Моделювання та оптимізація адіабатичного реактору виробництва формальдегіду з метанолу - Курсовая работа

Моделювання та оптимізація адіабатичного реактору виробництва формальдегіду з метанолу Вихідні дані адіабатичний реактор формалін Схема з адіабатичним реактором № варіанта Виробничість по 37 % СНОН, тис. т/рік Концентрація компонентів на вході в реактор, моль/м3 Розміри зерен по шарам каталізатора, м СН3ОН СНОН Н2О О2 1 шар 2 шар 3 шар 1.14 18 2,49 0,0 1,2 3,0 0,006 0,005 0,004 Ступінь перетворення на виході з реактора, % ? 99,5 Число шарів (N) 3 - 5 Пористість шару каталізатора, частки 0,39 - 0,41 Рекомендований діапазон температур на вході в реактор, °С 220 - 260 Максимальна температура на виході з шарів, °С для першого шару не більше 345 для другого шару не більше 350 для послідуючих шарів не більше 355 Можливе використання зерен каталізатора діаметром, мм для першого та другого шарів 4; 5; 6 для послідуючих шарів 3; 4; 5; 6 Відношення концентрацій СН3ОН та О2 на вході в реактор не менше 1/1,095 Вступ Основним методом синтезу та дослідження ХТС в теперішній час стало математичне моделювання, яке засновано на широкому застосуванні ЕОМ. Моделювання окремих апаратів і всієї технологічної схеми зараз все більш використовується як при проектування нових, так і при оптимізації діючих хімічних виробництв. Виконуючи дану роботу використовували прикладні програмні модулі розрахунків за математичними моделями основних типів хімічних реакторів, а також інших апаратів та технологічних схем. Метою виконання даної курсової роботи є оптимізація схема отримання 37 %-го формаліну шляхом окислення метанолу, продуктивністю 18 тис. т/рік з адіабатичним реактором. Формалін - це формальдегід (мурашиний альдегід) у вигляді 37 %-вого водного розчину. Для цього випадку оптимальним режимом є ізотермічний режим при максимально припустимій температурі. ДТпр = - Т = 380-220 = 160 К. Далі гаряча очищена суміш нагріває вхідну до необхідної температури в теплообміннику-рекуператорі. За результатами розрахунку на ЕОМ підбирають параметри роботи шару каталізатора - температуру суміші на вході (Твх) і час контакту (tк), при яких досягається потрібний ступінь очистки і виконуються умови по термостійкості каталізатора, коли максимальна температура на виході не перевищує припустиму. Опис прикладних програм та розрахунків Для виконання розрахунків на ПЕОМ використовується програмні комплекси “complex1.exe” та “GAZO.EXE” “Complex1.exe” - програмний комплекс, призначений для розрахунку трубчатого й адіабатичного реакторів, процесу одержання формальдегіду з метанолу на окисних каталізаторах, а також для розрахунку підконтактного теплообмінника інтервальним методом і самої схеми виробництва, ітераційним методом. У даній курсовій роботі використовуються програми: “Адіабатичний реактор” і “Схема”. Оптимізація реактору окислення метанолу При виконанні оптимізаційних задач необхідно вирішити наступні питання [6]: - обрати критерій оптимальності (Y), що відповідає прийнятим вимогам, і, що дозволяє вирішити поставлену задачу; - скласти чи знайти цільову функцію, що зв’язує обраний критерій оптимальності з параметрами об’єкту оптимізації Y = F(X, U) (7.1) де Х - вектор вхідних параметрів, U - вектор керуючих параметрів об’єкту оптимізації. При виконанні роботи селективність при конкретному значені ступеню перетворення визначають з результатів розрахунків ректора за допомогою програми Адіабатичний реактор для заданого ступеня перетворення, тобто: Sel = f(Pвх, X), (7.3) де Рвх - вхідні параметри програми того чи іншого розрахунку. Боксом та К. Уілсоном як синтез кращих рис градієнтних методів і методу Гаусса-Зейделя, причому пробні досліди для з’ясування напрямку руху також виконують по особливому: методом ПФЕ.