автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Научные основы оптимального проектирования и интенсификации процессов каталитического окислительного дегидрирования углеводородов

АКАДЕМИЯ НАУК АЗЕРБАЙДЖАНСКОЙ РЕСПУБЛИКИ ИНСТИТУТ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ им. М. Ф. НАГИЕВА

он

На правах рукописи

АХУНДОВ АЛИ АЛИАСКЕРОВИЧ

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ОПТИМАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССОВ КАТАЛИТИЧЕСКОГО ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ДЕГИДРИРОВАНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ

(Специальность 05.17.08 — Процессы и аппараты химической технологии).

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Баку — 1994

Работа выполнена б Институте нефтехимических процессов им. М. Г. Мамедалиева и Институте теоретических- проблем- химической технологии им. М. Ф. Нагиева Академии наук Азербайджана.

академик АН Азербайджана, доктор химических наук, профессор

ШАХТАХТИНСКИЙ Т. Н„

доктор технических наук КЕЛБАЛИЕВ Г. И.

доктор технических наук, профессор БЕСКОВ В. С., доктор технических наук, профессор КАСИМОВ Р. М„ доктор технических наук, профессор АБДУЛЛАЕВ Ф. М. Ведущая организация — Азербайджанский научно-исследовательский институт олефинов (АзНИИОлефин).

в . . . час. на заседании специализированного совета Д 004.09.01 при Институте теоретических проблем химической технологии АН Азербайджана по адресу: 370143, Баку, пр. Азизбекова, 29.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИТПХТ АН Азербайджана.

Научные консультанты:

Официальные оппоненты:

Защита диссертации состоится « . . . »

1994 г.

Автореферат разослан

1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета, к. х. н.

Н. М. КАСУМОВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Современное развитие мировой экономки дают вполне ясную перспективу коренного технологического переворота , широкого внедрения прогрессивных технологических процессов и гибких производств, позволяющие 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 внедрения 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 углеводорода, благодаря наличии в молекуле алициклического кольца и кратной связи, обладают рядом специфических свойств и могут быть использованы . в производстве таких ценных продуктов, как СК спецназначения и высокоэффективные стабилизаторы к ним, волокна, пластические массы, высокошгатные и высокоэнергетические компоненты реактивных и ракетных топлив, лекарственные препараты, ароматизирующие, душистые й биологически активные вещества, материалы для лакокрасочной и полиграфической промышленности. '

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 эФЬективных методов в промышленном масш-

табе, в свете вышеизложенного, 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-обоснованных 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 маршрута 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; -

3.'проведение исследований на зерне оксидного катализатора с учетом конвективного тепло- и массопереноса;

-54. моделирование процесса с использованием двухфазной модели псевдоожиженного слоя;

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

6. решение задачи оптимизации и аппаратурного оформления процесса;

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

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

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

Научная новизна работы определится следущим:

- на основе системного анализа разра.^гавд научные осноси оптимального проектирования и интенсификации процессов парциального окислительного дегидрирования С^-С^ алифатических и С5-С6 алицпк-лических углеводородов на оксидных катализаторах и:

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

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

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

- на основе уравнений переноса тепла, массы и импульса раз-работа™ математические модели статики и динамики процессов с учетом гидродинамической структуры материального и теплового потоков, получены передаточные функции по различным динамическим каналам, проведен с;штез системы управления режимными параметра?® 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 теплосъемом и посекционной подачей кислорода;

- разработана двухфазная математическая модель процессов ОД , углеводородов и оценена эффективность осуществления этих процессов в организованном псевдоояижекном слое оксидного катализатора; _ _

- осуществлен анализ устойчивости стационарных состояний многомаршрутных экзотермических реакций в многополочном адиабатическом 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- МЦП и разработан критерий тепловой устойчивости для многомаршрутных высокоэкзотермических процессов;

- проведен анализ возмошк 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 Сд-С13 осуществлено технологическое аппаратурное оформление процесса и апробировано на укрупнезшой опытной установке ОПЗ ИНХП АН Азербайджана.

Предлагаемые методологические, аспекты оптимального проектирования и интенсификации процессов каталитического ОД углеводородов включают разработку комплекса алгоритмов, расчетных модулей и пакетов прикладных программ, которые мог$'т 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-бутэна 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 Сд-С13 и олефиновых углеводородов в промышленность составит порядка 2,4 млн.руб.

Испытания процессов окислительного дегидрирования Сд-С5,Сд-С13 алифатических углеводородов, проведенные в мнэгогю-

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

По результатам проведенных исследований процесса ОД МЦИ составлены регламент и в ИНХП 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 М1ЩЦ - 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 ИНХП АН Азербайджана с хорошей воспроизводи-тельностьв эксперимента. •

Обоснованность и достоверность хорошая воспроизводи,юсть результатов исследований 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 свидетельствэ СССР и 2 пакета прикладных программ вошли в ГОС ФАЛ СССР.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы долопнны на Ш международном симпозиуме по использованию вычислительной техники в химической технологии, .(ПНР, Гливице, 1974); Автоматизация научных исслэдовшшй -в химии и химической техноло-пп! (материала IX Всесоюзной школы, Баку, 1977); УП Всесоюзной конференции по химическим реакторам "Химреактор-7" (Баку, 1980); IV Всесоюзная гашгерэкцил "Кинетшса-4" (Ярославль, 1987); IX Всесоюзная конфзрзицяя "Химреактор-9", (Гродно, I98S); VI Всесоюзная конференция но мыслительно?,sy гетерогенному катализу, (Баку, 1983); ТО Всесоюзная конференция по математическим методам в химии "М.Я-7", (Казань, 1991); конференция Стран Содружества по кинетике каталитических реакций "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 приложений.

содеркит395 страниц, включая 38 таблиц и 53 рисунка, библиогрг-фш из 438 наименований.

В главе I дается анализ современного состояния проблемы создания научных основ оптимального проектирования, критически оценены существующие литературные источники, приведены сведения по кинетике, моделированию и оптимальному проектированию. Результаты анализа литературных источников показали, что в настоящее время отсутствуют общие фундаментальные исследования по оптимальному проектированию и управлении классом каталитических процессов окислительного дегидрирования, а имеющиеся работы носят локальный характер. ■

На базе системного анализа сформулированы основные задач;-! исследования процессов окислительного дегидрирования С9-С13 алифатических и С5-С6 нафтеновых углеводородов на оксщ-еых катализаторах.

В главе П приводится описание экспериментальной установки, методика экспериментирования; определяется механизм реакции, разрабатываются математические модели кинетики процессов с учетом стехиометрического Оазиса маршрутов.

В главе Ш сформулирована и решена задача оптимального киш-ратурпого оформления процессов, разработаны математические моде.и; процессов окислительного дегидрирования углеводородов с учетом гадродинамической структуры материальных и тепловых потоков.

В главе IV' проведено числзшюо исследование процесса ОД ЦДЛ на зерне оксидного катализатора с учетом конвективного и диффузионного тепло- и массоиереноса. Получека критериальная зависимость и проведена оценка толщина пограничных концентрационных теплового слоев с"учетом химической реакции. Показана шзшаихяз» моделирования нестационарных процессов окислительного дс-гпдриро-вания углеваодородов параболическими уравнениями второго порядка с конечной скоростью тепло- и массопереиоса.

Разработан модифицирований алгоритм численного ю.;^грировй-вия параболических уравнений. Приведем результаты численного эксперимента на примера процесса ОД н-бутана в давшшл в реактора с псевдоохагкенным слоем оксидного катализатора на основе двухфазной математической модели.

В главе V рассмотрены вопросы тепловой устойчивости сложных высокоакзотермкческих процессов окислительного дегидрирования углеводородов • в многополочком адиабатическом реакторе с промо:::уточ-

ним теплосъемом и посекционной подачей кислорода. Проведен анализ устойчивости стационарных состояний на примере процесса ОД МЦП на оксидном катализаторе и рассмотрены условия тепловой устойчивости. Проведенные исследования позволили определить необходимые и достаточные условия существования .тепловой устойчивости реакторной систем.

Сформулирована и решена задача по исследованию переходных процессов в системе с распределенным: параметрами, разработана методика построения передаточных функций по . различным динамическим каналам и синтезирована система управления.реаимными параметрами.

3 главе VI сформулирована и решена задача оптимального проектирования с учетом экономических критериев и технологических ограничений.

Разработан алгоритм посекционной оптимизации совмещенного многополочного адиабатического "реактора с промежуточным тепло-съемом и посекционной подачей кислорода.

Рассмотрены методологические принципы идентификации и алго-ритмизащш в системе управления химико-технологического эксперимента и проведен анализ возможных аспектов интенсификации и оптимального управления химико-технологическим экспериментом.

3 заключении и Еыводах приведены основные итоги проведенных исследований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Экспериментальное исследование механизма реакций и построение математических моделей кинетики процесса.

Поставленная задача на базе системного анализа определила 'выбор в качестве объекта исследования процессы окислительного дегидрирования (С4-С5), (Сд-С13) алифатических и <С5-Сб) алицикли-ческнх углеводородов:

Процессы ОД н-бутана в дивинил и изопентана в изопрен.

Кинетические закономерности и механизм реакций одностадийного окислительного дегидрирования (Сл-С5) изучены на катализаторах Л-8Н-2М (н-бутан) и Л-8Н-2К (изопентан).

Анализы основных закономерностей процессов проводились в Оезгрпдкьнтнсм реакторе в условиях, исключающих искажение влияния процессов тепло- и массопереноса на наблюдаемые скорости хкмнчес-

Таблица I

Математические модели кинетики процессов окислительного . превращения углеводородов.

ц^оцесс й стадий Совокупность независимых маршрутов

1 г

I п ш IV V 1-С4Н10+ 0.5'02А-> С^ + ^0 ' П-С4Нз + 0,5'02^-> СдН6 + 1^0 СА+ 02-^-> с3н6 + со2 ' САН6 + 2,5'02——> С2НД + 2С02 + £.0 СдНб + 5,5'02 кз > 4С02 + ЗЕ,0

I 1-С5Н12+ 0,5'0г- к -> 1-с3н10+ ^0

П 1-С5Н,0+ 0,5'02- -> ^«8 +Л°

ш 1-с5н8 + ог- К3 к -> п-С4Нд + С02

IV 1-С5Нд + 0.5'0г- ь- -> С3Н6+ 2С0г+

V 1-С5Н8+4-02 - 5 к -> С2Н4+ ЗС02+ 2^0

VI 1-0^ + У0г - Кб -> С02 + 4^0

I С5Н9СН3+0.5-0г- ±1- -> С5Е7СН3 + Е,0

п ■ С5Н7СН3+0,5*0г- 1г -> С^СНз +

ш с5№ ог- 3 -> С6Н6 + 2

С5Н9СНз IV С5Н,СНз+ 2-0г- 4 -> С5Нб + С02 + 2Нг0

V С5117СН3+ 4-0г- Ь V -> С3Н6 + 3-С0г+ ЙН^О

VI С5Н7СН3+ 5,50,,- 1С6 -> СгН4 + 4С0г+ 3^0

Продолжение таблицы I.

суммарные

Скорости реакций

по маршрутам

»1 =

"2 "

"3 ~ АП ЧУ

= -0,5(Г1+гг+2г3+5гд+11г5)

1-п-СгН10; 2-пСлНа; 3-СдНб; 4-0г

Г1 ^ к,Р1Р?'5

ГП = Уг1*'

гш = УзР4

Г1У= к4РЭР4

ГШ = Г1У гу = УэР4

«1 = "

И2 = г1~г2

= ГП~ГШ"Г1У"ГУ ИГ4 = -0,5(Г1+ГП+2ГШ+13Г17+14Г^)

1-1-С5Н12; 2-1-СзН^; 3-1-С5На; 4-0,

= V,*?'*

гп = кгргрд' = кзрг?л :'1у=г7=к4р2р4 к6р2р4

=

Зг.

IV

И3 = Г2

\ТД = -0,5(Г1+Г2+2Гш+23Г17)

1-С5Н9СН3; 2-СдНуСНз; '3-С5Н5СН3; 4 - 02

ГП = 5С2Р2Р4

0,5

*зр2ра

Г1У=ГУ=

171

ГУ1= 1{4Р2Р4

Г

ких превращений.

Кинетика реакшгл окислительного дегидрирования н-бутана в' дивинил изучалась при исходных парциальных давлениях: н-бутан:кислород:водянзй пар - I: (0,2-2,0): (8-30), температуре 8S3-923 К. Объемная скорость углеводородного сырья варьировалась в предела 5Q-ICQ0 ч~1.

Исследование кинетики процесса окислительного дегидрирования изопектана в изопрен проводили при объемных скоростях углеводородного сырья t'1_c н = 400-750 ч""1, мольном соотношении изопен-5 12

тан:кислород:водяяой пар = I:(1,2-2,0):(20-30), температуре 853-903 К. "

Для описания реакционной системы при 00Д н-сутака и бутилена в дивинил с. учетом наблюдаемых закономерностей бил;: выбраны совокупности жиейно независимых маршрутов, стехксг.:етрпчэсхс::е уравнения которых представлена в таблице I.

Числа независимых маршрутов в обеда случаях соответствуют стехпсмечрнческим "правилам" Гиббса и Харпутл.

Скорости по отдельным маршрутам связаны с экспериментально определенкыта соотношении,и и приведены в таблице I.

Минимизация суммы квадратов отклонений расчетных значений скоростей дикций от экспериментальной показала, • что иовлучсая сходимость достигается при описании уравнений скоростей по отдельны:,! маршрута;.: зависимостями стешшого вида (табл.1).

Оценка кгаепкссгек параметров па ЭЕД по расскотргпним uapu-там реакций имеют следующие значения: -

' 0''Л н-Сутг.н в гпгпнш; 00Я нзоггрентана в :;погтг,е;-;

к, » 3,50"ТО10 ехр(-167530,'RI') Ii, = 2.C2I0-IÜ5 ezp(-I-i0I30/?:i') iv, = I ,о4"Ю3 exp(-I50Q5Q/RI) = S,50*I09 exp(-I45S9Ü/RI!

K3 = k^=6,I0'I0öexp(-I375I0/RT) ^ = 4,9 •I012exp(-Iß'1050/R2) K4 « 3,850'104 exp(-sa703/ta!) .k4=i-:5=I,34-I013esp(-19U20/F.T)

kg = I.67-I013 exp(-I93590/ET> Средыо-кЕйдратпчныз отклонения расчетных велич;ш скоростей реакций по сравнен;:;-) с зкспгрйменташЕаж не превышав? 8-101 да основных направлений (парциальное окисление пара&шэв в слегши -и олефинов -в даена) й I0-16S для побочных (крекинг, глубокое окисление).

Разработанные математические модели кинетики процесса с дос-таточко высокой: степенью точности описывают совокупность протекающих в' реакционной системе. химических превращений при 00Д парафиновых углеводородах Сд-С5 в соответствующие даеш, справедлива в игреком интервале варьирования параметров процесса, Еключая и область практической реализации.

ОД Г/ЦП.

Наследования кингтлчеаагх* закономерностей реакции окислительного дегидрирования метнлщ^клопентана проводились но лабораторной установке с бегградиентнкм' реактором з присутствии 3-5 мл.катализатора с размером гранул d = 0,5-1,7 мм, = 162,9 мг/г п насыпным весом 0,7-0,3 г/см3.

реакция осуществлялась при температуре 778-843 К, объемных скоростях ЫШ 127-528 час-1, начальных парциальных давлениях

(1мцп' 2 •5-19'6 кЯз 11 :crc-':oP0«a ' KÍIa-

Предварительные опыты проведенные б проточной установке, показали что оптимальный еыход изомеров метилциг.лопектс'НЗ (.МЦГЕ) и Мйтилциклоиеатадиена (МЦПД) достигается при температурах S03-S 43 К и мольном соотношении МЦП:0£:Н20= (1,5-3):1: (7,5-10). Кзмене-ше размера зерен катализатора и частоты пульсации порашя в безг.:з-диентнем реакторе при этих условиях не влияли па значения скоростей реакции, что указывало па отсутствие внутренне- и 1шзнздк.5-Фузшвюго торможгния.

Результаты опытов свидетельствуют, что преобладающи направлением окислительного превращения Г/ЦП является образование изомеров '.ITOS и í/ЦПД. Повышение температуры и времени контакта споссб-.ствует увеличению скоростей реакцга крекинга, дпметяллровзкня и деструктивного окислегая циклепентенэ, шмлопектздпека в -

углеводороды и СО,.

На основе кинетически данных с учетом правил ГибОса и Хариу-ти была выбрано совокупность нэзаЕКспих маршрутов, согласующихся со стал:®-'Ой схемой, (табл.1).

Принимая в качестве лпмилфуютх стадий взпимодёйствия адсорбированного Ш и его ненасыщенных аналогов с кислородом поверхности катализзтора, для данного стадийного механизма реакшти приняты кинетические уравнения по марзрутзм I-VI (табл.1), где экспериментально найденные численные значения констант скоргстей (к±) энергий актив эции (Е, Дя/моль):

к, = 1,03-Ю5 ехр(-80674/М) л/д(кат)-ч-кПа1'5 = 7,93'Ю9 ехр(-166782Л1Т)л/л(кат)-ч-кПа1,5 к3 = 4,63Ч04 ехр(-82764/РТ) л/л(кат)*ч-кПаг к4 = к5 = к6 = 1,01'Ю3 ехр(-66044/КГ) л/л(кат)'ч-кПа2

Кинетические параметры оценены на ЭВМ путем минимизации сум-.чы квадрата отклонений расчетных и экспериментальных концентраций кошонентов. Движение к минимуму функции осуществляли параболическим "спуском'*, причем направление движения выбирали кетодом случайных сечений. Полученная кинетическая модель адекватно описывает эксперимент и позволяет оценить технологические возможности процесса.

Аппаратурное оформление процессов каталитического Окислительного дегидрирования углеводородов.

С цальв выбора типа контактного аппарата и определения потенциальных возможностей процесса на порво;,: этапе была решена задача теоретической оптимизашш.

Расчеты по оптимизации сводились к определению теоретически оптимального температурного профиля (ТОТП) Т (тг), обеспечивающего максимальный еыход целевого продукта с ноибольпей избирательностью с ед-з^цы объема катализатора. Процесс в стационарном слое описывался квазигомогенной моделью, Математическая модель ккнетк-ш процессов ОД углеводородов ключевых компонент рассмотрена в табл.1. Численное решение задачи поиска ТОТП осуществлено с использованием пришила максимума-Понтряпша.

Поиск оптимального управления на основе принципа максимума проводился модифицированкшл методом последовательных приближений, являэдкея иовифжацией метода Чзрноусько-Кршгава.

Программа расчета ТОТП в зоне реакцш каталитических реакторов процессов ОД углеводородов включена в Гос.САП СССР.

Расчет ТОТП для рассмотренного класса процессов ОД углеводороде" представлен на рис Л.

Получешше профили ТОТП условно мокко разбить на три участка: из "разгонный" в начало и в коше ТОТП к квазистационарный. Сопмз ТОТП, вероятно, связана с тем, что скорости реакции по парциального окисления целевпх продуктов и их дострук-о (<:.-' по мере исчерпывания кгслстзода с увеличением

Рас.т. .Теоретическая оптимизация температурного профиля процессов СЦ углеводородов

(а - С4Н1П, О - 05Н|2, в - сдаз, г -I -5<?£г, 2 - 5еб ¿т , 3 -еогЫ, 4 - ми , 5 - Т

времени контакта повышается, при этом температура качала реакции стремится к своему минимальному значению, что видимо определяется избыточным парциальным давлением кислорода в начале реакции и, по мере éro расходования температурная область стабилизируется, т.о. возникает необходимость поддерживать изотермическая режим и по мере полного исчерпывания кислорода приходится повышать температуру реакции, чтобы иметь возмоззюсть получить максимальный съем целевого продукта.

' Такой тепловой режим наиболее полно может быть реализован в многополочном адиабатическом реакторе.'-

'Оптимальное проектирование многоцолочного_ адиабатического реактора

Задача оптимального проектирования процессов сводилась к необходимости выбора мяогополочного адиабатического реактора с промежуточным теплосъемом и посекционной подачей кислорода, обеспечивающего максимальную производительность аппарата с минимальным временем контактирования при технологических - ограничениях следующих'параметров процесса: I) из условия работы катализатора 803 Т 843; 2) по парциальным да&чениям исходных реагентов селективности (Sel)' и конверсии (Conv); для процесса ОД МЦП.

Решение задачи оптимизации при соответствующих ограничениях представлено на рис.2, из которого видно, что максимальный съем МЦПЕ и.ВДЩ с единицы объема катализатора достигается в двухсекционном аппарате при г = 0,95с. (г1 т1п= 0,75'с', t2 mln=0.20 с). Увеличение^ количества секций приводит к дальнейшему повышению побочных продуктов й снижению производительности процесса.

Полученные результаты показывают, что оптимум значений начальных параметров находится в области еысских концентраций МЦП и 0г. Так, повышение начальной концентрации МЦП от 0,455 до 2,0 кПа (при- Tmln = 803К) приводит к увеливенто съема МИЛЕ с единицы объема катализатора после второй секции с.18 до 128 г/л(катгч. При этом селективность по МЦПЕ увеличивается с 73,0 до 80%, а время контакта т уменьшается от 1,2 до 0,95 с. Дополнительная подача 02приво'дит к уменьшению съема МИЛЕ с 143 до 128 г/л(катгч, при этом конверсия МШ изменяется от 14,3 до 61 %. С увеличением верхнего предела температуры на входе' секции, повышается выход ароматических углеводородов, продуктов деструктивного окисления МЦПЕ, что приводит к'снижению съема целевого продукта.

0,5 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0.9 Гд

Pre.'2. Опта.гсааазя ОД !Ш з язоиерц ЩПЕ.МЦВД & адхабата-чсском реакторе с nptó£.£yro4Hií,i теплосъемом

" ■ 1 - р{ЗцД'2 - \ » 3 - т , 4- Cönv/, 5 -Зе£т, ' s-seßjf» 7--Qr •

Разработанная программная система по оптимальному расчету .. секционированного адиабатического реактора с промежуточным тепло-съемом и посекционной подачей кислорода Еключенз в Гос.ФАЛ СССР.

Оптимизация совмещенных реакторов процессов '

ОД углеводородов.

Выбор оптимального контактного аппарата проводился путем ап-'проксимации ТОТП комбинацией адиабатического реактора идеального вытеснения со стационарным и аппарата с псевдоожи:;;ешшм слоями катализатора.

Были рассмотрены два типа реакторов: адиабатический секционированный с раздельной подачей кислорода в каждый стационарный слой и аппарат с псевдоокиженным слоем катализатора. Съем тепла осуществляли [/.Злсекшюшш:^! теплообменниками.

Процесс в адиабатическом реактора описывался квазиго.могенной моделью. Задача оптимизации СЕодаась к поиску конструкции, реактора с минимальным временем контактирования в кавдой секции-, с учетом технологических ограничений и обеспечивающей максимальную производительность единицы объема катализатора.

' Для оценки эффективности совмещения процесса окислительного дегидрирования н-бутана в адиабатическом аппарате со стационарны;,! организованным псевдоожизхенным слоями катализатора была использована двухфазная модель псевдоокпхэкного слоя при заданной полноте превращения н-бутана, равной 25%,

Анализ зависимости селективности процесса от интенсивности меяфазного обмена показал, что в условиях организованного псевдо-о&иэкенного слоя суммарная производительность по дивинилу и н-бутилену достигает 250-300 г/Сл(кат)*ч], в то время как в обычных изотермических условиях она составляет лишь 40-50 г/(л(кат)'ч].

Трехсекционный адиабатический аппарат с промежуточны;.! тепло-съемом и посекционной подачей кислорода позволяет получить после второй секции О1^ 80 г/[л(кат)'ч] при тт1п = 0,81 с и Ср = 92 г/Сл(кат)*ч].при т = I с после третьей секции.

Анализ полученных данных показывает, что процесс ОД углеводородов наиболее полно может быть реализован в каскаде реакторов, где квазистационарный участок ТОТП наиболее оптимально аппроксимируется реактором с организованным псевдоожиженным слоем оксидного катализатора.

Окончательное технологическое оформление реакционной системы

возжетй с учётом оценка техшко-йкснсг.яческих показателей в процессе и&ьггаядЯ в укрупненном массйг&Сй.

Эффективность разработанных каталитических процессов ОД С4-С13 парафиновых углеводородов в секционированных- адиабатически реакторах в рекомендуемых режимах подтверждено пилотными ис-

Несгационарная.конбеетйЬнаО. ддфД&уаия тепла- й массы.

Для подавляющего числа промышленных катализаторов с диаметром 1,6-2,0 мм имеет место либо тепло- и массоперенос газа внутри зерна но механизму объемной, либо кнудсеноЕской дифузии» Дйбо по обегал механизмам одновременно. При высоких перепадах давлений внутренний тепло- и массоперенос,- однако,Может сгу^ествляться не только за счет диффузии, но и в результате вынужденной конвекции. Кроме того, для высокоэкзотершиесгг^'процессов» когда необходимо учитывать внутренний разогрев зерк-а» перенос тепла в Последнем происходит не только вследствии теплопроводности, но и с конвективным потоке:.;, что до сих пор практически не рассматривалось йи "г:: наборе методгки испытания катализаторов, ш При мод^лироваюш процесса.

Установлено,что конвективный перенос на зерйе играет существенную роль на примере процесса ОД МЦП при повышением даллеж:;:. Исследование проводилось в два этапа. На первом этапе пройдено исследование процесса в кинетической области на лабораторной установке с бэзградиентным реактором. Механизм реакции ародсТзвлзл е табл.1.

Ш В'^рс" этапе рассчитывались.эффективные коэффициент:; диффузии тепло- и массопереноса для каадого участка реакция как -гокошюнентной систеш.

По данным ртутной пирометрии, при общей пористости зер^а 5=0,284, большую часть объема занимают поры радиусом менее 20 А, можно предполс:кить, что кнудсеновская диффузия Судчт приву&лкро-вать.

Числа Рейнольдса определялись по формуле:• 40 Рем'"0

Не

6(1-9) [1

= с,': кг/м3- плотность смеси; и 0.2 м/с - линейная •2 - 0,2 - ГО"3 м - эффгктивннй егметг часта»;

-20ц,- 3,2"10~5 кг/м'с.- динамическая вязкость снеси.

Коэффициенты' эффективной диффузии определена по следующем!' уравнению: 19400-62 Т(1)

' ' ^ =' б-зуд-Рч

где: 1 = 1,4- ключевые компоненты: (.{ЦП, МЦПЕ, 1ЯЩ и 0г; 0 - 2,6 коэффициент извилистости; в = 0,25 -средний объем пор;3 ==160-180 м2/г - удельная поверхность частиц; р = 1620 кг/м° - кажущаяся плотность частиц;. Т (783-843) К - область варьирования температуры; м,- 84;82;80 и 32 - молекулярная масса ключевых компонент.

Получены следующие эффективные коэффициенты диффузий 6ф>= 0,00305; 0,00308, 0,00314; 0,00497 см2/с при средней температуре Т=823°К. •

Численные значения критериев Шмидта для ключевых компонент имеют следуюсие значения:

БС1 = 52,43; 52,99; 51,15; 32,18.

Критерий Шервуда определен из следукцзй зависимости: = 1,75-Ее1/2 • Бс1

,1/2 • ел1 /з _

Для й = 0,2 с;л получены сгедувдае зффехяквше коэффициента массопередачи: - = 0,2558; 0,2579; 0,2622; 0,4168 см/с.

Г.-.оС^нциек'Г геплопроводгюсти от потока к зерну определен по формуле лоберли-Марзадка. • - -

.а 0 ккал о кал

К «= (0.268+0,00145 II— } = 0,297 ¡¡^¡р = 0,81'М"3^^

лги с - 0,34 кг/мг*см - Басовой расход смеси.

_ Коэффициент теплоотдачи от зерна к' потоку определяли по формула Фрослинга: . ■.

а.т. О,1/3 й-и -Б 1/2 а 11 = 2 + 0,6 Рг * ( -^- ) = 3,24

а = .13,61-Ю-3 ----коэффициент'теплоотдачи.

смй,сек'к .

Проведено моделирование процесса ОД ЩГ на, зерне оксидного катализатора с учетом конвективного тепло- и массообмена в классе

параболических уравнений. Модэлпровазие процесса проводилось в предположении, что в ядрэ зерна алеет место кинетическая область (D?<3 = Xdq = 0), а на границе зерна - только конвективный тепло и массообмен.

Реиеште модели осуществлено ' модифицированным конечно-разностным методом.

Численное репенпе модели позволило построить радиальные концентрационные и тепловые профили для рззетшх времен контактирования. Как следует из рис.З пря Р^ = 11,4 кПа, . Р0. = 4,6 кПа,

начальной темпераруре Т(0,г)' = 783 К, иаге разбиения по радиусу Дг =0,75'Ю-3 н и х а 1,2, величина, адиабатического разогрева в ядре зерна достигает 55 К. И если на расстоянии 0,075 'Ю-3 м от поверхности катализатора - 836 К то па поверхности зерна тегятература падает до 827. К я в пограничной зоне приближается к температуре потока, и составляет 7SS К. .

Уменьшение температура зерна по мере приближения к ее поверхности приводит к тому, что наблюдается обратная картина в концентрационном поде. Профит' концентраций практически не меняются по радиусу зерна и только б'/:~е к • поверхности несколько пзмекяится за счет повпмшя гфеяде всего ее температуры.

Проведённый численный анализ позволяет - сделать предположение, что лкмятяруэдеа' стадией является,именно, сом акт.химической резким, а не адсорбционпо-дэсорбцисзЕые процессы проходящие на поверхности катализатора и без потеря общей достоверности. Расчет

математической модели процесса ОД МВД мокло проводить по одномерной модели идеального вытеснения. Разработанная математическая модель процесса на' зерне катализатора позволяет прогнозиро-• вать проведение процесса в трубчатых реакторах. .

Оценка толщины теплового и концентрационного пограничных' слоев.

Как следует из численного эксперимента (pic.3), с увеличением скорости движения газовой смеси, концентрационные и тепловые профили практически остаются плоскими, а затем начиная с некоторого расстояния б от поверхности катализатора, происходит резкое изменение. Следовательно, основной перепад концентраций и температуры от их установившегося значения происходит в концентрационном и тепловом пограничных слоях и бт соответственно.

Р'сЛ. Радиальные профм" температуры т кони ¿игран гг для различных времен контакта г.роыесса Од МШ аа зор..о окстдмого катализатора пр? Р?щ=П,4 ¡<Па, Р°0^=4,6 кПа,

Т. =1^1533 К (I - 1,2с, 2 - ч - п,«с, 4 - п,6о,

5 - л,4с)

Газообразный реагент, преглэ- чем адсорбироваться на поверхности катализатора проходит -через пограничный слой и затем через поры диффундирует к активной поверхности.

Процессы окислительного дегидрирования углеводородов относятся к классу очень быстрых реакций, для которых коэффициент зфективности внутренней части гранулы очень мал, поэтому ролью, пограничного слоя пренебречь невозможно.

Проведенный численный эксЬеркмент позволяет сделать предположение, что различные участники реакции п.температура'имеют различную толщину пограничных слоев, являясь функцией времени контакта.

При этом сделаны допущения:

.1. предполагается постоянство толщины, пограничного слоя по всем сферическим координатам; г'

2, толщина пограничного слоя является функцией от.времени контакта:

3. отсутствует отрыв.'пограничного, слоя от поверхности частицы;'

• 4. предполагается ламинарное обтекание частицы газовым потоком. ' -

В результате преобразования уравнений, характеризующих пограничные условия, получены критериальные зависимости материального и теплового балансов по газу, дпфундпрутеего через пограничный слой к сферической поверхности катализатора по уравнению, которые после некоторых преобразований для ключевых компонент принимают вид: \ .

толщина концентрационных пограничных слоев: . '

а • —

0. = -:-;-- 1 ■ 1,П

где 1 - номер ключевого компонента,

толщина теплового пограничного слоя: .

й

л = -

т 0,25'йе(тг)'Нг +В(т)*Ми х

где А±ес> - (С11П- С*1П)/(С1>П_1- С1>п)

В(х) = (Тп - -

-?Л-

мм

о - МЦП

л- мцпе

о- температура в - кисмро д

Рис.4. Профиля теплового ? длффузнойного пограничных слоев процесса ОД ЫЩ

(X - температура, Я - ЩП, 3 - МЦЦЕ, 4 - 02)

Профили теплового и диффузионного пограничных слоев процесса ОД МЦП представлены на рис. 4. Сложный характер кривых, очевидно, объясняется особенностями процессов парциального окисления углеводородов, в частности высокой экзотермичностью и сложностью механизма реакции, наличием-конкурирующих реакций (окислительного и обычного дегидрирования).

Как следует из эксперимента, с увеличением времени контакта толщина диффузионных пограничных слоев продуктов реакции - расширяется, а для исходных компонентов - суяается, что объясняется презде всего отсутствием продуктов реакции и избытком исходных компонентов в газовом потоке. С увеличением времени контакта толщина теплового пограничного слоя, сужается, а температура в конце пограничного.слоя приближается к 'температуре потока. В области течения конкурирующих маршрутов при х = 0,6-1,0 с толщина пограничных слоев меняется незначительно.

Проведенные исследования на зерне оксидного катализатора процесса ОД МЩ позволяют оценить, взаимное влияние толщины теплового и диффузионных пограничных слоев на химическую реакцию, что особенно важно для интенсификации разрабатываемых процессов.

Моделированир процесса РОД углеводородов в организованном псевдооядвкенном слое оксидного катализатора.

Для оценки эффективности осуществления процесса ОД н-бутуна в псевдоожижешюи слое катализатора была использована двухфазная модель псевдоояздкенного слоя при заданной полноте превращения н-бутзна, равной 25%.

Анализ процесса в условиях неограниченного межфазного обмена, проведенный в температурном интервале 880-920° К, мольном соотношения на входе С4Н10: 02: 1^0= 1:1,25:10, начальной мольной концентрации н-бутана Р)0= Р1'0= 0,08 показал, что селективность с ростом температуры имеет слабую тенденцию к снижению в случае' дивинила и повышению - для суммы дивинил + н-бутилены. Максимальный уровень селективности Sels в изучаемых условиях не превышал ~85$. Уменьшение температуры в целом невыгодно сказывается на производительности, так как время контакта для достижения конверсии Con V резко возрастает.

Проведенные исследования позволили оценить влияние интенсивности мегзфазнсго обмена на концентрацию кислорода в реакционной

зоне. В плотной фаза с по&г;о>шам р остаточная концентрация кислорода возрастает, а в пузырьковой - несколько снижается. Это свидетельствует об ускорении подвода кислорода к поверхности катализатора и повышению коаЭДициента его использования. К противоположным тенденциям приводит повышение температуры.

о, се -

0,5! 0,54

2 3 Н

о,и

0,73 с,тн оуо

С,61

260 Рос.

750 900 д20 тк

5

«60 ««о £оо Т,к

Ко: ПО Зое 91а Г,<

<бо «го эоо 9« т,

Рис.5. Зависимость селективности процесса по допинилу (а! и по суете диЕинилаш-буталекы (б) от температуры: 1~р=0,2 с"1; 2-0,5; 3-1; 4-5; 5-10,0.

Рис.й. Температурные зависимости производигельноети катализатора по дивинилу (а) к по сумме дашглил+н-бу-ткл-пы (б): 1-р=0,5с~1; 2-1,0; 3-5,0; 4-10,0.

Характер темюратурных кривых селективности процесса существенно зависит от интенсивности межфазного обмена. Для селективности по дивинилу (рис.5а) зависимость ее от температуры достигается лишь при высокой интенсивности меяфазного обмена ф>5с"1!, при этом значения Б относительно тики. В то зке самое время интенсификация межфазного обмена резко повышает суммарную селективность процесса, что отчетливо видно из рис. 56, в области р = 5... 10 с-1 значение 0,78-0,83, в области р < I о"1 значение 32= 0,74. Изменяется сам характер температурной зависимости (рис.5 б); для области слабого мезфазного обмена характерно монотонное увеличение селективности, при умеренном кеяфазном обмене (Р Л с"1) - слабая тенденция к снижению, а в области интенсивного мезфазного обмена (кривые 4,5) наблюдаются характерные максимумы при Т = е80-900 К.

Из анализа профилей, приведенных на рис.6, становится вполне очевидным, что селективность процесса по дивинилу не может служить критерием оптимизации процесса: цри снижении р до значения р < I с-1 заметное повышение селективности по дивинилу сопровождается резким снижением производительности до величин,' не имеющих практического смысла. Максимум производительности находится в хорошем согласии с максимумами суммарной селективности (рис.56,).

На рис.6 видно, что повышение меифазного обмена переводит процесс в кинетическую область, ' в которой зависимости 0(Т) становятся более выраженными. При р<1 с"1, процесс существенно зависит от мекфазного переноса. В условиях организованного псевдоокикенного слоя суммарная производительность по дивинилу и н-бутиленам достигает 250-300 г/л(кат)'ч, в то время как в обычных условиях не превыпает 40-50 г/л(кат)*ч.

00Д н-бутклена может быть осуществлен в организованном псев-доояюкенном слое при Т=880-900 К и относительно низких разбавлениях водяным паром исходного сырья.

Анализ устойчивости стационарных состояний дегидрирования мэталциклопентана.

С целью выбора промышленного реактора, изучены вопросы устойчивости высокоэкзотермического, многомаршрутного процесса ОД ад в многополочном адиабатическом реакторе с промежуточным тегт-лосъемом, с посекционной подачей кислорода. Проведена оценка при

каких условиях напаш.:.. .возмущение по температуре входящего в* реактор потока нэ будет нарастать со временем. С атой целью била разработана математическая модель динамики процесса. Построены передаточные функция по всем динамическим каналам и затем они бы-, ли объединены в обдую передаточную функция системы, позволившую • исследовать вопросы устойчивости я синтезировать систему управления на стадии проектирования.

При выводе общей передаточной функция системы '"реактор-теплообменник" , исследование ограничивали ргмиак адиабатического реактора с постоянной скоростью течения потока по сочонко еш?,ра-та. Смешением потоков, массо.юрэдачей, падзнаом дошши и взио-ненияш плотности пренебрегали. однако, юрзходом тепла от газа г; твердому катализатору пренебречь нельзя, к он представляется общим коэффициентом теплопередачи, ушошашм па Биективную поверхность теплосье.'.'а к на разность температур мзЕду. потоком газа • и квердаин часящаа. Предполагая, что реакция проводит на .поверхности кйтолазагора в кинетической области, всс:г; явлениями диффузии так» пренебрегаем. ;

материальный баланс для ключевых компонент процесса ОД КЩП имеет вид:

есуат + еас^ж = 1 = хТб (I)

балансы: для газа могут быть представлены как: = а Рьф>(1"-1) - еррСрбГЖ (2)

по оксидному катализатору нмеот вид:

о « - а Р^.СТ'-Т) - %кРквг/д1 (3)

Проведено исследование переходного реяима систем "ха-ллчес-квй ре актор-теплообменник" с точки зрения устойчивости цря малых отклонениях от установившегося состоятся. Обычные метода исследования устойчивости линейных систем основаны на розмоквости отыскания на плоскости комплексной переменной особых точек передаточных Функций. Исходя из этого были рассмотрены условия, при кото-

тепловые ет

р с —

рых любые особые точки расположены в правой полуплоскости и определена необходимые условия- устойчивости реактора:

б ' -> <р '2 1г,-Дг .

где: Аг1>т, = (дг±/дТ')/1,л (4)

Оценка выполнения необходимых условий устойчивости на выходе адиабатического реактора была проведена при следующих начальных и граничных условиях:

С1 0 = 11,4 КПа; С3 0 = 4,6 кПа; Т0 = 7АЗ К при -с=0

С,', - 0,87 кПз;' Сг\ = 1,4РкПз; 'С =3,77 кПа; ?1с=841К при г=х1,

анализ процесса ОД Щ1 в рассматриваемой области по.чгзал, "го процесс устойчив, постольку вто."" ггся услоЕ'лг (4) аРэф_= 46,6-10'' кал/м3,ч'к и рк 2 ^,=0,45*10бкал/!.;3-ч'к.

Следовательно, выполняется необходимое условие устойчивости, т.е. разомкнутая система, определяющая передаточную функгдга реактора всегда устойчива. Но для того, чтобы передаточная функция всей системы была устойчива, "нес^ходгао ввести передаточную функцию теплообменника.

При построении модели реактора как систем с распределенными параметра:,и принимаем, что удельные теплое!кости гздкостей и стенок, коэффициенты теплспеседачи по всей длпге теплообменника постоянны, потерн тепла равны нулю и гидродинамика потоков определяется закопом идеального вытеснения,'

Считая, что на вход горячего потока подано единичное ступенчатое возмущенна, мояко получить следующее' выражение для переходного процесса по динамическому каналу: "Тги на входе-ЯТ2П па выходе реактора: . . ..

I ' •

Тг(Б) = з . Яг2(3,Тй) . * (5)

Поскольку'в теплообменнике предполагалось, что поток поршневого режима, то в этом случае передаточную функции по рассматриваемому каналу Я22 моею приближенно представить в виде звепа запаздывания. } ■

Передаточные функции системы "решаор-тепло'обквштк", представляют собой достаточно сложную динамическую систему, поэтому

-30. существование, подобной систеш невозможно оез применения САУ. Критерий устойчивости системы "реактор-теплообменник"

' После определения передаточных функций по всем динамическим каналам систем "реактор-теплообменник", необходимо было исследовать ее на устойчивость работы. Критерий устойчивости выводится из .передаточной функции всей систеш "реактор-теплообменник", где v - детер^шат I - AGE, т.е.

V =.(I2-AGE) = I - Wp(S)-ir(S)-fe-^iS <6)

где: Wp> W.p- передаточные функции реактора и теплообменника по каналу "температура на входе" - Температура на выходе" реактора.

Общее установившееся значение ь сйстеме при единичном скачке температура входного потока может Сыть найдено в виде Функции от Р..

Элементы уравнения (ь) являются аналитическими функциями на правой полуплоскости и на мнимой оси, .так что моею применить теорему о конечном значении при уорбии, что Ilm v ^ 0.

• ß,S

lim v = Um (I) - 1 ~ Um Ф.,41т Н_. (7)

Проведенный числегтай эксперимент позволил определить передаточные функции:

ДТВШГ I.S&

■ ф = = -и цтф = Е = 1,39,

. 44 _ ДТЕХ (I,94"S+I)(2,43'S+I) 44

где R изменение установившегося значения температуры потока, исходящего из реактора при единичном скачке температуры потока. Определяем И и IL, = I/E, где Е - величина, обратная измэн-з-

3=0

'ним установившегося значения температуры холодного потока, выходящего из теплообменника ¡три единичном скачке тешературы гср< го потока, входящего в теплообменник. Передаточная функция

е,25-10_А I '

К = - или - - Е = 0,12*10"" .

г1 (36,5'S+I) Е=о Hg.

Поскольку R<E, то система будет устойчивой. Sip:; Ч~'£ - кем- •

фициеьт усиления устойчивой системы есть««. Когда R>E, по аналогии с теорией усилителей с обратной связью, система неустойчиза, так как' полюса общей передаточной функции перемешаются из левой комплексной полуплоскости в правую.

Следует отметить, что критерий (4) обеспечивает условие устойчивости, как для разомкнутой так и для замкнутей системы. Это является необходимым и достаточным условием для разомкнутой системы реактора и необходимым условием для замкнутой системы с теплообменником. Удовлетворения критерия R<E есть необходимое и достаточное условие устойчивости замкнутой система реактор с теплообменником.

Можно охидать, что при непрерывном управлении реакторной системой, отклонения от установившегося состояния будут малы и передаточные функции выведенные для элементов системы и для системы в целом будут применимы.

Полученные передаточные функции позволяют еще на стадии проектирования решать проблему аппаратурного оформления и синтезировать 'систему оптимального управления и регулирования высокоэкзотермических процессов ОД углеводородов.

Тепловая устойчивость многополочного адиабатического реактора с промежуточным теплосъемом и посекционной подачей кислорода. .• '

Процесс ОД (ЩП проводился в многополочном адиабатическом реакторе в автотермическом режиме, используя горячую смесь продуктов реакции для подогрева исходной смеси во внешнем межсекционном теплообменнике. Появляющаяся при этом положительная об-'ратная связь по каналу между температурой смеси продуктов на выходе из реактора и входной, может привести к неустойчивости стационарных реяимов. Поэтому соблюдение неравенства

х < Х0 .. (8)

является необходимым условием устойчивости процесса, где x=dl(l)/dl(0) представляет собой параметрическую чувствительность температуры на выходе реактора к изменению температуры на входе аппарата:

1/е - ехр [-а(1-е)/е] Т(1)-Т*

х = - = ---(9)

0 1-ехрС-а(1-е)/е)J . е[Т(ОЫ1*

Рис.7. Изменение ацяабатхчгского разогрева процесса ОД !,Ш в заагсяаости от начально;!' температура Т0 ил различных времен контакта Ъ (I - 0,6, Я - п,й, а - т,п, 4- т,«о) прз Гщ^П.4 кПа, П0 =4,« к Па

где: T(û), T(I), Т* - температуры: входной, выходной и.исходной смеси и находится из решения математической модели теплообменника, отвечает противоточной модели идеального вытеснения с учетом граничных условий.

Исходя из- того, что математическая модель теплообменника имеет инвариант, откуда

Т(0) - Т* = Тад/(х0-1) где: xQ определяется уравнением <9).

Численные значения адиабатического разогрева Тад=Т(1)-Т(0) процесса ОД МВД в зависимости от изменения начальной температуры смеси на входе реактора для различных времен контакта: т=0,6; 0,8; 1,0; 1,2 получены из решений математической модели процесса при начальных парциальных давлениях МЦП-С =11,4 кПа и кислорода -•С,= 4,6 кПа для различных начальных тешерэтур представлены на рис.7.

Теплообменник подбирали по г —тя устойчивости ведения процесса и соблюдения условия:

Следует отметать, что с увеличением времени контакта; коэффициент параметрической чувствительности х резко возрастает,-(рис.8).

Как видаю из рис.8, например,, для t=I,6 с, максимальная допустимая температура на выходе реактора = 843 К н х = 2,1. С учетом условий (8), принимаем: х0 = 2,5, ^а теихзрэтура смеси: Т* = 300 К, тогда е = 0,26, а тетятературу Т (0 ) .определим из рис.7.

Из зависимости (9) определяется относительный коэффициент теплопередачи: а = 0,97.. Коэффициент теплопередачи ивзду горячка и холодным потокам! определю,! из уравнения:.

а = - = -—2- = 0,97

С 'U d *C_"U

Р р

предполагая для поршневого режима l/dj = 10.

Линейная скорость потока: U = UBS/9 = 0,2/0,4 » 0,5 м/с, где 9 - порозность слоя; UB3 - скорость фильтрации потока в насадке. Тогда kj = 18,7 кк/(м3-ч-к). ' ■ ;

Изменение коэффициента байпасировапяя по теплу - е для различных времен контакта с учетом технологических ограничений по

Р--с.В. ¡-е.злс'::лость параметрической чувствг-тельиост'!! X от вре:/,ен-ч контакта дяя раатчшхх 1 температур на входе реактора (Т - «03, ?. - 823, .4 - Н4Г-Ш

0.2 С,Н 0,6 0,8 -»,0 "С, С

3

¿4 0,4

0,3 од

Рдс.'Н.

косЛр-пгента рги>рку-

по тепчу £ от времен'» контакта, на входе реактора (СГ=П,4 С4=4,и к Па)

0,6

0,5

<о

"С,с

тегглу (803^Т$843) представлен на рис.9 и как следует из рисунка, с увеличением времени кснтгкта линейно увеличивается. Тагам образом, с увеличением времени контакта, приходится увеличивать и долю е, что в конечном счете сказывается на производительности аппарата.

Интенсификация, оптимизация и оптимальное управление процессами ОД углеводородов.

Численное решение задачи теоретической оптимизации парциального дегидрирования С4-С5 алифатических и С5-Сб алтшлических углеводородов позволило проанализировать влияние основных технологических параметров и сделать вывод о принципиальной возможности проведения слозшых экзотермических процессов окислительного превращения углеводородов в многополочном адиабатическом реакторе с промежуточным теплосъеыом и посекционной подачей кислорода.

Разработанный программный модуль по оптимальному расчету секционированного адиабатического реактора с промежуточным тепло-съемом и посекционной подачеЯ кислорода, защищен авторским свидетельством и позволяет: определить оптииолыюа количество секций с миншальнам временем контакта; расчитзть посекционную добавку кислорода; подобрать начальную температуру смеси и концентрацию кислорода, обеспечивающие максимально' съем целевого продукта с еданицы объеглз катализатора с учетом технологгтческих ограничений.

С целью оценки экономической эффективности процессов, была реиена задача многокритериальной технико-экономической оптимизации.

Проведение технико-экономические исследования позволили проанализировать задачу внбсра оптимальной производительности процесса при использовании, различных экономических оценок в качестве критерия оптимэльности.

Полученные численные значения оптимальных'параметров опробованы на лабораторной установке с секционированным адиабатическим реактором с промежуточным съемом тепла. Полученные данные проверялись на опытной установке ОПЗ ИНХП АН Азербайджана, положены в основу проектирования процесса ОД н-парафинояых углеводородов на оксидных катализаторах.

Основное содержание диссертации положено в следующих работах:

1. Абилов А.Г., Алиев K.M., Ахундов A.A., Алиев B.C. Система автоматического управления процессом окислительного дегидри- . ронания бутилена в дивинил в секционированном реакторе со стационарным моем катализатора.' //Техническая информация АзНИЖЕИ "Химия и нефтепереработка", Баку, 1972, ;Uü, с. 1-4

2. Абилов А .Г., Алиев K.M., Ахундов A.A. Оптимизация и управление процессом окислительного дегидрирования нкзаж Ох-С5. //В кн.: Материалы Ш Ыездународаого Симпозиума по использованию вычислительной техники в химической технологии. Тез. докл.- Ш1Р, Глибицэ, 1974, с.269-234

3. Абилов А.Г., Алиев K.M., Ахундов A.A. Исследование нестационарных процессов в контактных аппаратах с промежуточным теплообменником для синтеза САР. // "За технический прогресс", Баку, 1S7S, .СЗ. . ■

4. Абилов АЛ'., ¿яки K.Í.Í., Лхундол A.A. Применение детермншро-вашшх моделей и' wmmmsMposöüUoa системе улравлония хнмл-ко-технологкческим 8кспзр:шентом; // в кн.: Гзтериалы IX Всесоюзной школы. Автоматизация научных исследований в химии и

. химической технологам- "Элм", Баку, ¡377, с.224.

Б, Гусейнов Н.М., Абилов А.Г., Ахундов A.A. Алгоритм адаптивного управления оштио-прогтхешш реактором б системе с двиау-ецися потоком катализатора. // Абтсмэтнзация научных исследований в »as-i и хк.згчс-ской о^яэлэпз! ( материала IX Всесоюзной ккэ;оЛ- "Элм", Баку, с.232.

6. Abilov A.G., AliOY K.M., Allyarov It.J., Alüiundo? A.A. Investigation and Algorlthmisation in a Syeten Controlins Ch-mlcal Experiments. // -5-th. Syir.posiu;i Co;jputere in Chemical Engineering. Vyeoke- Tatry - Hi£h - Tatras, Czechoslovakia, 1977, p,eos-ai3

7. Ахундов A.A., Алиев H.u., Абилов А.Г., Гусейнов Н.М. Система управления нестационарным процессом каталитического окисления oriuwns r¡ от?«» отмена в роахторе с движущимся слоем катализатора. // Б и;.: Динамические регамн в химии 31 химической технология. Сб. науч. трудов - Новосибирск, 1979, 4.1,6, с.93

8. Ахундов A.A., Таллинский P.M., Гадаи-Касумэв B.C., Баяиров H.A. Оптимизация процесса одностадийного окислительного дегидрирования н-бутааа в дивинил на катализаторе Л-8Н-2М. //

Asepö. Хим. :::уряал, 1932, Л5, С.3-7

9. Ахундоз A.A., Гадп-Кзсумсв B.C., Сейфуллаева Я.Ii., Талышин-ский P.M., рлзаев Р.Г. Кинетическая модель реакции одностадийного окислительного дэгддрирования -изспентана в изопрен. // ДАН Asepö. ССР, 19S3, Т.39, Л2, С.42

10. Ахундов A.A., ГажавшсккЗ P.M., Гадаи-Касумоз B.C., Ризаев Р.г. .»¿атегяжгеесксв моделирование процесса одностадийного окислительного дегидрирования изопентана в изопрен. // Азэрб. ягод, муриал, 1933, Й4, с.З

11. Алиев B.C., Ахундов A.A., Толывинскяй P.M., Гадай- Касумов B.C., Ризаев Р.Г. "япорсия базиса птогоьнх маршрутов слоа-шх хкмпче.скпх реакций. ДАН Азерб. ССР, 1931, т.40, .»ЯО, с.59-81.

12. Алиев B.C., Ахундов A.A., Гадш-Кзсумов B.C., Талшинский Р.'!., Рлзаев Р.Г. Оптажзацгя л-т.аттического секцконлро-ванксго реактора в процессе с;:т: '„льного дэглдрирс-пиы изопеитан-:гзоа:.:идзлоЕШс смесей, //'Д'Л Азорб. ССР,Баку, 1934, .'37, с.61 . •

13. Алпиардапоз Х.м., Ахундов A.A., Уэхтизб О.Д., Демироз h.h. Кинетика окхгсдптельпсго дегодрт^оЕзння нетпдцйклспентана на апкмсмзягач каталигсторэ. . в ВИШИ;. 1935, .'М505-65, с.14

14. Алиев B.C., Касимсз A.A., Ахундов A.A., Исмгйлсз З.П. // Ис-следоваш:е кнноткчеошп: зе:соксмзрностс': процесса дегидрировали в^чжимэлекулярнпх я-парсДякосах углеводородов а пра-сутствин кислорода п составлений кннзт^песких уравнений. Азерб. mi. г-урнал, 19-05, ГЗ, с.32 ■

15. лхуцдоз A.A., Ахиздоз В.М., Сачздова P.O. Олигоалкиларовашге Сеноо-з c-txtjec*! на œrçcoiafî courir,ей каталитической системе. //Гурлал оргепкческоа хита!.- 1935, т.21, J',3, с.1233.

16. Ахупдов A.A., Агглз A.A., .'Зщггоз If."., Агаоз S.M., Бабаев Р.К., Талг::';-тс:с;::1 Р.Т, Матг-мэкгчеслсэ г:эдощ:озаш1е процесса получения, о-крэзоло алялярезгппзм ^знолт метанолом з псев-доо::с::кекнсм слсз ;:ата.т:.т,тора. // ЗОзз. пром., 1987, Д5, с. 271-273

17. Ахундов A.A., Ризаев Р.Г., Талкпзштагй P.M. .Моделирование мяогс:«рзрутнсл реакции в псевдоог.г-:!г,-о:,5 слое катализатора .'/ В кн.: "Х^/реактор-Э"- Материал:! IX Всесоюзной кенферен-

ции "Гетерогенно-кзталитические реакторы", ч Л, Гродно, 1986, с.126-131

18. A.c. Ä1378288 (СССР) Способ получения метилциклопентадиена / Сулейманова Э.Г., Алимарданов Х.М., Ахундов A.A., МусаеЕ М.Р.- нэ поцлегмт опубликованию в открытой печати.

19. Алимарданов Х.М., Сулейманова Э.Г., Ахундов A.A. Кинетическая модель ревшии окислительного дегидрирования изомеров метилциклсйиитека. // Деп. в ВИНИТИ,- 1987,- Я72н2-В37,с.20.

20; Ахундов A.A., Алимарданов Х.М., Сулейманова Э.Г., Бабаев Р.К. Моделирование процесса окислительного дегидрирования метилциклопентана в псевдооиопкенном слое алюмомедного катализатора. // Азерб. хим. журнал,- 1988,- ЛЗ

21. Ахундов A.A., Алимарданов Х.М., Сулейманова Э.Г., Авилов

A.Г.,'Бабаев Р.К. и др. Математическое моделирование и оптимизация процесса окислительного дегидрирования метилцикло-пентена. // Кинетика и катализ.- 1989, т.30, ч.2, с.441-446

22. Ахундов A.A., Агаев A.A., Иядоков Н.М., Талышинский P.M. Кинетическая модель реакции каталитического алкилирования фенола метиловым сшфтом. // Нефтехимия, 1985, т.25, Л2, с. 192

23. Ахундов A.A., Алимарданов Х.М., Сулейманова Э.Г. Кинетика . окислительного дегидрирования метилциклопентана и моделирование процесса в реакторе с псевдооастенным слоем катализатора. // В кн.:"Кинетика - 4" - Материалы IV Всесоюзной конференции по кинетике гетерогенно-каталитических реакций 'Тез. докл., 4.t, М., 1988, с.195-196.

24. A.c. Л1455593 (СССР). Способ получения моноолефинов. / Алиев

B.C., Каскшв A.A., Ризаев Р.Г., Ахундов A.A., Гаджи-КАсумов B.C., Рзаев К.К. - не подлежит опубликованию в открытой пе-

. чати.

25. Алимарданов X.!,'.., Сулейманова Э.Г., Магеррамов С.А., /хундов

A.A. Окислительное дегидрирование циклогексена и изомеров кетилциклопентена на ЯсШ-клиноптилолите. // Нефтехимия, -

• 1983, Т.28, £5, с.628-635

26. A.c. Л 1463869 (СССР), Способ получения изопрена. / Ризаев Р.Г., Гадаи-Квсуков B.C., Талышинский P.M., Ахундов A.A. -не подлежит опубликовании в открытой печати.

27. АОилов А.Г., Ахундов A.A., Касимов A.A., Бабаев Р.К., Алиев

B.C. . Математическое моделирование ОД н-декана в реакторе с псевдооагакенным слоем катализатора.// Азерб. пал. курнал,

1989, Я4, С.53-55

28. Ахундов A.A., Агаев A.A., Индюков Н.М., Алиев Ф.В., Талышин-ский P.M. Математическое моделирование проце'сса каталитического алкилирозания фенола метиловым спиртом. //Азерб. хим. журнал, 1985, JS, с.39

29. Ахундов A.A., Ризаев Р.Г. и др. МАтематическое моделирование процесса окислительного аммонолиза в псевдоожикенном слое катализатора. // Теор. осноеы хим. технологии, 1988, т.23, с.708-710

30. Алимарданов Х.М., Сулейманова Э.Г., Ахундов A.A. и др. Окислительное дегидрирование пяти- и шестичленных алицикличес-ких углеводородов на металлсодержащих катализаторах. // В кн.: VI Конференция по окис-гательному гетерогенному катализу. Тез. докл.- Баку, 1988, с.32-33

31. Абилов А.Г., Касимов A.A., Бабаев Р.К., Ахундов A.A. Кинетическая модель процесса окислительного .дегидрирования н-парафиновых углеводородов ( C1Q-C13 ) на оксидном катализаторе. // В кн.: VI Всесоюзная конференция по окислительному гетерогенному катализу. - Тез. докл.- Баку, 1988, с.241-242

32. Ахундов A.A., Ризаев Р.Г., Пантелеева Ю.А. и др. Моделирование процесса 00Д н-бутана в кипящем слое катализатора при атмосферном давлении. // Теоретич. основы хим. технологии, 1989, т.23, Ä5, С.701-703

33. Ахундов A.A., Талышинский P.M.,, СейфуЛлаева Ж.М., Гаджи-Касумов B.C. Правило Гиббса и многомаршрутные гетероген-но-каталитические реакции. // Докл. АН Азерб. ССР, 1989, т.45, Ä6, с.30-33

*34. Абилов А.Г., Ахундов A.A., Бабаев Р.К. Программа расчета теоретически оптимального распределения температуры в зоне реакции для выбора реакторов каталитических процессов. // ГосФАПП (СССР), программное средство Я50900001136, 1990

35. Абилов А.Г., Ахундов A.A., Бабаев Р.К. Программная система - оптимальный расчет секционированного реактора с адиабатическими слоями катализатора. //ГосФАПП (СССР), программное средство J650900001132, 1990

36. Ахундов A.A., Ризаев Р.Г., Алиева Т.Ч. и др. Кинетическая модель и математическое моделирование процесса окислительного аммонолиза в псевдоожикенном слое катализатора. // Теоретич. основы химической технологии, 1990, т.24, ЛИ, с.146-149

37. Ахундоз A.A., Басаев P.K., Абилов А.Г. Оптимальный расчет секционированного реактора процессов окислительного дегидрирования углеводородов. // В кн.:VII Всесоюзная конф. "Математические методы в химии" ( 1".!Х-7 ), Тез. докл.- Казань, 1991, с. 149-151

38. Ахундов A.A., Бабаев Р.К., Алимарданов Х.М. Моделирование процесса окислительного дегидрирования метилциклопентаяа с учетом диффузии вещества и тепла в зерне оксидного катализатора. // Конференция, Стран Содружества "Кинетика-5".- Иваново, 1992

39. Алимарданов Х.М., Сулейманова Э.Г., Ахундов A.A., Мехтиев B.C. Влияние диоксида углерода на окислительное дегидрирование метилцихлогексана в присутствии модифицированных форм морденита. // Нефтехимия, 1991, т.31, >£6

40. Ахундов A.A., Талышинский P.M., Пантелеева Ю.А., Гаджи-Касумов B.C., Ризаев Р.Г. Дискретная кинетическая модель процесса окислительного дегидрирования н-бутана на N1-V-S1 ( 7-А1г03кат. }. // Деп. В ВИНИТИ, 1990, .43351-BSQ.

оснозшз вывода

1. Развиты теоретические основы и прикладные аспекты оптимального проектирования и интенсификации новых процессов каталитического окислительного дегндр1грованкя углеводородов на основе системного анализа. На базе проведенных кинетических исследовзкй процессов каталитического окислительного дегидрирования С5, Сд~ С10 алифатических и 0^- Сй алицикляческпх углеводородов, предло-кена методика анализа, экспериментирования и интерпретации кинетического эксперимента, установлены адекватные механизмы реакций с учетом даскшяяаши гонкуркрущах плоте;5.

2. На основе зашетичеекоа шдедц сформулгеозана а реиена задача теоретической оптимизации» позволившая на стадии проектирования осуществить поиск оптимального аппаратурного оформления процессов окислительного дегпдрирования ' отличающихся существенной нелинейность*) температурного гкзЗш. Показано, ч-;э оптимальный температурный реяш монет быть реализован в многополочном ссвг.-ещенкси адиабатическом реакторе с промежуточным теплосъемом и посекционной подачей кислорода. Решена задача посекционной оптимизации многополочного совмещенного адиабатического реактора,выбрано оптимальное количество сет:ц:й с гдпшмальным временем контакта, расчитано добавочное количество кислорода и величии теплосъ-ема по секциям с учетом технологических ограничений, псзволивпее осушествить максимальный съем целевого продукта с единицы объема катализатора. Высокая эффективность разработанных алгоритмов и программных модулей подтверждена результатам га апробации на ряде каталитически процессов. Пакет' прикладных програга включены в ГосФАП СССР п могут Сыть реализована в промышленность в рамках САПР.

3. Проведено псследошда процесса ОД Щ1 с'учетом конвективной диффузии тепла и масса в нестационарных пористых-средах, выявлены основные особенности чнслешюго скспэр:кзнто в классе параболических уравнений. Разработай плгсрптп модяфощрованцого метода сеток, позволивший свести решение задачи конвективной диффузии с учетом граничных условий к численной процедуре решения обшшовен-шх дифференциальных уравнений, что существенно умепьсает объем вычислений'в узловых точках, количество итераций, объем оператяв-

ной памяти и почти вдвое сокращает вычислительный процесс.

4. Установлена критериальная зависимость толщины диффузионного теплового и концентрационных пограничных слоев с учетом химической реакции к выявлена область стационарного изменения их от времени контакта. Анализ характера распределения теплового и концентрационных профилей по радиусу зерна процесса ОД МЦП с учетом конвективной диффузии тепла- и массы, позволил установить, что в ядре зерна имеет место адиабатический разогрев и профили температуры и концентраций по радиусу практически плоские и только в пограничном слое наблюдается резкое изменение температурного профиля и как следствие, концентрационные профили приближаются к свое-од граничному значен;», что в конечном итоге приводит к некоторому уменьшению выхода целевого продукта.

5. На основе разработанной двухфазной модели выявлена зависимость коэффициента' использования катализатора от интенсивности иеафаз-ного обмена. Найдена зависимость времени достижения-'заданной полноты превращения и селективности процесса от температуры в условиях неограниченного мекфазного обмена. Оценено влияние интенсивности мезфазного обмена от времени контакта и получеш температурные зависимости производительности катализатора по целевому продукту при различной интенсивности мезкфазного обмена, Показано, что-при возрастают ыег:фазного обмена от 0,5 до' 10 с-1, значительно повышается производительность реактора от 50 до 300 г/л.кат.ч. и суммарная селективность от 70 до 80:5 для процесса ОД н-бута:,:,.

6. Разработан критерий и выведены условия тепловой устойчивосгг многополонного адиабатического реактора с проыояуточшгл твпжось-емом и посекционной подачей кислорода, докздй возможность проп^ дать процесс в автотеркяческоы режиме длл иногомарзрутшк, шео-коэкзотермичеши: процессов ОД углеводородов. Показало, что д}.„ процесса ОД МЦП, с увеличением температуры на входе реактора о? '803'до 843 К, коэффициент рециркуляции по теплу меняется от О,К: до 0,33 при времени контакта - 1,2 с. и от 0,08 до 0,28 при времени контакта - 1,0 е.. В то ке самое время, коэффициент параметрической чувствительности по температуре меняется от 1,8 до 2,ß при времени контакта - 1,2 с. п от -1,6 до 2,2 при времени контакта 1,0 с.

7. Сформулирована и решена многокритериальная задача тохникс-экономической оптимизации процесса ОД н-парафшювых углдоыгсрэ-

дов, способствующая еще на стадии проектирования интенсифицировать процесс, выбрать оптимальную область проведения процесса и осуществить экономический прогноз реализации процесса с учетом различных конъпктуршх изменений в области промышленной реализации. -

8. На основе математической модели динамики процесса, построены передаточные функции по различным динамическим каналам, позволившие .на стадии проектирования синтезировать систему адаптивного управления реш&гаыма параметрами. Разработанные программные модули позволяют осуществить вдентсфака'цкю параметров модели, реализовать оптимальное аппаратурное ' оформление процесса в рамках САПР.

9. Оптимизация процессов ОД углеводородов позволяет в 1,2 - 2 раза увеличить выход целевого продукта с учетом технологических ограничений по сравнению с известным зрггт'П-оашм способом дсгадри-ровэния н создать энергетически еффекз л экологически безопасные технологии с высокими-выходами целевых цродуктов, гоззоля-ше утилизировать выделявдэеся тепло рэакцай за счет создания гибридных реакционных систем.

10. Научные результаты диссертации пологены в основу разработок новых процессов ОД углеводород®, алпробировзнны на- п/о "Нйше-камскнефтехпм"; Сумгантскогл СК и в опнтпо-прогдшленном пополнении - на ОПЗ ИНХП АН Азербайджана и вошли в технологический регламент по проектированию процессов.

Автор выражает искреннюю благодарность академикам АН Азерб. Т.Н. Шахтахткнскому и Ы.И.Рустомову за внимание к работе, ценные "соиетн и замечания при ее обсуждении.

Ахундов Э.в. "Карбойндрокенлерин каталитик оксидлэшдирита деГшдрокенлзчда просеслершщэ оптимал ла^йшлвшдирилмэнин вэ иы-тенсивлэпдирилмэнин елми эсаслары".

■Дяссзртам^а ишиндэ карбо1щрокенлерин мурэккэб, ¿уксэк ек-\ зотермики, оксидлешдиричи дейидрокенлэшмэ просе слэришн систем иэклиаде анализпндэн истифаде олунмасына дайр муЬум елми вэ тэт. биги проблемлэр Ьэлл едилмидар.

Систем шэклинде апарылынш анализ есасннда карбо1шдрокенлэрин ОД просеслеришш ишлэнио 1шзырланмасы ве оптимал ла^Лэлашдирил-мэсинин методоложи есаслары тэклиф едилмиидир. Бу нее екологя чэ!гэтдгн эффектов технолою^анын ¿арадалмаенна вэ ашагыдакы мзеэ-лэлэрин 1гэлл едилмэсинэ юясан Еермишдпр:

- просесин динамика вэ статикасьшын риЛази моделинин гурулмасы;

- оксид катализатору дэнэта,!индв квм^еви реаксиЛа вэ конвектив истилик ве кутлэ кечиричила^и нэзэрэ алынмагла ' тодгигатларын апарылмасн;

- истилик вэ гатшшгнн сорЬэд лаЛларынын контакт муддэтиНДан критерик асшшнгшшн нув^ан едилмзеи;

- карбойидрохенлэрин ОД просеслэринин или фа зала ри,}ази моделинин тедгиги вэ катализаторун тешкил олунмуи га^нар ла^ просе-

■ сшпш 1^ата кечирюага еффективлиЛишн пиметлэндирилмеси;

- карбо1шдрохенлврин ОД просеси учун характерен олап оптимал-незери температур црофшвши нэзерэ алмагла аппаратур тэртиба-тшшн Ьолли;

- чохпиллелп адиабатик реактордо просесин стасионар Ьалшдз температур да,)онш,лыгннын кафм вэ лабуд швртлэршшн тэ';!кш;

- карбойвдрокенлэрпн ОД просеслэринин ге^ри-стасионар Ъелькни аналитик тедгиги ве "реактор истидеЗишдиричи" системкнде истилик да^шглырнныя иилэниб 1шзирланмасы;

- карбоУщрокенлерин каталитик ОД просеслэришга интенскфикаси-¿асы, ицентифякас^асы ва оптимал идарэ еткэ аспектлэршпш аиализинин апарплмасы.

'-45-o' u i: A ¡1 Y

Aiihuadov A.A. "Gciontlfic 2)uuec of Optima Ijciil,niiij and Intensification of Catalytic G:iiUtitlvo fle-liydrot.cuiition ¡ioocLuea of liyarocurbojiu"

In tiJs v/orit an - jj.vportant ucicntil'ic una applied problem conccrnin^ the implication oi uyuten unulyuio of co^plicatcJ. ljliJily-exo thermal oxidative dcJivaro^rtiutioji .proccuuci; (ODJ of hydrocurbonu lu belli,, Dolvcil.

0« the bui;it> of uyutea analyuia, uothcjdolo( lcol principles of development.and optisua deui;,nini; of hydrocarbon 01/ proceLiu-on, directed toward development of ecolo^icully cffectivc tecL-i.olotie;;, tiro cu^e^tcd. It includca the solution of tho following problems :

- contraction of tho Eiithc:auticol iMdel of dynaiiicu end otu-tico of proccuui

- Investigation on oxide cutulyct Lrali:, taking into account convection theraul- end naao trunufcr ond cheaical reaction»

- cutabliiiliaent of criterion dcpeiidenco of tho thickncLu of thernal end concentration boundary layeru on contact timej

- atudjino tho two-phase nathemtical model of hydrocarbon OD procctiuca and eutiuiation of the efficiency of realization proceuu in organized pneudp-liquefied cutalyut layerj

- solution of the apparatus deuitning problen taking into account peculiar to hydrocarbon 01) proccocea, tho theoroticully optimum teniperuturc profile|

- Einalyoio of thermal utability of steady utatcu of tho procouu in aultiolielf udiabutic reactor and deternination of neceouary and adequate conditions of ututionary theraal stabilityt

- analytic inveuti^utionu of non-oteedy utatou of hydrocarbon 01} procauaoe end development of thomal otabtlity criterion of tho "reactor-heat exohnnear" ayatcnj

- armlytiia of pooBible aupeote of intensification, identification and optieaia control of catalytic hydrocarbon 01) proceaaoB.

3an № i HP ^C n«. n3jrTHn; AniA

Baxy-rcn, up. Aj.i.Mur. 20

I