WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 14 |

Математические модели стадии синтеза этаноламина и разработка оптимальных систем коррекции его фракций

-- [ Страница 2 ] --

Синтез оптимального управления» выполнен анализ крупной статической экспериментальной выборки, которая была получена в процессе нормальной эксплуатации объекта и включала около 170 результатов наблюдений. На первом этапе исследований объекта выполнен корреляционный анализ связей между параметрами многофактурного процесса синтеза этаноламинов. Получены статистические характеристики узла синтеза этаноламинов как объекта управления. Выявлены среды всех исследуемых факторов наиболее существенные входные переменные и параметры состояния по степени их влияния на выходные показатели процесса. Однако корреляционный анализ обнаружил существование статически значимых связей между входными параметрами процесса, что указывает на мультиколлинеарность исследуемой статистической выборки. Для устранения или уменьшения влияния мультиколлинеарности в дальнейшем была использована процедура последовательного регрессионного анализа, В результате получена адекватная регрессионная модель объекта управления, пригодная для прогнозирования состава реакционной смеси.

этаноламинов и создание алгоритмов оптимального управления объектом»

рассмотрены математические модели двух основных реакторов, а именно, реактора-смесителя и реактора вытеснения и благодаря совмещению вышеуказанных моделей с учетом технологических особенностей получена модель узла синтеза. В процессе выполненных исследований принятая кинематическая схема реакции оксиэтилирования аммиака и полученное на ее детерминированную математическую модель узла синтеза этаноламинов.

Предложена схема управления стадией синтеза. Критерием оптимальности предложено считать концентрации одного из компонентов реакционной смеси на выходе реактора, например, моноэтаноламина. Разработаны алгоритмы корректировки окиси этилена и расхода пара корректирующих контуров.

В четвертой главе «Реализация оптимального управления процессом коррекции состава этаноламинов» рассмотрена функциональная схема автоматизации стадией синтеза, в которой предусмотрен аналитический контроль концентрации фракций этаноламинов на основе промышленных анализаторов.

Проведена оценка управляемости системой управления и ее устойчивости.

Система может за конечный промежуток времени перевести управление в любое конечное состояние. Это доказано в настоящей главе. Так как система вполне управляема по состоянию и по выходу, то она асимптоматически устойчива. В главе также подробно рассмотрен программно-технический комплекс, реализующий систему управления процессом синтеза этаноламинов.

АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СИНТЕЗА

ЭТАНОЛАМИНОВ КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ И

ПОСТАНОВКИ ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Технологический процесс производства этаноламинов Технологический процесс получения этаноламинов состоит из следующих стадий: прием исходного сырья, синтез этаноламинов, отгонка аммиака, отгонка возвратного моноэтаноламина, отгонка товарного моноэтаноламина, доотгонка моноэтаноламина, отгонка диэтаноламина. В основу производства положена технология получения этаноламинов из окиси этилена и аммиака с использованием продуктов реакции в качестве катализаторов основной реакции [14, 15, 16]. По указанной выше технологии синтез этаноламинов может производиться при следующих параметрах: давление от 1,40 до 3,50 МПа, температура от 40 до 70 °С, мольное отношение аммиака и окиси этилена, поступающих в зону реакции, от 8 : 1 до 30 : 1.

Избыточный аммиак выделяется из реакционной смеси в три ступени:

отгонкой под давлением синтеза, отгонкой под давлением 1,40 – 1,60 МПа, десорбцией под давлением 0,30 – 0,40 МПа. Полученная после удаления аммиака смесь этаноламинов отгоняется в пленочном испарителе с получением возвратного этаноламина, а оставшаяся смесь этаноламинов разделяется на готовые продукты вакуумной ректификацией на трех колоннах с регулярной насадкой и пленочными кипятильниками. Все стадии технологического процесса решены по непрерывной схеме.

В основе технологического процесса положена реакция оксиэтилирования аммиака, протекающая по следующей схеме:

Кроме основных реакций в условиях синтеза возможно протекание реакции оксиэтилирования триэтаноламина:

Синтез этаноламинов осуществляется в безводной среде с использованием продуктов реакции моноэтаноламинов в качестве катализатора. Процесс проводится в двух реакторах: реакторе смешения и реакторе вытеснения, работающих при мольном избытке аммиака. Аппаратурное оформление процесса позволяет осуществлять интенсивный теплосъем в зоне реакции и обеспечить устойчивое протекание процесса в широком диапазоне соотношений исходных компонентов в зоне реакции. Принятый диапазон концентраций исходных компонентов в зоне реакции и предусмотренный возврат моноэтаноламина позволяет свести к минимуму образование триэтаноламина и дает возможность регулировать соотношение образующихся моно- и диэтаноламинов в соответствии с требованиями конъюнктурного рынка.

Основное количество избыточного аммиака отделяется от реакционной смеси в испарителе при давлении синтеза и температуре до 130 °С и возвращается в зону реакции. Оставшийся аммиак отделяется от реакционной смеси в двух последовательных стадиях:

– отгонка при давлении 0,9 – 1,55 МПа и температуре 130 – 160 °С;

– десорбция при давлении 0,3 – 0,4 MПa и температуре 130 – 160 °С.

конденсируется и возвращается на синтез. Аммиак, отделенный на стадии моноэтаноламина. Отгонка возвратного моноэтаноламина осуществляется в испарителе при температуре 120 – 160 °С и абсолютном давлении 10 – 71 кПа.





ректификационных колонн с регулярной насадкой, что обеспечивает получение продуктов высокого качества, несмотря на их термостабильность и низкую упругость паров.

Этаноламин HO–CH2CH2–NH2 (2-аминоэтанол) – органическое соединение, представитель класса аминоспиртов, густая маслянистая жидкость, смешивается с водой во всех отношениях, обладает сильными щелочными свойствами.

(2-хлорэтанол):

В промышленности синтез этаноламина проводится присоединением аммиака к оксиду этилена (ОЭ):

Наряду с моноэтаноламином при этом получаются диэтаноламин и триэтаноламин:

2 HOCH2CH2NH2 + 3 (СН2)2O (HOCH2–CH2)2NH + (HOCH2–CH2)3N моноэтаноламин выпускается двух сортов. Показатели качества моноэтаноламина должны соответствовать требованиям и нормам, приведенным в таблице 1.1.

Таблица 1.1– Показатели качества моноэтаноламина технического Наименование показателей 1. Массовая доля моноэтаноламина, 2. Массовая доля диэтаноламина, 4. Цветность в единицах Хазена, В соответствии с ТУ 2423-054-05807977-2000 «Диэтаноламин технический»

диэтаноламин выпускается высшего сорта и марки А. Показатели качества диэтаноламина должны соответствовать требованиям и нормам, приведенным в таблице 1.2.

Таблица 1.2 – Показатели качества диэтаноламина технического Наименование показателей 2. Массовая доля этаноламинов в пересчете на 3. Массовая доля Продолжение таблицы 1. Наименование показателей 4. Массовая доля примесей (вода, моноэтаноламин, триэтаноламин, неидентифицированные В том числе:

триэтаноламин выпускается двух марок. Показатели качества триэтаноламина должны соответствовать требованиям и нормам, приведенным в таблице 1.3.

Таблица 1.3 – Показатели качества триэтаноламина технического Наименование показателей 2. Плотность при 20 °С, в пределах, 3. Фракционный состав:

при вакуумметрическом давлении (2,7 ± 0,2) кПа или (20 ± 1,5) мм. рт. ст.

перегоняется, %:

Продолжение таблицы 1. Наименование показателей б) при температуре от 170 до 225 °С, не приведены в таблице 1.4.

Таблица 1.4 – Основные физико-химические свойства и константы производимой продукции Наименование Плотность при 20 °С затвердевания (плавления), °С 10 °С, ккал/кг Продолжение таблицы 1. Наименование Теплота образования, Растворимость:

Показатель преломления Константа электролитической температуры (Т °К, t °С) представлена на рисунке 1.1.

Синтез смеси этаноламинов проводится в реакторе – циркуляционном контуре, состоящем из аппарата поз. 1, насосов поз. 2, 3 и теплообменника поз. 4.

В трубопровод циркуляционного контура, на вход теплообменника подается циркуляционный МЭА с насоса поз. 5.

Рисунок 1.1 – Принципиальная схема процесса синтеза этаноламинов:

1 – реактор-смеситель; 2, 3, 5 – насосы; 4 – теплообменник; 6 – реактор вытеснения; 7 – сепаратор;

Реакционная смесь из реактора поз. 1 поступает в буферный реактор поз. 6, подогреваемый горячей водой или паром через рубашку. В буферный реактор поступает также возвратный МЭА с насоса поз. 5. Из буферного реактора реакционная смесь поступает через сепаратор поз. 7 в испаритель поз. 8, работающий при одном и том же давлении с реактором. Аммиак, испаренный из основного и буферного реактора и испарителя, конденсируется в теплообменнике циркуляционный контур синтеза.

Давление в реакторном блоке – 3,0 – 4,0 МПа, температура в реакторе – 60 – 80 °С, а в испарителе – 100 – 120 °С. Обогрев реактора производится горячей водой, а в испаритель поз. 8 подается пар с давлением 1,3 МПа.

обязательному контролю [17, 18, 19]. Этим веществом является аммиак. Аммиак – NH3, нитрит водорода, при нормальных условиях бесцветный газ с резким характерным запахом. Аммиак почти вдвое легче воздуха, ПДК рабочей зоны 20 мг/м3 – II класс опасности (высокоопасные вещества) по ГОСТ 12.1.007. По физическому действию на организм аммиак относится к группе веществ удушающего нейротропного действия, способных при ингаляционном поражении вызвать токсический отек легких и тяжелое поражение нервной системы. Пары аммиака сильно раздражают слизистые оболочки глаза и органов дыхания, а также кожные покровы, вызывают при этом обильное слезотечение, боль в глазах, химический ожог, конъюктивы и роговицы, потерю зрения, приступы кашля, покраснения и зуд кожи. При соприкосновении сжиженного аммиака и его растворов с кожей, возникает жжение, возможен химический ожег с пузырями и изъязвлениями. Кроме того, сжиженный аммиак при испарении охлаждается, и при соприкосновении с кожей возникает обморожение различной степени. Запах концентрация в воздухе рабочей зоны производственного помещения 20 мг/м3.

Следовательно, если чувствуется запах аммиака, то работать без средств защиты уже опасно. Раздражение зева проявляется при содержании аммиака в воздухе 280 мг/м, глаз – 490 мг/м. При действии в очень высоких концентрациях аммиак вызывает поражение кожи: 7 – 14 г/м3 – эритематозный, 21 г/м3 – более буллёзный дерматит. Токсичный отёк легких развивается при воздействии аммиака в течение часа с концентрацией 1,5 г/м3. Кратковременное воздействие аммиака в концентрации 3,5 г/м3 и более быстро приводит к развитию общетоксичных эффектов.

Таким образом, в данном процессе необходимо обязательно осуществить непрерывный контроль за концентрацией аммиака.

Анализ стадии синтеза в производстве этаноламинов включает несколько его особенностей. Прежде всего, процесс, является непрерывным, что позволяет реализовать систему управления в непрерывном режиме с соответствующими коррекциями [20, 21, 22].

Стадии синтеза характеризуются усложнённой схемой движения потоков аммиака, возвращения этаноламина и других веществ. Это требует введения коррекций по различным возмущающим воздействиям в системе управления.

Вещества, образующиеся на стадии синтеза, относятся к. экологически опасным.

Это потребует применения датчиков соответствующих условиям эксплуатации, в т.ч. беспроводных датчиков. Стадия синтеза этаноламинов достаточно сложный технологический процесс, требующий точного и оптимального управления с учётом выпуска моноэтаноламина с точной концентрацией при минимальных примесях других фракций [23, 24].



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 14 |
 


Похожие работы:

«Величко, Александр Павлович Разработка ИК­радиометрического комплекса, обеспечивающего дистанционный контроль и исследование облаков и прозрачности атмосферы Москва Российская государственная библиотека diss.rsl.ru 2007 Величко, Александр Павлович.    Разработка ИК­радиометрического комплекса, обеспечивающего дистанционный контроль и исследование облаков и прозрачности атмосферы [Электронный ресурс] : дис. . канд. техн. наук : 05.11.13. ­ Москва: РГБ, 2007. ­ (Из фондов Российской ...»

« Пастухов Юрий Викторович ИНФОРМАЦИОННО – ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ПРОМЫШЛЕННОЙ КОРРОЗИИ С ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ НА ОСНОВЕ ЯДЕРНО-ФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ 05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы (в машиностроении) Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук Научный руководитель – докт. техн. наук, профессор Муха Ю. П. Волгоград - 2014 2 Оглавление Введение.... 5 Глава 1. Современное состояние ...»

« Фесько Юрий Александрович РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРЕХМЕРНОЙ ФОРМЫ ОБЪЕКТОВ 05.11.07 – Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель – кандидат технических наук, профессор Тымкул Василий Михайлович Новосибирск – 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение 1 Аналитический обзор научно-технической и патентной литературы по оптическим и оптико-электронным ...»

« ЛАРИН АЛЕКСЕЙ АНДРЕЕВИЧ СПОСОБЫ ОЦЕНКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ Специальность: 05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель -кандидат технических наук, старший научный сотрудник Бакулин В.Н. Научный консультант - кандидат технических наук, доцент Резниченко В.И. Москва 2013 2 Содержание ...»








 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.