Скачать презентацию Закономерности управления сложными процессами Сложными называются процессы Скачать презентацию Закономерности управления сложными процессами Сложными называются процессы

Сложные процессы.ppt

  • Количество слайдов: 14

Закономерности управления сложными процессами Закономерности управления сложными процессами

Сложными называются процессы, в которых наряду с реакцией, приводящей к образованию целевого продукта (целевой Сложными называются процессы, в которых наряду с реакцией, приводящей к образованию целевого продукта (целевой реакцией), протекают побочные реакции Характеристика модели: Объекты управления: β≠α β < 100% rпроцесса селективность - S Инструменты управления: кинетические параметры S = f(C, p, t, kat)

Сложно-параллельный необратимый гомогенный процесс А А k 1, n 1, Ea 1 k 2, Сложно-параллельный необратимый гомогенный процесс А А k 1, n 1, Ea 1 k 2, n 2, Ea 2 C целевая реакция C С D побочная реакция D A время при условии, что при увеличении СА 0 rхим. р. ↑ при увеличении αА при увеличении Т rхим. р. ↓ rхим. р. ↑ n 1 = n 2 s=const n 1 > n 2 s↑ n 1 > n 2 s↓ Еа 1 > Еа 2 s↑ n 1 < n 2 s↓ n 1 < n 2 s↑ Еа 1 < Еа 2 s↓ Еа 1 = Еа 2 s=const

для газофазных процессов при повышении давления rхим. р. ↑ n 1 = n 2 для газофазных процессов при повышении давления rхим. р. ↑ n 1 = n 2 s=const n 1 > n 2 s↑ n 1 < n 2 s↓

Сложно-последовательный необратимый гомогенный процесс А k 1, n 1, Ea 1 C k 2, Сложно-последовательный необратимый гомогенный процесс А k 1, n 1, Ea 1 C k 2, n 2, Ea 2 D С C D A время при увеличении СА 0 rхим. р. ↑ n 1 = n 2 s=const n 1 > n 2 n 1 < n 2 при увеличении αА при увеличении Т rхим. р. ↓ rхим. р. ↑ Еа 1 = Еа 2 s=const s↑ Еа 1 > Еа 2 s↑ s↓ Еа 1 < Еа 2 s↓ s↓

для газофазных процессов при повышении давления rхим. р. ↑ n 1 = n 2 для газофазных процессов при повышении давления rхим. р. ↑ n 1 = n 2 s=const n 1 > n 2 s↑ n 1 < n 2 s↓

При разработке технологии сложных процессов основное внимание следует уделить селективности процесса, то есть нужно При разработке технологии сложных процессов основное внимание следует уделить селективности процесса, то есть нужно найти условия, обеспечивающие преимущественное протекание целевой реакции. Условия проведения процесса определяются на основании экспериментального изучения кинетики процесса (определения порядка всех реакций, энергии активации и др. ). Найденные условия можно менять в узком диапазоне. Повышение концентрации реагентов и давления увеличивает скорость тех реакций, порядок которых больше. Повышение температуры увеличивает скорость тех реакций, энергия активации которых больше. Самое лучшее решение в задаче повышения селективности процесса – это нахождение селективного катализатора.

4 NH 3 + 5 O 2 4 NO + 6 H 2 O 4 NH 3 + 5 O 2 4 NO + 6 H 2 O 4 NH 3 + 3 O 2 2 N 2 + 6 H 2 O 4 NH 3 + 4 O 2 2 N 2 О + 6 H 2 O 1) ОЭ : Н 2 О = 1: 15 мольн. 2) селективный катализатор Н 2 SO 4, Na. HCO 3, анионобменные смолы селективный катализатор Pt + 4% Pd + 3, 5%Rh (при атм. давлении) Pt + 7, 5%Rh (при повышенном давлении) (СН 2)2 О + Н 2 О → НО - СН 2 – ОН (МЭГ) (СН 2)2 О + МЭГ → ДЭГ (СН 2)2 О + ДЭГ → ТЭГ (СН 2)2 О + ТЭГ → Тетра. ЭГ

СН 4 + 0, 5 О 2 → СН 3 ОН + 0, 5 СН 4 + 0, 5 О 2 → СН 3 ОН + 0, 5 О 2 → НСОН + Н 2 О НСОН + 0, 5 О 2 → НСООН НСОН + 0, 5 О 2 → СО 2 + Н 2 О СН 3 ОН → СО + 2 Н 2 kat ( Pt, Pd) → НСООН каt (соед. Cu, Mn, оксиды азота) → НСОН малое время пребывания → НСОН, СН 3 ОН без kat, выс. t → СО без кат, атм. Р → НСОН без kat, выс. Р, избыток СН 4 → СН 3 ОН СН 4 → СН 3· + Н· СН 3· + О 2 → СН 3 ОО· выс. Р: СН 3 ОО· + СН 4 → СН 3 ОН + СН 3 О· + СН 4 → СН 3 ОН + СН 3· атм. Р: СН 3 ОО· → НСОН + ОН· 2 NH 3 + COCl 2 → NH 2 CONH 2 + 2 HCl t = (-70 ÷ -20) 0 C

Производство азотной кислоты Основные стадии процесса: окисление NH 3 до NO oкисление NO в Производство азотной кислоты Основные стадии процесса: окисление NH 3 до NO oкисление NO в NO 2 поглощение NO 2 водой

Окисление NH 3 4 NH 3(г) + 5 O 2(г) 4 NO(г) + 6 Окисление NH 3 4 NH 3(г) + 5 O 2(г) 4 NO(г) + 6 H 2 O (г), Н = - 946 к. Дж/моль 4 NH 3(г) + 3 O 2(г) 2 N 2 (г) + 6 H 2 O (г), Н = - 1268 к. Дж/моль 4 NH 3(г) + 4 O 2(г) 2 N 2 О(г) + 6 H 2 O(г), Н = - 1105 к. Дж/моль Технологическая классификация процесса: Объекты управления: сложный, необратимый, гомофазный, но гетерогенный, процесс каталитический, экзотермический rхим. реакции селективность катализатор – Pt + 4% Pd + 3, 5%Rh (при атм. давлении) Pt + 7, 5%Rh (при повышенном давлении) время пребывания в зоне реакции 10 -4 – 10 -5 с температура – 780 - 9200 С давление – 0, 41 - 0. 73 МПа O 2 : NH 3 = 1 : 1, 7 мольн.

Контактный аппарат 1 — трубка для разогрева катализатора; 2—кольца Рашига; 3 — распределительная решетка; Контактный аппарат 1 — трубка для разогрева катализатора; 2—кольца Рашига; 3 — распределительная решетка; 4 — пробоотборник; 5 - катализаторные сетки; 6 — колосники; 7 — термопары; 8 — смотровое стекло; 9 — поворотный механизм; 10 — нарывная пластина.

Контактный аппарат, совмещенный с картонным фильтром 1 — аварийная мембрана; 2 — картонные фильтры; Контактный аппарат, совмещенный с картонным фильтром 1 — аварийная мембрана; 2 — картонные фильтры; 3 — конус аппарата; 4 — распределительная решетка; 5 — катализаторные сетки; 6 — слой колец; 7 — жаростойкая футеровка

Технологическая схема процесса получения азотной кислоты 1 -труба для забора воздуха; 2, 32 — Технологическая схема процесса получения азотной кислоты 1 -труба для забора воздуха; 2, 32 — фильтры; 3, 20 — компрессоры; 4 — контактный аппарат; 5 — двухступенчатый катализатор; 6 — пароперегреватель; 7, 29, 30 – испарители ; 8 — смесительная камера; 9, 22 — холодильники нитрозных газов; 10, 16, 31 — подогреватели; 11, 12 — водяные холодильники; 13 — абсорбционная колонна; 14—продувочная колонна; 15 — бак для химически обессоленной воды; 17—смеситель; 18 — реактор каталитической очистки выхлопного нитрозного газа; 19 — рекуперативная турбина; 21 — газовый промыватель; 23 —деаэрационный бак; 24 — деаэрационная колонна; 25 — барабан с сепарационным устройством; 26 — емкость для аммиачной воды; 27 — кипятильник; 28 — дистилляционная колонна; 33 — ресивер