本科学生验证性实验报告

实验题目: 反应器的模拟实验

专业： 化学与化学工程系 班级： 1202 姓名： 蹇军松

学号： 124101742047

课程名称： 《化工过程与合成》 指导教师： 王克良 实验日期： 2015.5.18

六盘水师范学院教务处制

一、实验预习 1.实验目的 通过本实验，掌握Reactors模块下四个子模块（RStoic、RGibbs、RPlug、RCSTR）的基本使用方法，反应过程的模拟，同一化学反应不同反应器之间的比较，完成物料衡算。 2.实验原理 Aspen Plus根据不同的反应器形式，提供了七种不同的反应器模块，这七类反应器模块可以划分为三类，分别为： ①基于物料平衡的反应器(化学计量反应器RStoic，产率反应器RYietd )； ②基于化学平衡的反应器(平衡反应器REquil，吉布斯反应器RGibbs)； ③动力学反应器(全混釜反应器RCSTR，平推流反应器RPlug，间歇式反应器RBatch )。 化学计量反应器(RStoic模块)是规定反应程度和转化率的化学计量反应器模块，主要用于反应动力学数据未知或不重要，但化学计量系数和反应程度已知的反应器； 吉布斯反应器(RGibbs模块) 是通过Gibbs自由能从小实现化学平衡和相平衡，主要用于化学平衡和相平衡同时发生的反应器，对固体溶液和汽-液-固系统计算相平衡； 全混釜反应器(RCSTR模块) 是模拟全混釜反应器，主要用于带反应速率控制和平衡反应的单相、两相或三相全混釜反应器； 平推流反应器(RPlug模块) 是模拟平推流反应器，主要用于带反应速率控制的单相、两相或三相平推流反应器。 3.材料与方法及实验流程简图 1）主要仪器设备设备和材料 电脑，aspen plus化工过程模拟软件，origin数据处理软件。 2）工艺流程图 4.可能出现的问题及解决的办法 1）实验过程易出的错误 多种类型反应器的模型建立与设置，物流复制器的使用； 可逆反应中反应平衡常数与活化能的输入； 反应方程式的建立； 活塞流反应器的反应条件沿反应器长度的分布变化规律； 反应过程中相态的选择。 2）解决方法 课前多预习，并查找相关知识，课上多注意听老师强调的重点与难点。 二、实验内容 1.实验结果 1）实验内容 用Aspen四种不同的反应器模块（RStoic、RGibbs、RPlug、RCSTR），模拟如下反应。 其中：正反应：k=1.9×108，E=5.95×107J/kmol；逆反应：k=5.0×107，E=5.95×107 J/kmol。 反应温度为70 ℃，反应压力1atm。进料液中水流率为8.892 kmol/hr，乙醇流率为186.59 kmol/hr，乙酸流率为192.6 kmol/hr，RStoic反应器中乙醇的转化率为70%，RPlug反应器长2 m，直径0.3 m，RCSTR反应器的体积为0.14 m3。物性方法采用：NRTL-RK。问题：1. 试计算四种反应器中反应产物CH3CH2OOCCH3的摩尔流率； 2. 四种反应器的模拟结果； 3. 活塞流反应器（RPlug模块）长度与四种组分的摩尔分数、压力、温度、气相分率、停留时间的分布关系。 2）实验结果的记录 反应器的模拟实验的实验结果的原始记录如下：分别是RStoic、RGibbs、RPlug、RCSTR各模块的模拟结果，模拟软件信息，所有物料及组分的物性数据与摩尔流量表，活塞流反应器（RPlug模块）长度、停留时间与四种组分的摩尔分数、压力、温度、气相分率的分布关系表。 CH3CH2OH?CH3COOH???CH3CH2OOCCH3?H2O