【摘 要】
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随着化学工程的发展和计算机运算能力的快速提高,化工过程模拟的准确性和可靠性不断增强,已成为化工技术人员普遍采用的技术手段。目前主流的化工过程模拟软件如Aspen Plus、PRO/Ⅱ等均为国外公司开发,近年来随着国际形势的变化,应用国外软件的潜在风险较大,在此背景下,本课题针对化工行业常用的釜式反应器,开发了一个具有自主知识产权的反应釜模拟及设计软件,辅助反应釜的开发设计,同时也为大型通用化工模拟
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随着化学工程的发展和计算机运算能力的快速提高,化工过程模拟的准确性和可靠性不断增强,已成为化工技术人员普遍采用的技术手段。目前主流的化工过程模拟软件如Aspen Plus、PRO/Ⅱ等均为国外公司开发,近年来随着国际形势的变化,应用国外软件的潜在风险较大,在此背景下,本课题针对化工行业常用的釜式反应器,开发了一个具有自主知识产权的反应釜模拟及设计软件,辅助反应釜的开发设计,同时也为大型通用化工模拟软件的开发建立前期基础。本文的主要工作内容如下:（1）Windows操作系统的核心技术源于国外,存在潜在的管制风险,因此,在软件开发过程中避开使用Windows独有的部件,并重点考虑了软件在国产操作系统上运行的需求。针对软件在不同操作系统上运行的适配性,选择具有优良跨平台特性的Qt为界面开发工具,C++为软件开发的主要编程语言。对软件功能进行了分析,提出了软件的体系架构:软件主要包括化工物性数据模块、釜式反应器模拟模块及釜式反应器设备设计模块。（2）基于收集整理的物性数据建立了一个包含1200种物质的物性数据库,为釜式反应器模拟计算提供了数据基础。基于Joback、Constantinou-Gani两种较为常用的基团贡献法开发了物性估算模块,用于临界性质、正常凝固点、正常沸点等性质的估算,选取数据库中300种物质进行估算测试,比较了两种方法对烷烃、烯烃等13类物质的估算误差,为不同种类物质的估算方法选择提供参考。（3）基于间歇反应釜和连续反应釜的数学模型,分别采用Newton-Raphson法和4阶Runge-Kutta法求解非线性方程组和微分方程组,开发了釜式反应器模拟模块。（4）基于反应釜设备设计流程,整合反应釜设计相关经验知识,开发了适用于低黏搅拌反应釜的设备设计模块,用于对反应釜筒体、封头、夹套等部件进行设计。（5）1,3-二氯-2-丙醇+N,N-二甲基甲酰胺溶液体系的导热系数对1,3-二叠氮基-2-丙醇反应釜的设计具有重要作用,因此,在303～368 K,0.10～15.10 MPa条件下测量了 1,3-二氯-2-丙醇+N,N-二甲基甲酰胺混合体系的导热系数,测量样品中N,N-二甲基甲酰胺的质量分数分别为0.000、0.200、0.400、0.600、0.800和1.000。并将实验数据与温度、压力以及N,N-二甲基甲酰胺的质量分数进行了关联,通过关联式计算的数值与实验值之间的平均相对偏差为0.63%,最大相对偏差为1.69%。（6）基于前面章节开发的反应釜设备设计模块,结合本文测定的反应体系溶液的导热系数以及其它参数,对1,3-二叠氮基-2-丙醇反应釜进行了设计,并绘制了反应釜装配图。
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