Оптимизация процесса синтеза высокооктановых добавок в колоннах реакционной ректификации

• Автор: Митянина, Ольга Евгеньевна
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 154 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Основы исследования и разработки совмещенных процессов. Синтез МТБЭ как объект исследования

1.1 .Классификация, области реализации, преимущества и ограничения

совмещенных процессов

1.2.Разработка и исследование реакционноректификационных процессов.

1.3.Проблемы разработки совмещенных процессов

1.4.Описание объекта исследования

1.4.1. Реакционная схема и механизм этерификации метанола изобутиленом

1.4.2. Технологии синтеза МТВЭ

1.4.3. Характеристика объекта исследования

2. Современные подходы к анализу множественности стационарных состояний реакционноректификационных процессов на основе математических моделей.
2.1.Анализ множественности стационарных состояний азеотропной ректификации
2.2.Исследование множественности стационарных состояний химических реакторов
2.3.Исследование стационарных состояний процесса ректификации
2.4.Анализ множественности стационарных состояний реакционноректификационных процессов.
2.5.Математические модели совмещенных процессов
2.5.1. Современные подходы к математическому моделированию реакционноректификационных процессов.
2.5.2. Управление реакционноректификационными процессами
3. Формирование математической модели реакционноректификационного процесса
3.1.Разработка математической модели колонны синтеза МТБЭ
3.1.1. Материальный баланс колонны
3.1.2. Тепловой баланс
3.1.3. Исследование парожидкостного равновесия в системе изобутилен нбутен метанол МТБЭ.
3.2.Верификация математической модели
3.3.Степени свободы процесса.
4. Анализ множественности стационарных состояний реакционноректификационной колонны синтеза МТБЭ.
4.1. Анализ множественности стационарных состояний входа.
4.2. Анализ множественности стационарных состояний выхода.
4.3.Устойчивость стационарных состояний.
5. Моделирование и исследование реакционноректификационной
колонны в среде и II
5.1.Формирование модели колонны синтеза МТБЭ в II.
5.2.Исследование технологических режимов колонны
5.3.Исследование влияния конструкционных параметров
контактных устройств на поведение процесса в профамме II
5.4.Эксергетический анализ установки
Выводы.
Список использованных источников


В реакционной зоне осуществляется противоточное взаимодействие жидкостного и парового потоков. Такая организация потоков требует при реализации реакционной ректификации применения катализаторов, между зернами или регулярными элементами которых имеются достаточно большие проходы, необходимые для движения значительных паровых потоков [7]. Разработка новых технологических процессов, использующих каталитическую дистилляцию, в значительной степени сдерживается недостаточной теоретической и экспериментальной изученностью основных закономерностей динамики и кинетики реакционно-ректификационного процесса, отражающих его сложную физико-химическую сущность [8]. Анализ современных тенденций в области практического применения реакционной ректификации показывает, что она представляет собой эффективный способ интенсификации процессов получения многих химических продуктов, позволяющий сокращать капитальные и эксплуатационные затраты за счет использования технологического принципа совмещения. Однако следует отметить, что отсутствие общего научного подхода к разработке реакционно-ректификационных процессов в настоящее время значительно сдерживает их распространение в химической и смежных отраслях промышленности. Создание в е гг. В результате этого в начале -х гг. В основе указанной стратегии лежит так называемый анализ статики совмещенных реакционно-ректификационных процессов, позволяющий термо-динами ко-тонологичсскими методами выделить предельные стационарные состояния совмещенного процесса, обеспечивающие максимальный выход целевого продукта. Анализ статики нашел свое развитие и был успешно использован при разработке технологии ряда промышленных продуктов, в частности сложных эфиров уксусной, муравьиной и акриловой кислот, винилбутиловых эфиров, ацетальдегида, стирола и др. В общем случае методы исследования однородных совмещенных процессов не имеют существенных отличий от традиционных методов, разработанных в соответствующих областях знаний. Что касается неоднородных совмещенных процессов, то методы их исследования и технологической проработки обладают некоторой спецификой. Рассмотрим основные этапы исследования непрерывных реакционноректификационных процессов, согласно [4]. Второй этап - оценка целесообразности совмещения. Третьим этапом является анализ статики процессов. В процессе анализа статики непрерывных совмещенных реакционно-ректификационных процессов главным является выделение предельных стационарных состояний, обеспечивающих максимальный выход продукта. Для оценки сложности реализации предельных стационарных состояний используют два подхода: вычислительный эксперимент на основе упрощенной модели и эксперимент на лабораторной колонне. После чего следует построение принципиальной технологической схемы получения целевого продукта. Предварительная оценка показателей процесса на основе расчета материального и энергетического балансов - это этап обоснования выбора технологической схемы. Здесь так же проводится сравнение с альтернативой (т. Па пятом этапе проводятся дополнительные экспериментальные исследования для построения уточненной модели, а затем строится уточненная математическая модель. Выбор системы контроля и автоматического регулирования, а так же экспериментальная проработка узлов технологической схемы на лабораторных и опытно-промышленных установках являются составляющими последнего этапа - подготовки данных для проектирования. Построение упрощенной и уточненной математических моделей совмещенных процессов являются наиболее трудоемкими и сложными процедурами разработки и исследования. Это обусловлено как сложностью самих совмещенных процессов, так и недос татком надежных теоретических и экспериментальных данных. Одна из главных задач химической технологии - обеспечение ресурсо-эффективности и безопасности совмещенных процессов. Основным путем решения этих задач является исследование процесса с помощью динамических математических моделей, представляющих собой систему дифференциальных и алгебраических уравнений высокой размерности.