Климова, Елена Владимировна. Математическое моделирование, совершенствование и аппаратурное оформление процесса синтеза анилина

brief description

Климова, Елена Владимировна. Математическое моделирование, совершенствование и аппаратурное оформление процесса синтеза анилина : диссертация ... кандидата технических наук : 05.17.08 / Климова Елена Владимировна; [Место защиты: Тамб. гос. техн. ун-т].- Тамбов, 2011.- 175 с.: ил. РГБ ОД, 61 12-5/230

Волжскийполитехническийинститутфилиал
федеральногогосударственногобюджетногообразовательногоучреждения
высшегопрофессиональногообразования
Волгоградскийгосударственныйтехническийуниверситет

КЛИМОВАЕленаВладимировна
МАТЕМАТИЧЕСКОЕМОДЕЛИРОВАНИЕСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕИ
АППАРАТУРНОЕОФОРМЛЕНИЕПРОЦЕССАСИНТЕЗААНИЛИНА
Специальность
Процессыиаппаратыхимическихтехнологий
Диссертациянасоискание
ученойстепеникандидататехническихнаук
Научныйруководительдоктортехническихнаукпрофессор
ТИШИНОлегАлександрович
Волжский
СОДЕРЖАНИЕ
стр
ОСНОВНЫЕОБОЗНАЧЕНИЯ 
ВВЕДЕНИЕ 
 СОВРЕМЕННОЕСОСТОЯНИЕПРОБЛЕМЫ 
 Тенденцииразвитияпроизводстваанилина 
 Способыпроизводстваанилина 
 Контактныеаппаратыиспользуемыевпроцессевосстановлениянитробензолаводородомвгазовойфазе 
 Приемыобеспечениятемпературногорежима 
 Теоретическиеосновысинтезаанилинавосстановлениемнитробензолаводородомвгазовойфазечтоизвестнопокинетикепроцессасинтезаанилина 
 Математическиемоделитрубчатыхкаталитическихреакторов 
 Гидродинамическиепараметрытрубчатыхкаталитическихреакторов 
 Оценкаэффективностипроцессовтеплоимассопереносавтрубчатыхкаталитическихреакторах 
Выводыипостановказадачиисследований 
 МАТЕМАТИЧЕСКОЕМОДЕЛИРОВАНИЕКАТАЛИТИЧЕСКОГОРЕАКТОРАПРОЦЕССАСИНТЕЗААНИЛИНА 
 Математическаямоделькинетикипроцессасинтезаанилина 
 Описаниеобъектаисследования 
 ПринятыедопущениядляпостроенияматематическихмоделейОдномернаяматематическаямодельпромышленногореактора 
 Формализацияосновныхпараметровсистемы 
 Систематехнологическихиконструктивныхограничений 
 Двухмернаяматематическаямодельпромышленногореакторасинтезаанилина 
 Одномернаяматематическаямодельлабораторнойустановки 
 Алгоритмрасчетаматематическихмоделей 
 Проверкаадекватностиматематическихмоделей 
Выводы 
 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕИССЛЕДОВАНИЯПРОЦЕССАСИНТЕЗААНИЛИНА 
 Описаниеэкспериментальнойустановки 
 Методикапроведенияэкспериментовналабораторнойустановкеиобработкирезультатов 
 Методикапроведенияэкспериментовнапромышленномреактореиобработкирезультатов 
 Методикапроведенияэкспериментовдляопределенияпористостипромышленногокатализатораиобработкирезультатов 
 Оценкаточностиэкспериментов 
 Результатыэкспериментальныхисследований 
Выводы 
 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕПРОМЫШЛЕННОГОПРОЦЕССАПОЛУЧЕНИЯАНИЛИНА 
 Влияниепараметровпроизводстваанилинанаэффективностьегофункционирование 
 Влияниеконструкционныхпараметровнапроцесссинтезаанилина 
 Влияниетехнологическихпараметровнапроцесссинтезаанилина 
 Поискновыхтехническихрешений 
 Выдачарекомендаций 
Выводы 
 ПРОГРАММНЫЙКОМПЛЕКСМОДЕЛИРУЮЩИЙРАБОТУТРУБЧАТОГОРЕАКТОРА 
 Обобщеннаяматематическаямодельпроцессовпротекающихвтрубчатомреакторе 
 Этапысозданиякомпьютерноймоделихимикотехнологическогопроцессавпрограммномкомплексе 
 Структурабазыданныхсистемы 
 Разработкапрограммногомодуляматематическоймоделитрубчатогореактора 
 Разработкаалгоритмарасчетастроковыхформулметодомпереносасвертки 
 Интерполяциятабличныхданныхфизическихпараметровгазов 
 Разработкаалгоритмарасчетамоделитрубчатогореактора
 Функциональнаяреализациякомпонентовпрограммногокомплекса 
 Структуравзаимодействиякомпонентовпрограммногокомплекса 
 Принципыработыстудентовспрограммнымкомплексом 
Выводы 
ОСНОВНЫЕВЫВОДЫИРЕЗУЛЬТАТЫ 
СПИСОКИСПОЛЬЗОВАННОЙЛИТЕРАТУРЫ 
ПРИЛОЖЕНИЯ 

bibliography

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
1. Предложены уравнения для расчета скорости образования анилина для промышленных катализаторов низко- и высокотемпературного синтеза и на их основе создана математическая модель кинетики, отражающая его особенности и позволяющая оценить влияние температуры, концентрации реагирующих веществ на интегральные характеристики процесса.
2. На основании результатов лабораторных экспериментов получена функциональная зависимость выхода тяжелых смол от температуры и расхода нитробензола на объем катализатора, а также подтверждена возможность моделировать разбавление катализатора отработанным катализатором, уменьшая скорость реакции соответственно пропорции разбавления.
3. Проведены эксперименты по определению порозности слоя катализаторов синтеза анилина при малых значениях соотношений диаметра трубы и эквивалентного диаметра зерна катализатора для полых труб и труб с кольцевым сечением.
4. Разработана математическая модель реактора синтеза анилина с учетом высокой экзотермичности реакции образования основного продукта, позволяющая проводить расчеты выходных характеристик в новых условиях эксплуатации реактора, а также с новыми значениями конструкционных параметров. В модели для задания порозности слоя в штатной трубе и в трубе под термопару использовались экспериментальные данные.
5. Проведены экспериментальные исследования на промышленном реакторе, подтвердившие адекватность математической модели.
6. Разработана методика расчета диаметра труб, предназначенных для проведения корректных измерений температуры в зоне реакции.
7. Приняты к внедрению ОАО «Волжский Оргсинтез» предложения по совершенствованию процесса синтеза анилина (проводить процесс высокотемпературного синтеза при следующих условиях: ^ = 0.8..0.85, 0 = 5.5..6 т/ч, Тт = 303.307 °С, что позволит снизить температуру на 25 °С, повысить производительность на 3.2 тыс. т анилина в год, прибыльность на 10.6 %; для низкотемпературного синтеза рекомендовано: О. = 3.4..3.6 т/ч, Тт = 208..210 °С, что позволит снизить температуру на 25 °С, повысить производительность на 1.5 тыс. т анилина в год, прибыльность на 12.5 % без потери качества).
Разработан программный комплекс, позволяющий в диалоговом режиме моделировать стационарный режим работы трубчатого реактора произвольного каталитического процесса, протекающего в газовой фазе, по известной кинетике и определять воздействие конструктивных и технологических параметров.