ASPENPLUS反应器模拟教程.docx
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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
2、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
3、。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。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创建你的模拟,然后运行连接到另一个电脑的模拟引擎。这里我们使用Lo
4、cal PC模拟引擎。缺省值不变。点击OK。下一步就是Aspen PlusTM 主应用窗口空白的流程图窗口。先熟悉下界面。状态信息Flowsheet Not Complete 一直持续到完整的流程描述进入窗口,完成后状态信息会变为 Required Input Incomplete (所需输入未完成) 。一个模拟只有在状态信息显示 Required Input Complete (所需输入完成)时才能运行。对于最简单的流程图,必须有两股物流,一个 FEED,一个 PRODUCT,连接到单元操作设备,叫做REACTOR。模型库工具条( Model Library Toolbar ):这个工具条包
5、含 Aspen Plus 不同操作单元的内置模型。;.文件有三种保存模式:Aspen Plus 文件, Aspen Plus 备份文件和模板。Aspen Plus 文件可保存结果和运行信息,但这是个二进制文件;备份文件则是标准的ASCII;.文本文件。如果你是Aspen Plus 专家,你可以直接在文件中更改,并作为输入从命令行发送到模拟器, 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, RST
6、OIC(化学计量反应器) 、RYIELD(产率反应器) 、REQUIL(平衡反应器)、RGIBBS( Gibbs 反应器)、RPLUG(平推流反应器) 、RCSTR(全混釜反应器) 、RBATCH(间歇釜反应器) 。RPLUG,RCSTR, RBSTCH是严格对应平推流、全混釜反应和间歇反应的。RSTOIC用于化学计量数已知但反应动力学未知活可忽略的情况。如果反应动力学和化学计量数都未知,则应用 RYIELD。对单相化学平衡或均相和化学平衡计算,应用 REQUIL或 RGIBBS。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 RP
7、LUG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 .例题 :苯的高温分解本教程将介绍苯高温分解反应用于Aspen Plus 中 RPLUG.Diphenyl(C12H10) 联苯是很重要的工业媒介 ,其一种生产方案为苯 (C6H6)的高温分解脱氢 ,过程中 ,二级反应还生成了 triphenyl (C18H14)三苯。反应如下:2C6 H 6 ? C12 H
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