Simulaciones de reactor en ChemCAD Hay cuatro tipos de módulos de reactor en ChemCAD Estequeométrico: Usado para reacciones solas donde el usuario especifica los coeficientes estequeométricos de la reacción, un componente clave, y una conversión fraccionaria. El módulo de reactor calcula la composición de salida y el calor necesario o la subida de temperaturas. Equilibrio: Múltiples reacciones pueden ser simuladas en este módulo; el usuario especifica el orden de cada reacción o el coeficiente de equilibrio de reacción asociado con cada reacción. El módulo de simulación entonces lleva hacia fuera el material y balances energéticos para el reactor.
El usuario debe especificar la conversión o coeficientes de equilibrio en todos los casos excepto el cambio de agua de gas (CO + H 2O <==> CO2 + H2) y la metanización (CO + 3H2 <==> CH4 + H2O) reacciones; ChemCAD proporciona datos termodinámicos para aquellas reacciones. Gibbs: Calcula la composición de la mezcla en equilibrio dada la composición de alimentación del reactor y condiciones de funcionamiento de reactor (p.ej., la T y P). Toda la especie química contenida en la lista componente puede participar en la reacción a no ser que este especificado como inerte. El equilibrio es determinado mediante la reducción total de la energía de Gibbs de la mezcla; proporcionan datos termodinámicos en ChemCAD. Instrucciones para diseñar un reactor en ChemCAD
Considere una corriente de comida de hidrógeno/nitrógeno con las propiedades siguientes:
500 K Temperatura 100 atm Presión 20 mole% N2, 80 mole% H 2 Composición 1000 kgmol/hr Velocidad de Flujo En esta secuencia de ChemCAD diseñan ejemplos, examinamos varios accesos diferentes al diseño de un reactor para realizar la producción de amoníaco por el proceso de Haber: N2 + 3H2 <==> 2 NH3
Los datos específicos de reactor son: Reactor Adiabático Presión 100 atm Presión de la gota 1 atm Conversión molar del N2 0.5
Equilibrio Estequeométrico el reactor diseñan el procedimiento. Comience el uso ChemCAD; escoja el artículo de menú el Archivo -> Nuevo y ahorre como un archivo sobre el escritorio de su ordenador. En la caja de Paleta, el chasquido sobre la etiqueta de Reactores, luego pulsa sobre el reactor de Equilibrio o Stoichiometric. Una vez que el reactor es seleccionado, el chasquido sobre un punto en el espacio de trabajo donde usted quiere el reactor colocado. Con clic derecho seleccione el reactor. Entonces lugar, por seleccionando de la paleta principal, la flecha de Comida y flecha de Producto. Coloque las flechas en consecuencia cerca del reactor. Después use el botón de corriente (la segunda fila, y la primera columna de la paleta principal) para columna de la paleta principal) para unir la flecha de entrada a la cima del reactor, y el inferior del reactor a la flecha de salida; puntos azules representan corrientes de comida de equipo y puntos rojos representan corrientes de salida de equipo. Thermophysical Escogido -> el Componente Cataloga y añade el nitrógeno (46), el hidrógeno (1) y el amoníaco (63). El Chasquido ¡Vale! hasta que usted sea por todos los menús que pasan. Escoja el Formato de artículo de menú -> la Ingeniería de Unidades para seleccionar unidades de SI Formales para este problema; flujos componentes deberían ser fracciones molares. Para hacer aquel cambio, pulse sobre las Opciones y la etiqueta de Referencias y cambie Flujos Componentes a Fracciones molares. También, cambie la presión a atmósferas. Después de la fabricación de estas opciones, pulse ¡Vale!. Presione dos veces el ratón sobre la caja de corriente de entrada cuadrada para especificar propiedades de corriente de entrada. Entre en las propiedades de comida catalogadas encima. Después, presione dos veces el ratón sobre el reactor. Para el reactor Stoichiometric especifican lo siguiente: Especifique el modo termal a adiabático; Seleccione el nitrógeno como el componente clave; juego conversión fraccionaria a 0.5; Especifique los coeficientes siguientes stoichiometric: hidrógeno:-3; nitrógeno:-1; amoníaco: 2; el reactor de juego presiona a 100 atm. El reactor stoichiometric sólo puede especificar una reacción; para más reacciones, hay que usar el módulo de reactor de equilibrio. Para el reactor de Equilibrio especifican lo siguiente: Especifique el número de reacciones como 1; presión de juego y gota de presión; Especifique que la reacción para ocurrir en el vapor divide en fases sólo; Especifique el modo termal a adiabático; Escoja la conversión de reacción, entonces [¡Vale!] Seleccione el nitrógeno como el componente bajo; juego conversión fraccionaria a 0.5; Especifique los coeficientes siguientes stoichiometric: hidrógeno:-3; nitrógeno:-1; amoníaco: 2; del menú principal, seleccione Controlado -> Controlado Todo; errores correctos, si alguno. Del informe de solución obtenido del Informe pulsan sobre el Calcular y Dan el botón de Resultados. Note que la información de reacción en el reactor de
Equilibrio es similar en la forma a esto usado para la destilación reactiva en el SCDS (la destilación) el módulo de columna. Gibbs el reactor diseñan el procedimiento: Comience el uso ChemCAD; escoja el artículo de menú el Archivo -> Nuevo y ahorre como un Archivo sobre el escritorio de su ordenador. En la caja de Paleta, el chasquido sobre la etiqueta de Reactores, luego pulsa sobre el reactor Gibbs. Una vez que el reactor es seleccionado, el chasquido sobre un punto en el espacio de trabajo donde usted quiere el reactor colocado. Con el clic derecho seleccione el reactor. Entonces lugar, por seleccionando de la paleta principal, la flecha de Alimentación y flecha de Producto. Coloque las flechas en consecuencia cerca del reactor. Después use el botón de corriente (la segunda fila, y la primera columna de la paleta principal) para unir la flecha de entrada a la cima del reactor, y el inferior del reactor a la flecha de salida; puntos azules representan corrientes de comida de equipo y puntos rojos representan corrientes de salida de equipo. Thermophysical Escogido -> el Componente Cataloga y añade el nitrógeno (46), el hidrógeno (1) y el amoníaco (63). El Chasquido ¡Vale! hasta que usted sea por todos los menús que pasan. Escoja el Formato de artículo de menú -> la Ingeniería de Unidades para seleccionar unidades de SI para este problema; flujos componentes deberían ser fracciones molares. También, cambie la presión a atmósferas. Después de la fabricación de estas opciones, pulse ¡Vale!. Presione dos veces el ratón sobre la caja de corriente de entrada cuadrada para especificar propiedades de corriente de entrada. Entre en las propiedades de comida catalogadas encima. Después, presione dos veces el ratón sobre el reactor Gibbs. Especifique el modo termal a adiabático. Ponga la fase de reacción [a 1 Vapor o la fase surtida] y confirme con la tecla OK y ¡Vale! en la Matriz de Elemento Componente. Del menú principal, seleccione Controlado -> Controlado Todo; errores correctos, si alguno. Del informe de solución obtenido del Informe pulsan sobre el Calcular y Dan el botón de Resultados. El procedimiento de diseño cinético de reactor - PFR con zeroeth ordena la reacción: Comience el uso ChemCAD; escoja el artículo de menú el Archivo -> Nuevo y ahorre como un Archivo sobre el escritorio de su ordenador. En la caja de Paleta, el chasquido sobre la etiqueta de Reactores, luego pulsa sobre el reactor Cinético. Una vez que el reactor es seleccionado, el chasquido sobre un punto en el espacio de trabajo donde usted quiere el reactor colocado. Con el clic derecho seleccione el reactor. Entonces lugar, por seleccionando de la paleta principal, la flecha de Comida y flecha de Producto. Coloque las flechas en consecuencia cerca del reactor. Después use el botón de corriente (la segunda fila, y la primera columna de la paleta principal) para unir la flecha de entrada a la cima del reactor, y el inferior del reactor a la flecha de salida; puntos azules representan corrientes de comida de equipo y puntos rojos representan corrientes de salida de equipo. Thermophysical Escogido -> el Componente Cataloga y añade el nitrógeno (46), el hidrógeno (1) y el amoníaco (63). El Chasquido ¡Vale! hasta que usted sea por todos los menús que pasan. Escoja el Formato de artículo de menú -> la Ingeniería de Unidades para seleccionar unidades de SI Formales para este probl ema; flujos componentes deberían ser
fracciones molares. Para hacer aquel cambio, pulse sobre las Opciones y la etiqueta de Referencias y cambie Flujos Componentes a Fracciones molares. También, cambie la presión a atmósferas. Después de la fabricación de estas opciones, pulse ¡Vale!. Presione dos veces el ratón sobre la caja de corriente de entrada cuadrada para especificar propiedades de corriente de entrada. Entre en las propiedades de comida catalogadas encima. Después, presione dos veces el ratón sobre el reactor Cinético y especifique lo siguiente: En la página 1 de los datos específicos pone el número de reacciones a 1, la presión a 100 atm, presiona la gota a 1 atm, y selecciona el Estándar - Todas las Reacciones; Especifique el reactor como un PFR con la reacción de fase de vapor sólo, la operación adiabática; Ponga el interruptor Especificar el volumen, Calcular la conversión y poner el volumen de reactor a 10 m3; En la página 2 ponen el factor de Frecuencia a 5 y la energía de Activación a 1e-20 (ChemCAD tratará estos esencialmente como el cero); abandone todos otros parámetros de reacción en blanco excepto los coeficientes de estequiometría que deberían ser puestos a-3 para el hidrógeno,-1 para el nitrógeno, y 2 para el amoníaco; para estos componentes, ponga el coeficiente respectivo Exponencial a 1e-20 (otra vez, forzar los valores a poner a cero); Del menú principal, seleccione Controlado -> Controlado Todo; errores correctos, si alguno. Del informe de solución obtenido del Informe pulsan sobre el Calcular y Dan el botón de Resultados.
