Розробка математичної моделі технологічних процессів в реакторі синтезу оцтової кислоти

Автор(и)

  • Жанна Георгіївна Самойлова Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля , Україна https://orcid.org/0000-0002-4509-4501

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.242816

Ключові слова:

статична математична модель реактора синтезу оцтової кислоти, автоматичне керування, технологічні процеси

Анотація

В результаті проведених досліджень запропонована математична модель технологічних процесів, що протікають в реакторі синтезу оцтової кислоти. В якості вихідних параметрів реактора розглядалися: величина концентрації оцтової кислоти на виході з реактора, температура, рівень реакційної маси і тиск в реакторі. До вхідних параметрів віднесено величину метанолу та оксиду вуглецю, що подається. Для побудови математичної моделі реактора використовувалися матеріальний і тепловий баланси технологічних процесів реактора. Для перевірки математичної моделі на адекватність використовувався критерій Фішера. При заданому 5 %-му рівні значущості значення критерію Фішера для концентрації оцтової кислоти, температури і рівня реакційної маси в реакторі не перевищує свого критичного значення для стаціонарного режиму. Відтворюваність результатів моделювання перевірялася за допомогою критерію Кохрена. Значення критерію Кохрена, при заданому 5 %-му рівні значущості, для концентрації оцтової кислоти, температури і рівня реакційної маси в реакторі не перевищує свого критичного значення для різних режимів. Була розрахована відносна похибка для модельованих вихідних параметрів. Відносна похибка вихідних параметрів, що розраховувалася, не перевищувала рівня 10 %. Розроблена модель дозволяє з задовільною точністю розрахувати величину концентрації оцтової кислоти на виході реактора, температуру і рівень реакційної маси в реакторі для стаціонарного режиму. Отримана модель може бути використана для здійснення автоматизації керування технологічними процесами в реакторі синтезу оцтової кислоти в стаціонарному режимі. За результатами дослідження відкриваються додаткові можливості в керуванні стаціонарним режимом реактора.

Біографія автора

Жанна Георгіївна Самойлова, Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля

Кандидат техничних наук, доцент

Кафедра електронних апаратів

Посилання

  1. Pat. No. US 7683212B2 USA (2010). Methods for producing acetic acid. Date of Patent: 23.03.2010.
  2. Pat. No. US 6642413B2 USA (2003). Process for monitoring a continuousacetic acid and/or methylacetate production. Date of Patent: 04.11.2003.
  3. Pat. No. US 7005541B2 USA (2006). Low water methanol carbonylation process for high acetic acid production and for water balance control. Date of Patent: 28.02.2006.
  4. Ivanova, E. A., Nasluzov, V. A., Rubalo, A. I., Rosch, N. (2003). Theoretical Investigation of the Mechanism of Methanol Carbonylation Catalyzed by Dicarbonyldiiodorhodium Complex. Chemistry for Sustainable Development, 11, 101–107.
  5. Jones, J. H. (2000). The CativaTM Process for the Manufacture: Plant of Acetic Acid Location Year Debottlenecking or increased throughput achieved. Iridium catalyst improves productivity in an established industrial process. Platinum Metals Review, 44 (3), 94–105.
  6. Golhosseini Bidgoli, R., Naderifar, A. (2012). Kinetic Study, Modeling and Simulation of Homogeneous Rhodium-Catalyzed Methanol Carbonylation to Acetic Acid. Iranian journal of chemistry & chemical engineering-international, 31 (1), 57–73.
  7. Roth, J. F. (1975). The Production of Acetic Acid: Rhodium catalysed carbonylation of methanol. Platinum Metals Review, 19 (1), 12–14
  8. Mandake, M. B., Anekarb, S. V., Walkec, S. M. (2013). Kinetic Study of Catalyzed and Uncatalyzed Esterification Reaction of Acetic acid with Methanol. American International Journal of Research in Formal, Applied & Natural Sciences, 3 (1), 114–121.
  9. Porkuian, O. V., Samoilova, Zh. H. (2012). Ydentyfykatsyia obъektov upravlenyia na osnove parallelnikh y parallelno-rekursyvnikh modelei Hammershteina prymenytelno k apparatam YTN proyzvodstva ammyachnoi selytri. Visnyk Skhidnoukrainskoho natsionalnoho universytetu im. V. Dalia, 17 (188 (1)), 118–123.
  10. Abdalkhamid, D., Loriia, M. G., Tselischev, A. B., Eliseev, P. I. (2012). Sistema ekstremalnogo upravleniia mnogopolochnym reaktorom s modeliu. Vіsnik SNU, 15 (186 (2)), 152–156.
  11. Shahamiri, S. A., Wierzba, I. (2011). Modeling the reactive processes within a catalytic porous medium. Applied Mathematical Modelling, 35 (4), 1915–1925. doi: http://doi.org/10.1016/j.apm.2010.10.020
  12. Elizalde, I., Ancheyta, J. (2015). Dynamic modeling and simulation of a naphtha catalytic reforming reactor. Applied Mathematical Modelling, 39 (2), 764–775. doi: http://doi.org/10.1016/j.apm.2014.07.013
  13. Mansour, M., Ellis, J. E. (2008). Methodology of on-line optimisation applied to a chemical reactor. Applied Mathematical Modelling, 32 (2), 170–184. doi: http://doi.org/10.1016/j.apm.2006.11.014
  14. Orazbayev, B., Orazbayeva, K., Makhatova, V., Tuleuova, R., Kulmagambetova, Z., Toleuov, T. et. al. (2021). Methods of constructing models and optimizing the operating modes of a chemical engineering system for the production of benzene in a fuzzy environment. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (2 (110)), 78–88. doi: http://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.226167
  15. Seraya, O. V., Dоmin, D. A. Linear regression analysis of a small sample of fuzzy input data (2012) Journal of Automation and Information Sciences, 44 (7), pp. 34-48.
  16. Anoprienko, A. Ia., Kinle, A., Sviatnii, S. N., Osipova, T. F. (1997). Modelling of Acetic Acid Reactor for Simulation on the Base of DIVA Environment. Sbornik nauchnykh trudov DonGTU. Seriia «Informatika, kibernetika i vychislitelnaia tekhnika», 1, 16–21.
  17. Samoilova, Zh. H., Asmankyna, A. A. (2015). Pobudova matematychnoi modeli reaktoru syntezu otstovoi kysloty. TEKhNOLOHIIa-2015, 32–33.
  18. Samoilova, Zh. H. (2014). Development of an commissioning experimental – statistical model for the reactor acetic acid syntesis during the period. Visnyk Skhidnoukrainskoho natsionalnoho universytetu im. V. Dalia, 10 (217), 115–122.
  19. Porkujan, O., Samojlova, Zh. (2013). Neural network simulation in running of acetic acid syntesis unit while start-up. TEKA. Academy of Sciences (PAN). Warsaw, 188–192.
  20. Postoiannii tekhnologicheskii reglament №129 tsekha proizvodstva uksusnoi kisloty iz metanola i oksida ugleroda. Tekhnologicheskaia chast. Vol. 1 (2005). Severodonetsk: Izd-vo CHAO «Severodonetskoe obedinenie AZOT», 202.
  21. Gutnik, S. P., Sosonko, V. E., Gutman, V. D. (1988). Raschety po tekhnologii organicheskogo sinteza. Moscow: «Khimiia», 272.
  22. Stentsel, Y. I. (1993). Matematychne modeliuvannia tekhnolohichnykh obiektiv keruvannia. Kyiv: ISDO, 328.
  23. Stentsel, Y. I., Porkuian, O. V. (2014). Kompiuterno-intehrovani systemy kontroliu ta upravlinnia vyrobnytstvamy azotnoho kompleksu. Chastyna 1. Vyrobnytstva konversii pryrodnoho hazu. Luhansk: Vyd-vo Skhidnoukr. nats. univ. im. V. Dalia, 376.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-10-31

Як цитувати

Самойлова, Ж. Г. (2021). Розробка математичної моделі технологічних процессів в реакторі синтезу оцтової кислоти. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(2 (113), 94–104. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.242816

Номер

Том 5 № 2 (113) (2021): Інформаційні технології. Системи управління в промисловості

Розділ

Системи управління в промисловості

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Zhanna Samojlova

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.