Моделювання нестаціонарних режимів роботи реактора окислення аміаку в процесі виробництва азотної кислоти

Автор(и)

  • Анатолій Іванович Жученко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна
  • Володимир Олександрович Оніщенко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна

DOI:

https://doi.org/10.20535/2617-9741.3.2020.217902

Ключові слова:

окиснення аміаку, каталізатор, кінетична модель, окиснення, аміак, втрати, платиноїди, механізм реакції, репродукція азотної кислоти, не стаціонарність, моделювання, синтез, швидкість перетворення, старіння каталізатора, відновлювальні властивості, система керування

Анотація

Використання азотної кислоти у різних галузях хімічного виробництва призводить до підвищення вимого до самого виробництва та економічної ефективності процесу. На даний момент відомо багато способів отримання азотної кислоти. В статті розглянутий спосіб контактного окислення аміаку на платино-родієвому каталізаторі, з подальшим виходом азоту на абсорбцію. Окислення аміаку виконують за різними технологіями, зокрема, шляхом неперервного окислення в секційному реакторі каталітичного типу на платино-родієвому каталізаторі.

Для автоматичного керування трьох секційним реактором треба знати механізми взаємодії аміачно-повітряної суміші (АПС) з каталізатором платино-родієвого типу. Математична модель, адекватна дійсному перебігу процесу окислення, дозволить забезпечити високу ефективність керування завдяки виконанню вимог до якості вихідного продукту та зменшенню економічних затрат на виробництво азотної кислоти.

Важливо створити математичну модель реакторного простору в шарі контакту, яка б давала адекватне відображення поведінки каталізатора у ньому при зміні властивостей аміачно-повітряної суміші та реакційного об’єму, що неперервно надходять у реактор. Відомі сучасні методи моделювання використовують узагальнений аналізі вхідної речовини і базуються на апроксимації експериментальних даних про характер протікання процесу окислення. В статті було сформовано математичну модель, яка описує поведінку реакційного простору в реакторі з урахуванням не стаціонарних умов, протікання процесу.

Запропоновано розглядати реактор з трьома шарами контакту, кожний шар як окремі об’єкти з окремими реакційними зонами контакту. Реакційний  об’єм в реакторі формується як сукупність реакційних просторів, шарів контакту з потоком контакту. Властивості каталізатора, який знаходиться в шарі контакту, змінюються динамічно в результаті прояву не стаціонарності протікання  процесу в часі.

Реактор окислення розглядається як явище, що передбачає наявність незліченої кількості випадкових мікропроцесів. Така вербальна модель дозволила визначити методи математичного моделювання, які доцільно використати при створенні моделі для системи керування. Розроблена модель дає уяву про взаємозв’язки між аміачно-повітряною сумішшю та каталізатором. Отримати передатні функції за каналом з вхідною координатою співвідношення аміак-повітря та каналом з вхідною координатою температури суміші. 

Моделювання нестаціонарних режимів роботи реактора окислення аміаку в процесі виробництва азотної кислоти

Біографії авторів

Анатолій Іванович Жученко, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Доктор технічних наук, професор, завідувач кафедрою технічних та програмних засобів автоматизації КПІ ім. Ігоря Сікорського.

Володимир Олександрович Оніщенко, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Асистент кафедри Технічних та програмних засобів автоматизації Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського».

Посилання

Атрощенко В. И. Технология связанного азота / В. И. Атрощенко. Киев: Вища школа, 1985.

Производство аммиака под ред. В. П. Семенова. М.: Химия, 1985.

Атрощенко В. И. Технология азотной кислоты / В. И. Атрощенко, С. И. Каргин. Л.: Химия, 1980.

Производство азотной кислоты в агрегатах большой единичной мощности / под ред. В. М. Олевского. М.: Химия, 1985.

Производство аммиачной селитры в агрегатах большой единичной мощности / под ред. В. М. Олевского. М.: Химия, 1990.

Кучерявый В. И. Синтез и применение карбамида / В. И. Кучерявый, В. В. Лебедев. М.: Химия, 1970.

Горловский Д. М. Технология карбамида / Д. М. Горловский, Л. Н. Альтшулер, В. И. Кучерявый. Л.: Химия, 1981.

Атрощенко В. И. Методы расчетов по технологии связанного азота / В. И. Атрощенко. Киев: Выш. школа, 1978.

Аммиак. Вопросы технологии / И. М. Демиденко [и др.]. Донецк: ГИК «Новая печать»: ООО «Лебедь», 2001.

Химическая технология неорганических веществ: учеб. пособие: в 2 т. / под ред. Т. Г. Ахметова. М.: Высш. школа, 2002. Т. 1, 2.

Справочник азотчика: в 2 т. / под ред. Е. Я. Мельникова. М.: Химия, 1987. Т. 1, 2.

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-11-27

Як цитувати

Жученко, А. І., & Оніщенко, В. О. (2020). Моделювання нестаціонарних режимів роботи реактора окислення аміаку в процесі виробництва азотної кислоти. Вісник НТУУ “КПІ імені Ігоря Сікорського”. Серія: Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження, (3), 28–35. https://doi.org/10.20535/2617-9741.3.2020.217902

Номер

№ 3 (2020)

Розділ

АВТОМАТИЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ

Ліцензія

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  • Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  • Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  • Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).