Aspen流程模拟——幂指数型动力学反应

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本文所用文献资料及bkp文件等见本文结尾链接。

幂指数型动力学（文献参考:Kinetics and Mechanism of Ketonization of Acetic Acid on Ru/TiO2 Catalyst）

乙酸脱羧合成丙酮，预还原Ru/TiO2催化剂。计算处理：

动力学最终结果如下：

Aspen模拟：物性如下（亨利组分为二氧化碳）

新建反应，选择General，该模式可输入幂指数型、平衡性及吸附动力学。

输入反应方程式，反应类型选择Powerlaw（幂指数型）。

动力学因子按照动力学结果输入如下

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

因为动力学中乙酸、丙酮、水、二氧化碳均有分压参数，因此在进口流股输入时，必须全部含有流量才能有所转化。否则流量在反应前后无任何变化，如下图所示

进口流股输入如下温度参考文献中数值，常压反应（在此选择1.1bar为常压）。丙酮、水、二氧化碳的输入仅仅为动力学计算所使用，因此量不易过多，且实际这些流量可视为0。

运行结果如下，可以看到乙酸几乎完全转化。

参数的优化：参数包括反应温度、压力、反应器体积等各种参数，再对其进行灵敏度分析，主要查看转化结果

温度分析，由于反应器设置为恒定为反应器进口温度，即进口流股温度为变量（分析最低温度依据流股中乙酸沸点117.9℃参考，选定120℃）。结果如下

随温度升高，转化率逐步上升，显然文献中参考温度270~285℃在Aspen中的计算不一定完全符合，其在230℃几乎就完全转化了，此时再升温并无需要。

对压力而言，也设置为进口压力，即同温度设置。结果如下

看纵坐标变化幅度不大，即压力对该反应的影响较小。虽然增大压力会使得转化率升高，但幅度很小，并无必要。

反应器管长结果如下

显然刚开始急剧增加，但随后变化平缓，因此反应器管长不易过长。

反应器管径及管数的结果如下，其本质都是反应器体积对转化率的影响，选取设当值即可

对于催化剂参数而言，其在选择动力学时就已确定催化剂，因此参数也是固定的，不需要进行分析。

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