Дослідження реактора окислення аміаку в режимі максимальної продуктивності виходу азоту

Автор(и)

  • Анатолій Іванович Жученко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»
  • Володимир Олександрович Оніщенко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»
  • Віталій Степанович Цапар Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

DOI:

https://doi.org/10.20535/2617-9741.4.2020.219782

Ключові слова:

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

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.

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 Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені 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»

Віталій Степанович Цапар, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Кандидат технічних наук, доцент 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

2020-12-24

Як цитувати

Жученко, А. І., Оніщенко, В. О., & Цапар, В. С. (2020). Дослідження реактора окислення аміаку в режимі максимальної продуктивності виходу азоту. Вісник НТУУ “КПІ імені Ігоря Сікорського”. Серія: Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження, (4), 34–41. https://doi.org/10.20535/2617-9741.4.2020.219782

Номер

Розділ

АВТОМАТИЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ