СКАЧАТЬ:  http://mysagni.ru/ucheba/avtomatizaciya/1910-posobie-matematicheskoe-modelirovanie-i-optimizaciya-himiko-tehnologicheskih-processov-s-primeneniem-modeliruyuschey-programmy-chemcad-.html

Математическое моделирование аппаратов

1. Ввод параметров оборудования

Каждая математическая модель аппарата в СhemCade  связана окном редактирования (одним или несколькими) параметров математической модели. Вызов окна ввода (редактирования) параметров выполняется в режиме моделирования следующими способами:

– двойным щелчком на изображении аппарата;

– командой контекстного меню Edit Unit Op Data (Редактировать параметры аппарата).

– соответствующие команды меню Specificatons (Спецификации).

Команда Specifications/Select UnitOps (Спецификации/Выбор оборудо­вания) позволяет выбрать отдельные единицы оборудования. Их выбор выпол­няется аналогично выбору потоков.

Команда Specifications/All UnitOps (Спецификации/Все оборудование) по­зволяет автоматически выбрать все оборудование технологической схемы. Окна для ввода параметров появляются на экране последовательно, в соответствии с ID номерами оборудования.

Вид окна ввода параметров определяется типом оборудования и используе­мыми параметрами оборудования, которые заложены в его модулях расчета. Окно может содержать один и более разделов.

Ниже представлены окна редактирования параметров некоторых, наиболее часто используемых математических моделей аппаратов в ChemCade.

1. Теплообменник

В ChemCad'e представлены модули расчета теплообменников Heat exchanger (HTXR) с одним или двумя входными потоками. При одном входном потоке модуль служит как нагреватель или как охладитель. Если у теплообменника два входных потока, то доступны более сложные режимы. Рассмотрим ввод пара­метров для двустороннего теплообменника.

Окно ввода параметров содержит три раздела (Рис. 23)

В разделе Specifications (Спецификации) представлены основные данные, такие, как перепады давления, температуры потоков и т.д.

Значения Pressure Drops: (defaults=0) (Перепад давления (по умолчанию=0)) вводятся в поля Stream ID (ID Потока). Это положительная величина или 0.

Calculation Modes: (Режимы расчета:) позволяют выбрать варианты расче­та. В списке Backcalc Mode (for Autocalc): (Режим обр. счета (для автомат.расчета)) содержатся варианты для обратного счета. Он используется только для режима автоматического расчета. По умолчанию установлено 0 No back calculation (0 Не включен). Последующие четыре варианта позволяют пере­считать температуру и расход входных потоков.

Список Utility Option: (Вспом. опция) используется только для двусторон­них теплообменников и позволяет так определить параметры второго выходно­го потока, чтобы он соответствовал требуемой (рассчитанной) тепловой нагруз­ке аппарата. По умолчанию установлено 0 Utility Option Off (0 Вспом. опция выключ.) При выборе другого варианта необходимо задать либо выходную температуру, либо долю пара в каждом выходном потоке.

В соответствующие поля Enter one specification only (Введите только один параметр) вводятся значения следующих параметров:

Temperature Stream ID (Температура потока ID) – температура первого
(второго) выходного потока. Рядом выводится ID-номер этого потока;

Vapor fraction stream ID (Доля пара потока ID) – доля пара первого (вто­
рого) выходного потока. Значение должно быть между 0.00001 и 1. Если за­
дано значение 0.00001, то рассчитывается температура кипения первого
(второго) выходного потока. Этот параметр должен быть использован для
систем с одним компонентом и систем с полной/частичной конденсацией
или испарением;

Subcooling stream ID (Недогрев потока ID) – температура недогрева первого (второго) выходного потока. Задается температура ниже точки кипения;

Superheat stream ID (Перегрев потока ID) – температура перегрева пер­вого (второго) выходного потока. Задается температура выше точки росы,
положительное число.

Соответствующие поля Delta temperature specifications: (Значения допус­тимых температурных погрешностей:) используются для задания:

Min delta temperature (Минимальный перепад температур) –
минимальный перепад температур между входом и выходом;

Hot outlet-cold inlet и Hot inlet-cold outlet (Горячий выходной – холодный
входной и Горячий входной – холодный выходной) – разности между температурами горячего выходного и холодного входного потока и температу­
рами горячего входного и холодного выходного потока. Заполняются только
для теплообменника с двумя входными потоками;

Stream ID – stream ID (Поток ID – поток ID) – разности температур между
двумя выходными потоками двухстороннего теплообменника. Задается для
прямоточного теплообменника;

Stream ID – stream ID (Поток ID – поток ID) – разности температур между
входным и выходным потоками.

Heat Duty (Тепловая нагрузка) – значение тепловой нагрузки. Задается для теплообменника с одним или двумя входными потоками. Для теплообменника с
двумя входными потоками это всегда положительное число.

Heat Transfer Coeff. and Area specification: (Значения коэффициента теп­лопередачи и поверхности теплообмена:) используются для задания значе­ний:

Heat Transfer Coeff. (U) (Коэффициент теплопередачи (U)) – коэффици­
ента теплопередачи;

Area/shell (Поверхн./кожух) – площади поверхности теплообмена.

Раздел Misc. Settings (Необязательные параметры (настройки)) использу­ется для задания информации по кожухам, трубам, трубному пространству и др. параметрам (Рис. 24).

Здесь же выводятся рассчитанные значения: тепловой нагрузки теплообменника, среднелогарифмической разности температур, поправочного коэффициента и др.

В разделе Cost. Estimations (Стоимостные оценки) приводятся значения рассчитанных стоимостных оценок (Рис. 25).

1. Модули ректификации

Ректификация в ChemCad'e представлена набором модулей: приближенного расчета ректификации (Shortcut Column (SHOR)), строгого расчета ректифика­ции и абсорбции (TOWR Distillation Column), строгого расчета ректификации и абсорбции нефтяных смесей (Tower plus), расчета ректификации с химической реакцией (SCDS Column) и др.

1. Модуль ректификации TOWR

Модуль TOWR Distillation Column широко используется при моделировании технологических схем. С его помощью рассчитывается колонна любого типа –ректификационная, абсорбционная, абсорбционная с кубом и стриппер. Модуль имеет множество спецификаций, что делает его чрезвычайно гибким в исполь­зовании.

Окно ввода параметров модуля TOWR имеет пять разделов. Раздел General (Общая конфигурация) содержит General Model Parameters (Общие параметры мат.модели) (Рис. 26Рис. 29).

В списке Condenser type (Тип конденсатора) выбирается тип конденсатора:

– 0 Total or no condenser (0 Полный или нет конденсатора) (установлен по умолчанию);

– 1 Partial condenser (Парциальный конденсатор);

– 2 Total with water decant (Трехфазный полный конденсатор со сливом воды);

– 3 Partial with water decant (Трехфазный парциальный конденсатор со сливом воды).

Если конденсатор отсутствует, то указывается тип, равный 0. Для полного конден­сатора дистиллят будет жидким. Для парциального конденсатора дистиллят будет паром, даже если есть жидкий продукт, выходящий из конденсатора, ко­торый будет определен как жидкий боковой продукт. Если выбран 2 или 3 тип конденсатора, то используется метод расчета коэффициентов фазового равновесия в системах с несмешивающимися с водой компонентами.

Следующие поля используются для задания:

Subcooled temp. (Температура недогрева) – значение температуры переохлаждения (задается только для полного конденсатора).

Top pressure (Давление вверху) – давление в конденсаторе или вверху
колонны. Если давление в конденсаторе не задано, то используется давление
потока питания.

Cond pressure drop (Перепад давления в конденсаторе) – перепада давления в конденсаторе, задается как положительное число.

Colm pressure drop (Перепад давл в колонне) – перепад давления в колонне,
задается как положительное число. Давление на каждой тарелке вычисляется
линеаризацией изменения давления между верхом (без конденсатора) и ни­зом колонны (включая куб, если он задан).

В поле No. of stages (Число тарелок) вводится значение числа тарелок, включая куб и конденсатор. Тарелки нумеруются сверху вниз. Если есть кон­денсатор, он рассматривается как 1-я тарелка. Если есть куб, он рассматривает­ся как N-я тарелка. Максимальное число тарелок – 100, минимальное – 2.

Feed stages: (Тарелки питания:) используется для задания номеров тарелок питания. Они вводятся сверху вниз, и их количество должно быть равно числу потоков питания, подводимых к колонне. Боковые нагреватели/охладители за­даются как энтальпийные потоки (потоки с энергией, но без расхода компонен­тов); их положение задается так же, как и положение тарелок питания. Положи­тельная энтальпия соответствует нагреванию, отрицательная – охлаждению.

В разделе Specifications (Спецификации) задаются параметры, используе­мые при расчете Heat And Material Balance Specifications (Теплового и мате­риального балансов) (Рис. 27).

В списке Condenser mode: (Выбор режима конденсатора:) выбирается ре­жим работы конденсатора:

– -1 No condenser spec (see tray spec) (Есть конденсатор, но нет задания ха­
рактеристик);

– 0 No codenser (Нет конденсатора);

– 1 Reflux ratio(R/D) (Флегмовое число);

– 2 Condenser duty, negative (Тепловая нагрузка конденсатора, отрицательная);

– 3 Distilate temperature (Температура конденсатора);

– 4 Distilate mole flowrate (Общий мольный расход дистиллята);

– 5 Distilate rate of one component (Мольный расход компонента в дистил­ляте);

– 6 Distilate component mole fraction (Мольная доля компонента в дистил­ляте);

– 7 Distilate comp fraction recovery (Отношение количества одного компо­нента в дистилляте к его количеству в потоках питания);

– 8 Distilate total fraction recovery (Отношение количества потока питания
к количеству дистиллята);

– 9 Two components molar flowratio (Отношение мольных расходов 2-х
компонентов в дистилляте);

– 10 Volume flow rate (crude flowrate) (Объемный расход дистиллята);

– 11 Distilate mass flowrate (Массовый расход дистиллята);

– 12 Weight fraction of one component (Массовая доля одного из компонен­тов в дистилляте);

– 13 Reserved for TPLS module (Резервировать для модуля TPLS);

– 14 Reserved for TPLS module (Резервировать для модуля TPLS);

– 15 Molecular wеight (Молекулярная масса дистиллята);

– 16 API gravity of the distilate (Удельная плотность дистиллята по стан­дартам Американского института нефти);

– 17 Volume fraction of the component (Объемная доля одного компонента в
дистилляте);

– 18 Reflux mole flowrate (Мольная доля флегмового числа);

– 19 Reflux mass flowrate (Массовая доля флегмового числа).

По умолчанию установлен режим 0 No condenser, указывающий на отсутствие конденсатора (например, в абсорбере). Любой другой режим больше 0 показы­вает, что конденсатор есть, и его характеристики должны быть заданы в поле Specification (Значение). Величина тепловой нагрузки должна быть отрица­тельным действительным числом. Для режима 0 ничего указывать не нужно. Для режимов 5, 6, 7, 9,12, 17 нужно задать Component (Компонент), а для ре­жима 9 задать еще Divided (Делитель). Для режима -1 нужно задать Stage (Но­мер тарелки), в списке Select optional tray mode (Выбор режима тарелки) выбрать нужный режим с 0 по 28, указать Specification (Спецификации) тарелки. Для режимов 3, 4, 6, 7,10 нужно задать Component.

В списке Select reboiler mode: (Выбор режима куба:) выбирается режим работы кубового кипятильника:

– -1 No reboiler spec (see tray spec) (Есть куб, но нет задания характери­стик);

– 0 No reboiler (Нет куба);

– 1 Vapor/Bottoms mole flow ratio (V/B) (Кубовое число);

– 2 Reboiler duty, positive (Тепловая нагрузка куба);

– 3 Bottom product temperature (Температура куба);

– 4 Bottom mole flowrate (Общий мольный расход кубового продукта);

– 5 Bottom mole rate of one component (Мольный расход одного компонен­та кубового продукта);

– 6 Bottom component mole fraction (Суммарная мольная доля компонен­
тов в кубовом продукте);

– 7 Bottom comp fraction recovery (Отношение количества одного компо­нента в кубе к его количеству в потоках питания);

– 8 Bottom total fraction, recovery (Отношение расхода потоков питания к
расходу кубового продукта);

– 9 Two components molar flow ratio (Отношение мольных расходов двух
компонентов в кубе);

– 10 Volume flowrate (crude flowrate) (Объемный расход кубового продукта);

– 11 Botton mass flowrate (Массовый расход кубового продукта);

– 12 Weight fraction of one component (Массовая доля одного компонента в
кубовом продукте);

– 15 Molecular weight of bottom product (Молекулярная масса кубового продукта);

– 16 API gravity of bottoms (Удельная плотность кубового остатка по стан­дартам Американского института нефти);

– 17 Volume fraction of one component (Объемная доля одного компонента
кубового продукта).

Режим 0 показывает, что куба нет (например, в абсорбере). Любой другой ре­жим больше 0 показывает, что куб есть, и его характеристики должны быть за­даны в поле Specification (Значение). Для режима -1 задаются спецификации аналогично режиму -1 конденсатора.

Если в колонне присутствует отбор бокового продукта, то в Side Product Specifications (Спецификации бокового продукта) для каждого отбираемого потока задаются Stage (Тарелка) – номер тарелки отбора, Side product mode (Режим бокового отбора) и Specification (Спецификация).

Раздел Convergence (Сходимость) содержит параметры Estimates and Convergence Parameters (Параметры оценки и сходимости) (Рис. 28).

General estimates (Общие оценки) содержат следующие параметры:

Dist rate (Расход дистиллята) – оценку расхода дистиллята. Ее рекомен­дуется задавать в мольных единицах.

Reflux rate (Расход флегмы) – оценку расхода флегмы. Оценочное значе­ние расхода флегмы также вводится в мольных единицах.

Если расход дистиллята и флегмы не известен, то эти поля остаются пусты­ми, т.к. модуль TOWR задает собственные оценки.

Temperature estimates (Оценки температуры) используются для задания оценок:

–            Т top (T наверху) – температуры в верхней части колонны. Задается оце­ночная температура конденсатора или верхней тарелки. Если значение не
известно, то поле остается пустым;

– Т bottom (T внизу) – температуры в нижней части колонны. Задается оценочная температура куба или последней тарелки. Если температура не из­вестна, то поле остается пустым;

– Т2 – температуры на тарелке 2. Задается, если существует большая раз­ность температур между конденсатором и верхней тарелкой.

В соответствующих полях Side product estimations (Оценки бокового про­дукта) задаются оценки мольных расходов продуктов отбора. Если они не из­вестны, то поля остаются пустыми.

При задании Convergence (Сходимости) указывается:

Iterations (Итерации) – максимальное число итераций;

Initial flag (Признак начального профиля) – начальные оценки для расчета ректифи­кации:

– 0 None – установлено по умолчанию. Для этого требуется минимум
входной информации (расход дистиллята, расход флегмы и т. д.);

– 1 Reload column profile (Перезагрузка профиля колонны) – перезагружает профиль колонны, вычисленный в предыдущем расчете (базовом ва­рианте). Число тарелок и компонентов должно оставаться тем же, что и в базо­вом варианте;

– 2 Temp, profile only (Оценка температурного профиля);

– 3 Temp.&vapor profile (Оценка температуры и расхода пара);

– 4 Temp., vapor, liquid profile (Оценка температуры, пара, жидкости);

– 5 Temp., vapor, liquid pres (Оценка температуры, пара, жидкости и профиля давления).

Режимы 2, 3, 4, 5 используются, если TOWR не сходится из-за чрезвычайно нелинейного характера температурного профиля пара или жидкости в колонне. Следующие поля используются для задания:

– Tolerance (Погрешность) – допустимой погрешности;

– Damping factor (Демпфирующий фактор) – демпфирующего отношения
для модели коэффициентов фазового равновесия. Для очень неидеальных хими­ческих систем рекомендуется задавать отношение меньше 1;

– Water Quench (Подача воды) – признака подачи воды. Если сверху колонны подается большое количество воды, и она присутствует на каждой та­релке, то сходимость может быть достигнута, когда признак установлен.
Если куб в колонне – термосифон, то в Thermosyphon reboiler (Термосифон куба) в поле Vapor fraction (Доля пара) задается доля выходящего пара.

Calculated results (Вычисленные величины) содержат значения (Рис. 29).

Condenser duty (Нагрузка конденсатора) – тепловой нагрузки конденса­тора (отрицательная величина);

Rebolier duty (Нагрузка куба) – тепловой нагрузки куба (положительная
величина);

Reflux mole (Флегмовое число в мольных единицах) – флегмового числа
в мольных единицах;

Reflux mass (Флегмовое число в массовых единицах) – флегмового числа
в массовых единицах;

Reflux ratio (Флегмовое число) – флегмового числа.

В разделах Cost Estimation (Оценка стоимости) 1 и Cost Estimation 2 пред­ставлены опции для оценки стоимости ряда конструктивных элементов тарель­чатых и насадочных колонн, конденсатора, кипятильника (Рис. 30).

1. Модули химической реакции

ChemCad предоставляет средства для решения большого количества задач, связанных с реакторами, начиная с простых стехиометрических реакций и кон­чая множественными кинетическими реакциями.

1. Модуль Stoichiometric reactor (SREA)

Модуль Stoichiometric reactor (REAC) моделирует стехиометрический реак­тор при наличии набора стехиометрических коэффициентов, ключевых компо­нентов и степеней превращения. Реактор может быть адиабатическим, изотер­мическим или с подводом/отводом тепла.

Окно ввода данных параметров модуля содержит два раздела (Рис. 31). В разделе General Specifications (Об­щие спецификации) представлены опции для задания общих параметров и ус­ловий.

В области Specify Thermal Mode: (Задание теплового режима:) выби­рается один из тепловых режимов работы реактора:

1. Adiabatic (Адиабатический) – адиабатический;

2. Isothermal (Изотермический) – изотермический;

3. Heat Duty (Тепловая нагрузка) – с заданной тепловой нагрузкой.

В списке Key component (Ключевой компонент) определяется позиция ключевого компонента. Предполагается, что ключевой компонент является реа­гентом. Это обязательный для ввода параметр.

В следующих полях задаются значения:

Frac. Conversion (Степень превращения) – степени превращения клю­чевого компонента (значение от 0 до 1). Это обязательный для ввода пара­метр.

Heat of Reaction (Теплота реакции) – теплота реакции. Она задается при
стандартных условиях, т.е. при 25°С. Эта величина положительна для эндотермических реакций и отрицательна для экзотермических. Параметр не
обязателен для ввода, если теплота реакции не задана, то программа оценит
ее по данным об энергии образования каждого компонента из базы данных. Если в банке данных не имеется данных об энергии образования (это может напр. в случаче задания пользователем псевдокомпонента), то данный параметр является обязательным для ввода.

Reactor Pressure (Давление в реакторе) – давление в реакторе. Если задано значение 0, то давление в реакторе будет равно давлению входного потока.

Calc H of Reac. (Расч. значение теплоты реакции).

В полях Stochiometric Coefficients: (Стехиометрические коэффициенты:) зада­ется последовательный набор стехиометрических коэффициентов: отрицатель­ных – для реагентов, положительных – для продуктов и нулевых – для ве­ществ, не участвующих в реакции. При необходимости задание стехиометриче­ских коэффициентов можно продолжить, выбрав следующих раздел-вкладку More Components (Другие компоненты) (Рис.32).

У модуля REAC может быть один вход и до 3-х выходов. Если есть несколь­ко выходов, то первый содержит пар (если таковой присутствует), а второй и третий содержат жидкости (если таковые присутствуют).

1. Модуль Equilibrium reactor (EREA)

Модуль Equilibrium reactor (EREA) используется для расчета равновесных реакторов. Он может работать с двухфазными системами, но реакция будет происходить только в одной фазе, которая задается пользователем.

Окно модуля имеет два раздела. Раздел General Specifications (Общие спе­цификации) содержит параметры общего назначения (Рис.33).

В поле Number of reactions (Число реакций) задается число реакций. Мож­но одновременно задать до 20 реакций.

В Pressure drop (Перепад давления) задается перепад давления в реакторе.

Область Reactor Model (Модель реактора) содержит опции для опреде­ления модели реактора и фазы реакции.

Модель реактора выбирается в списке Specify reactor type: (Типы моделей реактора:):

– General equilibrium reactor (Общий равновесный реактор);

– Shift reactor (Конвертор СО);

– Methanation reactor (Метанатор).

EREA может использоваться для моделирования любого набора реакций. Для общего равновесного реактора данные по равновесию и стехиометрии за­даются в меню данных реакций. Для реакции конверсии СО и для реакционной системы получения метана в ChemCad'e имеются требуемые равновесные дан­ные.

Предполагается, что реакция происходит в одной фазе, которая задается пользователем:

– Liquid only (Только жидкая) – фаза жидкая (по умолчанию);

– Vapor only (Только пар) – фаза паровая;

– Liquid reaction, Mixed phase (Жидкая реакция, смешанная фаза) – реак­ция протекает в жидкой фазе, смешанная фаза;

– Vapor reaction, Mixed phase (Паровая реакция, смешанная фаза) – реак­ция протекает в паровой фазе, смешанная фаза.

Любой равновесный реактор может быть адиабатическим, адиабатическим с заданной тепловой нагрузкой или изотермическим. Выбор теплового режима реактора выполняется в области Thermal mode: (Тепловой режим:):

– Adiabatic (no heat exchange) (Адиабатический (без изменения тепла)) –
для этого режима выходная температура (температура реакции) будет рассчитана, а тепловая нагрузка принимается равной 0.

– Isothermal (specify temp) (Изотермический (с заданной темпер.)) – для
этого режима температура реакции равна температуре реактора. Рассчитыва­ется тепловая нагрузка, требуемая для поддержания заданной температуры.

–            Specify heat duty (Заданная тепловая нагрузка) – это адиабатический
режим с заданной тепловой нагрузкой. Выходная температура (температура
реакции) рассчитывается при заданной тепловой нагрузке.

Задание режимов расчета выполняется в области Specify calculation mode: (Задание режима расчета:):

– Reaction conversion (Конверсия реакции) – при задании конверсии реак­ции расчет равновесия не обязателен, а тепловые и материальные балансы
определяются точно из стехиометрии, теплоты реакции и заданной конвер­сии. Для конвертора СО и метанатора не задается.

Approach delta T (Температурное приближение) – задается темпера­турное приближение в поле Temperature delta в зависимости от выбранного
режима.

Approach Fraction (Степень приближения) – степень приближения к рав­новесию используется вместе с равновесной конверсией. Степени прибли­жения к равновесию задаются в экранах реакций, которые выводятся на эк­ран после определения числа редактируемых реакций. Окна содержат опции
для задания Base component (Базовый компонент), константы Аррениуса,
Heat of reaction (Теплота реакции), Approach delta T (Приближенный перепад температур), Frac. approach (Степень приближения к равновесию) и Frac.
conversion (Степень превращения базового компонента). Далее задаются
стехиометрические коэффициенты и степенные факторы для каждого из
компонентов реакции.

Раздел More Specifications (Другие спецификации) содержит дополнитель­ные данные для ввода (Рис.34):

Number of iterations (Число итераций) – задается допустимое число ите­раций для обеспечения сходимости уравнений. По умолчанию установлено
30.

Tolerance (Погрешность) – задается погрешность для расчета равновесия.

Edit reaction number (Редактирование номера реакции) – указывается,
какие реакции должны быть исправлены:

0 – все реакции;

-1 – ни одной реакции;

N – реакция с номером N.

Для выбора единиц измерения используются соответствующие списки об­ласти Reaction Engeneering Units (Единицы измерения параметров реак­ции): Temperature Units: (Единицы температуры:), Pressure Units: (Едини­цы давления:), Heat of Reaction Units: (Единицы теплоты реакции:), Molar Flow Units: (Мольные единицы расхода:).

В области Convergence Method (Метод сходимости) выбирается метод схо­димости. По умолчанию установлен метод, рассматривающий потоки компо­нентов как независимые переменные и, таким образом, отвечающий за обрати­мость реакции при указании приближенной доли. Другая опция позволяет применить метод, использующий превращение компонентов потоков питания в качестве самостоятельных переменных и, таким образом, не отвечающий за обратимость при указании приближенной доли.

В поле Temperature reference for heat of reaction: (Контрольная темпера­тура теплоты реакции:) задается значение контрольной температуры реакции.

В поле Calculated overall heat of reaction Rxn (Рассчитанная общая теп­лота реакции) выводится рассчитанное значение общей теплоты реакции.

У модуля EREA один вход и может быть до трех выходов. Если есть два или три выходных потока, то первый выходной поток – пар (если есть), а второй и третий выходной поток – жидкость (если есть).

1. Модуль Kinetic Reactor (KREA)

Модуль Kinetic Reactor (KREA) служит для поверочного и проектного расчетов кинетических реакторов идеального вытеснения RFR (РИВ) и реакторов идеального смешения CSTR (РИС). Каждый из реакторов (РИВ или РИС) может быть жидкофазным или газофазным. Допускаются также двухфазные реакторы, но реакция может иметь место только в одной фазе.

Окно модуля имеет два раздела. Раздел General Specifications (Общие спе­цификации) содержит параметры, которые используются как для реактора РИВ, так и для реактора РИС (Рис.35).

В поле Number of reactions (Количество реакций) вводится число реакций. Допускается до 20 одновременных реакций.

В поле Reactor pressure (Давление в реакторе) задается давление на входе в реактор. Если оно не задано, то используется давление во входном потоке.

В Pressure Drop (Перепад давления) определяется давление, при котором протекает химическая реакция в реакторе. Для РИС эта величина равна нулю. Для РИВ профиль давления равномерно распределяется между входом и выхо­дом по числу шагов интегрирования.

В области Reactor Model (Модель реактора) определяется тип реактора и фаза протекания реакции.

Тип реактора выбирается в списке Specify reactor type: (Определение типа реактора:):

Cont Stir Tank Reac (CSTR) – реактор идеального смешения (РИС).

Plug Flow Reactor (PFR) – реактор идеального вытеснения (РИВ).

Следующие опции позволяют задать фазу протекания реакции:

Liquid (Только жидкость) – (по умолчанию);

Vapor only (Только пар);

Liquid reaction, Mixed phase – реакция протекает в жидкой фазе, смешан­ная фаза;

Vapor reaction, Mixed phase – реакция протекает в паровой фазе, смешан­ная фаза.

В области Thermal mode: (Тепловой режим:) выбирается тепловой режим (вариант расчета):

– Isothermal (specify temp) (Изотермический (определить температуру)).

Для него рассчитывается тепловая нагрузка. В этом случае в поле напротив необходимо ввести значение температуры. В противном случае используется температура входного потока.

Adiabatic (no heat exchange) (Адиабатический (без изменения тепла)).–
Для этого режима рассчитывается температура для РИС и температурный
профиль для РИВ.

Specify heat duty (Заданная тепловая нагрузка). Для этого режима в слу­чае РИС с заданной тепловой нагрузкой итерационно определяется темпера­тура. В поле напротив задается количество тепла, добавляемое или отнимаемое от реакции. Используются глобальные единицы измерения. В случае РИВ тепловая нагрузка равномерно распределяется на каждом шаге интег­рирования и затем используется для расчета температурного профиля.

Spec PFR temp, profile (later) (Заданный температурный профиль для
РИВ). Этот режим используется только в случае РИВ. Задаются значения
температур на каждом шаге интегрирования и для них вычисляются соот­ветствующие тепловые нагрузки. Затем они суммируются и определяется общая тепловая нагрузка.

Specify PFR utility U (Заданное условие вспом. потока для РИВ). В этом
режиме тепловая нагрузка на каждом шаге интегрирования вычисляется ин­дивидуально с использованием общего коэффициента теплопередачи. В поле
напротив вводится значение коэффициента теплопередачи. Это значение необходимо только для РИВ.

В области Specify calculation mode (Определение режима расчета) выби­рается режим расчета:

Specify Volume, Calculate conversion (Задан объем, рассчитать степень
превращения).

Specify conversion, Calculate volume (Задана степень превращения, рас­считать объем).

Если выбран режим расчета Specify Volume, Calculate conversion, то в поле Reactor Volume (Объем реактора) для РИС задается объем. Для РИВ вводится либо объем, либо объем как произведение длины, диаметра труб и числа труб. В режиме Specify PFR utility U объем задается только в виде произведения. При режиме Specify Volume; Calculate conversion объем реактора используется для вычисления степени превращения реагентов, а также выходных составов и ус­ловий.

Если выбран режим расчета Specify conversion, Calculate volume, то объем используется в РИВ для определения размера реактора.

В списке Key Component (Ключевой компонент) выбирается номер клю­чевого компонента, относительно которого определяется объем реактора. Рас­чет связан со степенью превращения одного (ключевого) компонента независи­мо от числа реакций.

Если выбран режим расчета Specify conversion, Calculate volume, то в поле Conversion (Степень превращения) задается степень превращения ключевого компонента. При задании этого параметра определяется объем реактора. Для РИС объем определяется временем пребывания, для РИВ пока не будет достиг­нута требуемая степень превращения ключевого компонента.

Раздел More Specifications (Другие условия) содержит геометрические па­раметры и численные параметры для выполнения расчета (Рис.36).

Топология модуля KREA зависит от наличия вспомогательного потока. Если этот поток отсутствует (термические режимы 1-4), то у реактора может быть множество входов и три выхода, где 1=пар, 2=первая жидкость, 3= вторая жидкость. Если задан вспомогательный поток (термический режим=5), то у реактора может быть два входа и два выхода. Первые вход и выход содержат потоки процесса, а вторые вход и выход – вспомогательные потоки.

После ввода данных разделах модуля KREA и нажатия на кнопку OK появляется следующее окно ввода параметров химических реакций (Рис.37):