Дослідження реактора окислення аміаку в режимі максимальної продуктивності виходу азоту

Анотація

Виробництво азотної кислоти достатньо складне  і ускладнене різними стадіями виробництва, основні стадії це підготовка аміачно-повітряної суміші для забезпечення та проведення процесу окислення на стадії отримання окису азоту з подальшим використанням на стадії абсорбції з отриманням кінцевого продукту азотної кислоти. У виробництві азотної кислоти особливу увагу приділяють, саме стадії окислення, на даній стадії формується основний продукт, який забезпечує отримання азотної кислоти в ході реакції азоту з водою на стадії адсорбції. Стадія окислення становить основну затратну частину при формуванні цінової функції вартості продукту виробництва, тому завдання підвищення продуктивності роботи обладнання на даній стадії, одне із важливих завдань при побудові системи керування та експлуатації реактора окислення аміаку.

В статі розглядається використання спрощеної математичної[1] моделі динаміки реакторного простору. На основі даної моделі проведені дослідження та побудована крива розгону реактора окислення АПС. Одним із важливих особливостей реактора окислення є його складна багато секційна структура [2]. Окислення проходить на трьох послідовно змонтованих шарах в реакторі. Така конструкція дозволяє збільшити швидкість потоку навантаження і збільшити вихід азоту з реактора. Тому математична модель передбачає спрощену систему рівнянь з послідовним розрахунком кожного шару в динаміці роботи реактора та технологічні параметри процесу в заданий момент часу.

Реактор окислення в статті розглядається як об’єкт автоматичного керування і описується математичною моделлю динаміки у вигляді диференційних рівнянь. Модель динаміки реакційного об’єму відображає залежність температури в шарі контакту від потоку навантаження, а також залежність концентрації окисі азоту від швидкості потоку та температури реакційної суміші, в момент контакту з каталізатором.

Данна математична модель, адекватна дійсному перебігу процесу окислення, дозволить дослідити залежність виходу окисі азоту від заданих вхідних значень витрати на кожній секції реактора. Підвищення виходу окисі азоту дозволить збільшити продуктивність реактора, завдяки виконанню вимог до якості вихідного продукту[3] та зменшенню економічних затрат на виробництво азотної кислоти.

Запропонована математична модель дозволяє розглядати реактор з трьома шарами контакту в режимі максимального навантаження, що дозволяє отримати максимальну степінь перетворення аміачно повітряної суміші. Отримані результати дослідження дозволяють сформувати вимоги до системи автоматичного керування та відобразити реакцію об’єкту на зміну керованих параметрів.