五.CSTR模型案例

实例 、用全混釜反应器进行乙酸（A）与乙醇（B）的酯化反应，生成乙酸乙酯（R）和水（S），反应在3atm、100℃下进行，化学反应式为：

CH3COOH+C2H5OH→CH3COOC2H5+H2O

原料中反应组分的质量比为乙酸：乙醇：水=1：2：1.35，反应的速率方程为 :

式中：

已知液体30℃进料，处理量为4m3/h，乙酸的转化率为35%，是计算反应器的体积。

Step1：输入组分，选择物性方法SRK

Step2：构建流程图

Step3：设置进料物流参数

Step4：设置RCSTR反应器参数

在Specifications表单操作条件（Operation conditions）中设置温度、压力（或热负荷），在持料状态（Holdup）下设置有效相态和反应器设定方式（7项中选一个，此处选择反应器体积Reactor volume并输入数值18）

接下来定义化学反应对象集，

采用默认ID命名R-1，选择动力学方程类型（Selecttype）为LHHW

每一个化学反应对象集可以包含多个化学反应，每个反应都要设定计量学参数和动力学参数或平衡参数，打开新建的R-1对象集表单Stoichiometry定义化学反应，点击New…新建化学反应，如下图所示：

然后输入化学反应计量方程式

接下来切换到R-1对象集Kinetic表单定义化学反应动力学，如下图，在动力学表单中为每一个化学反应选择发生反应的相态（Reacting phase）和浓度基准（Ratebasis）。对LHHW型动力学方程，要分别定义反应动力学因子（Kinetic factor）、推动力表达式（Drivingforce expression）和吸附表达式（Adsorption expression），根据已知，输入动力学因子数据

点击Driving Force打开推动力表达式输入界面，包括两项：Term1和Term2，分别代表正反应和逆反应的推动力，分别表达为体系中各组分浓度的幂乘积，Term1、2项输入如下，参数A、B根据已知数据和上述公式计算而来。（此过程不存在吸附过程的影响，无需设置吸附表达式）

正反应推动力表达式设置表单

逆反应推动力表达式设置表单

Step5：运行，查看乙酸的转化率是否达到要求

查看乙酸的进出口流率，转化率=（进口流率-出口流率）/进口流率=17.84%（用电脑计算器算的哦）

Step6：利用设计规定将乙酸的转化率调到35%

以乙酸的进出口摩尔流率作为采集变量（即目标变量）

指定转化率为35%

设定操作变量为反应器体积

运行，查看反应器结果：热负荷为251.3kW，反应器体积为20.28m3，停留时间为4.56h。

来源：化工人club

编辑整理：企业家软件