ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Тлава III. Автоматизированные системы проектирования химических производств из "Математические основы автоматизированного проектирования химических производств" Функциональное отделение или технологический узел химического или нефтехимического производства — это ХТС, состоящая из совокупности аппаратов с обвязочными трубопроводами и арматурой, в которых начинается и полностью завершается одна из основных технологических операций (подготовка сырья, собственно химическое превращение, выделение целевых продуктов), необходимых для получения требуемой продукции. [c.100] При автоматизированном проектировании химических производств функциональные отделения или технологические узлы необходимо рассматривать как .макромодули проекта. [c.100] Большая часть функциональных отделений принадлежит к специальному классу так называемых однородных ХТС. Однородные ХТС — это системы, которые состоят из совокупности элементов одного типа н представляют собой типовые функциональные подсистемы, обеспечивающие выполнение какой-либо основной технологической операции химического или нефтехимического производства. [c.100] Важнейшими функциональными отделениями крупнотоннажных агрегатов и безотходных химических производств являются типовые одноконтурные ХТС, содержащие реактор и ректификационную колонну. [c.101] Наличие обратной технологической связи между реактором и ректификационной колонной позволяет повысить эффективность химических цроизводств з,а счет наиболее полного использования сырья промежуточных продуктов реакции и зие,ргии ХТП за счет и спользования побочных продуктов химической реакция для получения исходного сырья наиболее полного использования катализаторов и инертных растворителей, в присутствии которых протекает химическое превращение, а также благодаря созданию оптимальных технологических режимов ХТС (интенсификация начальных стадий автокаталитиче ских реакций создание избытка одного из химических компонентов для сдвига рав1Новесия реакций в желаемом направлении подавление побочных 1И интенсификация основных химических реакций создание желаемого температурного режима). [c.101] Рассмотрим применение метода математического моделирования для иоследования процессов функционирования типовой ХТС реактор — ректификационная колонна , операторная схема которой представлена на рис. П-16. [c.101] Выходной поток из реактора, содержащий вещества А, В и С, поступает на разделение в ректификационную колонну (РК), обладающую бесконечной разделительной способностью. В РК (оператор. 3) продукт реакции С выводится с кубовым остатком, а непрореагировавшие доли вещества А и В. как более легкие фракции (компонент А является наиболее летучим по сравнению с компонентом В) отбираются с дистиллятом. [c.101] Поток дистиллята, содержащий реагенты А и В, поступает в смеситель (оператор /), в котором смещивается с потоком сырья. Выходной поток из смесителя поступает на вход реактора. С учетом приведенного выше предположения относительно летучестей компонентов Л и В в РК возможны три режима работы, характеристика которых представлена в табл. П-7, где знаком -Ь или — отмечено только наличие или отсутствие компонентов в продуктах разделения. В табл. II-7 представлены только небалансные режимы разделения, когда один из компонентов всегда является распределяемым. Балансные режимы разделения при этом являются промежуточными между режимами I и П, а также II и III. [c.101] В соответствии с режимами работы РК (см. табл. П-7) выделяют три режима работы ХТС в целом режим А, режим В и режим СВ. [c.101] Режим А соответствует режиму I работы РК и характеризуется полным использованием исходных реагентов в системе, так как в кубовом продукте РК присутствует только компонент С. Режим А возможен только при эквимолярной подаче реагентов в потоке сырья. В режиме А достигается 1007о-ное использование сырья. [c.102] Режим В соответствует режиму III работы РК и характеризуется частичным использованием доли непрореагировавшего компонента А при эквимолярной подаче реагентов в потоке сырья. Непрореагировавший компонент В полностью выводится с кубовым продуктом из ХТС. [c.102] Поскольку реагенты подаются ХТС в эквимолярном соотношении, очевидно, что с кубовым продуктом из системы будет выводиться и соответствующее (равное) количество компонента А. Назначение РК при таком режиме работы ХТС состоит лишь в повышении концентрации реагента А в реакторе при наличии рецикла. [c.102] Для исследования режимов функционирования данной типовой ХТС (см. рис. 11-16) был применен блочный или декомпозиционный принцип моделирования (см. 3 настоящей главы). [c.102] Для разработки модулей операторов смешения 1), химического превращения (2) и разделения (РК) (3) использованы математические модели типовых процессов химической технологии, подробно рассмотренные в 4 данной главы. [c.102] В уравнениях (11,78)—(II, 82) нижние индексы у переменных соответствуют номеру компонента, верхние О — исходное сырье 1 —выход из смесителя 2 — выход из реактора 3 — рецикл — количество исходного сырья, вводимого в систему — количество рециркулята F=g + R — нагрузка на реактор (колонну). [c.103] Модуль РК представлен системой уравнений (11,16)—(11,33), описывающей типовой процесс ректификации бинарной смеси. [c.104] При моделировании данной ХТС проводился полный расчет модуля реактора на каждой итерации расчета модуля РК. Как показали расчеты, общее число итераций при расчете ХТС в целом оказывается сравнимым с числом итераций, необходимых для расчета модуля РК. [c.104] При наилучших условиях эксплуатации реактора (реагенты поступают на его вход в эквимолярных количествах т. е. [c.104] Условие (П, 98) выполняется при любых значениях Q, т), р. Это означает, что рассматриваемый режим В системы может существовать при любых значениях константы скорости реакции и любой величине, и, как следует из формул (П, 95) и (П,96), характеризуется однозначно определяемыми концентрациями и системе. [c.105] Вернуться к основной статье