Perbedaan Reaktor [PDF]

Citation preview

Reaktor PFR PFR umumnya terdiri dari bank pipa atau tabung silinder. Bidang aliran adalah dimodelkan sebagai aliran plug, menyiratkan bahwa aliran isotropik radial (tanpa massa atau gradien energi). Ini juga menyiratkan bahwa pencampuran aksial dapat diabaikan. Reaktor CSTR CSTR adalah kapal tempat kinetika, katalitik heterogen, dan laju sederhana Reaksi dapat dilakukan. Konversi dalam reaktor tergantung pada laju ekspresi reaksi yang terkait dengan jenis reaksi. Aliran masuk adalah diasumsikan dicampur sempurna dengan bahan yang sudah ada di reaktor, sehingga keluar komposisi aliran identik dengan isi reaktor. Diberikan reaktor volume, ekspresi laju yang konsisten untuk setiap reaksi dan stoikiometri reaksi, CSTR menghitung konversi setiap komponen yang memasuki reaktor. Reaktor Gibbs Reaktor Gibbs menghitung komposisi yang ada sehingga fase dan bahan kimia keseimbangan aliran outlet tercapai. Namun, reaktor Gibbs tidak perlu memanfaatkan stoikiometri reaksi yang ditentukan untuk menghitung aliran keluar komposisi. Kondisi bahwa energi bebas Gibbs dari sistem reaksi berada pada a minimum pada kesetimbangan digunakan untuk menghitung komposisi campuran produk. Seperti reaktor kesetimbangan, baik komponen murni maupun campuran reaksi tidak diasumsikan untuk berperilaku ideal. Reaktor kesetimbangan Reaktor keseimbangan adalah kapal yang memodelkan reaksi kesetimbangan. Outlet aliran reaktor berada dalam kondisi kesetimbangan kimia dan fisika. Reaksinya set yang terpasang pada reaktor Keseimbangan dapat mengandung jumlah tak terbatas reaksi kesetimbangan, yang diselesaikan secara simultan atau berurutan. Baik itu komponen atau proses pencampuran harus ideal, karena HYSYS dapat menghitung aktivitas kimiawi masing-masing komponen dalam campuran berdasarkan campuran dan murni komponen fugacities. Reaktor konversi



Reaktor konversi adalah kapal di mana reaksi konversi dilakukan. Kamu hanya dapat melampirkan set reaksi yang berisi reaksi konversi. Setiap reaksi dalam set hasil sampai konversi yang ditentukan tercapai atau sampai reaktan pembatas adalah habis. Reaktor Pergeseran Hasil Operasi unit reaktor Yield Shift mendukung pemodelan reaktor yang efisien dengan menggunakan tabel data untuk melakukan perhitungan shift. Operasi dapat digunakan untuk reaktor kompleks di mana tidak ada model yang tersedia, atau di mana model yang terlalu mahal secara komputasi.



Plug Flow Reactor adalah reaktor tubular yang mengasumsikan pencampuran radial yang sempurna dan perkiraan nol dispersi aksial (Towler, 2012). PFR digunakan terutama untuk reaksi fase gas. HYSYS PFRs dapat menggunakan tipe reaksi katalitik kinetik, kesetimbangan, dan heterogen. Pengguna harus menentukan aliran saluran masuk dan aliran keluar; seperti kebanyakan unit HYSYS, banyak aliran dapat masuk ke unit yang sama. Aliran energi opsional dapat ditentukan untuk memberikan atau menghilangkan panas; jika tidak ada aliran yang ditentukan, HYSYS mengasumsikan bahwa unit beroperasi secara adiabatik. Namun, tergantung pada spesifikasi pengguna, HYSYS dapat menentukan energi yang diperlukan untuk operasi yang ditentukan. Pengguna dapat melihat parameter dan variabel yang dihasilkan dari integrasi spesifikasi fisik dan reaksi kimia yang ditentukan setelah operasi bertemu



Parameter unik Pengguna harus menentukan sifat fisik reaktor seperti volume, luas penampang, dan panjang. Berdasarkan geometri, hanya dua dari tiga parameter yang harus ditentukan. Selain itu, program ini menyediakan opsi untuk menentukan sejumlah tabung yang termasuk dalam unit. Panjang yang ditentukan akan mencakup semua tabung.Penurunan tekanan melalui PFR dapat ditentukan oleh pengguna, diperkirakan nol, atau tersisa untuk dihitung HYSYS. Penurunan tekanan yang ditentukan pengguna dapat bermanfaat sesuai dengan proses secara keseluruhan tetapi perkiraan nol dapat digunakan untuk simulasi awal jika penurunan tekanan tidak diketahui. HYSYS akan menghitung menggunakan persamaan Ergun. Sebagian kecil harus ditentukan dengan kesatuan yang mengacu pada pengemasan reaktor nol. Jika nilai selain persatuan ditentukan, pengguna harus memasukkan data untuk kemasan. Perhatikan bahwa data ini memiliki hubungan fisik murni dengan sistem seperti ukuran partikel rata-rata, kepadatan padat, kapasitas panas padat, dll. Dan tidak menghubungkan reaksi kimia yang terjadi dalam unit. Jika PFR menggunakan rangkaian reaksi dengan Reaksi Katalitik Heterogen, informasi itu akan ditentukan dalam reaksi itu sendiri. Integrasi Sub-volume



HYSYS PFR membagi unit menjadi sub-volume berdasarkan panjang total di mana perhitungan terjadi di seluruh PFR. Jumlah standar sub-volume adalah 20, tetapi nomor ini dapat ditentukan oleh pengguna. Tentu saja, jumlah sub-volume yang lebih tinggi umumnya akan mengarah pada simulasi yang lebih akurat tetapi mungkin tidak perlu diberikan operasi atau keterbatasan karena waktu dan kapasitas perhitungan. Properti sub-volume yang tidak terselesaikan dapat ditentukan oleh pengguna menggunakan input "Fraksi Langkah Minimum" dan "Panjang Langkah Minimum". Tab Performance dapat memberikan informasi yang berguna tentang berbagai variabel dan nilainya di setiap sub-volume. Selain itu, setelah konvergensi, pengguna dapat melihat berbagai grafik perubahan variabel proses di setiap sub-volume.



Continuous Stirred Tank Reactor mengasumsikan pencampuran sempurna di seluruh volume reaktor dan kondisi outlet diperkirakan sama dengan kondisi di dalam reaktor. "Reaktor Umum" (Reaktor Ekuilibrium, Reaktor Konversi, Reaktor Gibbs) masing-masing adalah CSTR dengan spesialisasi dalam Jenis Reaksi HYSYS yang bersangkutan. Jenis kinetika, kesetimbangan, dan reaksi katalisis heterogen dapat digunakan dengan CSTR generik.



CSTR membutuhkan setidaknya satu aliran input dan dapat mempertimbangkan fase uap dan cair secara internal dengan outlet cairan dan uap yang sesuai. Terutama, CSTR digunakan untuk reaksi cair, dan dengan demikian outlet uap dapat dihilangkan, tetapi tetap ada opsi. Pengguna juga dapat menghilangkan outlet cairan tetapi ini tidak direkomendasikan dan PFR harus dipertimbangkan sebagai gantinya.



Seperti dengan PFR, input energi opsional dapat ditentukan atau dihilangkan untuk melakukan operasi adiabatik. Selain itu, HYSYS dapat menghitung input energi mengingat pengguna menentukan variabel yang sesuai.



Penurunan tekanan tidak mungkin menjadi substansial dengan CSTR tetapi dapat dimasukkan oleh pengguna; penurunan tekanan default diasumsikan nol, atau HYSYS dapat menghitung penurunan tekanan berdasarkan informasi aliran outlet. Volume harus dihitung atau diperkirakan dan ditentukan pengguna pada halaman informasi unit. Berdasarkan gemoetry, pengguna harus memasukkan dua hal berikut: volume, diameter, atau tinggi. Geometri default adalah silindris, dan pengguna dapat memilih pengaturan verital atau horizontal. Ada opsi untuk menggunakan CSTR bola juga.



Khusus untuk CSTR, ada opsi untuk memodelkan sebagai pemisah drum flash jika solusi tidak dapat ditemukan. Opsi ini dapat meningkatkan atau membatasi output yang diinginkan tergantung pada situasinya.



Seperti PFR, setelah konvergensi, halaman unit CSTR dapat menunjukkan parameter dan output variabel berdasarkan integrasi spesifikasi fisik dan reaksi kimia.



Equilibrium Reactor adalah CSTR dengan spesialisasi dalam reaksi kesetimbangan dan dengan demikian hanya dapat berfungsi dengan set reaksi termasuk jenis reaksi tersebut. Outlet dari reaktor ini akan berada dalam keadaan kesetimbangan kimia dan fisika sesuai dengan parameter yang ditentukan dalam set reaksi; sebagai akibatnya, operasi ini sangat sensitif terhadap parameter dan variabel input. Pengguna mungkin merasa lebih mudah untuk menggunakan Reaktor Gibbs dalam situasi di mana sensitivitas memengaruhi kemampuan program untuk mencapai konvergensi.



Reaktor Konversi adalah CSTR dengan spesialisasi dalam reaksi konversi dan dengan demikian hanya dapat berfungsi dengan set reaksi termasuk jenis reaksi tersebut. Unik untuk reaktor ini, konversi X menjadi variabel proses yang didefinisikan sebagai di mana A adalah komponen dasar dari reaksi. Seperti variabel lainnya, ini dapat diselesaikan oleh HYSYS atau ditentukan oleh pengguna tergantung pada derajat analisis kebebasan.



Konversi didefinisikan melalui komponen basa yang ditentukan saat mendefinisikan reaksi. Persamaan konversi HYSYS memberikan kemampuan untuk menentukan konversi berdasarkan suhu pada kekuatan pertama dan kedua, untuk masing-masing istilah kedua dan ketiga, dari persamaan. Jika istilah-istilah tersebut disetel ke nol, konversi akan dilanjutkan sebagai nilai konstan yang didefinisikan dalam term pertama dari persamaan. Pada gambar, konversi tidak tergantung suhu dan akan mengubah 50% komponen dasar menjadi produk.



Karena kesederhanaan jenis reaksi ini, reaktor ini dapat mengintegrasikan beberapa reaksi berbeda dalam unit yang sama. Produk dari satu reaksi dapat berfungsi sebagai reaktan yang lain, dan seterusnya. Ini bisa sangat berguna untuk desain reaktor yang kompleks.



Reaktor Gibbs adalah CSTR yang sangat unik karena tidak memerlukan reaksi diatur untuk dilampirkan agar berfungsi. Reaktor Gibbs hanya akan menghasilkan outlet di mana energi bebas Gibbs dari campuran diminimalkan (AspenTech, 2005). Tentu saja, set reaksi dapat dilampirkan ke reaktor ini, tetapi penting untuk dicatat bahwa setiap parameter yang ditentukan dalam set tidak akan dimasukkan dalam simulasi karena minimisasi energi bebas akan menjadi metode simulasi yang dominan. Pengecualian untuk aturan ini adalah stoikiometri dari rangkaian reaksi. Tanpa satu set, stoikiometri tidak akan dipertimbangkan dalam simulasi; Namun, dengan reaksi terlampir yang diatur dengan parameter stoikiometrik, simulasi akan memperhitungkannya dan kondisi outlet dapat berubah. Namun, jika satu set terpasang, hanya komponen yang ditentukan dalam set akan mencapai titik kesetimbangan; komponen lain akan diabaikan.



Tab "Reaksi" pada Reaktor Gibbs adalah tempat pengguna membuat keputusan yang dijelaskan di atas. "Gibbs Reactions Only" meminimalkan energi bebas dari aliran saluran masuk untuk menghasilkan aliran saluran keluar. "Tentukan Reaksi Keseimbangan" memungkinkan pengguna untuk melampirkan set reaksi di mana energi bebas diminimalkan sesuai dengan kinetika keseimbangan dan stoikiometri set. Terakhir, reaktor dapat berfungsi sebagai pemisah flash dengan memilih "NO Reaksi". Reaktor Gibbs bisa sangat berguna jika pengguna tidak memiliki data apa pun yang berkaitan dengan reaksi atau hanya menginginkan simulasi keadaan keseimbangan. Paling tidak, Reaktor Gibbs dapat memberikan perkiraan simulasi sebagai titik awal untuk simulasi yang lebih ketat melalui jenis reaktor lain.