第1章　基于Aspen的反应设备的工艺设计

　　化学反应设备是化工生产过程装置的中心。反应设备内发生的是传热、传质等物理过程和化学过程共同以及交互作用的结果，比单纯的物理操作过程要复杂得多。反应设备设计所依据的是化学反应工程理论。由于化学反应过程的复杂性，因此反应设备的理想设计往往依赖长期的研究工作。

本章讨论的反应设备是对外换热式固定床催化反应器。其长径比比较大，由于流动阻力很小而被认为是活塞流，即在垂直于流动方向的同一截面的各质点的流速完全相同、物料质点在反应器内的停留时间相同且平行向前流动，习惯称为理想管式反应器。其次，它类似于管壳式换热器，管内充填催化剂的颗粒直径不超过换热管内直径的1/8，壳间走换热流体。此类反应器例如：国内制造的环氧乙烷反应器的直径超过7000mm；挠性管板丁醇转化器的直径超过5000mm。

Aspen Plus是由美国Aspen Tech开发的工程应用软件Aspen ONE Engineering的套件之一，是世界级标准流程模拟软件，可以自动形成物料流程图。下面以固定床反应器为例，说明基于Aspen软件的反应设备的工艺设计过程。用Aspen软件进行反应设备计算时，相关参数不能超过程序允许的数值，例如反应设备某组分的转化率不能超过1，否则会出现错误。

使用Aspen Plus软件的化学计量反应器模块进行设计时，平衡反应器REquil（绝热反应器的一种）模块需要输入反应过程的操作条件和方程式即可计算；平衡反应器RGibbs模块不需要输入反应方程式，只要设置进出口物料的组成、反应压力和反应温度就可以估算出物料经过反应后大概的反应热；绝热反应器（RStoic）模块需要已知反应的转化率、反应压力、反应温度和化学反应方程式，可以计算出出口物料的成分以及组成。RStoic模块比较清晰地反映出反应热负荷和物料的进出口组成情况，并且随着反应热负荷的变化，反应器的出口温度也会随之变化。