ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Оптимизация типового процесса на примере каталитической димеризации ацетилена из "Экономические проблемы оптимизации химико-технологических процессов" Моновинилацетилен образуется в ходе реакции каталитической димеризации ацетилена при заданных режимах проведения процесса (состав катализатора, температура димеризации, скорость прохождения ацетилена через катализатор н т. д.). Превращение ацетилена (полимеризация) в присутствии катализатора — раствора хлористого аммония и полухлористой меди — не останавливается на стадии димеризации. Поэтому в продуктах реакции, помимо димера ацетилена — моновинилацетилена (МВА), имеются тримеры ацетилена — дивинилацетилен (ДВА) и ацетиленди-внпил (АДВ) и другие полимеры вплоть до твердых полимеров-смол. [c.93] В процессе каталитического превращения ацетилена, кроме его полимеризации, происходит также гидратация ацетилена с образованием ацетальдегида (АА). [c.93] Хроматографический анализ входящего газа позволил выявить упомянутые выше компоненты и в составе ацетилена, поступающего в реакторы. Это объясняется недостаточно четкой работой скрубберов абсорбции, назначением которых является максимальное улавливание из газовой смеси МВА, ДВА и иных продуктов, составляющих реакторные газы. В результате в рециркулируемом ацетилене после скрубберов абсорбции остается некоторое количество указанных компонентов, загрязняющих прямой ацетилен. [c.93] Надо полагать, что содержащиеся во входящем газе МВА, ДВА и другие побочные продукты также претерпевают изменения в ходе реакции димеризации ацетилена, превращаясь соответственно в ДВА, АДВ и т. д. [c.93] Анализ формул, используемых для расчетов перечисленных показателей, свидетельствует о том, что для любого момента времени можно рассчитать численные значения любого показателя, если известны полные количественные характеристики газа на входе в реактор и выходе из него. [c.93] Упомянутые параметры были найдены на базе предварительного качественного анализа, который позволил выделить в моделируемом объекте восемь входных и три выходных параметра. В соответствии со схемой, изображенной на рис. 19, сгруппированы переменные параметры процесса каталитической димеризации ацетилена (рис. 20). [c.94] В производстве моновинилацетилена используются два отличающихся один от другого по способу ввода сырья типа реакторов димеризации ацетилена — прямой и тангенциальный. Различие в гидродинамических режимах обусловило необходимость получения статистических описаний процесса для каждого реактора в отдельности. [c.94] Процесс каталитической димеризации ацетилена был отнесен к классу так называемых случайных процессов. Для проверки этого предположения исследовались результаты анализов состава выходящего газа, сделанные при сборе исходных данных о работе прямого реактора димеризации в разные моменты времени. Удалось установить наличие случайных колебаний показателей, характеризующих содержание МВА, ДВА, АДВ и АА в выходящем газе, хотя реактор функционировал при неизменном технологическом режиме . Это было объяснено случайными возмущающими воздействиями и трудностями учета всех факторов, оказывающих влияние на технологический процесс. [c.94] Для обоснования возможности статистического описания моделируемого объекта была осуществлена проверка процесса на воспроизводимость (по С — критерию Кохрена) и стационарность (по Р — критерию Фишера) [75]. [c.94] Отсутствие однотипности в качественном и количественном составах полученных уравнений математического описания подтвердило правильность предположений о существенном влиянии конструкционных особенностей реакторов димеризации ацетилена на гидродинамику процесса и необходимость его моделирования по каждому реактору в отдельности. [c.95] Не останавливаясь на описании главных этапов статистического анализа [2], приведем результаты заключительных этапов работы, завершившейся постановкой и решением задачи техникоэкономической оптимизации процесса купрокаталитической димеризации ацетилена. [c.95] Каждый из выходных параметров yj j=l,3) является линейной функцией от входных факторов Xi(i=l,8). Поэтому при подстановке их в выражения (5.7), (5.8) и (5.10) каждый из возможных критериев оптимальности Рк к=1,3) становится дробно-линейной функцией от входных факторов Х . [c.96] Сравнительный анализ итоговых данных показал, что режим, обеспечивающий максимальную выработку целевого продукта, од-новре.менно приводит к резкому увеличению выхода побочных продуктов в тангенциальном реакторе, И наоборот, в случае минимального выхода побочных продуктов значительно снижается производительность реакторов по МВА, Тем самым была подтверждена правильность сделанного ранее замечания, что для окончательного выбора оптимального рел има необходимо дать экономическую оценку полученным результатам. [c.97] Анализом структуры затрат на осуществление процесса каталитической димеризации ацетилена установлено, что изменение режимов работы оказывает влияние лишь на некоторые статьи затрат. [c.97] Примечания I, Для кал дого рассматриваемого режима, кроме режима многокритериальной оптимизации, в таблице отводится по две строки в верхней даны результаты вычислений по тангенциальному реактору, в нижней по прямому. 2. Для сравнительного анализа оптимальных режимов приведены результаты расчетов по выбранным критериям для усредненных значений входных факторов и выходных параметров, полученных в период обследования. 3. Значение критерия, найденного в одноименном режиме, обведено полужирной линией рядом даны значения других критериев, рассчитанных в режиме оптимальности взятого критерия. [c.98] В режиме нормальной эксплуатации, независимо от конструкции реактора, расходы воды и соляной кислоты изменяются в очень узких пределах и практически не сказываются на общем уровне затрат. [c.99] Наибольшее влияние на экономические показатели оказывают удельный расход ацетилена на ироизводство целевого продукта и затраты на выделение и рециркуляцию непрореагировавшего ацетилена. [c.99] Результаты расчетов приведены в табл. 11. Они свидетельствуют о том, что оптимизация процесса купрокаталитической димеризации ацетилена даже по технологическим показателям дает возможность существенно снизить затраты на производство 1 т МВА. [c.99] Экономический оптимум производства МВА определяется соотношением затрат на ацетилен и издержек, связанных с рециркуляцией ненрореагировавшего ацетилена. При этом для тангенциального реактора минимальное значение условной технологической себестоимости обеспечивается режимом, позволяющим получить максимальный выход МВА на прореагировавший ацетилен. Для прямого реактора наиболее эффективен режим, ири котором достигается максимальный выход целевого продукта с 1 м входящего газа. [c.99] Вернуться к основной статье