автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Моделирование и интенсификация процессов получения особо чистых растворителей

Гп 1 1 Я'?"

Тамбовский институт химического машиностроения

На правах рукописи

ГОРДЕЕВА ЕЛЕНА ЛЬВОВНА

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ПОЛУЧЕНИЯ ОСОБО ЧИСТЫХ РАСТВОРИТЕЛЕЙ

(05.17.08 — Процессы и аппараты химической технологии)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тамбов — 1992

Работа выполнена в Научно-производственном объединении химических реактивов и особо чистых веществ (НПО «ИРЕА»),

Научные руководители: доктор технических наук, профессор |В. Н. Ветохин) (МХТИ им. Д. И. Менделеева); кандидат технических наук В.А.Фалин (НПО «ИРЕЛ»),

, Официальные оппоненты:, член-корреспондент Международной инженерной академии, доктор технических наук, профессор А. Ю. Винаров; доктор технических наук, и. о. профессора С. И. Дворец^ кий.

Ведущее предприятие — ГИАП (г.Москва).

Защита диссертации состоится 1992 г. в // час. в ауд. на^заседа^ши

специализированного совета по присуждению ученой степени кандидата технических наук К 064.20.01 в Тамбовском институте химического машиностроения (392620, г. Тамбов, ул. Ленинградская, дом 1, ТИХМ, Ученый совет).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук \

1992 г.

В. М. НЕЧАЕВ

0Е2ЦЯ ХАРЛЯ?ЕРЖТИКА РАЗОМ

Актуальность ррофчи??. Особо чистые вещества, з частности растворители, находят все большее применение з различных отраслях птсгд^деняости (МПНроЭЛЭКТрСНККО, еолсхошю1 оптике, ецсоко-пффсктивкой аядаосткой хроматографии и т.д.)! увеличивается кх иот.'зкклатура и обкзп выпуска, повышсются требования к чистота. В связи о ртпя вознлкязт необходимость интенсификации процессов :а получения, заккзчвадейся в поиска о1фэктиз1шх способов организации счистка, определении оптимальных рэкйюв проведения ста-дгЗ, спптезэ оптимальных технологических схем как для производства отдельных продуктов, так и для гкпускэ всего ассортимента, о использованием систешгаго подхода и с учетом особенностей получения особо чиста: вецеств (малых концентраций пркмесой, периодического характера стадия, выссют требований к материалу аппаратуры и т.д.). Сложность проблемы моделирования, обусловленная ностзцгодзрностью, сочетанием диффузионных и реакционных процессов в объема аппарата, наличием совмещенных процессов, является причиной неэффективности использования для ее решения типовых моделей и требует разработки специальных моделей, учитываемое особенности этих производств, и алгоритмов их расчета. Поэтому развитие программного обеспечения систем проектирования совмещенных процессов и многоассортиментных технологических производств, а также поиск путей повышения эффективности действующих и создаваемых производств является актуальной проблемой.

Работа выполнялась в рамках государственной научно-технической программы 0.80.03 на 1986-1990 гг. ГКНГ СССР.

Цель работы: анализ технологических аспектов создания производства особо чистых растворителей с использованием принципов системного анализа и известных методик расчета, разработка соответствующих математических моделей и проведение на их основе исследований по выбору оптимальных режимов работы как отдельных стадий, так и всего.производства в целом, конструкционных характеристик аппаратов, обеспечивающих оптимальное аппаратурное оформление схемы, внедрение результатов работы в промышленность.

Научная новизна. Разработана методология синтеза технологической схемы получения особо чистых растворителей. Проведен анализ способов получения особо чистых растворителей с точки зрения возможности и целесообразности создания гибкого производства. Разработан двухуровневый алгоритм расчета оптимального

- г -

аппаратурного оформления схемы получения особо чистых растворителей при последовательном юс выпуске на одном и том зш оборудовании. Показана необходимость и возможность организации совмещенного хеморектификационного процесса для удаления пряжей трет-бутанола из изопропапола. Проведено математическое моделирование этого процесса с учетом кинетики химической реакции. Показана принципиальная возможность и перспективность пепользова-нпя данного метода при получении особо чистых веществ. Разработана обобщенная модель процесса адсорбции, учитывающая диффузия в макро- и мпкропорах к на поверхности сорбента, позволяхцая рассчитать процесс при разхшх условиях его проведения.

Практическая ценность работы. Разработан пакот проградм и проведаны расчеты основных технологических производств при получении особо чистых растворителей: периодической ректификации, од сорбции, химической очистки и направленной кристаллизации для всех продуктов. Создана программа расчета совмещенного хеморекти фикационного процесса,и по ней цровэдекы расчета регима получе пия особо чистого кзопропанолз. Определены оптимальные режамнна параметры ректификационной очистки пиридина при различных давлениях и с дискретным отбором примосой. По способу очистки пиридина получено авторское свидетельство. Разработаки алгоритм, программное обеспэчошв и провэдены расчеты оптимального еппаротур-ного оформления гибкого производства растворителей.

Результаты расчетов били использовали в создзпеп производств особо чистых растворителей на Львовском, заводе "Реактив". Экономический эффект от реализации этих производств с применением результатов данной работы составляет 2,5 млн руб. в год. Рассчитанные оптимальные режимные параметры и. конструк1$ютзшэ характеристики используются также при разработке гибкого производства особо чистых растворителей в НПО "ИРЕА".

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на П Всесоюзной конференции "Ноше процессы и оборудование для получения веществ реактивной квалификации" ("Реахимтехника - П") (г.Днепропетровск, 1985 г.), Всесоюзной конференции "Автоматизация и роботизация в химической промышленности" (г.Тамбов, 1986 г.), П Всесоюзной конференции "Метода кибернетики химико-технологических процессов" (г.Баку, 1987 г.), Ш Всесоюзной конференции " Новые процессы, оборудование и гибкие производствен-

ныэ система для кногопсманклатурншс химических производств" ("РеахЕМтехншса - Ш") (г. Черкассы, 1989 г.).

ПхШШКЗЩШ- По тема диссертации опубликовано 11 работ.

спът раДоти. Дгссэртацаонная работа состоит из введения, пятя глзв, выводов, списка литературы (127 наименований), приложения. Диссертация изложена на 154 страницах машинописного текста, включая 26 рисунков, 25 таблиц.

СОДЕШНЙВ РАБОТЫ

2 пэрво^ г^аве работы рассматриваются особенности использования гибких систем в химической прогакхленности как одного из способов интенсификации шюгопссорттентных проиводств. Показано, что производству особо чистых растворителей свойственны общие признака (ограниченный набор типовых процессов, применение однородного оборудования для получения разных веществ, переменный состав сырья и качества продуктов), позволяющие при его разработка кспользовать общие принципы построения ГЯЮ.

При получении особо чистых растворителей используются, в основном, химическая очистка, периодическая ректификация.адсорбция * кристаллизация. Были проведены анализ и систематизация имеющихся математических моделей этих процессов с точки зрения принимаемых допущений и возможности унификации для разработки единого пакета программ расчета кавдого индивидуального производства.

Для получения некоторых продуктов возможно осуществление в одном аппарате нескольких стадий очистки. Однако такой путь приводит к услокнешпо эксплуатации оборудования и управления про-цосссм, поэтому для каждой, технологической схе(ш необходимо оценивать целесообразность совмещения процессов й одном аппарате.

На основа проведенного анализа разработана методология создания технологической схемы получения особо чистых растворителей с элементпул организаций гибкого производства (на технологическом и аппаратурном уровнях, информационном и программном обеспечении). При синтезе шогоассортиментного производства особо чи-стнх растворителей необходимо решить поэтапно ряд взаимосвязанных задач,относящихся к.различным уровням иерархии и включапцих:

- выбор способа реализации стадии процесса;

- выбор оборудования стадии?

- выбор технологической линии получения растворителя;

- оптимизацию технологии очистки растворителей на основа критерия оптимальности функционирования всего производства;

- выбор системы контроля и управления, обеспечивающей получение продукта требуемого качества.

Предложенная методология позволяет оценить оптималышо ра-азшы и выбрать оборудование как для индивидуальных процессов получения растворителей, так и для всего производства в целом.

Для реализации этапов разработки производства растворителей необходимо создать пакет прикладных программ, включающий следую-цио основные элементы: а) информационное обеспеченно (баси данных физико-химических свойств индивидуальных ведеств и систем и характеристик оборудования); 0) пакет программ расчета фазового равновесия в различных системах; в) пакет прикладных программ расчета технологических процессов; г) пакет программ синтеза и оптимизации гайкой технологической схема.

Во второй главе работы рассмотрены вопросы информационного обеспечения системы синтеза технологической схемы многоассорти-мантного производства. Дана общая характеристика физико-химических свойств растворителей к лабораторных способов их очистки. Отмечено, что растворители Слизки по физико-химическим характеристикам, и технология их получения включает ограниченный набор типовых процессов. В зависимости от качества исходного сырья п требований к конечному продукту маршрута проведения очистки могут различаться по количеству стадий. В таблице 1 представлены возможные способы получения особо чистых растворите лай.

В некоторых случаях обычно используемые методы очистки оказываются на элективными. Так, например, при очистке изопропанола от трзт-бутанола га ректификацией, ни химической ропкцией не удается удалить примесь, так как относительная летучесть Слизка к 1, а равновесная степень превращения•но превышает в%. Поэтому в качество возможного способа удаления примеси предложено рассмотреть использование совмещенного хекорек'Пфгкацианного процесс

Организация информационного обеспечения .основана на создании баз данных (БД). Дяя синтеза гибкого производства необходимо наличие двух баз: физико-химических, термодинамических и тепло-физических данных компонентов и смесей и конструкционных характеристик стандартного оборудования. ЦЦ ^Езико-хкшчесгасс свойств

Таблица 1

Еозмспзагэ способы получения особо чистых растворителей

основана на двух способах представления: в виде констант и зави-висимоствЗ. Список необходимых свойств определяется используеггы-ми моделями и формируется с избыточностью. БД по оборудованию содержит информацию па видам оборудования, их типоразмерам и стоимости конструкционным материалам. В качестве СУБД используется главе ШР1ив.

В третьей главе рассмотрены основные модели процессов химической, ректификационной и-сорбционной очистки, алгоритмы их расчета и оптимизация. Основное программное обеспечение, используемое с этой целью, приведено в таблице 2 и содержит, наряду с известными моделями, оригинальные разработки. Разработка прог-

Таблица 2

Состав к характеристика прикладного математического обеспечения для расчета очистки растворитолой

Назначение ЕЛИ Возмозиостн Объем 1

модуля модуля использования памяти Кб

1 .Информацион- гхв. База данных физико-химических \ б,го4

ное обеспечение йМ свойств растворителей

ОВ.йМ База данных по оборудована 5,301

2.Расчет фззо- ЕОиХ Расчет паро-кидкостного рав- 2,557

вого равновесия новесия по уравнению Вальсона

АХ>1Б Расчет изотерм сорбция Генри, 3,409

Лэнгмюра , врейндлиха

3.Расчет рек- ИЕКТ Оптимизация ректяфаеационной

тификационной очистки при допущении квази- 4.903

очистки стащганарности проф!1ля концентраций и идеальности газовой фазы

ЮХБК Оптимизация ректификационной 5,203

очистки при дискретном отборе

примесей

4.Расчет хими- СПГМ Расчет параметров кинетических

ческое очистки моделей стадии химической очистки 8,394

ОРТ Расчет оптимальной скорости 7,657

подачи реагента

Б.Расчет ад- АЮ Расчет процесса сорбцирнной

сорбции очистки на основе теории ыик-ро-и макропор 16,64*

6.Расчет про- КЕСН Оптимизация реванных парамет-

цесса ректифи- ров совмещенного процесса рек- 4,935

кации-кристал- тифжации-кристаллазации

' дотаций

7.Расчет хемо- СЕЕК * Расчет . режимных парамет-

ректификацион- ров хеморектифакацион^ого 26,80'

ного процесса процесса

8.Синтез техно- БСН Расчет рожаыннх и конструкци- 3,701

логических схем онных параметров гкбкоа схею

рггм осуществлялась в срэде сзаз.

При расчете стад-га химической очистки проводится опредолэ-Ш18 времени пребывания кс:.'лснентов в реакторе, необходимого для досткгония требуемой степени очистки, а такжэ оптимальных режимов и условий проведения процессов. Следует отметить, что химические реакции являются, как правило, гетерогенными, имеют слоя-нкй мэхзписм, сопровождаются побочными реакщит, поэтому задача описания химической стадии сводится к оценка параметров Нормально Л юшетики и к анализу различных модификаций извссишх уравнений для гетерогенных реакций. В таблице 3 приведены кинетические ¡¿одели для основных химических реакций, применяемых при очистка растворителей.

При очистке этанола от воды процесс получения сушильного агента - втилата алшиния и собственно осушку проводят в одном аппарата. Сначала при взаимодействии абсолютированного этанола 8 присутствии катализатора (каломели) образуется втилат алюминия, который затем взаимодействует с "мокрым" спиртом, поступающим в реактор. Сушарные уравнения реакций представлены в таблице з. Процесс должен осуществляться таким образом, чтобы концентрация вода в реакторе не превышала определенного значения, иначе происходит подавление реакции образования этилата алюминия я увеличение скорости побочных конкурирующих реакций.

Для описания процесса была составлена обобщенная модель, позволяющая определить скорость подачи спирта в реактор:

йО

2 ггг

(10.

~7р

и.и«

аг =

аур аг

йУр

К р*0т3-

Ур

~7р * аг

аур тг

«2*

П1

V

*

П2

о3) +

* Кг* °4 "З^Тр

П1 112

* Оо

V

П1 П2

с4» о2

Ур

(1)

С4"

¿0 .ТГ

0

Ур

г,2/3

¿Ур

<гг- V3"0

Р = В » о^'-" В = oonst

0°(Х=0) = 0°; 02(Т=0) = О; С3(Т=0) = С3; Ур (Т=0) = У0 (2) где: с2- концентрация этилата алхминил, моль/Л; с^, 03 - концен-

*

+

+

Таблица. 3

Модели процессов химической очистхи раст&срителеи

Наименование, растбсра-тел> Примесь Суммарное уравнение, реакции киметичьсмЦ! /У/од ель Значение. пар ан> с проб

Метилен-хлорид ди-Эи- юорзтилен 2) транс-и-Зихлор^ти-лен СгИгО-ъ +6*2. ¡Сф,* —--- = — льлрелч аг () К* С,/£/-~ 1) л"-- Ц299-? 3) Х-- 0,536 f

я) амилхло -риЬ с^-се —С^Нь-Севг^

ЛцстЪни -трил /) о.ер^о -митрил уамилобый епц/^т *он-тго ссок * нн3 0 +Нг0 —-С^цвг^Шг _ Слрин Смп(6хх) \ л Л) у ' ' МС/Н М1/-С

¿оВа- ЛМ* -Г Мв&СЩ +ЗИ1 с/с Я:

Л + зиго * е/гон. Ле(0Д)3 + ЗУгО —» ¿ега*^ * ¿егся)* +Ы0 ] + ион, )М(С<н\ь(М) - £*>)Г К- 0,4 ыон-иа^о

Тетрсьгц-Зроруран ■ ёода^ К- а^ном'иих.'

Щопрогхг-нол ёсда. к'£,сз .щи. 4,0 ', V-1/?;

трст- бутансл А (С«НдО)3 М

трация этанола в раакторэ и в исходном продукте, коль/л; с^, Сд

- концентрация води в реактора и в исходном продукте, моль/л; в

- текущая касса алляшия, моль,? - текущая поверхность частиц алн.гошя.м2; К. Д2 - константы скорости первой г второй реакций,

л/(моль*гяш*м:); 7 - объем реактора, л.

Стадия периодической ректификации является необходимым этапом при получении всей номенклатуры растворителей, при этом используются различные способы ее организации: с верхним, нижним и средни! кубом, с даскротннм отбором примесей. Оптимизация ректи-фшсацки заключается в поиске параметров реаимов проведения стадии (доли отбора, флегмовых чисел, числа циклов, времени между циклами), ггазполящих достичь требуемой степени очистки за минимальное время. Рассчитав с применением математических моделей процесс счистки по каждому из возможных вариантов и оценив их эффективность с помощью опредалешого критерия, выбирается наиболее выгодный способ очистки..

для расчета режима получения особо чистого изопропанола разработана модель хеморектификациойного процесса, включающая уравнения общего и покомпонентного материальных балансов, теплового баланса, уравнения химической кинетики.

.Решение этих уравнений дает изменение во времени количества жидкости, покомпонентных и энтальпийных потоков. Приняв допущение о квазистационарности профиля концентраций по колонне, осуществлен переход к системе алгебраических уравнений. Изменение состава и количества вдкости в кубе описывается дифференциальными уравнениями. Математическое описание Еключает:

1. уравнения общего и покомпонентного материального и энтальпийного балансов для куба колонны (п=о)

йи° - т V г - «* ■

аг - Ь1 - 70 "о |т=0- "о (3)

"о аг*2 = Ъ1<х1,1- *1,о> - 70(К1,0 х1,0 3 1«0> - ,0 *

1 = 1....Ы ; х1>0| = х^ (4)

Дх1,о = 1 (5)' 1^1,0^0^1,0= 1

(б)

"о "Ж2" + "о ТГ~ = VI - ''оно + «о (?>

2. урашетшя покомпонентного материального и энталышйпого балансов для ступеней раздол-зшгя п=1,.. .N-1

*1,п+1 + К1,п+1х1,п+1~ ^ х1,п ~ К1,пх1,гГ ^.п5

1=1» —М-1 ( 8 )

, V . Г И

-г1 + г1 - V2 - 1 = 0 (9); Е = 1 (10)

п п 1=1 1,п 1,п

Чи-1 Уи . УП-1 ^-1 , **П У л _ п М1ч. г _ _ . МРч

+ н^ + те" 1-0 (12)

п = "II

" НИ" К1,1Г1,Н + к1,К-1х1,И-1~ *1,Ц ~ М1,и=

1=1,...М-1 _ (13)

гт-1 + Чг - ^ = 0 (14)5 Д^.Н Х1.|Г 1 <15>

ТТОТПТ^ + у!,, - - 1 = 0 <1б>' 1 <17>

где и - флегмовое число.

3 уравнения химической кинетики

ЮС= [А]*[К]»Х (18)

где: [А] - матрица стехиометрических коэффициентов;

[К] - матрица констант дакческой реакции. Система уравнений (3) - (18) решалась с использованием

алгоритма трехдиагоналыюй матриц:.', дифференциальные уравнения

решались методом Рунге-Кутта.

Для расчета процесса адсорбции предложена обобщенная модель

включающая уравнения материального баланса адсорбируемого вещест

ва как,в потоке, так и в макро- и микропорах адсорбента. Равновг

сие между жидкой объемной Кэтвэрдой пористыми фазами может быт

описано любым из известных методов и оформлено в виде програм.

расчета равновесия при адсорбции кидкость-твердое тело.

Уравнения материального баланса имеют вид:

1) для жидкой фазы:

V || = - « А » (С - св) ' (19),

г,,а: а - общая площадь поверхности частиц, м2; - коэффициент

Епзи-пшЛ массопорэдачн черэз гглдкую пленку, см/сек; о, сц - концентрация ко.'-лгеггсчга в объемной л адсорбггрсванной фазах соответственно, мг/л; У - сбъем раствора, л.

2) для мзхропсри:

"зтг -'"7- • (20),

где: нь - скорость перехода адсорбзта из макропор з мяхрЬпоры, нг/(г*оек); - концзптрысм адсорбированной (¡-азы в кыгрспораг, !!г/г; Бд - КОЭффИЦИвНТ ПОЕгрХНОСТНОЙ ДПффУЗИИ, см2/ссн; г - доля макропор в адсорбенте; г - текущй радиус часткца, м.

3) для гакропсры:

<1~'> 5Г = V* «ь <21Ь

гдэ: кь- коэффициент мзссснерэдачи в ветвящейся поре, 1/сэк;

- концентрация адсорбированной фазы в «апфопорах, иг/г. Начальные и граничные условия длл уравнений (В ) - (2{): <^(11,0)= о ; Чь(П,0)=0 ; С(0)=с0 ; Чи(Н.т )=Чв(т); ^ {0>т) = 0 <22> ■

Кроме того, система уравнений включает уравнение перехода через тонкую пленку на поверхности частица:

КГ*А«(С-СВ) = (23)

Профиль кощентрзций реагента по длине аппарата оппснвается уравнением:

- + « + Ц = - * ( (О(а.т)-Ов(е,т))) (24),

дz

где:Сь - коэффициент осевой дисперсии, см2/сек; е - порозшсть слоя адсорбента; - поверхностная скорость потока, м/оок.

Для чнслонного решения-система (19)-(24) приводится к боз-размерному виду и реиается с использованием :;отодз конечных разностей по схеме Кранка-Ннколсона.

В четвертой главе для каздого продукта прглзэдепн результата модолирошшш а расчета процессов получения растворителей по всем технологическим стадиям и возможным маршрутам в соответствии с таблицей 1,

В таблице 3 представлены значения параметров кинетических моделей химических реакций. Проверена адекватность скспэркмзп-

тальынх и расчетных данных. Для осушки эта нала определены оптимальные рзтаи проведения процесса (рисЛ). Найдены константы раваовзсия обратимой реакции взаимодействия трет-бутанола в изо-пропааоло с изопропилатои али-шшя.

Приведены результаты расчета совмещенного хеморектификаци-сшого процесса удаления трат-бутаяола кз изопропанола. Показано, что ври значении флогмовых чхтел Ra-2 и пь=ю доля : приращения примеси составляет 27Й.

Для расчета адсорбционной очистки ацетоштрила были обработаны экспериментальные данные по равновесия жидкость-твердое тело в бххарши. системах ырЕшсь-ацэтоиигрил с использованием различных видов изотер!. По обобщенной модели адсорбции обработаны данные по динамике сорбции, полученные для различных условий про; вздашш процесса (высоты слоя адсорбента, исходных концентраций, аадов сорбентов). На рис. 2 приведено сопоставление расчетных и экспериментальных концентрационных профьлэй Во времени при сорбцкн системы ацетонитрил - вода активной окисью алшшия. Рассчитан промышленный процесс адсорбции. Хорошее соответствие эксперимента и расчета позволяет сделать вывод о возможности использования предложенной модели вдсорбции в широком диапазоне данных.

На рис.з и 4 представлены результаты расчета очистки пиридина методом ректификации при различных давлениях и с дискретным отбором примесей. Рассчитан процесс получения пиридина сочетанием ректификации и направленной кристаллизации (при этом примеси удаляются на обеих стадиях очистки). Найдены оптимальные режимы проведения всех вариантов очистки, показано преимущество использования двухстадийного процесса (время получения продукта сокращается в два' раза ).

g пятой главе описан алгоритм расчета оптимального аппаратурного оформления гибкой схемы получения особо чистых растворителей. Задача формулируется следующим образом: для получения заданной номенклатуры особо чистых растворителей необходимо из имеющегося ассортимента стандартного оборудования выбрать его количество и Типоразмеры, которые при оптимальных режимах проведения каадой стадии очистки позволяют получить всю номенклатуру продуктов требуемого качества с минимальными приведенными затратами. Выпуск продуктов осуществляется последовательно. Мате-

Рис. I. гвпасимость оптпг'альнол с.;огостя подгчя реагента

ц.тп г,яг,.тя1чнчх коппснтгрипК водн в отгноте(\4 = I л) : Г- 0,05'5 г:гс. ; 2 - O.I'S мае. ; 3 - 0,15^ мгс. .

Рис. 2. Сшоставдзпке о"сптягвктелшсс я уосчетшас otoffijeirapa-

цпогасг я'о^ялеь во ггекенв для сопбспи систекн аде-

'тон^г-.пл - (Со = 0.2GÍ мае.) гг.-п H :

а

о- г. ,2 caí ; л - 10,6 см ; а - ГГ. с.:.

Г ,ч

200 400 600 Р00 Р, мм рт.ст.

Ряо. 3. Затшсш/ость времени ректификационной очистки пиридина от'давления для различи« степеней очистки $ : I - £0; 2-100; 3- 200", 4 - БОО Л

60 --

40 -

20 •

» •

А А А А

I |-т-1-1-«-1-1-1-1-

1 /. j С 7 9 10 число циклоз N

г«с. Ч. с;■• -и j'...;'cc'ci jjvoroir: гегли.'лшюописи очьсткя пиридина

V- :\'а.: л" " г?.-'с; о- от ч;:с.,-о ло:;:

• - г:; ; А - 3-

- 15 -

магическая формулировка задета имеет югд:

й=п1л {р,к,5,3} (25),

гдо: V - вектор РЭЕПИЛЕС плрсмзтроз ОТД9ЛЫ2И стада! гэхгслэгп-чзского производства; к - вотгтор конструкциошшх характеристик оборудования; - вектор кроггзгшыг гпррктйрлстпт: р-збога оборудования; Э - эксплуатационное расхода.

Алгоритм рожзппл отсЗ гадож ссясзп па дягхуротжезсч подходе. На порвем уровне при £зссцрогеяпзх спачвнплх кспзтрутацгои-Ш1х характеристик аппаратов осуцзстпляэтся сптагазеция по пепро-рызнкм пара?,та трал ^вхнояоппосса рэаяггоз для данной огадая-про-' цосса отосткв. На втором уровне регоатся сздоча нзхсздзния оптимальных величин конструкционных харзкт-эрчспгк аппаратов и проводится расчет количества аппаратов на каждой стадия. Сптпмзлышй вариант внбпрвотся по макямуиу прязэдевйих затрат.

В таблице л приведены результаты расчетов стадж! получения в с ох растворителей, вялаченпнх в схг:"у. Для е-;г;ус:т несбхо.гямого количества растворителей заданпах наигэвоввний требуется шэгь з химических реактора (У=100 л), 4 рвнпфтзщотшх колояви (Н=2,5 М, Б=30О ил), 4 адсорбционных КОЛОНИИ (Н=2 М и 11=300 №).

Провэдэно сравнение двух впрпснгсз получения особо чистых растворителей - по индивидуальным н гибкой схемам. Показано преимущество способа производства продуктов по гибко® схеме. Экономический эффект от использования такой установи* составляет 17 тыс. руб в год.

ВЫВОДЫ

1. Проведен анализ технологических аспектов получения особо чистых растворителей с точки зрения возможности и Целесообразности организации гибкого производства.

2. Разработаны модель а крсграаи расчета- сормвпзнеого хе-моректификацяонного процесса, показпнэ перспективность использования этого метода да? получения особо чистых веществ.

3. Разработала обобщенная модель адсорбции, учитывающая диффузию, происходящую на поверхности и в порах сорбента, проверена ее адекватность.

4. Разработал пекзт прогр-й?.» и проведай расчет сптшмьют. рогвмов оснсЕгах стадий производства растзорятедзй.

5. Сочпзза Саги детых ф1?кко-хи;.я{ческих свойств особо чистых рготзсргголзЯ л конструкционного оборудовался.

щ

ä «s

£ £

5

I

a

_ail:

S l, u

i H

s

VI

«s «

S

3

-V

V

4

"i

4. «s-

4» "S-

4»

il

с § v ?

4>

« 4

* §

I

H î *

11

Гй

H

I :

J«

Ci s

<1 v<s

J

I л il

s

I

1

«

S

H

i 1fc 5 fS

S 9 4 S

I I*

s S

; s

t l>»

I

II

il3

5 S

Il И

ч

*

' с

S

«a -J

a

ß à

J

6. ПроЕэдепч расчеты оптимально роллов индивидуальных технологических производств растворителзП. Результат» использу-ится на Львовском ззггадэ 11 Ре актив".

7. Проведены расчета оптимального аппаратурного оформления ¡1 технологических. рояпков гибкого производства особо чистых растворителей, проведено сопоставлении привздсшшх затрат на создаете гибкого производства и соответствуют«, индивидуальных производств.

Основтрго гззультаты работ:; чз rwmt в огедудлтх

1. Baroxias D.H., Гордвева Е.Л., Е-легонтов А.Г. Математическое мододироваппе процесса непрерцвясй хзнзрсктпфтесцнп в производства особо чкстпх ввщэств // Вторая Вс?.со~з,кс:гф."Ношэ процессы и оборудование для получения Еоцвств реактивной квалп-фпкзцип (Роахт^гтохкпса-З)": Тез. докладов. - Дпспропэтровск, 1935, С. 85-66.

2. Кафароз В.В., Ветохкн В.Н..Гордеева Е.Л..Рсмпнпова О.Н., Олегснтоз А.Г. У-оделировакио совмэщешых процессов мнсгокомпо- . нэнтной ректяфиквцки с , тлгачасктас! реекцияки с учетом влияния реакций на массопорадачу //Доклада АН СССР.-М.,1986.- ."И 1, С.93.

3. Фалин В.Л., Гордеева Е.Л., Егсрснко Г.А., Еетохин В.Н. Методология синтеза гибкого автоматизированного производства растворителей особой чистоты // Автоматизация п роботизация в химической промынленкооти:Тез. докладов Есессвз. kokJ.- Тамбов, 1906. - G.3.

4. Гордеева Е.Л., Красавиц.В.Ю., Салил В.А., Вэтозаш В.Н. Моделирование совмещенного процесса ректификация-кристаллизация. // Вторая Всосовз. науч. кон®. "Метода кибернетики хпжжо-техно-логичоских процессов": Тез.докладов. - Боку, 1937. - С. 58

. 5. Красавин В.Ю.,ГордсоЕа Е.Л., Канаэвэ O.A., Егсренко Г.А., Фзлкн В.А., Фетисов Ю.М. Иссдэдоевнэто рэкткфплсцпстой очпсткп пиридина // Вксокочистке Бвцэсгва. 1937.Л 2.С 91-95.

6. Красавин В.Ю., Гордеева Е.Л., Кзнеепз O.A. Сгггж.таация ректификационной очистки пиридина // Всасогэ.научпо-техк.коЕф. -молодых ученшс я специалистов: Те □¿докладов.- M..-1SC3 - С.120.

7. Фалин В.А., Гордеева Е.Л. Ре^пшо-техлологические способы обеспечения гибкости технологических сропзгодчтв особо чистых ввщэств // Трэтья Ес€сс::л. пстгф. "Ноше процессы, оборудование и гибкие производственные стагега для шсгспогг9нклэтуришс х1г.сяч8с-

KHZ производств (Рвшпз110хигка-3)и:Тез.докладов.- Черкассы, 1939. - С.77•

G. Цопов В.А. .Гордеава ЕЛ. Разработка обобщенной модели. изотермичаскоЯ^дсорбции // Математическое моделирование, оптимизация и управление изщко-технологичвскш процессов и систем: Материала научно-техннч. конф. / Цзск.химкко-технолог.ен-т иМ.Д.и.Шнделаева.- II.,1988.- 0,84.- Деп.в ВИНИТИ 26.07.09, й 5043-Ш9.

9. Егорапко P.A., ЛюбачивскЕЙ В.И., Гордаева Е.Л., Цуркова Б.В.Иевлева С.С., Лавранова A.C. Глубокая очистка этанола методом ректификации // Зйашоскзэ реактивы и особо чистые вецз-ства.Тр.ИРЕА. -U., 1930.- Вал. 52. - С. 29-40.

' 10. Егоренко Г.А., Самсонова Н.И., Назаренко H.D., Бариноа A.B.,• Лавренова A.C., Богомолов В.И., Гордвева Е.Л. Получение щсокочестого дакэтиловога ефяра атиленгликоля // Высокочист» шщества.19Э0. &Э. 0.129-134.

11. Красавин B.C., Блш Г.З., Фетисов D.M., Егоренко Г.А., Иевлева С.С.г,Канаова O.A., Гордеева Е.Л. Способ очистки пиридина // Авторское свидетельство * 1397437 от,, 22.01 .ВЗ.