Оптимизация аппаратурно-технологического оформления реакторного узла некаталитической гидратации оксида этилена

• Автор: Аль-Омари Мохаммед Ибрагим Мифле
• Шифр специальности: 05.17.08, 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 101 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Литературный обзор.

1.1. Требования предъявляемые к реакторным системам

для проведения многопродуктовых реакций.

1.2. Математическое описание реакторного узла

сложной структуры.

1.3. Типовые задачи оптимизации реакторных процессов.

Выводы по литературному обзору и

постановке задачи исследований

Глава 2. Теоретические основы режимнотехнологической оптимизации многопродуктовых процессов
непрерывного типа
2.1. Анализ теоретических закономерностей протекания реакций в различных аппаратах и обоснование гипотетической структуры реакторного узла
2.2. Математическая модель однородной реакторной системы
2.3. Математическое описание структуры гидродинамических потоков гипотетической однородной реакторной системы
2.4. Критерий режимнотехнологической оптимизации реакторной системы.
Выводы к главе 2.
Глава 3. Алгоритмическое обеспечение моделирования и
оптимизации многопродуктовых реакторных процессов
3.1. Алгоритмическое и программное обеспечение моделирования однородных реакторных систем непрерывного типа
3.2. Алгоритм режимнотехнологической оптимизации реакторной системы.
3.3. Численный анализ и оптимизация типовой многопродуктовой реакторной системы на примере
процесса оксиэтилирования метанола.
Выводы к главе 3.
Глава 4. Оптимизация процесса иекаталитической гидратации
оксида этилена.
4.1. Постановка задачи исследований
4.2. Разработка математической модели статики основных аппаратов реакторного узла.
4.3. Оптимизация процесса синтеза гликолей с целью создания гибкой реакторной системы
4.4. Синтез системы управления.
Выводы к главе 4.
Основные результаты работы.
Литература


Предложена интегро-гипотетическая структура гибкой реакторной системы для проведения последовательно-параллельных реакций, позволяющая управлять селективностью процесса по различным продуктам. Предложен подход к синтезу математического описания однородной реакторной системы как единого "большого" аппарата, базирующегося на допущении 6 состоянии микросмешения элементов жидкости в системе в целом. Модель в указанной форме позволяет существенно сократить затраты времени на расчет и оптимизацию схемы. Разработана процедура полуаналитического определения вида и параметров функции распределения элементов жидкости по времени пребывания в сложной системе. Теоретическое исследование системы дифференциальных уравнений, описывающих статику адиабатического реактора вытеснения для проведения реакции некаталитической гидратации оксида этилена позволило получить аналитические расчетные соотношения для концентраций продуктов при полном превращении оксида этилена при произвольных начальных условиях. Практическая ценность. Разработано алгоритмическое и программно-математическое обеспечение моделирования статических режимов однородных реакторных систем, учитывающее структуру математического описа-ния реакторного узла. Разработан алгоритм и программные средства режимно-технологической оптимизации реакторной системы, которые могут использоваться как на стадии проектирования реакторного узла, так и при оптимизации действующих производств в составе автоматизированных систем управления или контроля. Произведено исследование процесса нскаталитической гидратации оксида этилена, в результате которого предложено оптимальное аппаратурнотехнологическое оформление реакторного узла, повышающее гибкость системы. Апробация работы. Результаты работы докладывались на международной студенческой конференции "Фундаментальные науки - специалисту нового века" (г. Иваново, г). Публикации. Материалы диссертации получили отражение в трех публикациях. Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов по работе, списка литературы из наименований. Работа изложена на 1 странице машинописного текста, содержит рисунков и 4 таблицы. Современные химико-технологические производства должны отвечать требованиям экологической безопасности, быть малоотходными и ресурсосберегающими, обладать свойством реутилизационности [1, 2]. К тому же в связи с постоянно изменяющимися спросом и ценами на продукты, требуется оперативно реагировать на смену рыночной ситуации путем изменения объема выпускаемой продукции и соотношения производительности по различным продуктам. В наибольшей степени указанным требованиям отвечают гибкие автоматизированные химические производства и производственные системы (ГАПС), основным элементом которых является гибкая автоматизированная ХТС (ГА ХТС) [3 + 6]. Типовая структура ХТС (рис. Если принять допущение о бесконечной разделительной способности третьей стадии, на выходе из системы получаются продукты в чистом виде. Поток каждого продукта на выходе системы делится, в общем случае, на три части: поток на реализацию потребителям, на рециркуляцию, на утилизацию. Рис. Типовая схема многопродуктовой ХТС. Эффективность функционирования производства в целом во многом определяется эффективностью реакторной подсистемы. Многие продукты и полупродукты основного органического и нефтехимического синтеза производятся путем реализации сложных многопродуктовых реакций. А + В - к| >? А и В - исходные реагенты; Р4 - продукты реакции I = 1,К, К - количество продуктов. По приведенной схеме протекают промышленно важные реакции [7-5-]: полиоксилирования, оксиэтилирования, хлорирования, кислотной полимеризации олефинов, галогенирования, гидрирования, алкилирования, получения полипропиленгликолей и т. В связи с тем, что в результате проведения указанных реакций образуется целая гамма продуктов, спрос на которые может постоянно изменяться, такие реакции следует проводить в реакторных системах обладающих свойством гибкости. Необходимость гибкости реакторной системы в ряде работ обосновывается так же неопределенностью информации, источником которой является неточность параметров математической модели [, ].