Оптимальное управление процессом гидрирования бензола в нестационарных условиях

• Автор: Пачкин, Сергей Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 156 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА ГИДРИРОВАНИЯ БЕНЗОЛА И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЦЕССА

1.1. Физикохимические основы процесса гидрирования бензола.

1.2. Математическое описание основных процессов в каталитическом реакторе.

1.2.1. Процессы в пористом зерне катализатора.

1.2.2. Внешнедиффузиоиный процесс на зерне катализатора.

1.2.3. Процессы переноса тепла и вещества в слое катализатора.

1.2.4. Критерии выбора математического описания.

1.3. Анализ существующих методов и систем управления процессом

гидрирования бензола

ГЛАВА 2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ОПТИМАЛЬНОГО
УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ГИДРИРОВАНИЯ БЕНЗОЛА В НЕСТАЦИОНАРНЫХ УСЛОВИЯХ
2.1. Общая постановка и декомпозиция задачи управления технологическим процессом в условиях неравномерного поступления сырья
2.2. Постановка задачи оптимального управления процессом гидрирования бензола.
ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ОСНОВНЫХ
СТАДИЙ ПРОЦЕССА ГИДРИРОВАНИЯ БЕНЗОЛА.
3.1. Синтез математической модели реактора гидрирования бензола
3.1.1. Вывод уравнения, описывающего изменение температуры по длине реактора
3.1.2. Описание изменения концентрации бензола в реакторе.
3.1.3. Уравнение скорости течения парогазовой смеси в реакторе
3.1.4. Зависимость температуры органического теплоносителя от теплового эффекта реакции, и его начальной температуры и расхода.
3.1.5. Уравнение скорости реакции гидрирования бензола
3.1.6. Феноменологическая модель реактора гидрирования бензола
3.2. Описание процесса осушки бензола в ректификационной колонне
3.3. Модель колонны очистки циклогексана
3.4. Описание процесса парогенерации в котлеутилизаторе
ГЛАВА 4. ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ
МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕССА ГИДРИРОВАНИЯ БЕНЗОЛА
4.1. Экспериментальное исследование процесса гидрирования
бензола в производственных условиях.
4.1.1. Гидрирование бензола.
4.1.2. Осушка бензола.
4.1.3. Очистка циклогексана.
4.1.4. Процесс парогенерации
4.2. Определение численных значений параметров математических
моделей процесса гидрирования бензола.
4.2.1. Выделение неизвестных параметров в разработанных математических моделях
4.2.2. Определение вида функции невязки и разработка алгоритмов параметрической идентификации моделей
ГЛАВА 5. АЛГОРИТМ ПОИСКА ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ
РАБОТЫ ОБОРУДОВАНИЯ.
5.1. Разработка алгоритма поиска оптимальных режимов работы
технологического оборудования цеха гидрирования бензола
5.2. Результаты исследования алгоритма поиска оптимальных
режимов работы цеха гидрирования бензола.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
Приложение 1.
Приложение 2.
Приложение 3.
Приложение 4.
Приложение 5.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


B. Управление гидрированием бензола при производстве капролактама // Тезисы докладов Международной конференции «Математические методы в химии и химической технологии». Новомосковск: НИРХТУ им. Д.И. Менделеева, , с. Чупин A. B., Панкин С. Г. Математическая постановка задачи оптимального управления процессами гидрирования бензола при производстве капролактама // Вестник КузГТУ, , №5, с. Панкин С. Г., Чупин A. B. Оптимальное управление процессом гидрирования бензола в условиях неравномерного поступления сырья // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Системы и средства автоматизации». Новокузнецк. СибГИУ, , с. Чупин A. B., Панкин С. Г. Математическое описание реактора гидрирования бензола // Сборник научных трудов «Кемеровскому Технологическому Институту Пищевой Поомышленности: лет: достижение, проблемы, перспективы». Кемерово:КемТИПП, , с. Панкин С. Г., Чупин A. B. Применение регрессионных моделей в системе управления процесса гидрирования бензола // Сборник научных трудов «Пищевые продукты и экология». Кемерово:КемТИПП, , с. Панкин С. Г., Чупин A. B., Алистренко Д. Сборник научных трудов «Пищевые продукты и экология». Кемеро-во:КемТИПП, , с. Чупин A. B., Панкин С. Г. Оптимальное управление процессом гидрирования бензола в нестационарных производственных условиях // Материалы Международной научной конференции «Математические методы в химии и технологиях». Владимир:ВГУ, , с. Панкин С. Г., Осинцев А. М., Брагинский Б. И., Чупин A. B. Феноменологическая модель трубчатого реактора гидрирования бензола // Сборник трудов «Технологии и процессы пищевых производств». Ке-мерово. КемТИПП, , с. Чупин A. B., Панкин С. Г. Алгоритм параметрической идентификации модели реактора гидрирования бензола // Сборник научных трудов «Проблемы и перспективы здорового питания». Кемерово. КемТИПП, , с. Чупин A. B., Панкин С. Г. Параметрическая идентификация модели реактора по производству циклогексана // Материалы Международной конференции «Математические методы в технике и технологиях». Санкт-ПетербургСПбГТИ, , с. Чупин A. B., Панкин С. Г. Управление технологическим процессом в условиях неравномерного поступления сырья // Вестник КузГТУ, , №6, с. ГЛАВА 1. В настоящее время, для получения капролактама в основном используются четыре технологические схемы: окислительная, фенольная, фотохимическая, толуольная. Причём, более % капролактама в мире производится по окислительной схеме[1]. Процесс гидрирования бензола является одним из основных в окислительной схеме. Режим работы цеха гидрирования, практически, определяет режим работы всей цепи аппаратов но производству капролактама. Гидрирование бензола на большинстве отечественных предприятий проводится в реакторах трубчатого типа с платиновым катализатором. Недостатком данного катализатора является его чувствительность к присутствию влаги в бензоле, которая приводит к спеканию катализатора. Особенно активно процесс спекания идет при температуре свыше 0 °С. Поэтому перед подачей бензола в реактор, из него удаляют влагу' в ректификационной колонне, методом азеотропной дистилляции. В производственных условиях данный процесс получил название осушки бензола. Для отгонки этих продуктов используется ректификационные колонны. Полная схема цепи аппаратов цеха гидрирования бензола приведена в приложении 1. Перед подачей в реактор бензол проходит систему теплообменников и испарителей, где смешивается с циркуляционным газом, основную часть которого составляет водород. Реакция гидрирования бензола проходит с большим выделением тепла, съем которого осуществляется высокотемпературным теплоносителем, циркулирующим в межгрубном пространстве реактора. Из реакгора теплоноситель поступает в испаритель бензола, и далее, в котел-утилизатор, откуда, охладившись, возвращается в реактор. При выводе кинетических уравнений [1-], реакция гидрирования бензола рассматривается как процесс последовательного присоединения адсорбированных атомов водорода к адсорбированной молекуле бензола с образованием промежуточных поверхностных полугидрированных соединений СбНб+п, п=1-г5. Принимается, что бензол и водород адсорбируются на разных центрах, и что адсорбция водорода невелика.