Анализ и синтез реакционно-ректификационных процессов с нелокализованной зоной реакции

• Автор: Тишаева, Софья Дмитриевна
• Шифр специальности: 05.17.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 194 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ Введение

1. Литературный обзор

1.1. Общие представления о совмещенных реакционномассообменных процессах,

их преимущества и область возможного использования

1.2. Современные методы исследования и

разработки реакционноректификационных процессов

1.3. Характер физикохимической информации, применяемой при разработке

реакционноректификационных процессов

1.4. Основные термодинамические закономерности гетерогенных систем с химическим взаимодействием

1.4.1. Фазовое равновесие

1.4.2. Химическое равновесие

1.5. Процесс равновесного открытого испарения
с химическими реакциями
1.5.1. Математическая модель
1.5.2. Трактовка основных понятий
1.5.3. Использование модифицированных переменных
1.5.4. Необходимое и достаточное условие
существования особых точек
1.5.5. Локальные закономерности фазовых диаграмм реакционной дистилляции, теорема о характеристических корнях
1.5.6. Нелокальные закономерности фазовых диаграмм реакционной дистилляции, способы классификации последних
1.6. Элементы анализа статики реакционноректификационного процесса с нелокализованной реакционной зоной
1.7. Приемы организации реакционноректификационных процессов
1.8. Постановка задачи
2. Основная часть
2.1. Многообразие химического равновесия, многообразие химического взаимодействия, реакционное многообразие и их взаимосвязь
2.1.1. Свойства реакционного многообразия.
2.1.2. Определение топологической структуры многообразия химического равновесия модельной системы процесса
получения этилацетата
2.1.3. Определение топологической структуры многообразия химического равновесия четырехкомпонентной модельной системы
с двумя линейно независимыми реакциями
2.1.4. Определение топологической структуры многообразия химического равновесия процесса производства бутилацетата
2.2. Локальные закономерности
2.2.1. Построение поля модифицированных нод, как метод
исследования окрестности особой точки
2.3. Нелокальные закономерности
новая форма правила азеотропии
3. Использование реащиомморектифтациошого процесса с
нелокализованной реакционной зоной для усовершенствования технологической схемы разделения глшюлей
4. Выводы
Список сокращений и условных обозначений
Литература


В модифицированном анализе статики оценка возможности обеспечения производительности реакционной зоны для практической реализации ПСС базируется на понятии предельной траектории для четких видов разделения. Таким образом, для получения однозначного вывода о возможности реального осуществления стационарного режима необходимо установить, расположена ли часть предельной траектории (пробная траектория), отвечающей ему, в области протекания прямой реакции. К сожалению, и в данном случае мы не всегда можем сделать вывод о том, являются ли предельные стационарные состояния, предсказанные модифицированным анализом статики, реализуемыми на практике. Подобные неопределенности возникают в случае, когда пробная траектория совмещенного процесса, стягивающая линию материального баланса, заходит в область преимущественного протекания прямой реакции только в одной точке (рис. Тогда для выделения продуктового потока прогнозируемого состава и количества требуется наращивать реакционную зону вплоть до со, что в реальных условиях осуществить невозможно. В работах [-] было проведено исследование анализа статики моделей с точечной реакционной зоной и закрепленными статическими параметрами (общее число тарелок, флегмовое число и т. Анализ стационарных состояний основан на балан-сово-траекторном методе [], в котором, исходя из рассмотрения хода Бт и Эр-линий, определялись предельные возможности процесса. Однако, данный метод плохо формализуем, так как в каждом конкретном случае требуется определять первичные интегралы. Рис. Взаимное расположение предельной траектории (сплошная толстая линия) и многообразия химического равновесия (штрих пунктирная линия) при первом заданном разделении; сплошная линия - линия материального баланса, штриховая линия - многообразие химического взаимодействия. Если желаемый состав продуктового потока не принадлежит МХР, то выделить его в совмещенном процессе с нелокализованной реакционной зоной невозможно. Однако, если совместить реакционную и не реакционную части колонны, то решение данной задачи не составляет труда. Основываясь на работе [], в работах [,] для ряда случаев было проведено сравнение обычных и совмещенных процессов, в результате которого было показано преимущество последних. Дальнейшие работы в этом направлении [, ] привели авторов к модели, позволяющей описать локализованную реакционную зону в некоторой части колонны. Однако, как уже было отмечено выше, данные работы нацелены прежде всего на расчетные исследования и не позволяют выявить предельные возможности реакционно-ректификационных процессов. Следует отметить, что количество работ в этом направлении крайне мало. Это объясняется как сложностью решаемой задачи, так и отсутствием на настоящий момент теоретической базы их исследования. Поэтому здесь будут рассмотрены различные подходы, имеющиеся на настоящий момент. Так, в работе [] для проведения анализа статики НСРРП с несколькими химическими реакциями был использован оригинальный метод, суть которого состоит в том, что отдельно анализируется каждая из реакций, протекающих в системе. Далее найденные оптимальные условия проведения целевой и побочной реакций для различных составов исходных смесей сравниваются между собой. В результате такого сравнения показано, что оптимальные условия проведения целевой и побочных реакций не совпадают друг с другом. Поэтому процесс удалось организовать таким образом, что, несмотря на наличие шести побочных реакций, в дистилляте выделяют чистый ацетальдегид с выходом близким к 0%. В работах [, ] рассмотрены предельные стационарные состояния НСРРП с несколькими химическими реакциями. Здесь a priori принято, что изменение вещества за счет химической реакции может меняться в очень широких пределах, как за счет применяемых катализаторов (ингибиторов), так и за счет изменения задержки жидкой фазы на тарелках реакционной зоны. В этом случае определение оптимальных режимов работы, соответствующих максимальному выходу целевого продукта, сзодится к поиску экстремума функции, определяющей смещение состава псевдоисходной смеси вдоль многообразия химического взаимодействия.