Контактные аппараты математическая модель

Создание промышленного реактора. При решении задач этого уровня возникает новый комплекс проблем, требующих для своего разрешения применения всего арсенала средств современного системного анализа [101. В целом гетерогенный каталитический реактор представляет собой сложную, состоящую из большого числа элементарных звеньев систему. Детальное изучение структуры внутренних связей в реакторе и выявление главных факторов, определяющих технологический режим, дают возможность построить математическую модель, отражающую наиболее существенные моменты работы реактора. Анализ математической модели реактора с применением ЭВМ (так называемый машинный эксперимент), позволяет создать оптимально действующий промышленный контактный аппарат и систему автоматического [c.14]

Математическая модель контактного аппарата, построенная на основе комплексного системного изучения внутренней структуры реактора, позволяет определить теоретический оптимальный режим и выбрать тип аппарата, в котором в производственных условиях можно наилучшим образом организовать процесс в оптимальном режиме. [c.15]

Часто из-за неоднородности условий протекания процесса в реальных условиях не достигаются расчетные показатели, потому что при проектировании контактных аппаратов не уделялось достаточного внимания вопросам равномерного подвода реагирующих веществ, смешения потоков на входе в реакционный объем, нагрева и охлаждения, засыпки катализатора и т. п. Создание однородных условий работы приобретает решающее значение при проектировании реакторов большой мощности. Без всестороннего исследования реакторов с помощью математической модели и машинного эксперимента невозможно надежно и однозначно определить влияние неоднородностей на эффективность работы реакторов, установить требования, ограничивающие отклонения от однородных условий в допустимых пределах. [c.15]

Преодоление осложнений, связанных с возникновением непредсказуемых нарушений структуры потоков при переходе от лабораторного к промышленному аппарату, представляет одну из центральных проблем химической технологии — проблемы масштабного перехода. Успех ее решения в значительной мере зависит от типа контактного аппарата. Наиболее просто она преодолима для аппаратов с неподвижным слоем катализатора, где иерархическая структура математической модели реактора тривиальна (рис. 1.1) [И]. Проблема усложняется для аппаратов с псевдо-ожиженным и фонтанирующим слоями катализатора в двухфазных потоках [12]. Наибольшие трудности связаны с решением проблемы масштабного перехода для аппаратов трехфазного слоя, где иерархическая структура взаимодействия эффектов и соответствующих математических моделей отличается наибольшей сложностью [13]. [c.15]

Многоуровневый иерархический подход с позиций современного системного анализа к построению математических моделей позволяет предсказывать условия протекания процесса в аппаратах любого типа, размера и мощности, так как построенные таким образом модели и коэффициенты этих моделей позволяют корректно учесть изменения масштаба как отдельных зон, так и реактора в целом. Конечно, данный подход весьма непрост в исполнении. Чтобы сделать его доступным для широкого круга специалистов, необходимо сразу взять ориентацию на использование интеллектуальных вычислительных комплексов, которые должны выполнять значительную часть интеллектуальной деятельности по выработке и принятию промежуточных решений. Спрашивается, каков конкретный характер этих промежуточных решений Наглядные примеры логически обоснованных шагов принятия решений, позволяющих целенаправленно переходить от структурных схем к конкретным математическим моделям реакторов с неподвижным слоем катализатора, содержатся, например, в работе [4]. Построенные в ней математические модели в виде блоков функциональных операторов гетерогенно-каталитического процесса совместно с дополнительными условиями представлены как закономерные логические следствия продвижения ЛПР по сложной сети логических выводов с четким обоснованием принимаемых решений на каждом промежуточном этапе. Каждый частный случай математической модели контактного аппарата, приводимый в [4], сопровождается четко определенной системой физических допущений и ограничений, поэтому итоговые математические модели являются не только адекватными объекту, но обладают большой прогнозирующей способностью. Приведенная в работе [4] логика принятия промежуточных решений при синтезе математических описаний гетеро- [c.224]

Решение задачи оптимизации (7.13) по критерию (7.17) с использованием математической модели статики контактного аппарата и учетом ограничения на температуру слоя катализатора методом поочередного [c.314]

Следует заметить, что этапу проектирования (выбора) технологической схемы предшествует этап конструирования высокоэффективного массообменного аппарата, который, в свою очередь, включает этап конструирования отдельного контактного устройства. Составными элементами этого этапа являются определение параметров математической модели гидродинамики всех типов контактных устройств, а также кинетики процесса массопередачи в зависимости от характера движения жидкости на тарелках колонны (прямоток, противоток и т. д.) и степени перемешивания парового (газового) потока - от идеального вытеснения до полного перемешивания. [c.13]

К настоящему времени полнее всего разработаны основы математического моделирования химических реакторов с неподвижным слоем катализатора, работающих в стационарном режиме. Прп решении таких задач, как моделирование процессов, протекающих на катализаторе с изменяющейся во времени активностью, ведение процесса в искусственно создаваемых нестационарных условиях, оптимальный пуск н остановка реактора, исследование устойчивости химических процессов, разработка системы автоматического управления и другие, важно знать динамические свойства разрабатываемого контактного аппарата. Для этого необходимо построить и исследовать математическую модель протекающего в реакторе нестационарного процесса [И]. В настоящей работе, посвященной разработке реакторов с неподвижным слоем катализатора на основе методов математического моделирования, вопросы, связанные с нестационарными процессами, будут излагаться наиболее подробно. [c.6]

Установление оптимальных условий ведения процесса-характерная задача математического моделирования, последовательность этапов которого детально разработана в работах Г. К. Борескова и М. Г. Слинько [142-144], Стратегия моделирования заключается в последовательном исследовании и анализе основных закономерностей регенерации на моделях различных уровней кинетическом, зерна и слоя катализатора, контактного аппарата, агрегата в целом. [c.63]

Создание контактных аппаратов большой единичной мощности делает актуальным исследование причин, приводящих к снижению выхода продукта по сравнению с теоретически возможным. При проектировании таких аппаратов большое значение приобретают вопросы равномерного подвода реагирующих веществ, смешения потоков на входе в реакционный объем, нагрева и охлаждения, формирования структуры слоя и т. д., т. е. создания однородных условий работы. Исследование математических моделей открывает возможность определить влияние неоднородностей на эффективность работы реактора, установить требования, ограничивающие отклонения от однородных условий в допустимых пределах. [c.57]

Математическая модель контактного аппарата, содержащая математическое описание слоев катализатора (IV, 74)—(IV, 78), теплообменников (IV, 80)—(IV, 82) и связей между отдельными элементами контактного узла соотношения, аналогичные выражениям (IV, 83), (IV, 84), (IV, 87) позволяет рассчитывать стационарные режимы аппарата при различных значениях его конструктивных технологических параметров. [c.145]

Таким образом, нри исследовании квазигомогенной модели неподвижного слоя катализатора определяются условия устойчивости по радиусу и максимальный диаметр трубок в контактных аппаратах. При выбранном диаметре трубок расчет промышленных контактных аппаратов можно вести без учета радиальных и продольных диффузионных потоков, т. е. использовать математическую модель аппарата идеального вытеснения. [c.67]

Чтобы иметь возможность проектировать контактные аппараты на основе лабораторных измерений, минуя проведение испытаний на установках промежуточного масштаба, необходимо знать математическую модель процесса, отражающую физические и химические закономерности, и условия однозначности. Математическое моделирование каталитических процессов в неподвижном слое успешно проводилось в ряде работ [1—5]. [c.285]

Наконец, четвертый уровень представляет модель контактного аппарата, агрегата, включающего один или несколько реакционных объемов. В такой модели учитывается расположение отдельных реакционных объемов, например слоев контактного аппарата и наличие теплообменных устройств. Модель четвертого уровня является по существу, моделью элемента всей химико-технологической системы (ХТС). Совокупность моделей элементов ХТС, дополненных уравнениями связи, составляет математическую модель полной технологической системы. [c.32]

Поперечная неравномерность потоков в массообменных аппаратах в настоящее время изучена еще очень мало и поэтому для параметров комбинированных математических моделей —см. уравнение (4.17) — необходимо принимать в первом приближении следующие ориентировочные значения. Для контактных устройств с перекрестным и перекрестно-прямоточным движением фаз / = 0,1 и й = 0,3 0,6 [11. При данных значениях параметров общий объем застойных зон оказывается равным Fi/У = 0,15- 0,28. [c.153]

Для определения параметров математических моделей гидродинамических структур потоков с массопередачей в условиях сложной гидродинамической обстановки в аппарате следует использовать данные по изучению гидродинамики потоков на холодных моделях, а также фактические распределения концентраций компонентов в жидкости по высоте аппарата и по контактным устройствам, а в паре по высоте аппарата. [c.249]

В общем случае массопередача в тарельчатых аппаратах, как известно, описывается математической моделью структуры потоков с продольным перемешиванием и поперечной неравномерностью потоков (байпасом пара и жидкости), провалом и уносом жидкости с контактных устройств и неполным перемешиванием пара в сепарационном пространстве колонны. Параметрами таких моделей являются критерий Ре или числа секций полного перемешивания s, относительный унос жидкости е, доля провала доля байпаса жидкости f и, наконец, число единиц переноса Nqg или локальная эффективность массопередачи Еу. [c.249]

При рассмотрении эффективности многокомпонентной массопередачи в перекрестном токе в качестве математической модели, связывающей кинетику массопередачи с гидродинамической структурой потоков, воспользуемся моделью, основанной на непосредственном применении функции распределения времени пребывания частиц в потоке [36, 37], в дальнейшем условно называемой моделью функции распределения. Применение указанной модели для изучения эффективности массопередачи в перекрестном токе в многокомпонентных смесях обеспечивает наиболее простое математическое описание процесса не только при заданной степени продольного перемешивания потоков, но и в условиях любой сложной гидродинамической обстановки на контактном устройстве и в аппарате, [c.254]

Прежде чем переходить к изложению конкретных примеров моделирования массопередачи в многокомпонентных смесях, отметим, что адекватность математической модели массопередачи устанавливается не только совпадением расчетных и экспериментальных профилей концентраций компонентов по высоте аппарата или по контактному устройству, но и отображением расчетным путем всех параметров математической модели, т. е. при использовании не случайных, а обобщенных значений параметров математической модели. К сожалению, многие исследователи забывают об этом важном обстоятельстве и адекватность математических моделей определяют обычно при произвольных, подгоночных значениях частных коэффициентов массопередачи или при произвольном соотношении сопротивлений массопередачи в газовой и жидкой фазах. [c.259]

В настоящей работе рассматривается устойчивость стационарного режима экзотермического гетерогенного процесса в контактном аппарате с идеальным перемешиванием газовой смеси в свободном объеме аппарата, т. е. принимается, что процессы тепло- и массообмена в реакторе характеризуются сосредоточенными параметрами. Для составления математической модели такого процесса вводится ряд допущений, которые даются ниже. [c.102]

Итак, нами предложена математическая модель экзотермического гетерогенного процесса в контактном аппарате с идеальным перемешиванием газовой смеси в свободном объеме реактора и проведено исследование одного из возможных стационарных режимов в таком аппарате. [c.109]

Полученные выше математические модели (I) и (И) используются для выбора типа контактного аппарата и оптимальной технологической схемы, для расчета оптимального режима процесса и определения воз.можности осуществления различных режимов, для определения устойчивости работы аппарата и т. д. Эти модели служат основой комплексной автоматизации химических процессов. [c.230]

Рассмотрим схему составления математической модели для расчета оптимального режима контактного аппарата окисления сернистого газа с адиабатическими слоя.ми катализатора и промежуточными теплообменниками. [c.230]

Наконец, задаются конструктивные параметры контактных массо- и теплообменных устройств комплекса, использующиеся при реализации математических моделей отдельных аппаратов десорберов [2, с. 7 — 97], конденсаторов [3] и холодильников газа [4], абсорберов 5] и промывателей газа. [c.56]

Приведенная выше математическая модель абсорбера реализована на ЭВМ Наири-2 . Проверка гипотезы об адекватности математической модели процессу абсорбции в аппаратах с пластинчатыми контактными устройствами осуществлялась методом доверительных интервалов [10]- [c.83]

На рис. 4 нанесены результаты измерения состава жидкости на выходе контактных устройств стенда и полученные на ЭВМ в результате реализации математической модели абсорбера профили концентраций аммиака и двуокиси углерода по высоте аппарата. Поскольку 95%-ные доверительные интервалы для генеральных средних на каждой ступени охватывают рас- [c.83]

Математическая модель контактного аппарата со стационарными слоями катализатора разработана Боресковым Г. К- и Слинько М. Г. с сотр. На основе этой модели установлены оптимальные условия загрузки в реактор катализатора и оптимальный температурный режим работы реактора. Модель реактора использовалась также для построения системы автоматического регулирования. [c.348]

ЗАДАЧА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ РЕЖИМОВ АППАРАТОВ КС И СС КОНТАКТНОГО УЗЛА СИСТЕМЫ ДК/ДА ПО МАТЕМАТИЧЕСКИМ МОДЕЛЯМ [c.274]

Расчет реакторов для контактно-каталитических процессов заключается в определении основных размеров аппаратов и оптимальных режимов их эксплуатации. Эти данные могут быть получены приближенными и более точными методами, основанными на составлении адекватной математической модели процесса. [c.105]

Вопросы методологии построения математических моделей объектов химической технологии и промышленной теплотехники рассмотрены в работах [21, 22, 191]. Математические модели и методы расчета различных установок, которые используются в системах термического обезвреживания минерализованных вод, разрабатывались многими авторами. Так, известны работы по выпарным установкам поверхностного типа [22, 27, 38—41, 56], по установкам адиабатного испарения [43, 54, 192], по контактным тепло-массообменным аппаратам [129, 130, 138, 139], по аппаратам погружного горения [141, 142], кристаллизаторам [20, 173], распылительным сушилкам, аппаратам с псевдоожиженным слоем [17, 18, 185], топкам [193—195] и др. [c.107]

В зависимости от типа кристаллизатора в нем могут применяться различные теплообменники — встроенные в корпус кристаллизатора и с вынесенной поверхностью теплообмена поверхностные и контактные. Для получения математических моделей кристаллизаторов необходимо уравнение кристаллизационной камеры дополнить уравнениями теплообменников нагрева (охлаждения) растворов. Математические модели этих аппаратов и методы их расчетов приведены в работах [20,172]. Большой цикл работ по математическому описанию процессов [c.131]

Общие принципы. Математические модели сложных объектов, построенные на основе системного подхода, всегда иерархич-ны. Верхним, шестым уровнем модели реактора с неподвижным слоем катализатора является математическое описание химического цеха или агрегата, рассматриваемого как система большого масштаба. Эта система состоит из значительного числа взаимосвязанных процессов, реализуемых в различных аппаратах. Математическая модель процессов в реакторе (пятый уровень — модель контактного аппарата) входит как составная часть в математическую модель агрегата в целом. Несмотря на большое многообразие схем контактных аппаратов, есть в них одна общая часть — слой катализатора (четвертый уровень), математическое описание которого входит как основная часть в модель реактора. Другие составные части модели представляют собою различные теплообменные устройства, котлы-утилизаторы, смесители, распределители. При создании математической модели реактора учитывают взаимное расположение слоев катализатора, наличие рецикла вещества и (или) тепла внутри контактного отделения. [c.66]

Реакция окисления ЗОа протекает с большим выделением тепла, которое необходимо отводить в процессе реакции. Отвод тепла можно осуществлять как непосредственно из слоя катализатора в контактных аппаратах с внутренним теплообменом, так и между слоями катализатора в многослойных контактных аппаратах. Для улучшения условий теплоотвода возможно применение псевдоожижениых слоев катализатора. В настоящей время наиболее широко применяются неподвижные слои катализатора. Большинство используемых в настоящее время контактных аппаратов для окисления 302 являются многослойными, с адиабатическими слоями катализатора и с отводом тепла между слоями. Однако возможен отвод тепла и непосредственно из слоя катализатора, например в трубчатых аппаратах. Математическая модель такого контактного аппарата с внутренним теплоотводом описывается следующей системой уравнений (для слоя идеального вытеснения) [c.76]

Ключ к решению проблемы масштабного перехода находится в создании адекватной и достаточно гибкой по структуре математической модели контактного аппарата, позволяющей учиты- [c.15]

Множественность стационарных состояний. Важнейшая проблема оптимальной организации функционирования промышленного каталитхгческого процесса связана с множественностью-стационарных состояний, в которых может работать контактный аппарат. Проблема множественности состоит в том, что в окрестности различных стационарных состояний контактный аппарат,, как динамическая система, может вести себя по-разному. Точность прогноза поведения реактора в окрестности того или иного стационарного состояния определяется достоверностью математической модели реактора, описывающей совокупность химических, диффузионных, тепломассообменных и гидродинамических явлений в рабочем объел1е технологического аппарата. При этом одни стационарные состояния могут быть устойчивыми (установившиеся режимы, устойчивые предельные циклы), другие — неустойчивыми, чреватыми нарушениями технологических режимов п возникновением аварийных ситуаций. Границы устойчивых стационарных режимов определяются совокупностью значений параметров математической модели нестационарного процесса, при которых происходит срыв с одного устойчивого режима на другой. [c.17]

Так, например, расход воздуха на входе в турбокомпрессор-ное отделение в зависимости от условий работы системы может колебаться в пределах от 70 до 115% от своего номинального значения. Изменения качества сырья и неравномерность его подачи в камеру сгорания приводят к возникновению неопределенности в расходе серы на входе в печное отделение. В свою очередь, этот факт совместно с колебаниями в режиме работы самой печи сжигания серы вызывает неопределенность концентрации диоксида серы на входе в контактно-абсорбционное отделение в пределах 1—1,5%. В реакционной смеси, подаваемой на слои контактной массы, неизбежно содержатся примеси веществ, отравляющих катализатор и снижающих его активность. Состав этих примесей и их количество постоянно меняются в процессе функционирования системы. В силу этих причин активность катализатора также не может быть представлена детерминированной величиной и должна рассматриваться в качестве неопределенного параметра. В ходе эксплуатации системы на теплопередающей поверхности аппаратов образуется слой загрязнений, что приводит к необходимости учета неопределенности по коэффициентам теп.попере-дачп. Дополнительную неопределенность в значении коэффициентов теплопередачи вносит неточность его расчета по соответствующим уравнениям математической модели (см. табл. 6.1). [c.273]

Математическая модель контактного аппарата, включающая математическое описание слоев катализатора (11,232)—(11,236), теплообменников (11.237) — (11.239) и связей между отдельными элементами контактного узла (11.240) — (11,255), позволяет рассчитывать стационарные режимы работы аппарата при различных значениях его констрз ктивных н технологических параметров. [c.100]

Из (1) и (2) получим, что продольный перенос можно не учитывать при размере зерен контактной массы БАВ Ь мм при высоте слоя 1 > 300 мм. В промышленных контактных аппаратах производства серной кислоты высота адиаОа-тического слоя составляет не менее 31>0-400 мм, иоэтому при составлении математического описания слоя катализатора продольный перенос можно не учитывать и пользоваться в дальнейшем моделью слоя идеального вытеснения. [c.139]

Например, если уменьшить объем химического реактора (контактного аппарата и т. п.) до очень малых размеров, то экспериментальные данные, полученные на такой модели, не дают ни теплового, ни. массодинамического подобия для оригинала этой модели, т. е. при переходе от одного масштаба аппаратов к друго.му не удается сохранить одновременно и химическое, и физическое подобия. Поэтому за последнее время для расчета второй категории процессов хи.мической технологии вместо теории подобия успешное развитие получает более прогрессивный метод математического моделирования. Сущность метода состоит в следующем. [c.226]

Существует математическая модель абсорбционной колонны производства соды [3], разработанная для аппарата обычного типа (верхняя часть с колпачковыми тарелками, нижняя— с насадкой, образованной холодильными трубками). В модели используется ряд допущений постоянство соотношения мольных долей двуокиси углерода и аммиака в жидкости, логарифмический закон изменения разности температур парогазожидкостного потока и охлаждающей воды по высоте абсорбера. Проведенные нами измерения параметров режима на стенде-спутнике с четырьмя пластинчатыми контактными устройствами показали, что эти допущения не оправдываются. Данные, полученные на промышленных абсорбционных колоннах [4], также свидетельствуют о неправомерности допущения [c.75]

Математическая модель контактного аппарата со стационарными слоями катализатора разработана Боресковым Г. К. и Слинько М. Г. с сотр. В их работе было показано, что математической моделью установивщихся режимов реактора служит кинетическое уравнение [уравнение (7-13)]. На основе этой модели установлены оптимальные условия загрузки в реактор катализатора и оптимальный температурный режим работы реактора. Модель реактора использовалась также для построения системы автоматического регулирования. [c.428]

Расчет реакторов для контактно-каталитических процессов заключается в определении основных размеров аппаратов и 0 1тималь-ных режимов их эксплуатации. Эти данные могут быть получены приближенными и более точными методами, основанными на составлении адекватной математической модели процесса. Независимо от избранного метода расчета прежде всего необходимо установить, какая стадия сложной поверхностной реакции на катализаторе является лимитирующей, поскольку от этого зависит характер расчетных формул. [c.88]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология