发布时间 : 星期五 文章AspenPlus在化工过程模拟中的应用更新完毕开始阅读7855ec0d581b6bd97f19eac6
收剂（甲醇）用量与理论板数的关系。 12、
对课堂练习10所示的混合气体的吸附过程，选用10块理论板，求使出
塔气体中的CO2浓度达到1.0%所需的吸收剂（甲醇）用量以及采用典型塔板和填料时的塔径。 13、
将课堂练习13所得到的吸收富液减压到0.15 MPa进行闪蒸，低压液体
再进入脱吸塔在0.12 MPa下用氮气进行气提脱吸，要求出塔贫液中的CO2浓度达到0.1%。求合理的理论板数、所需氮气流量、采用不同塔板和填料时的脱吸塔尺寸、压降和负荷情况。 14、
用甲基异丁基甲酮(CH3COC4H9)从含丙酮45%w 的水溶液中萃取回收
丙酮，处理量 500 kg/hr。采用逆流连续萃取塔，在 0.12 MPa下操作。求萃取塔理论板数和萃取剂用量对萃余相中丙酮浓度的影响。 课后练习：
1、根据以下条件设计一座分离甲醇、水、正丙醇混合物的连续操作常压精馏塔。
生产能力： 4000 吨精甲醇/年；
原料组成： 甲醇 70%， 水 28.5%， 丙醇 1.5%； 产品组成： 甲醇 ≥ 99.9%； 废水组成： 水 ≥ 99.5%； 进料温度： 323.15 K； 全塔压降： 0.011 MPa；
所有塔板的 Murphree 效率Emv=0.35。 （注：组成均为质量百分率） 给出下列设计结果：
1、进料、塔顶产物、塔底产物、侧线出料流量； 2、全塔总塔板数 N； 3、最佳加料板位置 NF； 4、最佳侧线出料位置 NP； 5、回流比 R；
6、冷凝器和再沸器温度； 7、冷凝器和再沸器热负荷；
8、使用 Koch Flexitray 和Glistch Ballast 塔板时的塔径和板间距。
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2、用甲醇在低温和加压条件下吸收合成气里的二氧化碳。原料合成气的温度为20°C，压力为2.9MPa，流量为1000kmol/hr，摩尔组成为CO2 : 12%；N2: 23%；H2: 65%。吸收剂甲醇再生通过处理后循环使用。已知条件： 1) 经吸收处理后的净化合成气中的CO2浓度降低到0.5%；
2) 离开吸收塔的甲醇富液减压到0.15MPa，闪蒸释放出的CO2用作生产尿素的原料，闪蒸后的液体送到解吸塔用30°C 的N2气提进行再生处理；
3) 再生后的甲醇贫液中残余CO2控制为0.1%，加压到2.9 MPa， 冷却到-40 °C 下送入吸收塔作吸收剂。 给出下列设计结果： 1）构建合理的工艺流程；
2）确定吸收塔和解吸塔的理论塔板数； 3）确定进入吸收塔的吸收剂流量； 4）确定进入解吸塔的N2流量； 5）甲醇消耗量。
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第五章 反应器模拟
学习目的：
掌握如下类型反应器的模拟方法：计量反应器、产率反应器、平衡反应器、Gibbs反应器、全混流反应器、平推流反应器。 内容：
课堂练习：建立以下系统的Aspen Plus 仿真模型 1、甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应为： CH4?2HO?2C2O? 2H4原料气中甲烷与水蒸汽的摩尔比为1?4，流量为100 kmol/hr。若反应在恒压及等温条件下进行，系统总压为0.1013 MPa，温度为750 ℃，当反应器出口处CH4转化率为73%时，CO2和H2的产量是多少？反应热负荷是多少？(计量反应器)
2、反应和原料同课堂练习1，若反应在恒压及绝热条件下进行，系统总压为0.1013 MPa，反应器进口温度为950 ℃，当反应器出口处CH4转化率为73%时，反应器出口温度是多少？(计量反应器) 3、在课堂练习1中增加甲烷部分氧化反应如下式：
?3O? 2CH422CO+24 HO并在原料气中加入15 kmol/hr的氧气。若上述两个反应中CH4转化率均为43%时， 产品物流中CO、 H2O、CO2 和H2的流量各是多少？如果将反应设为串联进行，上述流量又各是多少？以上两个反应的反应热各是多少？ 4、对课堂练习1中所示的反应，原料气中甲烷与水蒸汽的摩尔比为1?4，流量为100 kmol/hr。反应在恒压及等温条件下进行，系统总压为0.1013 MPa，温度为750℃，如果反应器出口物流中摩尔比率CH4 ? H2O : CO2 : H2等于1 : 2 : 3 : 4时，CO2和H2的产量是多少？需要移走的反应热负荷是多少？此结果是否满足总质量平衡？是否满足元素平衡？(产率反应器)
5、若在课堂练习3的原料气中加入 25 kmol/hr氮气，其余条件不变，计算结果会发生什么变化？(产率反应器)
6、以课堂练习4的结果为基础，在Ryied模块的产率设置项中将氮气设置为惰性组份，重新计算，结果如何？(产率反应器) 7、甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应为：
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CH4?H2O?CO?HO?2CO?C2O?32H2H
原料气中甲烷与水蒸汽的摩尔比为1?4，流量为100 kmol/hr。若反应在恒压及等温条件下进行，系统总压为0.1013 MPa，温度为750 ℃，当反应器出口处达到热力学平衡时，CO2和H2的产量是多少？反应热负荷是多少？(平衡反应器)
8、分析课堂练习6中反应温度在300~1000 ℃范围变化时对反应器出口物流CH4
质量分率的影响。(平衡反应器)
9、将课堂练习6中的反应温度设为1000 ℃，分别分析反应(1)和反应(2)的趋近平衡温度在–200~0℃范围变化时对反应器出口物流CH4质量分率和CO/CO2摩尔比的影响。(平衡反应器) 10、
对课堂练习6中所示的反应过程，原料气中甲烷与水蒸汽的摩尔比为
1?4，流量为100 kmol/hr。若反应在恒压及等温条件下进行，系统总压为0.1013 MPa，温度为750 ℃，当反应器出口处Gibbs自由能最小而达到平衡时，CO2和H2的产量是多少？反应热负荷是多少？与REquil的结果进行比较。(Gibbs反应器) 11、
分析课堂练习10中反应温度在300~1000 ℃范围变化时对反应器出口物
流CH4质量分率的影响。(Gibbs反应器) 12、
若在课堂练习9中的原料气中加入25 kmol/hr 的氮气，并考虑氮与氢结
合生成氨的副反应，求反应器出口物流中CH4和NH3的质量分率。如果将氮设为惰性组份，结果有什么变化？(Gibbs反应器) 13、
甲醛和氨按照以下化学反应生成乌洛托品：
4NH?3(A)6HCH?O?(B)26
?CH4?N2(C)
(D)6HO反应速率方程式如下：
?rA?kCACB2kmol/m?s
3式中：
?2.57?107?k?1420exp???RT??m/kmol?s
62反应器容积为5m3，装填系数为0.6，输入氮气作为保护气体。为了保证釜内的惰性环境，输入氮气量应该使出釜物料的气相分率保持在0.001左右。
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