Моделирование и оптимизация многокомпонентной ректификации в производстве уксусного ангидрида

• Автор: Латипов, Вафо Бахранович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Ташкент
• Количество страниц: 151 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА УКСУСНОГО АНГИДРИДА.

1.1. Описание и анализ производства.

уксусного ангидрида.

1.2. Обзор работ по моделированию процесса.

ректификации .

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАДИИ РЕКТИФИКАЦИИ

УКСУСНОГО АНГИДРИДА.

2.1. Общие сведения о математических моделях ректификационных колонн.

2.2. Математическая модель ректификационной

колонны для отгонки ацетона.
2.3. Математическая модель ректификационной
колонны для отгонки уксусной кислоты
2.4. Математическая модель ректификационной
колонны для отгонки уксусного ангидрида.
ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СТАТИЧЕСКИХ
РЕЖИМОВ СТАДИИ РЕКТИФИКАЦИИ.
3.1. Проверка адекватности и уточнение
моделей ректификационных колонн
3.2. Постановка задачи анализа статических
режимов.
3.3. Анализ статических режимов ректификационных колонн.
ГЛАВА 4. ОПТИМИЗАЦИЯ СТАТИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ СТАДИИ . . . .
. РЕКТИФИКАЦИИ.. Ю
4.1. Постановка задачи оптимизации статических
режимов Ю
V
4.2. Оптимизация режимов работы колонны ректификации . производства уксусного ангидрида.Ш
4.3. Экономическая эффективность внедрения
результатов оптимизации . .
ВЫВОДЫ . . . . . .
Список использованной литературы


В силу ряда причин, о которых будет сказано ниже, ключевой, определяющей качество выходного продукта, является стадия ректификации. На процесс ректификации существенное влияние оказывают колебания состава сырья, осмоление теплопередающих поверхностей кипятильников и изменение давления греющего пара. В таких условиях является актуальной разработка математической модели, адекватной промышленному объекту, по которой с помощью вычислительной машины можно находить оптимальные режимы процесса. При создании модели ректификационной колонны следует учитывать влияние осмоления на теплопередачу в ки-пятильке. Первая глава диссертации посвящена анализу технологии производства уксусного ангидрида и его соновной стадии - ректификации, а также описанию конструкции аппаратов и обзору • работ по моделированию процесса ректификации. В существующем производстве уксусного ангидрида можно выделить пять основных стадий (см. Испарение ацетона. Пиролиз ацетона. Конденсация ацетона. Абсобция кетена уксусной кислотой. Ректификация уксусного ангидрида-сырца. Рис. На первой стадии ацетон путем испарения выделяется из жидкой фазы, содержащей примеси (уксусную кислоту и продукты полимеризации кетена) с более высокой температурой кипения . Этот процесс осуществляется в испарителе, который представляет собой ректификационную колонну и состоит из куба, выносного кипятильника, обогреваемого водяным паром, насадочной колонны и встроенного дефлегматора. Производительность испарителя (по парам ацетона) может быть легко изменена в нужную сторону путем увеличения или уменьшения расхода жидкого ацетона на входе в колонну. Пропорционально расходу ацетона меняется расход водяного пара в кипятильник для поддержания постоянного уровня кубовой жидкости. Как показала практика, получение требуемого расхода паров ацетона, но не выше кг/час (ограничение обсуловлено производительностью насоса) и с содержанием примесей не выше 0,% не вызывает затруднений. Парообразный ацетон поступает в три последовательно расположенных змеевика печи пиролиза, где под действием тепла, выделяющегося при сгорании топлива следующего состава: метан, этилен, окись углерода разлагается на кетен и ряд других побочных продуктов (метан, этилен, окись углерода). Предварительно охлажденные газообразные продукты пиролиза поступают на стадию конденсации, где выделяется ацетон, не разложившийся при пиролизе, который нацравляется на испарение. Сжижение ацетона происходит на трех последовательно расположенных конденсаторах, из которых первый охлаздается водой, а остальные раствором поваренной соли. Причем основная тепловая нагрузка процесса конденсации приходится на два последних конденсатора, в которых и выделяется практически полностью весь ацетон. С^СО + СНдСООН *- (сн3со)2о (1. Процесс абсорбции протекает в трех насадочных колоннах,в которых пирогазы и поглощающая жидкость (уксусная кислота)дви-жутся противотоком. Требуемая полнота поглощения кетена из газовой смеси на выходе из колонны легко обеспечивается соответствующим изменением расхода уксусной кислоты, зависящем в эквимольном отношении, согласно схеме (1. Из перечисленных выше стадий производства уксусного ангидрида выделим в качестве основной стадию ректификации по следующим причинам. Во-первых, на этой стадии обеспечивается качество выходного продукта - уксусного ангидрида. Во-вторых, на долю стадии ректификации приходится значительная доля непроизводительных потерь продукта. В-третьих, процессы ректификации исключительно широко используются в химической промышленности, поэтому их детальное изучение представляет определенный интерес для решения многих задач проектирования процессов химической технологии. Стадия ректификации служит для наиболее полного выделения уксусного ангидрида из жидкости (уксусный ангидрид - сырец), соедржащей уксусный ангидрид, уксусную кислоту, ацетон и продукты полимеризации. Процесс ректификации проводится в трех последовательно соединенных колоннах 1,2,3 непрерывного действия (см. Первые две колонны являются тарельчатыми, а третья - насадочной. Рис.