 和实验结果 非常吻 合 引。

[工学]AspenPlus应用基础-反应器

[工学]AspenPlus应用基础-反应器
并在原料气中加入15 kmol/hr的氧气.若上述两个 反应中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.
包含两种反应器.
1、化学计量反应器〔RStoic〕 Stoichiometric Reactor
2、产率反应器〔RYield〕 Yield Reactor
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 应两种方式,分别指定每一反应的 转化率或产量.
Aspen Plus 使用方法
Models for Reactors 反应器模块 <I>
反应器模块的类别
分为三大类七种反应器：
1. 生产能力类反应器〔2种〕 2. 热力学平衡类反应器〔2种〕 3. 化学动力学类反应器〔3种〕
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.
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 <Operation Conditions> <1> 压力； <2> 温度/热负荷
2、有效相态 <Valid Phases> 汽 / 液 / 固 / 汽-液 / 汽-液-液 / 液-游离水 / 汽-液-游离水
RYield —— 产率
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.

第一章 ASPEN PLUS模拟软件简介

第一章 ASPEN PLUS模拟软件简介

一模拟软件简介
CAPD的主要内容:
建立可行的工艺流程拓扑结构 计算物质的化学和物理性质 进行过程的物料、能量衡算 过程运行状态仿真模拟 设备工艺计算(确定设备的工艺条件参数) 过程运行特性分析(灵敏度、操作弹性分析) 过程参数优化 设计文档的编绘
一模拟软件简介
ASPENTech 的ASPEN系列软件工具包括： ASPEN Plus，ASPEN Pinch，Batch Plus，
概况 界面结构
功能
创建一个初步的仿真模拟过程
概况
Advanced System for Process Engineering 1976~1981年由MIT主持、能源部资助、 55个高校和公司参与开发。 基于序贯模块法的稳态过程模拟软件。 1773种有机物、2450种无机物、3314种 固体物、900种水溶电解质的基本物性参数。 丰富的状态方程和活度系数方法。
数据浏览器(Data Browser)
功能: 显示表页和页面、并操纵对象 不必返回上一菜单而浏览多个页面 编辑定义流程的输入页面 检查运行的状态和内容 检查结果是否可行
数ta Browser)
树状层次目录
使用Next
（专家指导系统）
借助显示系统，指导你对一个运行进行必需 和可选的输入 告诉你下一步需要作什么 即使当你改变已经输入的选择项和规定时， 也确保你不会做出不完整或不一致的规定
用户界面User Interface主题栏
菜单栏 工具栏
工艺流程窗口
模型库
启动用户界面 User Interface
从“开始”菜单中的“程序 /AspenTech/ Aspen Engineering Suite/ Aspen Plus 11.1/Aspen Plus User Interface”启动 Aspen Plus 的用户界面程序。 选用“Local PC”作为缺省连接。

化工Aspenplus反应示例

化工Aspenplus反应示例

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重于泰山，轻于鸿毛。08:18:0108:18:0108:18Tuesday, December 15, 2020
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不可麻痹大意，要防微杜渐。20.12.1520.12.1508:18:0108:18:01December 15, 2020
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加强自身建设，增强个人的休养。2020年12月15日 上午8时 18分20.12.1520.12.15
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严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020年12月 上午8时 18分20.12.1508:18December 15, 2020
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作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2020年12月15日星期 二8时18分1秒08:18:0115 December 2020
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好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。上 午8时18分1秒 上午8时 18分08:18:0120.12.15
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追求卓越，让自己更好，向上而生。2020年12月15日星期 二上午8时18分 1秒08:18:0120.12.15
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严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020年12月 上午8时 18分20.12.1508:18December 15, 2020
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重规矩，严要求，少危险。2020年12月15日 星期二8时18分 1秒08:18:0115 2020
2.写出反应物和生成物
3.接下来选择物性方法PENG-ROB
4.在对应的空格内填写进料的温度、压力和 反应物的进料流量
5.填写反应的温度和压力，选择反应器内的 相态
6.写出反应方程式
7.所有参数填写完成后，计算得出结果
反应物和生成物的摩尔流量
反应热负荷
反应物和生成物的摩尔流量、摩尔流率和质量流量、质量流 率

ASPEN-PLUS-反应器模拟教程.docx

ASPEN-PLUS-反应器模拟教程.docxEquation Chapter 1 Section 1简介什么是Process FlowsheetProcess Flowsheet（流程图）可以简单理解为设备或其一部分的蓝图.它确定了所有的给料流,单元操作,连接单元操作的流动以及产物流.其包含的操作条件和技术细节取决于Flowsheet的细节级别.这个级别可从粗糙的草图到非常精细的复杂装置的设计细节.对于稳态操作,任何流程图都会产生有限个代数方程。

例如,只有一个反应器和适当的给料和产物,方程数量可通过手工计算或者简单的计算机应用来控制。

但是,当流程图复杂程度提高,且带有很多清洗流和循环流的蒸馏塔、换热器、吸收器等加入流程图时,方程数量很容易就成千上万了。

这种情况下,解这一系列代数方程就成为一个挑战。

然而,叫做流程图模拟的电脑应用专门解决这种大的方程组,Aspen PlusTM,ChemCadTM,PRO/IITM。

这些产品高度精炼了用户界面和网上组分数据库。

他们被用于在真是世界应用中,从实验室数据到大型工厂设备。

流程模拟的优点在设备的三个阶段都很有用：研究&发展,设计,生产。

在研究&发展阶段,可用来节省实验室实验和设备试运行；设计阶段可通过与不同方案的对比加速发展；生产阶段可用来对各种假设情况做无风险分析。

流程模拟缺点人工解决问题通常会让人对问题思考的更深,找到新颖的解决方式,对假设的评估和重新评估更深入。

流程模拟的缺点就是缺乏与问题详细的交互作用。

这是一把双刃剑,一方面可以隐藏问题的复杂性使你专注于手边的真正问题,另一方面隐藏的问题可能使你失去对问题的深度理解。

历史AspenPlusTM在密西根大学界面基础启动AspenPlus,一个新的AspenPlus对象有三个选项,可以Open an Existing Simulation,从Template开始,或者用BlankSimulation创建你的工作表。

ASPENPLUS反应器模拟教程

流程模拟缺点
人工解决问题通常会让人对问题思考的更深， 找到新颖的解决方式， 对假设的评估和重新评 估更深入。 流程模拟的缺点就是缺乏与问题详细的交互作用。 这是一把双刃剑， 一方面可以 隐藏问题的复杂性使你专注于手边的真正问题， 另一方面隐藏的问题可能使你失去对问题的 深度理解。
历史
AspenPlusTM在密西根大学
到模拟器， 把文件从一台机器传送到另一台很容易， 但是里边不再含有结果和运行信息。 最 后，项目和被保存为模板作为另一个模拟的起点。 如果你正在一个项目上工作， 则应该保存 为Aspen Plus文件，备份格式的文件将自动建立。
反应器模型
有7个内置的反应器模型，RSTOIC（化学计量反应器）、RYIELD（产率反应器）、REQUIL（平
REQUIL计算基于同时解决化学计量数和相平衡计算，RGIBBS通过Gibbs自由能最小化解决
模型。
除了RPLUG和RBATCH所有模型可有任意数量的物料流•这些物料流内部混合•严密的模型可
包括内置的幂次定律或Langmuir-Hinschelwood-Hougen-Watson动力学或用户自定义的动力 学•自定义的动力学可以用Fortran子程序或者excel工作表格定义•
界面基础
启动AspenPlus,—个新的AspenPlus对象有三个选项，可以Open an Existing Simulation，从Template开始，或者用BlankSimulation创建你的工作表。这里选择blank simulation。
Aspen PlusTm的模拟引擎独立于它的图形用户界面（GUI）。你可以在一个电脑上使用GUI
P=14.69595psi
R=1.987cal/mol/K

ASPEN Plus培训教程 第十讲 反应器单元的仿真设计(一)


1、操作条件 (Operation Conditions)
(1) 压力； (2) 温度/热负荷
2、计算选项 (Calculation Options)
仅计算相平衡/同时计算化学平衡和相平衡/ 是否限制化学平衡
3、相态 (Phases)
输入存在的相态数。
RGibbs —— 模型设定
RGibbs —— 产物
RStoic —— 模型设定
设定操作条件和有效相态：
1、操作条件 (Operation Conditions) (1) 压力 (Pressure) (2) 温度/热负荷 (Temperature/Heat duty) 2、有效相态 (Valid Phases) 汽 / 液 / 固 / 汽-液 / 汽-液-液 / 液-游离水 / 汽-液-游离水
1、平衡反应器（REquil）
Equilibrium Reactor
2、吉布斯反应器（RGibbs）
Gibbs Reactor
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。
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
RYield —— 组分映射（2）
RYield — 示例（1）

ASPENPLUS介绍及模拟实例

ASPENPLUS介绍及模拟实例ASPENPLUS具有广泛的应用领域，包括石化、炼油、化肥、热力、制药、生化工程等。

它可以用于模拟各种化工过程，例如分离、混合、反应、蒸馏、液-液/气-液萃取、吸收、脱吸附、干燥等。

ASPENPLUS使用了一套成熟的计算方法和数学模型，可以准确地预测化工过程的性能指标，为工程师提供决策支持。

ASPENPLUS的建模过程包括定义组分、定义装置流程、定义物理特性、定义热力学模型、定义操作条件、定义单元操作、定义修正参数等。

用户可以根据具体的工艺流程需求，选择不同的模拟单元进行组合，以实现整个过程的模拟。

在模拟过程中，用户可以通过调整操作条件和设备参数，进行优化设计，以实现最佳的性能。

下面以丙烯酸酯生产过程为例，介绍ASPENPLUS的模拟实例。

丙烯酸酯是一种重要的化工原料，广泛应用于合成高分子材料、油墨、粘合剂等。

其主要生产过程是通过异丁烯与甲基丙烯酸酯在催化剂存在下进行反应生成。

为了实现丙烯酸酯的高选择性产率，需要优化反应过程的操作条件和装置结构。

首先，在ASPENPLUS中定义组分，包括异丁烯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯和副产物。

然后，定义装置流程，包括进料反应器、分离塔和产品收集器。

接下来，定义物理特性，如温度、压力、流量等。

充分考虑物料的热力学性质，确保模拟过程的准确性。

在物理特性定义完成后，需要定义热力学模型。

根据反应过程的实际情况，选择适当的热力学模型，并确定模型参数。

在反应过程中，可以设置反应器的温度、压力和催化剂的用量，以及反应物的摩尔比例。

定义好热力学模型后，需要定义操作条件。

根据实际工艺需求，设置反应器的温度和压力，以及进料和产物的流量。

可以使用ASPENPLUS提供的优化算法，通过调整操作条件，实现产物选择性的优化。

最后，定义单元操作，包括进料反应器、分离塔和产品收集器的模型和参数。

分离塔的模型可以选择蒸馏、吸收或萃取等。

通过定义修正参数，可以对模拟过程进行细致的调整和修改，以实现更准确的模拟结果。

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