实验3环己烷的生产
化工系 2010011811 毕啸天
1. 实验内容
环己烷可以用苯加氢反应得到，反应如下: C6H6 + 3 H2 = C6H12
在进入固定床接触反应器之前，苯和氢气进料与循环氢气和环己烷混合。假设苯转化率为 99.8%。反应器出料被冷却，轻气体从产品物流中分离出去。部分轻气体作为循环氢气返回反应器。从分离器出来的液体产品物流进入蒸馏塔进一步脱除溶解的轻气体，使最终产品稳定。部分环己烷产品循环进入反应器，辅助控制温度。
1.1 灵敏度分析
目的:用灵敏度分析研究环己烷流程中循环流率的变化对反应器负荷的影响。
A:当LFLOW中的循环分流分率从0.1到0.4改变时，绘制反应器负荷(模块 REACT)随之变化的曲线。
B:除改变循环分流分率外, 把苯转化率从 0.9 改变到 1.0，制成反应器负荷表，绘制参数图，显示反应器负荷对循环分流分率和苯转化率的依赖关系。
1.2 设计规定
目的:对于环己烷用流程，采用设计规定，通过改变循环流率确定反应器热负载。
环己烷生产流程是现有装置的一个模型 。围绕反应器的冷却系统能够处理的最大负荷为 4.7 MMkcal/hr。确定所需的循环环己烷量以保证该反应器的冷却负荷为该量 。
2. 实验流程
按原题要求作出Aspen中的流程图如上图所示。
输出各物流量如上表格所示。
3.1 灵敏性分析
3.1.1 循环分率对反应器负荷的灵敏性分析
以下研究当LFLOW中的循环分流分率从0.1到0.4改变时，反应器负荷随之变化的曲线。 设置因变量反应器负荷，type Block-Var, Block REACT, Variable QCALC, Sentence PARAM。 设置自变量循环分率，type Block-Var, Block LFLOW, Variable FLOW/FRAC, ID1 CHRCY，上下限分别为0.1与0.4，步长0.02.
3.1.2 结果分析
从图像上的趋势可以看出，循环分流分率从0.1-0.4变化时，反应器的热负荷会随着循
环分流分率增加而增加，几乎呈线性关系。 在此工艺中，分离器流出的循环环己烷物流温度是50°C，而混合器的温度是150°C，反应器温度高达200°C。因此环己烷循环的作用实际上是调控反应过程的温度。对于一个稳定的反应，单位时间内放出的热量是一定的，因此当环己烷循环量增加时，反应器冷却功能就减弱了，热负荷会增加。环己烷的冷却效应和反应器自身冷却是相加关系，因此线性性较好。
3.1.3 增加苯的转化率的灵敏性分析
除改变循环分流分率外, 把苯转化率从 0.9 改变到 1.0，制成反应器负荷表，绘制参数图，显示反应器负荷对循环分流分率和苯转化率的依赖关系。
增加第二个自变量, type Block-Var, Block REACT, Variable CONV, Sentence CONV。上下限分别是0.9与1，步长0.1.
3.1.4 结果分析
根据11条曲线的高低可以判断，转化率越高，反应器负荷越低。其中转化率0.93，即粉红色三角坐标的线较为特殊。在这一条线上方的曲线斜率为负，下方的斜率为正。即说明转化率低于0.93时，反应器负荷与环己烷循环分率呈负相关，而当转化率高于0.93时，反应器负荷与环己烷循环分率呈正相关。 此反应放热，因此转化率越高，单位反应进度的放热量越多。如果固定环己烷流量，则需要冷却装置吸收更多的热量以维持温度，因此热负荷降低。即表现为负相关性。
关于转化率0.93的问题，比较复杂，我的知识无法讨论。
4. 设计规定
对于环己烷用流程，采用设计规定，通过改变循环流率确定反应器热负载。环己烷生产流程是现有装置的一个模型。围绕反应器的冷却系统能够处理的最大负荷为4.7 Mkcal/hr。确定所需的循环环己烷量以保证该反应器的冷却负荷为该量。
在Flowsheeting Options/Desigh Spec/中，输入目标变量为反应器热负荷，自变量为循环
结果说明，环己烷循环分率为19.21%左右时，反应器负荷基本为4.7Gcal/hr。
【总结】 学习了一个礼拜的Aspen软件，感觉它很有用而且很好玩。它可以用理论计算中如此庞大的化工流程。这对生产时间、成本是极大的优化节约。可惜我的化工原理基础不足，做作业时都需要先学习理论，再进行操作。这款软件真的给化工人带来了福音。
实验3环己烷的生产
化工系 2010011811 毕啸天
1. 实验内容
环己烷可以用苯加氢反应得到，反应如下: C6H6 + 3 H2 = C6H12
在进入固定床接触反应器之前，苯和氢气进料与循环氢气和环己烷混合。假设苯转化率为 99.8%。反应器出料被冷却，轻气体从产品物流中分离出去。部分轻气体作为循环氢气返回反应器。从分离器出来的液体产品物流进入蒸馏塔进一步脱除溶解的轻气体，使最终产品稳定。部分环己烷产品循环进入反应器，辅助控制温度。
1.1 灵敏度分析
目的:用灵敏度分析研究环己烷流程中循环流率的变化对反应器负荷的影响。
A:当LFLOW中的循环分流分率从0.1到0.4改变时，绘制反应器负荷(模块 REACT)随之变化的曲线。
B:除改变循环分流分率外, 把苯转化率从 0.9 改变到 1.0，制成反应器负荷表，绘制参数图，显示反应器负荷对循环分流分率和苯转化率的依赖关系。
1.2 设计规定
目的:对于环己烷用流程，采用设计规定，通过改变循环流率确定反应器热负载。
环己烷生产流程是现有装置的一个模型 。围绕反应器的冷却系统能够处理的最大负荷为 4.7 MMkcal/hr。确定所需的循环环己烷量以保证该反应器的冷却负荷为该量 。
2. 实验流程
按原题要求作出Aspen中的流程图如上图所示。
输出各物流量如上表格所示。
3.1 灵敏性分析
3.1.1 循环分率对反应器负荷的灵敏性分析
以下研究当LFLOW中的循环分流分率从0.1到0.4改变时，反应器负荷随之变化的曲线。 设置因变量反应器负荷，type Block-Var, Block REACT, Variable QCALC, Sentence PARAM。 设置自变量循环分率，type Block-Var, Block LFLOW, Variable FLOW/FRAC, ID1 CHRCY，上下限分别为0.1与0.4，步长0.02.
3.1.2 结果分析
从图像上的趋势可以看出，循环分流分率从0.1-0.4变化时，反应器的热负荷会随着循
环分流分率增加而增加，几乎呈线性关系。 在此工艺中，分离器流出的循环环己烷物流温度是50°C，而混合器的温度是150°C，反应器温度高达200°C。因此环己烷循环的作用实际上是调控反应过程的温度。对于一个稳定的反应，单位时间内放出的热量是一定的，因此当环己烷循环量增加时，反应器冷却功能就减弱了，热负荷会增加。环己烷的冷却效应和反应器自身冷却是相加关系，因此线性性较好。
3.1.3 增加苯的转化率的灵敏性分析
除改变循环分流分率外, 把苯转化率从 0.9 改变到 1.0，制成反应器负荷表，绘制参数图，显示反应器负荷对循环分流分率和苯转化率的依赖关系。
增加第二个自变量, type Block-Var, Block REACT, Variable CONV, Sentence CONV。上下限分别是0.9与1，步长0.1.
3.1.4 结果分析
根据11条曲线的高低可以判断，转化率越高，反应器负荷越低。其中转化率0.93，即粉红色三角坐标的线较为特殊。在这一条线上方的曲线斜率为负，下方的斜率为正。即说明转化率低于0.93时，反应器负荷与环己烷循环分率呈负相关，而当转化率高于0.93时，反应器负荷与环己烷循环分率呈正相关。 此反应放热，因此转化率越高，单位反应进度的放热量越多。如果固定环己烷流量，则需要冷却装置吸收更多的热量以维持温度，因此热负荷降低。即表现为负相关性。
关于转化率0.93的问题，比较复杂，我的知识无法讨论。
4. 设计规定
对于环己烷用流程，采用设计规定，通过改变循环流率确定反应器热负载。环己烷生产流程是现有装置的一个模型。围绕反应器的冷却系统能够处理的最大负荷为4.7 Mkcal/hr。确定所需的循环环己烷量以保证该反应器的冷却负荷为该量。
在Flowsheeting Options/Desigh Spec/中，输入目标变量为反应器热负荷，自变量为循环
结果说明，环己烷循环分率为19.21%左右时，反应器负荷基本为4.7Gcal/hr。
【总结】 学习了一个礼拜的Aspen软件，感觉它很有用而且很好玩。它可以用理论计算中如此庞大的化工流程。这对生产时间、成本是极大的优化节约。可惜我的化工原理基础不足，做作业时都需要先学习理论，再进行操作。这款软件真的给化工人带来了福音。