Основные этапы разработки реакционноректификационных процессов

Впервые вопросы стратегии разработки реакционноректификационных процессов рассмотрены М. Балашовым. В качестве основного метода для решения этой задачи им был предложен анализ статики реакционноректификационных процессов. В дальнейшем происходило усовершенствование и детализация отдельных звеньев указанной стратегии. В соответствии с ней в России создан ряд промышленных совмещенных процессов.

Анализ литературных источников в области исследования РРП показывает, что в настоящее время за рубежом сформулированы некоторые элементы стратегии их разработки. Однако данные элементы разрозненны и не образуют единого целого.

Блок-схема, предложенная Ю. Писаренко, развивает стратегию разработки РРП, рассматривая наряду с анализом статики всю последовательность этапов разработки реакционноректификационных процессов.

В соответствии с ней построение технологий, включающих совмещенные процессы, состоит из нескольких этапов (см. рис. 10.3).

Первый этап предусматривает отбор разделительного процесса для совместного осуществления с химическим превращением. В результате сопоставления условий, при которых протекает химическая реакция и разделительный процесс (температура, давление), делают вывод о возможности их совместного проведения.

Вслед за этим оценивают влияние разделения на степень конверсии и селективность химического превращения (см. 10.1−10.3).

После отбора группы разделительных процессов, при совместном проведении которых с химическим превращением возможно достижение более высоких степеней конверсии и селективности, переходят к анализу статики.

Анализ статики позволяет из полного множества стационарных состояний выделить те, которым соответствует максимальный выход целевого продукта (предельные стационарные состояния), установить величины параметров управления процессом, а также предложить схему его организации.

Далее определяют условия практической реализации предельных стационарных состояний, исходя из конечной разделительной способности аппарата и ограниченного объема реакционной зоны. Для решения указанной задачи используют вычислительный эксперимент, а также исследования на лабораторной колонне. В вычислительном эксперименте, как правило, применяют модель реакционно-массообменного процесса, основанную на концепции теоретической тарелки с.

Рис. 10.3. Стратегия построения технологий, включающих совмещенные процессы.

-| протекающей на ней химической реакцией (кинетически контролируемой или равновесной).

Свойства предельного стационарного состояния, осуществляемого в реальных условиях (количество и состав продуктовых потоков), используют для построения принципиальной технологической схемы получения целевого продукта.

Следующий этап предполагает построение уточненных математических моделей, в том числе математической модели реакционно-массообменного аппарата, которая учитывает кинетику химического взаимодействия и массопереноса на контактных устройствах (тарелке или насадке).

Указанную модель используют для:

• — уточненного расчета параметров отдельных аппаратов и статических параметров технологической схемы процесса;
• — моделирования динамических режимов аппаратов и технологической схемы с целью:
• — оценки ее устойчивости по отношению к динамическим возмущениям и изменению рабочих параметров;
• — разработки рекомендаций по выбору пусковых режимов и режимов останова.

После построения принципиальной технологической схемы процесса и проверки работоспособности проводят оценку ее экономических, экологических и других характеристик, позволяющих сопоставить совмещенный процесс с альтернативными вариантами, которые предполагают последовательное осуществление химического превращения и разделения реакционной смеси. Если после этого сделан выбор в пользу совмещенного процесса, осуществляют стадии, включающие:

• — экспериментальную проработку отдельных узлов технологической схемы на лабораторных и опытнопромышленных установках;
• — разработку структуры системы контроля и автоматического регулирования производства целевого продукта.

Завершают разработку совмещенного процесса этапы проектирования производства и его внедрения.

Особенности построения математических моделей совмещенных процессов рассмотрены ниже.