Кинетика, моделирование и усовершенствование процесса синтеза цианистого водорода

• Автор: Качегин, Александр Федорович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 133 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Тенденции развития производства СИНИЛЬНОЙ ИЛЬНОЙ кислоты
1.2. Способы получения синильной кислоты
1.3. Кинетика процесса окислительного аммонолиза метана
1.4. Характеристики оборудования используемого для синтеза
1.5. Механизм окислительного аммонолиза метана
1.6. Математическое описание процесса синтеза цианистого водорода
ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ КИНЕТИКИ ПРОЦЕССА СИНТЕЗА ЦИАНИСТОГО ВОДОРОДА
2.1. Кинетика гетерогенного процесса в потоке
2.2. Анализ экспериментальных данных по синтезу цианистого водорода
2.3. Математическое моделирование процесса
2.4. Определение корреляционных зависимостей для констант скоростей химических реакций
2.5. Определение коэффициентов масштабного перехода
2.6. Моделирование кинетики разложения цианистого водорода
2.7. Влияние степени турбулизации и диффузии на скорость превращения в реакторе
2.8. Проверка адекватности кинетической модели
ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОМЫШЛЕННОГО РЕАКТОРА ДЛЯ СИНТЕЗА ЦИАНИСТОГО ВОДОРОДА
3.1. Описание промышленного реактора
3.2. Разработка математической модели промышленного реактора
3.3. Проверка адекватности математической модели промышленного реактора

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
ПРОЦЕССА СИНТЕЗА ЦИАНИСТОГО ВОДОРОДА НА ПРОМЫШЛЕННОМ РЕАКТОРЕ
4.1. Технология синтеза цианистого водорода
4.2. Методики проведения эксперимента и 86 обработки результатов
4.3. Результаты экспериментов
ГЛАВА 5. ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ПРОЦЕССА СИНТЕЗА ЦИАНИСТОГО ВОДОРОДА
5.1. Определение влияния различных 108 параметров на процесс синтеза
5.2. Определение области безопасной работы 109 промышленного реактора
5.3. Оценка устойчивости промышленного 115 реактора
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Процесс окислительного аммонолиза метана эксплуатируется в промышленности с 1935 года [1, 2], тем не менее, до сих пор остается недостаточно изученным. Этот метод является одним из наиболее распространенных в промышленности процессов получения цианистого водорода [3-5]. Объем производства цианводорода, получаемого по этому методу постоянно растет. Это вызвано рядом преимуществ окислительного аммонолиза, по сравнению с другими способами. К числу преимуществ можно отнести следующие:
1. Возможность проводить процесс с высокими скоростями.
2. Относительная дешевизна и доступность исходного сырья.
3. Высокий выход продукта и простота выделения его из реакционных газов.
4. В процессе синтеза генерируется большое количество тепла, которое утилизируется и используется для производства пара.
Метод окислительного аммонолиза метана используется на Волжском ОАО «Волжский оргсинтез» в производстве метионина. Рыночная ситуация заставила увеличить производство метионина, по сравнению с проектной мощностью производства. При этом выяснилось, что реактор синтеза цианистого водорода не имеет резервов увеличения производительности. Поэтому перед предприятием возникла проблема, решение которой можно было обеспечить установкой второго реактора, либо совершенствованием конструкции существующего аппарата и оптимизацией режимов его работы. Второй путь был экономически более выгоден.
Однако недостаточная изученность процесса в значительной мере снижает возможности проектирования и оптимизации реакционного оборудования, а также уменьшает возможности успешной его эксплуатации. В связи с этим важное значение приобретают работы,
Хмнз и выхода цианистого водорода фНсы в процессе синтеза. Кроме соотношения реагентов существенное влияние на выходные характеристики процесса оказывает температура синтеза. Зависимости представленные на графике, рис.2.1 расположены друг над другом по мере возрастания температуры.
Серия опытов А в С О
Хын,
фнси ♦ * +
Рис. 2.1 Зависимость степени превращения аммиака хш> и выхода цианистого водорода <рНСм от соотношения реагентов а (1 - хШз;
<Рнсы)
2.3 Математическое моделирование процесса синтеза.
В предыдущем параграфе было показано, что скорость расходования реагентов в каталитическом процессе, можно оценивать через концентрации реагентов в потоке. Реакции в которых участвует аммиак, таблица 2.2, можно предположительно считать реакциями первого порядка по аммиаку, поэтому скорость образования цианистого