Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Научные основы оптимального проектирования и интенсификации процессов каталитического окислительного дегидрирования углеводородов Ахундов, Али Алиаскерович

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Ахундов, Али Алиаскерович. Научные основы оптимального проектирования и интенсификации процессов каталитического окислительного дегидрирования углеводородов : автореферат дис. ... доктора технических наук : 05.17.08.- Баку, 1994.- 45 с.: ил.

Введение к работе

Актуальность проблемы. Современное развитие мировой экономики дают вполне ясную перспективу коренного технологического переворота , широкого внедрения прогрессивных технологических процессов и гибких производств, позволяющих перенастраивать на выпуск новой продукции, осуществить принципиально новый подход к автоматизации процесса с переходом к системам автоматизированного управления в научных исследованиях и проектировании.

Запланированные для нефтехимической отрасли высокие показатели резкого увеличения выпуска СК, ПАВ И CMC при одновременном снижении их себестоимости, должны быть обеспечены соответствующим ростом производства мономеров как за счет интенсификации уже действующих заводских установок, так и Енедрения новых перспективных процессов и, в особенности, процессов окислительного дегидрирования углеводородов, являющихся-одним из ведущих направлений современной нефтехимической промышленности и отличающихся экологической чистотой.

Разработка эффективных путей получения, расширение ресурсов и номенклатуры непредельных органических соединений на основе дешевой и доступной сырьевой базы является одной из важнейших проблем современной нефтехимии.

Особое место среди представителей этого класса соединений
принадлежит непредельным углеводородам алициклического ряда. Цик-
лоолефиновые углеводороды, благодаря наличию в молекуле алицикли
ческого кольца и кратной связи, обладают рядом специфических
свойств и могут быть использованы . в производстве таких ценных
продуктов, как СК спецназначения и высокоэффективные стабилизато
ры к ним, волокна, пластические массы, высокошгатнне и высоко
энергетические компоненты реактивных и ракетных топлив, лекарст
венные препараты, ароматизирующие, душистые ибиологически актив
ные вещества, материалы для лакокрасочной и полиграфической про
мышленности. . s

В настоящее время ни существующие объемы мощностей, ни ассортимент производимых в промышленном масштабе соединений^, этого класса не' могут удовлетворить растущую потребность в них. Ограниченность промышленных ресурсов алициклических непредельных углеводородов обусловлена не совершенностью, существующих разработок. Поиск и реализация новых эффективных методов в промышленном масш-

табе, в свете вышеизлозкенного, весьма актуальны.

Современные темпы развития промышленности требуют наряду с' созданием новых экологически чистых высоэффективных, энергоемких, малоотходных технологических процессов, также резкое сокращение сроков' проведения научно-технологических исследований, что может быть достигнуто путем разработки методологических аспектов эффективного оформления технологических процессов на базе системного анализа.

Целью работы является решение важной научной и прикладной проблемы, посвященной использованию системного анализа для математического моделирования сложных, высокоэкзотермических процессов окислительного дегидрирования углеводородов, что дозволяет на стадии проектирования создать принципиально" новые, эффективные совмещенные.реакторные схемы и резко сократить сроки реализации лабораторных разработок в промышленность.

На базе системного анализа создать методологические основы оптимального проектирования процессов окислительного дегидрирования углеводородов, направленных на создание экологически чистых и энергетически эффективных технологий.

В работе обобщаются научные и технологические аспекты окислительного дегидрирования парафиновых и ароматических углеводородов в'многополочных'совмещенных адиабатических реакторах с промежуточным теплосъемом и посекционной подачей кислорода для создания научно-оОоснованных подходов к оптимальному проектированию и интенсификации технологических процессов. . . Задачи исследования включают: I. разработку общих принципов определения основных физико-химических характеристик процесса на уровне микрокинетических параметров, позволяющих определить маршруты реакций и прогнозировать возможные пути синтеза,и выбрать наиболее достоверный механизм реакции;

2. исследование химических реакций в кинетической области с
использованием современных научных методов экспериментирования,
что позволяет выбрать наиболее достоверный механизм реакций при
различных температурных режимах, определить оптимальные условия
ведения химических реакций и расчитать основные технологические
параметры; -

З.^проведение исследований на зерне оксидного катализатора с учетом конвективного тепло- и массопереноса;

  1. моделирование процесса с использованием двухфазной модели псевдоожиженного слоя;

  2. разработку статических и динамических математических моделей процессов с учетом гидродинамической структуры материальных и теплового потоков;

6. решение задачи оптимизации и аппаратурного оформления
процесса;

  1. построение передаточных функций по различным динамическим каналам и синтез системы управления режимными параметрами;

  2. определение условий тепловой устойчивости для многополочного адиабатического реактора с.промежуточным теплосъемом и посекционной подачей кислорода;

  3. анализ возможных аспектов интенсификации, идентификации, алгоритмизации и оптимального управления каталитическими процессами.

Научная новизна работы определится следущим:

на основе системного анализа разрс-.^гаш научные основи оптимального проектирования и интенсификации процессов парциального окислительного дегидрирования С.-Сс алифатических и С56 алицпк-лических углеводородов на оксидных катализаторах и:

установлен достоверный механизм реакции, определены маршруты реакций, найдеш основные технологические параметры и оптимальные условия ведения химических реакций;

- проведены исследования на зерне оксидного катализатора с
учетом конвективного тепло- п массопереноса,, определены тепловые
и концентрационные профили по радиусу зерна для различных времен
контактирования, установлена критериальная зависимость толщины'

..концентрационного и теплового пограничных слоев для различных времен контактирования;

- на основе уравнений переноса тепла, массы и импульса раз
работаны математические модели статики и динамики процессов с
учетом гидродинамической структуры материального и теплового по
токов, получены передаточные функции по различным динамическим
каналам, проведен с;штез системы управления режимными параметрами
и на стадии проектирования осуществлен выбор типа регуляторов;

- сформулирована задачи оптимизации, позволившие решить
проблему аппаратурного оформления процессов и выбрать совмещенный
многополсчный адиабатический реактор с промежуточным теплосъемсм
и посекционной подачей кислорода;

- разработана двухфазная математическая модель процессов ОД .
углеводородов и оценена эффективность осуществления этих процес
сов в организованном псевдоожженном слое оксидного каталізато
ра; . . _ _

- осуществлен анализ устойчивости стационарных состояний
многомаршрутных экзотермических реакций в многополочном адиабати
ческом реакторе и определена область варьирования технологических

параметров, позволяющих проводить процесс в автотермических условиях, определены необходимые и достаточные условия стационарной тепловой устойчивости многополочного адиабатического реактора с промежуточным тегогасъемом и посекционной подачей кислорода;

проведено аналитическое исследование нестационарного состояния процесса окислительного дегидрирования- ЩІ и разработан критерий тепловой устойчивости для многомарэрутншс високоэкзотер-мических процессов;

проведен анализ возкошк аспектов интенсификации, идентификации, алгоритмизации и оптимального управления каталитическими процессами окислительного дегидрирования.

Практическая ценность. На основе теоретических и экспериментальных исследований по моделированию, оптимизации, идентификации, управлению и оптимальному проектированию процессов окислительного дегидрирования углеводородов ряда Сд13 осуществлено технологическое аппаратурное оформление процесса и апробировано на укрупненной опытной установке ОПЗ ИНХП АН Азербайджана.

Предлагаемые методологические, аспекты оптимального проектирования и интенсификации процессов каталитического ОД углеводородов включают разработку комплекса алгоритмов, расчетных мода-лей и пакетов прикладных программ, которые могут быть использованы для математического обеспечения САПР каталитических реакторов и ХТС, а также АСУ ТП в условиях промышленной реализации разработанных процессов.

Проведенные исследования легли в основу проектирования технологических процессов 00Д н-бутана в дивинил и изопентана в изопрен с ожидаемым годовым эффектом от внедрения порядка 14 млн. руб. Суммарный ожидаемый годовой эффект от внедрения процесса ОД н-парафиновых Сд13 и олефиновых углеводородов в промышленность составит порядка 2,4 млн.руб.

Испытания процессов окислительного дегидрирования Сд5д13 алифатических углеводородов, проведенные в мнэгогю-

лочном адиабатическом реакторе с промежуточным тегоюсьемом и посекционной подачей кислорода на оштно-прошпленном реакторе завода СКИ-З №1 п/о "Нгошекзмскнефтехим", подтвердили основные методологические аспекты создания феноменологических моделей для разрабатываемых технологических процессов.

По результатам проведенных исследований процесса ОД ЩИ составлены регламент и в МНХП выполнено технико-экономическое обоснование процесса, согласно которого ожидаемый суммарный экономический эффект только для установки мощностью - 5 тыс.т/год по целевым продуктам составят: для дилера МВДД - 4,36 млн.руб; МЦПЕ -2,2 млн.руб.

Результаты исследований' на лабораторной установке процесса ОД МВД в многополочном адиабатическом реакторе проверены на опытной установке ОПЗ ИНЭ0.1 АН Азербайджана с хорошей воспроизводи-тельностьв эксперимента.

Обоснованность и достоверность :-. хорошая воспроизводимость результатов исследования подтверждаются экспериментальной- проверкой практически всех основных положений работы на реальных лабораторных и промышленных процессах, эффективностью использования научно-обосновашшх рекомендаций по интенсификации.

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 52 научных трудах, в том числе - 3 авторских свидетельств СССР и 2 пакета прикладных программ вошли в ГОС ФАЛ СССР.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы долопнші на Ш международном симпозиуме по использованию вычислительно;! техники в химической технологии, .(ПНР, Гливице, 1974); Автоматизация научішх исследований 'В химии и химической техноло-гш! (материала IX Всесоюзной школы, Баку, 1977); УП Всесоюзной конференции по химическим реакторам "Химреактор-7" (Баку, 1980); IV Всесоюзная гатгерэкцнл "Шшетшса-4" (Ярославль, 1987); IX Всесоюзная конференция "Хпмреактор-9", (Гродно, -1986); VI Всесоюзная конференция но мыслительному гетерогешгому катализу, (Баку, 1983); ТО Всесоюзная конференция по математическим методам в химии "М,Я-7", (Казань, 1991); конференция Стран Содружества по кинетике каталитических реакцій "Кинетика-5", (Иваново,1992).

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, в которой сформулированы основной подход к проблеме, цель работы и задачи, основные научные и практические результаты, шести глав, заключения, выводов, списка цитируемой литературы и прилокений,