Aspen流程模拟——其他动力学反应及一些补充

软件版本为V11.0，语言中文。本人所学有限，内容讲解难免有所疏漏，敬请指正。

本文所用文献资料及bkp文件等见本文结尾链接 。

1.幂指数型动力学

上文的幂指数型动力学是按照新建反应，选择General模式。

那么在Aspen中，是可以直接新建反应，选择Powerlaw（幂指数型）反应类型的。虽然界面有所不同，但设置还是一样的。

在此讲解乙酸乙酯可逆反应设置（参考文献：反应精馏合成乙酸乙酯的实验研究与模拟）计算处理：

因为乙酸乙酯对各反应物而言为一级反应，动力学最终结果如下：

Aspen模拟：物性如下

新建反应，选择Powerlaw（幂指数型）反应类型

对于这种可逆反应，正反应与逆反应要分别设定反应如下：（此时可直接指定对各组分的反应级数）

初始流股

反应器设置

如果在反应中只设定了正反应的话结果对比如下（左边为含正、逆反应动力学；右边只含有正反应动力学）

可见逆向动力学的阻力还是比较大的

在上文中设置幂指数型动力学的时候，会发现从General模式开始，直接就有选择可逆反应的选项

当勾选反应可逆的时候，多出了两种模式的设置

第一个采用平衡计算：

第二个采用速率常数与组分指数计算：

在此以第二种为例，A、B、C、D的含义如下

那么这个时候我们动力学因子的设置就和之前不一样了，因为我们是通过下面的速率常数与组分指数计算，这个就可以明确表达出除浓度外的k*exp(-E/RT)。因此动力学因子要整体设置成为1，即如下所示，下面的就是通过计算器来求解A、B、C、D（这些参数已经能够表达出指前因子与活化能，因此动力学因子设置为1，即输入了又不影响动力学）

相同条件进行模拟来验证是否正确，发现会有很小的误差，猜测可能是由于数据的小数位精确不同而产生的。因此对于同一反应动力学不同的设置方式，结果还是比较吻合的。

2.吸附型动力学

吸附型动力学大多为LHHW输入，且大部分动力学多为非均相吸附。

甲醇脱水制二甲醚，采用Al(HSO4)3/γ-Al2O3催化剂（参考文献：MTBE裂解制异丁烯工艺研究——副反应动力学及产物分离工艺研究）。计算处理：

Aspen模拟：物性如下 

新建反应，直接选择LHHW模式

输入反应方程式

依据动力学，因为其为可逆反应，分式上部分为k(A-B)或者可以看成kA-kB，两种方式均输入均可。

本文把k提出来作为动力学因子，而推动力以下图进行输入（因为可逆反应，所以前面是反应物浓度指数-生成物浓度指数，或以分压为基准，示例动力学为分压基准）。动力学中K1=1，K2=1/Kp

即lnK2=-lnKp，由于此参数含有T平方、T三方，在Excel里面对其进行影响度分析，改变其中一项温度，看看-lnKp的变化大小。发现T平方、T三方对其影响较小，于是(T=573.15K)并入常数项，即此时输入的A为9.91151539485264。

对于吸附项如下

初始流股信息如下

流程中加入固定床反应器RPlog模块，设定如下，选择为等温反应器

多管列管式固定床初步参数

添加反应R-1

该反应器压降选择0.2bar

催化剂初步参数如下

运行结果如下，显然动力学是可行的

对反应温度进行灵敏度分析，与文献的参考温度300℃左右也比较吻合。

那么我们同样也在新建反应的时候，采用General模式看看有什么不同。

显然在推动力设定时，可以选择单位，动力学中是以atm计。

其他的输入均相同

吸附项输入，Ads可以直观看出输入的公式与参数

相同条件下进行模拟，对于结果而言与幂指数型结果一样，都是有微小误差的。（左边为R-1，右边为R-2）

但这里的话，仅仅只有推动力基准单位可能有不同，R-2设置成了atm。

当然对于LHHW的不可逆反应，比如丙酮加氢（参考文献：A structured packed-bed reactor designed for exothermic）

相信大家也能够进行输入，模拟计算

总的来说，General模式可输入的反应是比较全面的，且比较直观。

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