通用Gibbs反应器的机理建模和求解方法

Gibbs反应器是一种虚拟设备,它不考虑具体的反应过程和机理,只考虑在达到热力学平衡,即达到质量平衡和能量平衡时Gibbs自由能最小的状态。Gibbs反应器非常适用于反应机理复杂,反应过程众多或者反应机理耦合严重的情况。利用机理建模技术和传统优化方法拉格朗日-牛顿法建立通用的Gibbs反应器模型,用于描述煤制甲醇生产过程硫回收工段的反应过程,并将其结果同Aspen Plus中标准Gibbs反应器的计算结果进行了比较。

Gibbs反应器模型及其计算机实现

Gibbs反应器属于理论型设备,主要用于计算静态化学平衡时混合物的组成及相关物性。由于其实现过程中牵涉大量迭代工作,故只能在计算机上进行。文中从质量平衡,能量平衡和Gibbs自由能三个方面对Gibbs反应器的原理进行推导和分析,并解决在实际求解过程中的相关数学问题,对非线性方程组的求解和算法优化做出进一步讨论,揭示完整的计算机实现过程。

临界曲线法和Gibbs反应器法计算NH_(4)Cl生成温度对比

某石化公司常减压蒸馏装置分馏塔顶低温部位和加氢装置反应流出物系统存在的NH_(4)Cl垢下腐蚀,是炼油厂工艺防腐蚀的难点。由于常压塔顶低温部位NH_(4)Cl垢下腐蚀较为严重,因此为更好地开展工艺防腐蚀工作,需要知道准确的NH_(4)Cl生成温度,以便有针对性地实施注剂、注水方案。该文研究了两种计算NH_(4)Cl生成温度的方法:临界曲线法和Gibbs反应器法。

基于CAPE-OPEN标准的Gibbs反应器单元模块开发

Gibbs反应器单元模块是以Gibbs自由能最小为原理计算化学反应平衡和相平衡,在化工流程模拟计算中具有重要地位。通过在Rand法中引入拉格朗日乘子并结合最速下降法建立Gibbs反应器单元模块的数学模型,采用C++语言和COM组件技术,开发了遵循CAPE-OPEN标准的Gibbs反应器单元模块。通过两个实例模拟验证所开发单元模块并将计算结果并同化工流程模拟软件AspenPlus进行对比。结果表明,所开发的Gibbs反应器单元模块能够有效模拟汽液相化学反应过程,并且计算结果与Aspen Plus基本一致,从而验证该单元模块具有较高的准确性和可靠性。