Описание объекта исследования

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Тема СИНТЕЗ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

 

Студентка Дворникова Анастасия

 

Руководитель Гайков А.В.

 

Оценка за курсовой проект___________  _____________________

                                                                       (подпись руководителя)

Дата защиты проекта______________

 

Санкт-Петербург, 2009 год

Техническое задание

Тема: синтез химико-технологической системы.

Номер варианта: 4.

Цель: синтезировать ХТС, работающую по нижеописанной технологии.

Исходные данные:

m=4 n =1 Все реакторы идеального вытеснения

 

t₀=50 ⁰ С, t₁=415⁰ С, t₂=485⁰ С, t₃=410⁰ С, t₄=425⁰ С, t₅=405⁰ С

 t_a1=180⁰ С, t_a2= 195⁰ С

Расход смеси на входе в систему: 132000 м³/час

Концентрация компонентов:

А=0,085 об.доли

В=0,08 об.доли

С=0,0001 об.доли

Объемы реакторов, м³

V₁=79, V₂=65, V₃=40, V₄=55, V₅=35

Объемы абсорберов, м³

v₁=25, v₂=28

Плотность орошения в 1ом абсорбере: 18 м³/м²

Плотность орошения в 2ом абсорбере: 19 м³/м²

 

Для получения значений k₀ и Е в уравнении Аррениуса использовать данные Приложение 1 и метод наименьших квадратов.

 

Для нахождения значений Kp(t) использовать данные Приложение 2 и метод наименьших квадратов.

 

Для получения статистической модели абсорбера использовать данные Приложения 3 и метод Брандона.

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Введение 5

1. Теоретическая часть 6

1.1 Описание объекта исследования. 6

1.2 Постановка задачи оптимизации. 6

1.3 Описание метода наименьших квадратов. 7

1.4 Описание метода Брандона. 9

1.5 Реактор идеального вытеснения. 12

1.6 Синтез оптимальных систем теплообмена. 13

2. Расчетная часть 17

2.1 Расчет k₀ и E в уравнении Аррениуса с использованием метода наименьших квадратов. 17

2.2 Расчет зависимости k_р(t) с использованием метода наименьших квадратов 20

2.3 Расчет статистической модели абсорбера с использованием метода Брандона 23

2.4 Расчет реакторов идеального вытеснения. 33

2.5 Расчет абсорберов. 35

2.6 Синтез оптимальных систем теплообмена. 36

2.7 Расчет нагревателя. 41

3. Выводы. 43

Список литературы. 44

Приложение 1 45

Приложение 2 45

Приложение 3 46

Введение

 

В нашем мире наблюдается стремительное развитие химической промышленности. Создаются и внедряются новые технологии и новая техника, большое внимание уделяется созданию безотходных и малоотходных производств, а также экономному расходованию сырья и всех видов энергии.

Промышленные процессы протекают в сложных химико-технологических системах (ХТС), каждая из которых представляет собой совокупность аппаратов и машин, объединенных в единый производственный комплекс для выпуска продукции.

Основным методом исследования ХТС­ не случайно считается математическое моделирование, так как этот метод позволяет открыть новые возможности при разработке математических химико-технологических процессов, в том числе по их применению их для расчета и оптимизации ХТС.

Методы анализа, синтеза и оптимизации ХТС, реализованные в виде алгоритмов и программ, применяются в системах автоматизированного проектирования химических производств (САПР). Эти системы существенно повышают производительность труда проектировщиков и позволяют значительно улучшить качество проектов. Благодаря САПР ускоряется внедрение в производство технологических разработок.

В процессе своей деятельности конструкторам и технологам постоянно приходится принимать технические решения путем выбора оптимальных вариантов. Должен быть выбран тот предпочтительный вариант конструкции изделия или технологического процесса, который затем будет разрабатываться для осуществления в производстве.

При создании современных химических и нефтехимических производств большое значение имеет рациональное использование вторичных энергоресурсов, образующихся при проведении химико-технологических процессов.

Проектирование оптимальных тепловых систем представляет сложную комбинаторную задачу, причем количество альтернативных вариантов резко возрастает при увеличении числа технологических потоков.

Существуют различные методы синтеза оптимальных ТС. Основные ­– комбинаторные и эвристические. Комбинаторные методы (например, метод ветвей и границ) позволяют получить точное решение. С помощью эвристических методов находят близкие к оптимальным структуры ТС, при этом из рассмотрения исключается большая часть альтернативных вариантов.

 

 

Теоретическая часть

 

Описание объекта исследования

 

Химико-технологическая система (Х'ГС) представляет собой совокупность взаимосвязанных технологическими потоками и действующих как одно целое аппаратов в которых осуществляется определённая последовательность технологических операций -' подготовка сырья к химическим превращениям, химические превращения. выделение и очистка целевых продуктов.

Каждая технологическая операция протекает в отдельных аппаратах, которые являются элементами ХТС. Для исследования ХТС характерно. что при этом не изучаются внутренние свойства и структура элементов, а анализируются только такие свойства элементов. которые определяют его взаимосвязь с другими элементами Х'ГС и влияют на свойства системы в целом.

Состояние системы зависит от конструкционных параметров ХТС и технологического режима.

Конструкционные параметры ХТС - геометрические характеристики элементов системы – объём, диаметр, высота и т. д. Параметры технологического режима ХТС - совокупность параметров внутри элемента, влияющих на скорость технологического процесса, выход и качество продукции. К ним относится концентрации реагентов, температура, давление, активность катализатора, гидродинамика потока. От параметров ХТС зависит качество функционирования ХТС, которое определяют по показателям эффективности - количеству реализованной продукции, качеству продукции, эксплуатационным и капитальным затратам.

При этом следует отметить, что на показатели ХТС, несомненно. оказывают влияние показатели работы отдельных элементов, в которых одновременно протекают физические и химические процессы. Последовательное описание или изображение процессов и соответствующих им аппаратов называется технологической схемой ХТС.