Введение к работе
Актуальность проблемы. Действующие производства органических полупродуктов и красніелей реализованы исключительно на сазе совмещенных технологаческих схем, оснащенных аппаратами периодического дейстзия.Такие производства не соответствуют мировому уровню развития химической технологии и техники и не позчолякя проитаоднтъ на уровне мирог.ых стандартов синтетические красители . Применяемые з периодических производствах аппараты, как правило обьемные реакторы с перемешивающими устройствами, не отвечают современным требованиям по энерго- и ресурсосбережению, экологической безопасности, малопригодны ТТ~ "слсП гибкого рсСлп^нри-і'піішого производства с часто изменяющимися ассортиментом и производительностью. Наконец, периодические процессы плохо управляемы. R первую очередь это касается жндкофазных и сегрегированных процессов тонкого органического синтеза.
Тенденция повышения уровня потребительской культуры в различных отраслях диктует необходимость повышения качествз, стабильности и максимального расширения гаммы цветовых оттенков красителей. При этом требуется оперативное удовлетворение запросов потре-битедей. Все это вместе с я:.,::т:ес"я"л;?ны~1 с-проделяег необходимость создания перенастраиваемых энергоресуреосбергтаюи'Ич произволе гя органических полупродуктов и красителей высокой экологической чистоты, способных в кратчайшие сроки удор лета орать с гарантийной исро;л;;остыо самые разнообразные требования по цветег.сму тону, опенкам, красящей способност!!, цвете- и термостойкости, укрыппс-тостн, прочности к растворителям it др.
Теоретическое обоснование и экспериментальная проверка кред-логенных а диссертации алгоритмов проектирования энерго- и ресурсосберегающих малогабаритных трубчатых реакторов производства синтетических красителей, разработка на базе этих реакторов непре-p;,rs;;c" технологи:; синтеза атжрасііїслсЛ имеют актуальное научное и катодно-хогяйсгзенное г.н.ччг-пнс.
Дисісріаідионн<і>! рабо га выполнялась в соответствии с Координационным планом научно-исследовательских работ РАН по направлению 2.27 "Теоретические основы химической технологии" на 199! -1995 гг. ('раздел 2,27,5.2, Мопмтироряии? химических пр^неесс;? и ре".к-торог,, раздел 2..1Т.5.3. Создание реакторов для химически:-: процессов '}. v., региональный планом научно-исследовательских работ "ЇІУЗ - ЧЕРНОЗЕМЬЕ" из. !?95 - 1997гг.
Цель работы. Целью настоящей работы является создание экономичных алгоритмов оптимального проектирования процессов и аппаратов химической технологии в условиях частичной неопределенности исходной информации, а также создание высокоэффективных энерго- и ресурсосберегающих трубчатых аппаратов тонкого органического синтеза, допускающих возможность оперативной перестройки своей структуры и режимов функционирования в соответствии с требованиями потребителей по ассортименту и качеству выпускаемой продукции; исследование эффективности функционирования блочно-модульных трубчатых реакторов в опытно-промышленных условиях многоассортиментного производства синтетических красителей.
Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи:
разработка алгоритма оптимального проектирования трубча
тых реакторов тонкого органического синтеза в условиях час
тичной неопределенности исходной информации;
' построение экспериментально-аналитическим методом математического описания сегрегированных процессов тонкого органического синтеза, осуществляемых в трубчатых реакторах;
исследование технологических режимов и эффективности функ
ционирования трубчатых реакторов тонкого органического
синтеза методом математического моделирования;
« проектирование и экспериментальные исследования энерго- и ресурсосберегающих опытно-промышленных трубчатых реакторов тонкого органического синтеза;
разработка непрерывной технологии синтеза азокрасителей на
базе малогабаритных энерго- и ресурсосберегающих реакторов
трубчатого типа.
Методы исследования. В работе использованы методы математического моделирования , теории исследования операций, теории планирования эксперимента и математической статистики, теории оптимизации и экспериментальные методы исследований.
Научная новизна. На базе теории А-задач и высокоэффективного метода последовательного квадратичного программирования разрабо-13 н алгоритм оптимального проектнроваши энерго- и ресурсосберегающих трубчатьк реакторов тонкого органического синтеза в условиях частичной неопределенности исходной информации.
Для целей проектирования трубчатых реакторов разработаны математические модели (имитационная и детерминированная) сегрегированных процессов тонкого органического синтеза и, в частности,
процесса диазотирования, опнсьшающис совмещенные процессы массе- и теплопереноса. химического взаимодействия и гидродинамики.
С целью проверки результатов проектирования и подтверждения эффективности работы трубчатых реакторов проведены экспериментальные исследования непрерывного процесса диазотирования в опытно-промышленных условиях.
Синтезированы промышленные конструкции энерго- и ресурсосберегающих блочко-моцульных реакторов диазотирования ялл мііогоассоріимеятного пронззодсгва азокрасителей.
Практическая значимость. Результаты теоретических и экспери-»»»yrajn-f»Mx їгсслгдслїянітЯ пс^сліглі! создать :-:::рго- ч pzzypcocZzp.-гающие малогабаритные трубчатые реакторы для осуществления сегрегированных процессов тонкого органического синтеза, которые могут быть использованы с высокой эффективностью в гибких автоматизированных производствах синтетических красителей и других производствах малотоннажной химии. .
Разработанные экономичные алгоритмы и программы могут быть использованы при оптимальном проектировании энерго- и ресурсосберегающих процессов и аппаратов химической технологии в усло-"і"л тг.сткчной неопределенности исходной информации.
Предложенные в работ; энерго- и ресурсосберегающие блочно-модульные реакторы дназотнровання прошли испытания б опытно-рромышленных условиях я могут быть распространены на другие сегрегированные процессы производств органических полупродуктов и красителей.
Реализация результатов работы. Результаты теоретических и экспериментальных работ внедрены в Тамбовском АО "Пигмент".
Практическое внедрение опытно-промышленных образцов блоч-но-модульных реакторов диазотирования в производстве азопнгментов подтвердило правильность основных конструктивных и технологических рещенин, принятых при их разработке. Пигменты, полученные по HcnpcobirHc-H технологии в трубчатых реакторах, соответствуют по колористическим параметрам мировым стандартам.
Результаты исследований широко используются в учебном процессе при подготовке специалистов по машинам и аппзратам химиче-/>vt«v jj ^Miii»t>i,iv ппґ\ичпг\тт<угті ru(\vu*t ^«(лизводственным системам.
Лпррбзцня_рзб_сгі;!. Основные ргзульгаты диссертационной работы докладывалне:- и обсултвдлнРЬ !!; 3<й и 4-ой научно-технических ::о;-;ё.еагкц!Ь"х "Проблемы :снмип И химической технологии" (г.Воронек, ІР95 г., г.Тамбов, 19% г.), І! (1Р95 г.) и III (1996 гЛпаучпо-
технических конференциях Тамбовского государственного технического университета.
Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в 6 публикациях.
Объем работы- Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка используемой литературы и приложений.