ASPEN | 反应精馏设计-G0

2024-08-25 22:44   江苏  

简介

反应精馏(Reactive Distillation,RD)可以在一个装置中同时实现反应及分离两个过程,通过精馏的方法将反应物与产物分离开来,以破坏可逆反应的平衡关系,使反应继续向生成 产物的方向进行,从而提高可逆反应的转化率及选择性,此外,反应精馏过程中还可通过化学反应打破汽-液平衡关系,从而加快传质速率,缩短反应时间。对于放热反应,反应所释放出的热量可作为精馏所需的汽化热,从而降低能耗和操作费用。
 反应精馏适用于多种类型的反应,如串联反应、可逆反应,但更多应用于转化率受化学平衡限制的反应体系。目前,该技术在工业中广泛应用于醚化、酯化、水解和烷基化等反应。



例:乙醇与乙酸反应

反应方程式:

乙醇  + 乙酸   <-->  乙酸乙酯 + 水


一. 输入组分



二. 选择物性方法

Hayden-O'Connell(HOC)方程是一种用于描述缔合体系汽液平衡的热力学模型,它特别适用于处理具有强烈缔合作用的体系,如含羧酸的混合物。可预测气相中极性组分的溶剂化作用以及二聚现象(含有羧酸的混合物),压力超过10~15atm时不再适用。

本例选择物性方法为:NRTL-HOC,选择之后查看二元交互作用参数。


三. 定义化学反应
参考:ASPEN |  定义化学反应-G0
注意本反应是可逆反应,还需要定义逆反应。反应模型选择REAC-DIST,反应类型选择Kinetic(动力学)。


输入动力学参数:前因子k,活化能E,温度指数n(输入为0则表示对温度不修正





四. 建立工艺流程模型

4.1 添加流股和严格精馏塔模块RadFrac


4.2 输入操作参数
收敛方式选择Strongly non-ideal liquid(强非理想液体)



4.3 定义反应发生的塔板位置

在ASPEN中,塔顶冷凝器为第一块塔板,塔板再沸器为最后一块塔板。

4.4 定义反应持液量

反应塔板持液量(Hydrodynamic Holdup)是指在化学反应塔中,塔板上或塔板之间的液体量。这个参数对于反应塔的设计和操作至关重要,因为它影响着塔内的反应效率、传质效率和整体的分离效率。在进行塔的设计计算前,需要先假设持液量,计算出塔径后需要检查假设的持液量是否合理。

五. 查看结果





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