- 计算机辅助化工装置选型设计
- 刘超锋编著
- 1250字
- 2020-08-28 08:56:30
1.1 基于RStoic模块的物料衡算和热量衡算
启动Aspen Plus软件，选择模块“General with Metric Units”，将文件保存为“反应器模块RSTOIC的流程模拟.bkp”。
建立如图1-1所示的化学计量反应器模块RSTOIC流程图。其中，反应器模块RSTOIC中选用模块库中的“Reactors/RSTOIC/ICON2”模块。
图1-1 化学计量反应器RSTOIC流程简图
点击“
”，出现“Flowsheet Complete”对话框，点击确定，进入“Setup/Specifications/Global”页面，在名称（Title）对话框中输入“RSTOIC”。
点击“”，进入“Components/Specifications/Selection”页面，输入组分一氧化碳（CO）、甲醇（CH4O）、乙酸（C2H4O2）、水（H2O）、二氧化碳（CO2）、氢气（H2）、乙二醇（C2H6O）、乙酸甲酯（C3H6O2）、碘甲烷（CH3I）、碘化氢（HI），如图1-2所示。
图1-2 该模拟输入的组分
点击“”，进入“Properties/Specifications/Global”页面，进行物性方法的选择，选择物性方法“RK-SOAVE”。物性方法“RK-SOAVE”可以应用于二氧化碳、硫化氢、氢气等。
点击“”，进入“Properties/Parameters/Binary Interaction/RKSKBV-1/Input”页面，查看Reactions方程的二元交互作用的参数，本模拟所采用的均是采用系统默认值，不需要做修改。
点击“”，出现“Required Properties Input Complete”的对话框，点击“OK”，进入“Streams/1/Input/Specifications”页面，输入进料温度是185℃，压力是3MPa，以及一氧化碳（CO）的流率是1784.61kmol/h，如图1-3所示。
图1-3 物流stream 1组分输入
同样地，点击“”，出现“Required Properties Input Complete”的对话框，点击“OK”，进入“Streams/2/Input/Specifications”页面，输入进料温度是185℃，压力是3MPa，以及甲醇（CH4O）、碘甲烷（CH3I）的流率分别是1164.55kmol/h、11.808kmol/h，如图1-4所示。
图1-4 物流stream 2组分输入
点击“”，进入“Blocks/RSTOIC/Setup/Specifications”页面，输入RSTOIC模块的参数，在操作条件（Operating conditions）的对话框中输入压力是3MPa，温度是185℃，有效相态选择“Vapor-Only”，如图1-5所示。
图1-5 RSTOIC模块参数的输入
点击“”，进入“Blocks/RSTOIC/Setup/Reactions”页面，进行化学反应的设定，如图1-6所示。
图1-6 RSTOIC模块的化学反应输入
点击“New”，出现“Edit Stoichiometry”的对话框，“Reaction No.”默认是“1”，输入第一个反应CO+CH4O→C2H4O2以及转化率0.95，如图1-7所示。需要注意的是，反应物Reactants中的化学计量系数（Coefficient）为负值，即使是正值输入的，系统也会自动将其改变成负值，而产物Products中的化学计量系数（Coefficient）为正值。
图1-7 反应定义
从“Reaction No.”下拉菜单中选择“<New>”，出现“New Reaction No.”对话框，如图1-8所示。
图1-8 “New Reaction No”对话框
同样的，定义其他反应以及其转化率，完成后点击对话框中的“”或者“Close”。重新回到“Blocks/RSTOIC/Setup/Reactions”页面，如图1-9所示。
图1-9 反应化学式输入的结果
本模拟的目的是计算反应热，因此，点击进入“Blocks/RSTOIC/Setup/Heat of Reaction”页面，计算类型（Calculation type）选择计算反应热（Calculate heat of reaction）。在参考条件（Reference condition）对话框中输入所有的“Rxn No.”以及各个反应对应的参考组分，参考温度、参考压力均采用默认值，如图1-10所示。
图1-10 选择各个反应的计算反应热
点击“”，出现“Required Input Complete”的对话框，点击确定按钮，运行模拟程序。
点击右侧“Simulation/Blocks/B1/Summary”，左侧出现对话框的各个物流的结果。由结果可以得到反应热流量是9593012.18cal/s（1cal=4.1868J），如图1-11所示。需要指出：乙酸生产过程不是单纯一个反应为主，而是多个反应同时发生，因此，反应热取决于多个反应的反应热。
图1-11 反应热流量的计算结果
得到反应后各个组分的摩尔流量，如图1-12所示。其中：
一氧化碳（CO）：558.963kmol/h；
图1-12 物流参数
甲醇（CH4O）：12.6685kmol/h；
水（H2O）：161.384kmol/h；
二氧化碳（CO2）：87.4807kmol/h；
乙酸（C2H4O2）：1119.98kmol/h；
氢气（H2）：87.4807kmol/h；
乙酸甲酯（C3H6O2）：18.1829kmol/h；
碘甲烷（CH3I）：11.8735kmol/h。