chemCAD课件-2陈立宇2012
合集下载
chemCAD课件资料
单物料换热器工艺设计步骤-4
热力学基础知识
气相：理想气体： 真实气体：SRK、PR、CS、API S、BWRS、GS、MBK
液相：状态方程：SRK、PR、CS、API S、BWRS、GS、MBK 活度系数方程：正规溶液：Van Laar，Margule，MSRK、RS 无热溶液：Wilson、NRTL、UNIQUAC、UNIFIC 电解质溶液：Amine(MEA,DEA脱气)，Sour water(水溶解酸性气或 NH3)、PPAQ(电解质体系) 特殊体系：Henry’s Gas Law，TSRK(甲醇系统)，TEG(三乙二醇对 烃脱水)，Flor-Huggins(聚合物)
公用工程校核 输入以下用于公用工程校核（设计型忽略）
单物料换热器工艺设计步骤-6
估价模式（管壳式、 蒸发器、空冷器、 套管式） 换热器形式（两端 固定、釜式再沸器、 U形管式） 蒸发器形式（强制 循环、长管式、降 膜式）
设备估价
单物料换热器工艺设计步骤-7
第七步，运算
注意提示框信息
单物料换热器工艺设计步骤-8
用户已有四千多家
前
chemCAD能做什么
言
第一章 换热器
chemCAD换热器设计 工艺模拟
设计： 热负荷 换热面积 物料出口状态 公用工程量 分段换热细节 校核： 换热器传热效率
设备设计
直径 长度 折流板 换热管 进出口
优化分析
振动分析 优化设计 逐区域分析
换热器分类
换热器（Heat Exchange） 管壳式（Shell &Tube） 板式（Plate） 套管式（Double） 空冷器（Air Cooler） 加热炉（Fired heater） （LNG Heat Exchange ）
CHEMCAD上课资料
第1节ChemCAD简介本节简要介绍CHEMCAD 的功能、所包含的模拟单元模块、热力学数据库及物性估算模块以及CHEMCAD 的其它特点，通过一个实例，展示了CHEMCAD 的使用方法和部分功能。
本节既可作为CHEMCAD 的入门章，同时，本章提供的实例涉及到了CHEMCAD 的多种功能，故其也可作为后面学习时的参考。
ChemCAD 可以在Windows95、98、XP、NT、2000 下运行，安装时不需要进行特别的配置，只要正确安置了加密锁(或密钥)，一般都能正常运行。
一个计算机的初学者也可独立完成整个系统的安装。
1. CHEMCAD 的功能CHEMCAD 是美国Chemstation 公司推出的一个可用于稳态和非稳态过程的化工过程模拟软件包。
利用CHEMCAD，化学工程师可以进行工程设计、操作优化、技术改造和新工艺的开发，还可通过过程模拟与分析，消除工艺和设备中的瓶颈，降低成本。
工程设计在工程设计中，无论是建设新厂还是对老厂进行改造，ChemCAD 都可以用来选择方案，研究非设计工况的操作及工厂原料处理的灵活性。
通过一系列的工况模拟，可以优化工艺设计、避免错误、估计工艺条件变化对整个装置性能的影响，以确保工厂能在较大范围的操作条件内良好运行。
ChemCAD 可以对板式塔（包含筛板、泡罩、浮阀）、填料塔、管线、换热器、压力容器、孔板、调节阀和安全阀(DIERS)进行设计和核算。
这些模块共享流程模拟中的数据，用户完成工艺计算后，可以方便地进行各种主要设备的核算和设计。
ChemCAD 还提供了设备价格估算功能，用户可以对设备的价格进行初步估算。
优化操作对于老厂，由ChemCAD 建立的模型可作为工程技术人员改进工厂操作、提高产品产率以及减少能量消耗的有力工具，可以用来确定在原料、产品要求和环境条件发生变化时操作条件应该发生的变化。
技术改造ChemCAD 也可模拟研究工厂合理化方案，以消除“瓶颈”问题；或模拟研究采用先进技术改善工厂状况的可行性，如采用改进的催化剂、新溶剂或新的工艺过程操作单元。
chemcad-第一课
ChemCAD数据库内名称 Propane I-Butane I-Butene 1-Butene N-Butane Trans-2-Butene Cis-2-Butene N-Pentane
1.4 ChemCAD模拟步骤
• 1.4.2 开始新的模拟 File-New 创建一个新的模拟 File-Save As 保存这个模拟
利用动态模拟： 1，确定开停工方案；2，计 算特殊的非稳态过程；3，生 产指导和调优。
• 1.2.3 ChemCAD与其他模拟软件比较
ChemCAD ASPEN ProII
应用
石油，炼油和油气 炼油到非理想化学 油/气加工、炼油、 加工 系统 化工、化学、工程 和建筑、聚合物、 精细化工/制药
YES YES YES
1.4 ChemCAD模拟步骤
• 1.4.3 绘制流程图
– 绘制流股
• 制图面板，选择Stream图标，在接近设备时，设备 的图标就会出现可绘制流股的位置标志。
1.4 ChemCAD模拟步骤
• 1.4.4 选择工程单位 Format-Engineering Unit
1.4 ChemCAD模拟步骤
– 确定开停工方案 – 计算特殊的非稳态过程 – 生产指导和调优
1.4 ChemCAD模拟步骤
• 1.4.1 提出问题 用简捷塔模拟脱戊烷精馏塔的设计计算 液相进料压力pF=0.602MPa，温度TF=341.15K， 流率为F=44.9881kmol/h，进料的组分及组成 如下表，塔顶压力为p=0.456MPa，整个塔的 压降为0.05MPa
序号 名称 1 2 3 4 5 6 7 8 丙烷 异丁烷 异丁烯 1-丁烯 正丁烷 反-2-丁烯 顺-2-丁烯 戊烷
分子式 C3H8 C4H10 C4H8 C4H8 C4H10 C4H8 C4H8 C5H12
化工制图AutoCAD实战教程与开发第2章(主要图纸及设计
PPT文档演模板
化工制图AutoCAD实战教程与开发第 2章(主要图纸及设计
图线类型及大小
图线是构成图样的各种线条，是构成图样的主要部分。一般图线有8种类 型，其中粗实线和粗点划线的宽度为b，b按图形大小即图样复杂程度在 0.5~2mm之间选择，其他6种线的宽度均为b/3，具体情况见下表。
•名称 •粗实线 •粗点划线
•细实线
•图线
• •
•波浪线
•细点划线
•双点划线 • • •
•虚线 •
•≈3
•≈5 •≈1
• •15~3 0•
• •
••15~2 0• •
•2 • ~6
•2~4
•15~3
•3~5
•双折线
•
0
•
•
•
PPT文档演模板
•线宽 •b •b •b/3
•b/3 •b/3
•b/3
•主要用途
• 可见的轮廓线和过渡线
图样比例
图样比例一般采用表2-2中比例，特殊情况，可采用实际需要 的比例。
•表2-2 各种图样比例
•与 实 物 相 •1:1 同
•缩小的比 例
•1:1.5 1:2 1:2.5 1:3 1:4 1:5 1:10n 1:1.5×10n •1: 2×10n 1: 2.5×10n 1: 5×10n
•放 大 的 比 •2:1 2.5:1 4:1 5:1 10×n:1 例
⑵尺寸相差悬殊。如精馏塔的高度和壁厚，大型容器的直径和壁厚等，在 绘制中，大的尺寸可按比例绘制，而小的尺寸若按比例绘制，将无法绘制或区 分，这时可采用夸大的方法绘制壁厚等小的尺寸。
⑶有较多的开孔和接管。每一个化工设备最少需要两个接管，而一般情况 下均多余两个接管，大量的接管一般安装在封头上或筒体上，绘制时主要注意 接管的安装位置，接管上的法兰可采用简化画法，接管的管壁等小尺寸部件可 采用夸张画法或采用局部放大。
chemCAD课件-3陈立宇2012资料
同理 利用Shortcut塔进行多组分分离计算步 骤：
第一，建立工艺流程 第二，确定单位 第三，选择物流信息 第四，选择热力学公式 第五，定义入口物料 第六，确定精馏塔计算要求 第七，运算精馏塔 第八，查看工艺计算结果 第九，输出结果
3.3精馏简捷工艺设计步骤-10
第五步，输入组分数据
丙酮30%， 甲醇30%， 水 40% （wt%）
组分表可查 看组分性质 选择组分 电解质体系 虚拟组分曲线 固体
热力学推荐体系（首选） 热力学设定体系（已知有更适用的热力学体系） 编辑二分子作用参数(用于真实溶液活度系数公式) 回归二分子作用参数
第三步：输入组分
3.3精馏简捷工艺设计步骤-4
第四步，输入捷算塔入口物料参数（二组分） 查看泡露点等第三 个状态参数
3.3精馏简捷工艺设计步骤-1
设 置 单
位
选 择 组 分 及 热 力 学 体 系
给 定 参 数
运 查 看 结 算 果
设 备 设 计
注意查看计算过程中的提示
3.3精馏简捷工艺设计步骤-1
第一步：建立换热工艺流程 第一步：建立捷算精馏工艺流程
3.3精馏简捷工艺设计步骤-2
第二步：单位选择
3.3精馏简捷工艺设计步骤-3
计算得到冷凝器冷负荷 塔顶和塔底温度 回流量
3.4 tower塔工艺设计步骤-7
第七步，运算
注意提示框信息
回流量
3.4 tower塔工艺设计步骤-8
第八步，查看工艺计算结果
3.4 tower塔工艺设计步骤-9
第九步，输出工艺计算结果
3.4 tower塔工艺设计步骤-9
工艺计算中可初步估算精馏塔塔高和塔径
Tower塔高
Tower内径
第一，建立工艺流程 第二，确定单位 第三，选择物流信息 第四，选择热力学公式 第五，定义入口物料 第六，确定精馏塔计算要求 第七，运算精馏塔 第八，查看工艺计算结果 第九，输出结果
3.3精馏简捷工艺设计步骤-10
第五步，输入组分数据
丙酮30%， 甲醇30%， 水 40% （wt%）
组分表可查 看组分性质 选择组分 电解质体系 虚拟组分曲线 固体
热力学推荐体系（首选） 热力学设定体系（已知有更适用的热力学体系） 编辑二分子作用参数(用于真实溶液活度系数公式) 回归二分子作用参数
第三步：输入组分
3.3精馏简捷工艺设计步骤-4
第四步，输入捷算塔入口物料参数（二组分） 查看泡露点等第三 个状态参数
3.3精馏简捷工艺设计步骤-1
设 置 单
位
选 择 组 分 及 热 力 学 体 系
给 定 参 数
运 查 看 结 算 果
设 备 设 计
注意查看计算过程中的提示
3.3精馏简捷工艺设计步骤-1
第一步：建立换热工艺流程 第一步：建立捷算精馏工艺流程
3.3精馏简捷工艺设计步骤-2
第二步：单位选择
3.3精馏简捷工艺设计步骤-3
计算得到冷凝器冷负荷 塔顶和塔底温度 回流量
3.4 tower塔工艺设计步骤-7
第七步，运算
注意提示框信息
回流量
3.4 tower塔工艺设计步骤-8
第八步，查看工艺计算结果
3.4 tower塔工艺设计步骤-9
第九步，输出工艺计算结果
3.4 tower塔工艺设计步骤-9
工艺计算中可初步估算精馏塔塔高和塔径
Tower塔高
Tower内径
ChemCAD课件1CHEMCAD简介-21页精品文档
工程设计 操作优化 技术改造和新工艺的开发 还可通过过程模拟与分析，消除工艺和设
备中的瓶颈，降低成本。
Tianjin University
工程设计
通过一系列的工况模拟，可以优化工艺设 计、避免错误、估计工艺条件变化对整个 装置性能的影响，以确保工厂能在较大范 围的操作条件内良好运行。。
流程模拟步骤及示例
对下图所示的稳态冷凝过程寻找适宜的操作条件，要求： （1）气相产物（流股5）的临界露点不得高于20℉； （2）流股9 中丙烷的含量不得超过1%。
CHEMCAD界面
谢谢！
21
模拟研究采用先进技术改善工厂状况 的可行性，如采用改进的催化剂、新 溶剂或新的工艺过程操作单元。
CHEMCAD 的单元操作模块
蒸馏、汽提、吸收、萃取、共沸、三相共 沸、共沸蒸馏、三相蒸馏、电解质蒸馏、 反应蒸馏；
反应器、热交换器、压缩机、泵、加热炉 、控制器、透平、膨胀机；
结晶罐、离心机、旋风分离器、湿式旋风 分离器、文氏洗气器、袋式过滤机、真空 过滤机、压碎机、研磨机、静电收集器、 干燥机、洗涤机、沉淀分离器；
CHEMCAD 简介
主要内容
CHEMCAD 的功能
CHEMCAD 的单元操作模块
CHEMCAD 的热力学方法
CHEMCAD 的其它特点
流程模拟步骤及示例
作业
2
Tianjin University
CHEMCAD 的功能
CHEMCAD 是美国Chemstation 公司推出的一个可用 于稳态和非稳态过程的化工过程模拟软件包。 利用CHEMCAD，化学工程师可以进行：
CHEMCAD 的其它特点
即时生成PFD 图：对指定流程，可以建立多个PFD。 如果以某种方式改变了流程，此改变情况会自动影响 到所有相关的PFD，如果重新进行了计算，新结果也会 自动传送到所有相关的PFD。 在PFD 中，可以方便地加入数据框（热量和物料平衡 数据）、单元数据框（单元操作规定和结果）、标题 、文字注释、公司代号等等。
备中的瓶颈，降低成本。
Tianjin University
工程设计
通过一系列的工况模拟，可以优化工艺设 计、避免错误、估计工艺条件变化对整个 装置性能的影响，以确保工厂能在较大范 围的操作条件内良好运行。。
流程模拟步骤及示例
对下图所示的稳态冷凝过程寻找适宜的操作条件，要求： （1）气相产物（流股5）的临界露点不得高于20℉； （2）流股9 中丙烷的含量不得超过1%。
CHEMCAD界面
谢谢！
21
模拟研究采用先进技术改善工厂状况 的可行性，如采用改进的催化剂、新 溶剂或新的工艺过程操作单元。
CHEMCAD 的单元操作模块
蒸馏、汽提、吸收、萃取、共沸、三相共 沸、共沸蒸馏、三相蒸馏、电解质蒸馏、 反应蒸馏；
反应器、热交换器、压缩机、泵、加热炉 、控制器、透平、膨胀机；
结晶罐、离心机、旋风分离器、湿式旋风 分离器、文氏洗气器、袋式过滤机、真空 过滤机、压碎机、研磨机、静电收集器、 干燥机、洗涤机、沉淀分离器；
CHEMCAD 简介
主要内容
CHEMCAD 的功能
CHEMCAD 的单元操作模块
CHEMCAD 的热力学方法
CHEMCAD 的其它特点
流程模拟步骤及示例
作业
2
Tianjin University
CHEMCAD 的功能
CHEMCAD 是美国Chemstation 公司推出的一个可用 于稳态和非稳态过程的化工过程模拟软件包。 利用CHEMCAD，化学工程师可以进行：
CHEMCAD 的其它特点
即时生成PFD 图：对指定流程，可以建立多个PFD。 如果以某种方式改变了流程，此改变情况会自动影响 到所有相关的PFD，如果重新进行了计算，新结果也会 自动传送到所有相关的PFD。 在PFD 中，可以方便地加入数据框（热量和物料平衡 数据）、单元数据框（单元操作规定和结果）、标题 、文字注释、公司代号等等。
2012工程制图CAD讲课ppt
当执行一条编辑命令时，首先就要选择对象，
选择对象就叫做构造选择集。 常用的构造集的方法有： 点选及多重点选、W窗口方式、C交叉窗口 方式、全部（ALL）方式、撤消（U）方式等。
2013-8-4
39
窗口选择
需要点
光标拾取框直接选择对象 窗口 选择对象：W 指定第一角点：输入一点 指定对角点：输入一点 如果一个对象仅有一部分在选中的矩形窗口时， 那么该对象不会被选中
2013-8-4
32
电阻
矩形
长为2，宽为6 绘制直线长度为6
应用尺寸D绘制矩形 应用动态输入@；输入2；输入“，”；
2013-8-4
输入-6
33
图像填充
“拾取点”按钮：以拾取点的形式来指定 填充区域的边界。单击该按钮切换到绘图 窗口，可在需要填充的区域内任意指定一 点，系统会自动计算出包围该点的封闭填 充边界，同时亮显该边界。如果在拾取点 后系统不能形成封闭的填充边界，则会显 示错误提示信息。 “选择对象”按钮：单击该按钮将切换到 绘图窗口，可以通过选择对象的方式来定 义填充区域的边界。
2013-8-4 47
移动
命令行显示“指定第二点或
<使用第一个点 作位移>:”提示；如果按Enter键，那么所给出 的基点坐标值就作为偏移量，即将该点作为 原点(0,0)，然后将图形相对于该点移动由基 点设定的偏移量 。 移动距离可以为负值，与光标方向相反 绘制配电中心符号，应用偏移，移动
2013-8-4
27
椭圆弧
椭圆弧的起始角度与椭圆的长短轴的定
义顺序有关，第一轴为长轴，则椭圆弧 的起始角在第一个端点位置；若第一轴 为短轴，则椭圆弧的起始角在第一个端 点逆时针方向旋转90°上。 若起始角度和终止角度输入相同，绘制 出一个椭圆。
选择对象就叫做构造选择集。 常用的构造集的方法有： 点选及多重点选、W窗口方式、C交叉窗口 方式、全部（ALL）方式、撤消（U）方式等。
2013-8-4
39
窗口选择
需要点
光标拾取框直接选择对象 窗口 选择对象：W 指定第一角点：输入一点 指定对角点：输入一点 如果一个对象仅有一部分在选中的矩形窗口时， 那么该对象不会被选中
2013-8-4
32
电阻
矩形
长为2，宽为6 绘制直线长度为6
应用尺寸D绘制矩形 应用动态输入@；输入2；输入“，”；
2013-8-4
输入-6
33
图像填充
“拾取点”按钮：以拾取点的形式来指定 填充区域的边界。单击该按钮切换到绘图 窗口，可在需要填充的区域内任意指定一 点，系统会自动计算出包围该点的封闭填 充边界，同时亮显该边界。如果在拾取点 后系统不能形成封闭的填充边界，则会显 示错误提示信息。 “选择对象”按钮：单击该按钮将切换到 绘图窗口，可以通过选择对象的方式来定 义填充区域的边界。
2013-8-4 47
移动
命令行显示“指定第二点或
<使用第一个点 作位移>:”提示；如果按Enter键，那么所给出 的基点坐标值就作为偏移量，即将该点作为 原点(0,0)，然后将图形相对于该点移动由基 点设定的偏移量 。 移动距离可以为负值，与光标方向相反 绘制配电中心符号，应用偏移，移动
2013-8-4
27
椭圆弧
椭圆弧的起始角度与椭圆的长短轴的定
义顺序有关，第一轴为长轴，则椭圆弧 的起始角在第一个端点位置；若第一轴 为短轴，则椭圆弧的起始角在第一个端 点逆时针方向旋转90°上。 若起始角度和终止角度输入相同，绘制 出一个椭圆。
CAD2012教程PPT优秀课件
1．安装AutoCAD 2012
AutoCAD 2012 软 件 以 光 盘 形 式 提 供 ， 光 盘 中 有 名 为 SETUP.EXE的安装文件。执行SETUP.EXE文件，根据弹 出的窗口选择、操作即可。
2．启动AutoCAD 2012
安装AutoCAD 2012后，系统会自动在Windows桌面上生 成对应的快捷方式。双击该快捷方式，即可启动AutoCAD 2012。与启动其他应用程序一样，也可以通过Windows资 源管理器、Windows任务栏按钮等启动AutoCAD 2012。
AutoCAD2012教程
（2012版）
1
自学网址：
/study.asp?vip=1922651
第1章 概 述 本章要点
AutoCAD发展历史 AutoCAD 2012主要功能概述
2
1.1 AutoCAD发展历史
AutoCAD是由美国Autodesk公司开发的通用 计算机辅助绘图与设计软件包，具有易于掌握、使 用方便、体系结构开放等特点，深受广大工程技术 人员的欢迎。AutoCAD自1982年问世以来，已经 进行了近26次的升级，从而使其功能逐渐强大，且 日趋完善。如今，AutoCAD已广泛应用于机械、 建筑、电子、航天、造船、石油化工、土木工程、 冶金、农业、气象、纺织、轻工业等领域。在中国， AutoCAD已成为工程设计领域中应用最为广泛的 计算机辅助设计软件之一。
6
1.2 AutoCAD 2012的主要功能
二维绘图与编辑 创建表格 文字标注 尺寸标注 参数化绘图 三维绘图与编辑 视图显示控制
7
1.2 AutoCAD 2012的主要功能
各种绘图实用工具 数据库管理 Internet功能 图形的输入、输出 图纸管理 开放的体系结构
AutoCAD 2012 软 件 以 光 盘 形 式 提 供 ， 光 盘 中 有 名 为 SETUP.EXE的安装文件。执行SETUP.EXE文件，根据弹 出的窗口选择、操作即可。
2．启动AutoCAD 2012
安装AutoCAD 2012后，系统会自动在Windows桌面上生 成对应的快捷方式。双击该快捷方式，即可启动AutoCAD 2012。与启动其他应用程序一样，也可以通过Windows资 源管理器、Windows任务栏按钮等启动AutoCAD 2012。
AutoCAD2012教程
（2012版）
1
自学网址：
/study.asp?vip=1922651
第1章 概 述 本章要点
AutoCAD发展历史 AutoCAD 2012主要功能概述
2
1.1 AutoCAD发展历史
AutoCAD是由美国Autodesk公司开发的通用 计算机辅助绘图与设计软件包，具有易于掌握、使 用方便、体系结构开放等特点，深受广大工程技术 人员的欢迎。AutoCAD自1982年问世以来，已经 进行了近26次的升级，从而使其功能逐渐强大，且 日趋完善。如今，AutoCAD已广泛应用于机械、 建筑、电子、航天、造船、石油化工、土木工程、 冶金、农业、气象、纺织、轻工业等领域。在中国， AutoCAD已成为工程设计领域中应用最为广泛的 计算机辅助设计软件之一。
6
1.2 AutoCAD 2012的主要功能
二维绘图与编辑 创建表格 文字标注 尺寸标注 参数化绘图 三维绘图与编辑 视图显示控制
7
1.2 AutoCAD 2012的主要功能
各种绘图实用工具 数据库管理 Internet功能 图形的输入、输出 图纸管理 开放的体系结构
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第 二 步 ： 单 位 第 三 步 ： 输 入 化 合 物 第 四 步 ： 热 力 学 公 式
2.5动力学反应器-4
例1第五步，输入反应原料
2.5动力学反应器-5
第六步，输入反应器参数
反应个数 反应压力 压力降 动力学表达式： 标准： −������������ =
一般参数
(1 + ������������ ������������ + ������������ ������������ + ������������ ������������ + ������������ ������������ )2
2.2反应器工艺设计步骤
输入进口信息，计算出口信息
第一，建立工艺流程 第二，确定单位 第三，选择物流信息 第四，选择热力学公式 第五，定义入口物料 第六，确定反应器要求 第七，运算反应器 第八，查看工艺计算结果 第九，计算反应器尺寸 第十，输出结果 注意： 2,3,4,5在反应之前的 预热已经定义，这里 一般不用设置
只能在一相中发生。
PFR 的基本假设是：不发生轴向混合或轴向热传递；液体各部分穿 过反应器的时间，从入口到出口都相等。
CSTR 模型作如下假设：完全混合；整个反应器中各处的温度、压
力和组成相同；反应速率恒定。
2.5动力学反应器-2
第一步：设计流程
chemCAD5.0可一进多出
2.5动力学反应器-3
chemCAD化工过程模拟 快速入门篇-2
西北大学 陈立宇 2012年
内容介绍
前言 第一章.换热过程 第二章.反应过程 第三章.分离过程 第四章.机泵及其他
第二章 反应器
chemCAD反应过程 工艺模拟及计算
设计： 出口组成以及性质 物料中各组分含量 反应热
设备设计
直径 长度 体积
2.1反应器分类
2.3化学计量反应器-4
第六步，输入反应器参数
定义热量模型 1绝热（可计算出口温度） 2等温(按照出口温度设定，有反应热) 3移入或移出固定热负荷（按照等温 反应热量设定，出口温度基本可设计）
关键组分：以此定义反应转化率参数 转化率：确定出口组成以及比例 标准反应热：采用数据库数据计算 反应压力 反应计算焓变
第八步，计算结果
2.6吉布斯反应器-1
概况
依据吉布斯自由能最小化模拟计算（确定体系最稳定的热力学状态，不用 于模拟混合物的实际反应） 近似于平衡反应器 ������ 可能的反应产物也需规定在组分列表中（需指出不参加反应的惰性物质） ������ 需知道各组分的原子构成、热容、生成自由能等物性数据
2.5动力学反应器-6
第六步，输入反应器参数
动力学参数 指前因子：3300000 反应活化能:63260 贝塔参数（分母的幂指数） 反应热 反应热状态：理想气体
反 应 级 数
分 母 吸 附 指 前 因 子
分 母 吸 收 活 化 能
分 母 吸 收 级 数
2.5动力学反应器-6
第六步，输入反应器参数
管式反应器：长度远大于管径，内部中空，不设任何构件。 釜式反应器：高径比1-3，设有搅拌及挡板，釜外有夹套维持温度。 塔式反应器：高径比3-10，设有内构件填料、筛板增加两相接触。 固定床反应器：内填充固体催化剂，也可是固体反应物。 流化床反应器：有固体颗粒，处于运动状态，运动方向多种多样。 移动床反应器：有固体颗粒，自反应器顶部连续加入，自上而下移 动，由底部卸出。
第六步，输入反应器参数
活塞流反应器计算条件 反应器管长 反应器管直径 反应器管子根数 迭代次数：缺省设置20 步长：缺省设置0.001 允许误差：缺省设置0.001
特殊参数
反应速率方程单位 本例为 压力降：atm；活化能：KJ； 摩尔流率：kmol；质量流率：kg； 体积：m3；时间：min
反应热参比单位：缺省设置25 编辑反应动力学方程数：缺省设置为显示 所有方程式
注意：连串反应必须按照先后顺序添加 2设定接近平衡温度：填写△T数据 T=Treaction+△T Keq通过物质平衡计算，同时规定 T出口=Treaction 3设定接近平衡转化率：填写转化系数 例如一个基于反应物A的平衡反应转化 率为0.6，转化系数为0.8，物料计算就 依据0.6×0.8=0.48进行。 即转化率=平衡转化率×转化系数
变换反应和甲烷 化反应的平衡数 据和反应计量系 数软件中均有， 并且默认为气相 反应，不需要输 入平衡常数等。
反应相态 液相反应 气相反应 液相反应，出口为 气液两相 气相反应，出口为 气液两相
其中A= -29.3014，B= 26248.4
2.4平衡反应器-5
第六步，输入反应器参数（可以有多个计算模型，先选择固定转化率，绝热） 计算模型 1固定转化率：填写转化率数据 根据转化率计算，不需要平衡数据（变 换反应、甲烷化反应不适用）
−������ ������ ������ ������0 exp ( ������������ )������������ ������ ������
excel动力学数据 对每个反应的动力学数据
反应模型： 反应类型：全混流 平推流 反应相态：液相 气相 液相反应，出口气液两相 气相反应，出口气液两相
100000 × 1000 2 × 32 w= × = 25000 ������������ ℎ = 400 ������������������������ ℎ 8000 × 0.7 46
2.4平衡反应器-4
第六步，输入反应器参数
一般说明 反应个数 压力降 反应类型
反应类型中分三类 一般平衡反应（单一反应、复杂反应） 可以允许同时20个反应的复杂反应 变换反应：CO+H2O→CO2+H2
第五步，输入反应原料 反应：甲醇脱水生产二甲醚 方程式：2CH3OH→CH3OCH3+H2O 转化率：70%选择性：100% 设计任务：10万t/a 反应条件：180℃，0.8-1MPa
100000 × 1000 2 × 32 w= × = 25000 ������������ ℎ = 400 ������������������������ ℎ 8000 × 0.7 46
化学计量系数（方程式前系数） 原料消耗为负，产品生产为正
反应物料相态
2.3化学计量反应器-5
第七步，运算 第八步，工艺计算结果
出口温度
反应热
2.3化学计量反应器-6
改变反应器类型，从绝热改为等温，改变第六步输入信息，输入反应器参数
设定等温
计算结果
2.3化学计量反应器-6
第六步，继续输入反应器参数
滴流床反应器：用于使用固体催化剂的汽液反应。
2.1反应器分类
chemCAD反应器形式分类
能模拟以上所有形式反应器
固定床列管式反应器、管式反应器
平 推 流
固定床、流化床、滴流床反应器，塔式、管式反应器
釜式反应器
全 混 流
带搅拌反应
2.1反应器分类
chemCAD反应器功能分类
常用反应器
特殊反应器：聚合反应器polymer 间歇反应器batch
2.4平衡反应器-9
改变反应器参数，改为转化系数，绝热
2.4平衡反应器-9
第七步，运算，第八步，工艺计算结果
出口温度
2.4平衡反应器-10
例4改变反应条件，以平衡温度计算 第五步，输入反应原料
2.4平衡反应器-10
第六步，输入反应器参数（等温、平衡温度）
2.4平衡反应器-10
第七步，运算，第八步，工艺计算结果，第十步，导出计算结果
绝热 等温 固定热量
液相平衡方程 提供Kx和Ka两种计算
2.4平衡反应器-5
第六步，输入反应器参数
详细说明 该部分均不要求添加具体的设置值，缺 省设置值均可满足要求 迭代次数：缺省设置30次 误差限：缺省设置0.01 编辑反应计量数：缺省设置，0为所有 反应1为没有反应 反应平衡数据单位设置：反应温度、反 应压力、反应热、物料流率单位 收敛方法：缺省设置采用转化系数方法 可逆反应（平衡反应）时以化合物物流 为基准，采用转化系数方法 无可逆反应（平衡反应）时以转化率为 基准 反应热温度参数：缺省设置25℃
2.3化学计量反应器-1
第一步：设计流程
反应器物料一进一出
2.3化学计量反应器-1
chemCAD5.0允许一进多出 规定：第一出口为气体 第二第三出口为液体
2.3化学计量反应器-2
第 二 步 ： 单 位 第 三 步 ： 输 入 化 合 物 第 四 步 ： 热 力 学 公 式
2.3化学计量反应器-3
ln(k eq ) ln ( PCO 2 )(PH 2 ) B A ( PCO )(PH 2O ) T
其中A=-4.35369，B=4593.17 甲烷化反应：CO+3H2→CH4+H2O CO+H2O→CO2+H2
ln(k eq ) ln ( PCH 4 )(PH 2O ) B A T ( PCO )(PH 2 ) 3
2.4平衡反应器-5
第六步，输入反应器参数
反应1 基准物质：以此计算转化率 AB参数：平衡方程中参数 反应热：可添加实际数据，没有 实际数据时软件可自动计算 接近平衡温度 基准组分接近平衡转化系数 基准组分转化率 特殊反应热： 缺省设置为理想气体 用户自定义的反应热是从液相 反应釜中测得时，选择液相
动力学参数 指前因子：187 反应活化能:15950 贝塔参数（分母的幂指数） 反应热 反应热状态：理想气体
2.5动力学反应器-7
第七步运算，第八步，运算结果
2.5动力学反应器-7
第八步，运算结果
2.5动力学反应器-7
第八步，运算结果
2.5动力学反应器-8
例2全混流反应器 第五步，输入反应原料 用全混流反应器进行乙酸与乙醇的酯 化反应，生成乙酸乙酯，反应在常压 100℃下进行，
2.5动力学反应器-4
例1第五步，输入反应原料
2.5动力学反应器-5
第六步，输入反应器参数
反应个数 反应压力 压力降 动力学表达式： 标准： −������������ =
一般参数
(1 + ������������ ������������ + ������������ ������������ + ������������ ������������ + ������������ ������������ )2
2.2反应器工艺设计步骤
输入进口信息，计算出口信息
第一，建立工艺流程 第二，确定单位 第三，选择物流信息 第四，选择热力学公式 第五，定义入口物料 第六，确定反应器要求 第七，运算反应器 第八，查看工艺计算结果 第九，计算反应器尺寸 第十，输出结果 注意： 2,3,4,5在反应之前的 预热已经定义，这里 一般不用设置
只能在一相中发生。
PFR 的基本假设是：不发生轴向混合或轴向热传递；液体各部分穿 过反应器的时间，从入口到出口都相等。
CSTR 模型作如下假设：完全混合；整个反应器中各处的温度、压
力和组成相同；反应速率恒定。
2.5动力学反应器-2
第一步：设计流程
chemCAD5.0可一进多出
2.5动力学反应器-3
chemCAD化工过程模拟 快速入门篇-2
西北大学 陈立宇 2012年
内容介绍
前言 第一章.换热过程 第二章.反应过程 第三章.分离过程 第四章.机泵及其他
第二章 反应器
chemCAD反应过程 工艺模拟及计算
设计： 出口组成以及性质 物料中各组分含量 反应热
设备设计
直径 长度 体积
2.1反应器分类
2.3化学计量反应器-4
第六步，输入反应器参数
定义热量模型 1绝热（可计算出口温度） 2等温(按照出口温度设定，有反应热) 3移入或移出固定热负荷（按照等温 反应热量设定，出口温度基本可设计）
关键组分：以此定义反应转化率参数 转化率：确定出口组成以及比例 标准反应热：采用数据库数据计算 反应压力 反应计算焓变
第八步，计算结果
2.6吉布斯反应器-1
概况
依据吉布斯自由能最小化模拟计算（确定体系最稳定的热力学状态，不用 于模拟混合物的实际反应） 近似于平衡反应器 ������ 可能的反应产物也需规定在组分列表中（需指出不参加反应的惰性物质） ������ 需知道各组分的原子构成、热容、生成自由能等物性数据
2.5动力学反应器-6
第六步，输入反应器参数
动力学参数 指前因子：3300000 反应活化能:63260 贝塔参数（分母的幂指数） 反应热 反应热状态：理想气体
反 应 级 数
分 母 吸 附 指 前 因 子
分 母 吸 收 活 化 能
分 母 吸 收 级 数
2.5动力学反应器-6
第六步，输入反应器参数
管式反应器：长度远大于管径，内部中空，不设任何构件。 釜式反应器：高径比1-3，设有搅拌及挡板，釜外有夹套维持温度。 塔式反应器：高径比3-10，设有内构件填料、筛板增加两相接触。 固定床反应器：内填充固体催化剂，也可是固体反应物。 流化床反应器：有固体颗粒，处于运动状态，运动方向多种多样。 移动床反应器：有固体颗粒，自反应器顶部连续加入，自上而下移 动，由底部卸出。
第六步，输入反应器参数
活塞流反应器计算条件 反应器管长 反应器管直径 反应器管子根数 迭代次数：缺省设置20 步长：缺省设置0.001 允许误差：缺省设置0.001
特殊参数
反应速率方程单位 本例为 压力降：atm；活化能：KJ； 摩尔流率：kmol；质量流率：kg； 体积：m3；时间：min
反应热参比单位：缺省设置25 编辑反应动力学方程数：缺省设置为显示 所有方程式
注意：连串反应必须按照先后顺序添加 2设定接近平衡温度：填写△T数据 T=Treaction+△T Keq通过物质平衡计算，同时规定 T出口=Treaction 3设定接近平衡转化率：填写转化系数 例如一个基于反应物A的平衡反应转化 率为0.6，转化系数为0.8，物料计算就 依据0.6×0.8=0.48进行。 即转化率=平衡转化率×转化系数
变换反应和甲烷 化反应的平衡数 据和反应计量系 数软件中均有， 并且默认为气相 反应，不需要输 入平衡常数等。
反应相态 液相反应 气相反应 液相反应，出口为 气液两相 气相反应，出口为 气液两相
其中A= -29.3014，B= 26248.4
2.4平衡反应器-5
第六步，输入反应器参数（可以有多个计算模型，先选择固定转化率，绝热） 计算模型 1固定转化率：填写转化率数据 根据转化率计算，不需要平衡数据（变 换反应、甲烷化反应不适用）
−������ ������ ������ ������0 exp ( ������������ )������������ ������ ������
excel动力学数据 对每个反应的动力学数据
反应模型： 反应类型：全混流 平推流 反应相态：液相 气相 液相反应，出口气液两相 气相反应，出口气液两相
100000 × 1000 2 × 32 w= × = 25000 ������������ ℎ = 400 ������������������������ ℎ 8000 × 0.7 46
2.4平衡反应器-4
第六步，输入反应器参数
一般说明 反应个数 压力降 反应类型
反应类型中分三类 一般平衡反应（单一反应、复杂反应） 可以允许同时20个反应的复杂反应 变换反应：CO+H2O→CO2+H2
第五步，输入反应原料 反应：甲醇脱水生产二甲醚 方程式：2CH3OH→CH3OCH3+H2O 转化率：70%选择性：100% 设计任务：10万t/a 反应条件：180℃，0.8-1MPa
100000 × 1000 2 × 32 w= × = 25000 ������������ ℎ = 400 ������������������������ ℎ 8000 × 0.7 46
化学计量系数（方程式前系数） 原料消耗为负，产品生产为正
反应物料相态
2.3化学计量反应器-5
第七步，运算 第八步，工艺计算结果
出口温度
反应热
2.3化学计量反应器-6
改变反应器类型，从绝热改为等温，改变第六步输入信息，输入反应器参数
设定等温
计算结果
2.3化学计量反应器-6
第六步，继续输入反应器参数
滴流床反应器：用于使用固体催化剂的汽液反应。
2.1反应器分类
chemCAD反应器形式分类
能模拟以上所有形式反应器
固定床列管式反应器、管式反应器
平 推 流
固定床、流化床、滴流床反应器，塔式、管式反应器
釜式反应器
全 混 流
带搅拌反应
2.1反应器分类
chemCAD反应器功能分类
常用反应器
特殊反应器：聚合反应器polymer 间歇反应器batch
2.4平衡反应器-9
改变反应器参数，改为转化系数，绝热
2.4平衡反应器-9
第七步，运算，第八步，工艺计算结果
出口温度
2.4平衡反应器-10
例4改变反应条件，以平衡温度计算 第五步，输入反应原料
2.4平衡反应器-10
第六步，输入反应器参数（等温、平衡温度）
2.4平衡反应器-10
第七步，运算，第八步，工艺计算结果，第十步，导出计算结果
绝热 等温 固定热量
液相平衡方程 提供Kx和Ka两种计算
2.4平衡反应器-5
第六步，输入反应器参数
详细说明 该部分均不要求添加具体的设置值，缺 省设置值均可满足要求 迭代次数：缺省设置30次 误差限：缺省设置0.01 编辑反应计量数：缺省设置，0为所有 反应1为没有反应 反应平衡数据单位设置：反应温度、反 应压力、反应热、物料流率单位 收敛方法：缺省设置采用转化系数方法 可逆反应（平衡反应）时以化合物物流 为基准，采用转化系数方法 无可逆反应（平衡反应）时以转化率为 基准 反应热温度参数：缺省设置25℃
2.3化学计量反应器-1
第一步：设计流程
反应器物料一进一出
2.3化学计量反应器-1
chemCAD5.0允许一进多出 规定：第一出口为气体 第二第三出口为液体
2.3化学计量反应器-2
第 二 步 ： 单 位 第 三 步 ： 输 入 化 合 物 第 四 步 ： 热 力 学 公 式
2.3化学计量反应器-3
ln(k eq ) ln ( PCO 2 )(PH 2 ) B A ( PCO )(PH 2O ) T
其中A=-4.35369，B=4593.17 甲烷化反应：CO+3H2→CH4+H2O CO+H2O→CO2+H2
ln(k eq ) ln ( PCH 4 )(PH 2O ) B A T ( PCO )(PH 2 ) 3
2.4平衡反应器-5
第六步，输入反应器参数
反应1 基准物质：以此计算转化率 AB参数：平衡方程中参数 反应热：可添加实际数据，没有 实际数据时软件可自动计算 接近平衡温度 基准组分接近平衡转化系数 基准组分转化率 特殊反应热： 缺省设置为理想气体 用户自定义的反应热是从液相 反应釜中测得时，选择液相
动力学参数 指前因子：187 反应活化能:15950 贝塔参数（分母的幂指数） 反应热 反应热状态：理想气体
2.5动力学反应器-7
第七步运算，第八步，运算结果
2.5动力学反应器-7
第八步，运算结果
2.5动力学反应器-7
第八步，运算结果
2.5动力学反应器-8
例2全混流反应器 第五步，输入反应原料 用全混流反应器进行乙酸与乙醇的酯 化反应，生成乙酸乙酯，反应在常压 100℃下进行，