Введение к работе
Актуальность темы. В общем развитии промышленности . страны одно из первых мест го пемпам роста принадлежит хи-' мической промышленности и химическим методам производства.
Пероксид (перекись) водорода является одним из важ-' нейших продуктов химической промышленности. Масштабы его применения необычайно широки - от медицины до металлургии,, сельского хозяйства и охраны окружающей среда. Пероксид водорода находит также широкое применение в косметике» в-фармацевтической, пищевой, строительных отраслях промышленности, используется в космической тохникб, в подводных и подземных работах и т.д.
- Для увеличения объемов производства перекиси. ВОДО-
рода в настоящее время развернуты работы по проектированию
крупнотоннажного производства получения перекиси водорода
изопропиловым методом, технологическая схема которого
включает три главных стадии : стадию окисления спирта и
две стрдии ректификации для разделения реакционной смеси;
на первой из них происходит выделение пероксида водорода в
виде его водяного раствора (может содержать от 27.5 до 50$
H2D2) , и отделяется смесь образовавшегося ацетона с избы
точным спиртом; на второй - ведется разделение этой смеси
на отдельные компоненты. Объектом исследования в диссерта
ционной работе является тарельчатая ректификационная ко
лонна, в которой исходная смесь, поступающая kj реактора
окисленш', разделяется на органическую (ацетон, изопропи-"
ловый спирт) и неорганическую', (водяной раствор перекиси
водорода) составляющие. Эффективность ректификационной ус
тановки зависит от качества выходного. продукта - концент
рации перекиси водорода в кубовом остатке,'которая опреде
ляется распределением температур по тарелкам (температур
ным профилем колонны). " '' - .-'.-
В этих условиях актуальной задачей является разработка автоматизированной системы управления.;;; астификацион-ной. колонной процесса получения перекиси водорода, которая обеспечивает требуемое качество регулирования „рсновных технологических параметров процесса. .: - -"
Основной целью диссертации является разработка типовой подсистемы стабилизации температурного профиля ректификационной колонны ь структуре автоматизированной системы управления производства перекиси водорода изопропило-вым методом, обеспечивающая выход водного раствора переки-гси водорода заданной концентрации.
. Для достижения поставленной цели были решены следующие 'задачи .:.'".
^.проведен анализ особенностей процесса; выявлены возможные внешние возмущения, осуществлен выбор канала управления и, в целом ректификационная колонна рассмотрена как объект управления;
-разработана математическая модель ректификационной колонны, позволяющая рассчитывать ее температурный профиль;
проведен расчет коэффициентов активности, учитывающий неидеальность исходной смеси и повышающий адекватность математической модели;
разработана типовая подсистема стабилизации температурного профиля ректификационной колонны в структуре автоматизированной системы управления производства перекиси, водорода : изопропиловнм методом, обеспечивающая оптимальное разделение исходной смеси. . .
,:-.-''' Метод; исследования. При решении указанных задач использовались метода математического моделирования в химической технологии, методика аналитического конструирования Оптимальных регуляторов (АКОР).
Новые научные результати, выносимые па защиту :
1. Расчет коэффициентов активности компонентов исходной
смеси (ацетон, изопролиловый спирт, перекись водорода, во
да) на основании использования литературных и экоперимен-
.'*альвиз; данных о ее физико-химических свойствах.
-
Математическая'модель статики процесса многокомпонентной ректификации в тарельчатой колонне в процессе получения перекиси водорода кэоимгл шым методом на основании учета физико-химических ^ и технологических особенностей п|к>ц.носа.
-
Подсистема стабилизации заданного температурного профи-
- 5 -ля колонны в структуре автоматизированной си ;теми управления производства перекиси водорода изопропиловим методом, обеспечивающая оптимальное разделение исходной смеси.
Практическая ценность.
получены значения коэффициентов активности для компонентов исходной смеси, позволяющие точнее описать равновесна в системе, что повышает адекватность математической модели;
использование разработанной подсистемы стабилизации заданного температурного профиля колонны в структуре автоматизированной системы управления производства перекиси водорода изопропиловым методом позволяет стоить пожаро-, взрывоопасность и повысить качество выходного продукта, а следовательно, снизить его себестоимость.
Реализация работы. Разработанная система управления ректификационной колонной использована при проектировании
строящегося производства перекиси водорода (пос.Морозова) Ленинградской области и модификации существующей АСУ ЇЇІ на Чебоксарском ПО "Химпром", что подтверждается соответствующим актом о внедрении.
Апробация работы. Основные результаты исследования докладывались на международной конференции "Математические методы в химии и химической технологии" в 1995 году г Твери и на научно - техническом семинаре "Моделирувание про-изводствр'ггшх процессов химической технологии" FXO. им. Д.М.Менделеева в 1994 году и обсуждались на постоянно дей-ствущих научно - технических семинарах кафедры систем автоматизированного проектирования и управления - (САПРиУ) Санкт - Петербургского технологического института.
Публикации. По теме диссертации опубликовано две статьи.
.-' Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, описка, литературы и приложений. Работа изложена на 144 страницах основного текста, содержит 14 рисунков, 4 таблицы, и библиографический список из 98 наименований. . .