Aspen进阶篇6—反应器单元模拟
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发布时间：2022-11-24 22:40
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时间：2023-10-03 14:56
生产能力类 包括化学计量反应器（RStoic）和产率反应器（RYield）两种，其主要特点是用户指定生产能力进行物料和能量衡算，不考虑热力学可能性和动力学可行性。
热力学平衡类 包括平衡反应器（REquil）和吉布斯反应器（RGibbs）两种，其主要特点是根据热力学平衡条件计算体系发生化学反应能达到的热力学结果，不考虑动力学可行性。
化学动力学类 包括全混釜反应器（RCSTR）、平推流反应器（RPlug）和间歇釜反应器（RBatch）三种，其主要特点是根据化学反应动力学计算反应结果。
以上就是三类反应器的简单介绍，下面我将给大家详细的介绍，希望在反应器这一部分能帮到大家。
第一类： 生产能力类反应器
（一）化学计量反应器（RStoic）
化学计量反应器是按照化学反应方程式中的计量关系进行反应，从而得到反应器的物料平衡和热量平衡，可以计算并行反应和串联反应。使用化学计量反应器模拟时，用户需给定反应程度或转化率，以及化学计量方程式，而不用考虑平衡和动力学的影响，如果有多个反应需要指定每个反应的参数。该模型用来模拟单一或多个反应的反应器，其主要参数设置如下表：
操作如下：
Step1:输入四种物质，并选择物性方法及查看二元交互作用参数
Step2:构建流程图
Step3:输入进料物流参数
常压条件即为1个大气压，见下图
Step4:设置RStoic反应器参数
先设定温度、压力和有效相态
点击New，新建，然后指定反应、产物及其系数，此外还要指定转化率（Molar extent指的是反应程度）
Step5:运行并查看结果
在Block/RSTOIC/Results/Summary界面查看结果，热负荷为-13.41kW
在Setup/Report Options/Streams勾选mole,重新运行，在Steams/Results/PRODUCT里查看出口物流组成，如下图
至此，我们就得到了想要的结果，回顾一下，整个过程还是比较简单的，但需要我们掌握各个地方的含义及正确地输入数据。
（二）产率反应器（RYield）
产率反应器是在知道反应物及反应器出口产物而不知道化学反应计量式时，根据产物分布来计算物料衡算和能量衡算。该模型只考虑总质量守恒而不考虑元素守恒，其主要参数与化学计量反应器不同的在两个参数：
Step1:输入九种物质，并选择物性方法SRK及查看二元交互作用参数
Step2:构建流程图
Step3:输入进料物流参数
Step4:设置RYield反应器参数
首先设定温度、压力和有效相态
接下来输入组分及组分含量，产物收率默认为组分收率（Component yields）。（若体系中有不参加反应的惰性组分，则在Insert Components下面输入框中输入，则惰性组分不参与反应）
Step5:运行并查看结果
运行之后系统给出警告，这是由于输入的产物和进料的元素组成不平衡所致，可以忽略。
在Block/RYIELD/Results/Summary界面查看结果，热负荷为29550.6kW。
第二类： 热力学平衡类反应器
（一）平衡反应器（REquil）
平衡反应器主要是根据化学反应方程式，按照化学平衡关系式进行反应，并达到化学平衡。其结果只是热力学计算结果，代表了化学反应可能到达的限度，不考虑化学动力学上的可行性，只能模拟单相和两相反应，不能模拟三相反应。
平衡反应器需要指定化学计量方程式，根据吉布斯自由能计算平衡常数，通过规定产物生成速率（Extend）或趋*衡温度（Temperature Approach）来*平衡，其主要参数设置如下表：
进料物流经预热后的温度为898K，压力为0.12MPa，进料为乙苯和水蒸气的混合物，质量比1：20，总进料量为1000kg/h。反应在绝热条件下进行，物性方法采用SRK方程。计算反应达到平衡时反应器出口温度和组成。
Step1:输入3种物质，并选择物性方法SRK及查看二元交互作用参数
Step2:构建流程图
Step3:输入进料物流参数
Step4:设置REquil反应器参数
注意设置为绝热条件，压力同进料物流压力
接下来输入计量方程式
Step5:运行，查看结果
在Results Summary/Streams界面查看出口物流组成情况
同时查看反应器出口温度为600.649℃
（二）吉布斯反应器（RGibbs）
吉布斯反应器根据系统的吉布斯自由能趋于最小值的原则，计算同时到达化学平衡和相平衡的系统组成和相分布，不需要知道反应方程式和化学动力学，该反应器可以用来估算系统可能到达的化学平衡和相平衡结果。吉布斯反应器是唯一能处理汽液固三相平衡的反应器模块，其主要的参数设置如下：
前面操作均与上例相同，包括选择物质、物性方法进料物流条件
但流程图不相同，如下
接下来我们输入模块参数 ，指定温度及压力，而且这里我们默认同时计算相平衡和化学平衡，其余条件默认，并运行模拟
查看模拟结果 ，我们可以看出，物流计算结果几乎一致，同时查看反应器结果，这里不是绝热条件，故此有热负荷损失，出口温度、压力是一致的。
以上就是前两类反应器的简单介绍，对于第三类反应器，牵扯到动力学数据，因此把它放在下一篇里介绍，希望大家通过此篇能对反应器有一个初步的认识!
