Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор современного состояния в области оптимизации и аппаратурно-технологического оформления энергоресурсосберегающих ХТС 10
1.1 Исследование гибкости и оптимизация ХТП в условиях неопределённости 10
1.2 Аппаратурно-технологическое оформление непрерывных процессов тонкого органического синтеза 34
1.3 Постановка задач диссертационной работы 44
2. Новые подходы к оптимизации хтс в условиях неопределённости 48
2.1 Методика компьютерного моделирования ХТС в условиях интервальной неопределённости параметров ММ и технологических переменных 48
2.2 Постановка двухэтапных задач стохастической оптимизации ХТС с мягкими и смешанными ограничениями 59
2.3 Разработка «быстродействующих» алгоритмов стохастической оптимизации ХТС 64
2.4 Описание комплекса программ компьютерного моделирования и стохастической оптимизации ХТП в условиях неопределённости 68
3 Компьютерное моделирование непрерывных хтс тонкого органического синтеза на примере производства азопигментов 75
3.1 Разработка модифицированного математического описания кинетики непрерывных процессов диазотирования и азосочетания в производстве азопигментов
3.2 Обоснование выбора типа прогрессивных конструкций энергоресурсосберегающих реакторных установок тонкого органического синтеза 79
3.3 Компьютерное моделирование непрерывного процесса диазотирования, осуществляемого в трубчатых реакторных установках с диффузор-конфузорными устройствами турбулизации потока и циклического типа 85
3.4 Компьютерное моделирование непрерывного процесса азосочетания, осуществляемого в турбулентном трубчатом реакторе 98
4 Оптимизация и аппаратурно-технологическое оформление энергоресурсосберегающих реакторных установок синтеза азопигментов 109
4.1 Оптимизация энергоресурсосберегающих реакторных установок диазотирования в условиях неопределённости 111
4.2 Оптимизация турбулентных трубчатых реакторов азосочетания в условиях неопределенности 122
4.3 Практические рекомендации по проектированию энергоресурсосберегающих промышленных реакторных установок синтеза азопигментов 129
Основные результаты работы 131
Список использованных источников 134
Приложения 148
- Аппаратурно-технологическое оформление непрерывных процессов тонкого органического синтеза
- Постановка двухэтапных задач стохастической оптимизации ХТС с мягкими и смешанными ограничениями
- Обоснование выбора типа прогрессивных конструкций энергоресурсосберегающих реакторных установок тонкого органического синтеза
- Оптимизация турбулентных трубчатых реакторов азосочетания в условиях неопределенности
Аппаратурно-технологическое оформление непрерывных процессов тонкого органического синтеза
Производствам малотоннажной химии присущ ряд особенностей, к которым относится обширная номенклатура выпускаемой продукции при небольшом валовом выпуске отдельных продуктов, высокая мобильность ассортимента, сложные схемы химического синтеза, сложность технологической структуры производства, преимущественно периодический способ организации технологических процессов [23]. Как и любое химическое производство, малотоннажные многоассортиментные производства предназначены для выполнения полного технологического цикла от подготовки сырья и до получения готового продукта. Поэтому проблемы, присущие многотоннажным производствам с непрерывным циклом работы и связанные с выбором способов ведения процессов, синтезом технологических схем, оптимизацией технологических процессов, обеспечением надежности и энергосбережения, повышением производительности и качества продуктов, имеют место и при разработке малотоннажных многоассортиментных производств. Кроме того, малотоннажные химические производства обладают рядом специфических особенностей, основными из которых являются мобильный, непостоянный ассортимент выпускаемой продукции, эволюционизирующии характер технологической структуры производства и преимущественно периодический (реже полунепрерывный) способ организации технологических процессов [24,25].
Мобильность ассортимента и эволюционизирующий характер технологической структуры производства связаны с широким диапазоном изменения потребности (от 0,1 т до нескольких тысяч тонн) в продукции многоассортиментного производства, заказным характером и малым жизненным циклом производства, появлением новых видов сырья, изменением отдельных стадий многостадийных технологических процессов. Оборудование малотоннажных производств обладает универсальным характером с ориентацией на проведение различных процессов, поэтому освоение новой продукции при надлежащей организации функционирования существующих производств может быть обеспечено при незначительном добавлении нового оборудования или в результате модернизации действующего. Важнейшим требованием при этом является обеспечение оптимальных условий работы как отдельных аппаратов (по гидродинамике, кинетике тепломассопереноса, коэффициенту загрузки и т.д.), так и производства в целом (по энергетике, использованию сырья, охране окружающей среды). Наиболее полно специфика малотоннажных многоассортиментных производств (нестационарность технологических процессов и цикличность работы аппаратов) проявляется при периодическом способе организации технологических процессов [23-26].
Нестационарность технологических процессов в периодических производствах приводит к определенным трудностям, как при проектировании малотоннажных производств, так и непосредственно при их эксплуатации. Трудности проектирования таких производств обусловлены тем, что при математическом описании нестационарных процессов тонкого органического синтеза используется аппарат дифференциальных и интегродифференциальных уравнений, решение которых сопряжено со значительными затратами машинного времени. При этом оптимальное проектирование аппаратов периодических производств связано с решением задачи оптимального уравнения и определением длительности технологических циклов этих аппаратов, что вызывает зна 36 чительные трудности математического характера. Что касается эксплуатации таких производств, где время окончания технологического цикла отдельного аппарата является основным фактором, зависящим от множества переменных процесса, то оптимальное ведение последнего требует разработки алгоритмов и системы управления, функционирующих в реальном масштабе времени.
Часто технологические процессы тонкого органического синтеза осуще-ствляются в реакторах большого объема (8-50 м ). Плохое перемешивание в таких реакторах приводит не только к случайной неравномерности температурного поля [27, 29], но и к локальной неравномерности концентраций ингредиентов, особенно периодически добавляемых в течение периодов технологических операций и имеющих определяющее значение для активизации реакции. Это еще более усиливает неравномерность скоростей реакций по зонам аппарата и, следовательно, нестабильность качества целевого продукта, что не позволяет в полной мере удовлетворить растущие запросы потребителей.
Низкий уровень автоматизации, недопустимость (неэффективность) изменений коэффициентов заполнений аппаратов периодического действия, невозможность прогнозирования качества продуктов делают невозможным производство на этих аппаратах множества продуктов сравнительно небольших по объему, но с разнообразными потребительскими параметрами, точно соответствующими запросам множества потребителей и не уступающие мировым аналогам.
В связи с этим возникает необходимость создания энергоресурсосберегающих ХТС нового поколения, обеспечивающих быструю переналаживае-мость производства на новые виды продукции и сырья, максимальную загрузку технологического оборудования, высокий выход целевых продуктов, экологическую безопасность, стабильность и предсказуемость качества многоассортиментной продукции [30, 31].
Анализ работ в области создания непрерывных технологических процессов тонкого органического синтеза показывает, что непрерывная технология позволяет обеспечить высокое, стабильное качество химикатов, снизить рас 37 ходные нормы дорогостоящего сырья за счёт уменьшения потерь, увеличить производительность установок на единицу объема аппаратуры по основным химическим стадиям.
Продукты анилинокрасочной промышленности занимают ведущее место по объему производства в общем списке малотоннажной химической продукции, ведущей группой конечной продукции отрасли являются синтетические красители и в первую очередь азопигменты [32]. Производство азопигментов включает несколько стадий: приготовление суспензий (растворов) исходных реагентов, собственно химические реакции - диазотирование и азосочетание, фильтрование, сушку и измельчение. Для осуществления физико-механических стадий разработана и выпускается промышленностью высокопроизводительная аппаратура, которая удовлетворяет требованиям непрерывной технологии. Поэтому основное внимание следует уделять организации непрерывных технологических процессов диазотирования и азосочетания.
Интенсивные исследования и изыскательские работы в области перевода существующих малотоннажных производств на непрерывный способ производства проводятся разными исследователями [33, 34], в том числе в нашей стране - в Российском химико-технологическом университете им. Д. И. Менделеева, Московском ГНЦ «НИОПИК», Тамбовском государственном техническом университете и Тамбовском ОАО «Пигмент» [35-40].
Постановка двухэтапных задач стохастической оптимизации ХТС с мягкими и смешанными ограничениями
Как отмечалось выше, при проектировании ХТС всегда следует учитывать ограничения по качеству, производительности аппаратов, безопасности производства, экологической безопасности и др. При этом следует различать «мягкие» (вероятностные) и «жесткие» ограничения. При этом применение од-ноэтапных постановок приводит к завышенным коэффициентам запаса и исключает возможность подстройки управляющих переменных для удовлетворения ограничений для каждой совокупности неопределённых параметров. Формулировка технологических ограничений, как мягких, целесообразна, когда 1)при проектировании химико-технологического процесса нет требований по взрывобезопасности и экологической безопасности; 2) формулировка техноло 60 гических ограничений на качественные показатели как жёстких приводит к экономически невыгодным коэффициентам запаса.
Ниже предложена новая постановка двухэтапной задачи стохастической оптимизации химико-технологического процесса с мягкими ограничениями и соответствующий ей дискретный аналог. Предполагается, что изменение неопределенных параметров происходит на заданном интервале в соответствии с равномерным законом распределения [73].
Задача 1. Имеются конструктивные а1 є D и управляющие переменные z eZ. Введем целевую функцию С и вектор-функцию g = (gl,g2,-,gm) условий осуществления ХТП. Ограничения формулируются как мягкие и должны выполняться С ВерОЯТНОСТЬЮ р3ад Построим для этого случая критерий оптимизации. Пусть есть Q - множество значений в из заданной области, при которых могут быть выполнены ограничения задачи и Верв [в є Q] рзад.
Рассмотрим теперь задачу анализа гибкости ХТС и оптимизации со смешанными ограничениями. Этот случай является наиболее распространённым при решении задач оптимизации и оптимального проектирования ХТС. Особенность сформулированной задачи заключается в том, что ограничения были разделены на две группы: «жесткие» и «мягкие». В жесткие ограничения включаются, как правило, требования технологического регламента, относящиеся к взрыво- и пожаробезопасности производства, его экологической безопасности и качеству выпускаемой продукции. Ограничения на производительность и некоторые технологические переменные могут быть сформулированы как мягкие, т.е. таким образом, чтобы они выполнялись с заданной вероятностью. В ряде случаев это приемлемо и приводит к снижению необходимых коэффициентов запаса технического ресурса оборудования, и как следствие, стоимости производства. Такая постановка задач позволяет при оптимизации и оптимальном проектировании ХТС получать меньшие значения коэффициентов запаса, чем при решении задачи с жёсткими ограничениями, не ухудшая при этом качественные показатели процессов.
Для реализации предлагаемой методики компьютерного моделирования и оптимизации ХТС в условиях неопределённости был разработан комплекс программ для решения задач компьютерного моделирования и оптимизации при аппаратурно-технологическом оформлении энергоресурсосберегающих ХТП при непрерывном производстве азопигментов. Программный комплекс компьютерного моделирования и оптимизации разрабатывался на примере д процес сов тонкого органического синтеза - диазотирования и азосочетания, типичных для производства широкого класса азопигментов. Разработанный комплекс программ состоит из блоков моделирования и оптимизации ХТС в условиях неопределенности. С использованием процедур пакета MATLAB были реализованы алгоритмы решения математических моделей статики процессов диазотирования и азосочетания и их стохастической оптимизации. 2) Блок имитации возмущающих воздействий с изменением значений отдельных или всех неопределённых параметров в заданном интервале по равномерному закону распределения. Используется для имитационного моделирования в алгоритмах стохастической оптимизации; 3) Модули оптимизации, содержащие про 70 граммную реализацию алгоритмов оптимизации конструктивных и режимных переменных в условиях неопределённости. 4) Блок представления и визуализации результатов компьютерного моделирования и оптимизации ХТС тонкого органического синтеза. Позволяет выводить результаты в виде графиков или таблиц.
Структура программного комплекса компьютерного моделирования и оптимизации ХТС тонкого органического синтеза приведена на рисунке 2.2.
При работе с программным комплексом пользователь имеет возможность исследовать процессы тонкого органического синтеза методом компьютерного моделирования, а также, в зависимости от постановки задачи, производить оптимизацию конструктивных и режимных переменных этих процессов с использованием различных алгоритмов.
Для исследования ХТС тонкого органического синтеза методом компьютерного моделирования, пользователю необходимо определить исходные данные и подключить соответствующие блоки программного комплекса. Для проведения анализа чувствительности необходимо назначить варьируемые входные переменные, а для построения областей допустимых управляющих воздействий пользователь должен задать неопределённые параметры и интервалы их изменения. Результаты исследования можно вывести в виде графиков или в виде таблиц.
Для оптимизации ХТС тонкого органического синтеза пользователь, в зависимости от постановки задачи, подключает соответствующий оптимизационный модуль, определяет варьируемые переменные, назначает неопределённые параметры и интервалы их изменения и формулирует целевую функцию и ограничения. Результаты оптимизационного исследования выводятся в виде таблицы.
Решение задач моделирования и оптимизации процессов и аппаратов производства азопигментов осложняются рядом особенностей их основных стадий - диазотирования и азосочетания [34-38, 74-80]. Эти процессы описы 71 ваются системами нелинейных дифференциальных и алгебраических уравнений. От выбора того или иного метода решения уравнений математического описания химико-технологических процессов и его алгоритмического описания зависит эффективность и скорость расчёта компьютерной модели, а, следовательно, скорость и надёжность алгоритмов оптимизации.
Обоснование выбора типа прогрессивных конструкций энергоресурсосберегающих реакторных установок тонкого органического синтеза
Среди приоритетных направлений развития современной химической технологии важная роль принадлежит интенсификации протекания химических процессов, снижению их металлоёмкости, энерго- и ресурсосбережению. Одним из путей решения этой задачи является создание научно обоснованных, экономичных, компактных технологий и их аппаратурного оформления. Значительные трудности при выборе реакторов возникают при осуществлении быстрых жидкофазных химических реакций, когда процесс полностью протекает в местах ввода реагентов с локальным выделением большого количества теплоты. Одним из таких процессов является процесс диазотирования.
В наибольшей степени задачу выбора конструкций реакторов непрерывного действия предопределяют следующие особенности процесса диазотирования: 1) неустойчивость диазосоединения и азотистой кислоты, что приводит к образованию побочных продуктов, ухудшающих качество диазосоединения и уменьшающих его конверсию; 2) осаждение частиц амина, нарушающее нормальное течение процесса.
В последние годы интенсивно развивается новый энерго- и ресурсосберегающий непрерывный способ получения целого ряда химических продуктов с использованием малогабаритных турбулентных аппаратов [47-48, 50-51, 106]. Принципиально новым решением в области аппаратурного оформления быстрых химических реакций явилась разработка трубчатых турбулентных реакторов различных модификаций (цилиндрической, диффузор-конфузорной, кожу-хотрубчатой) [47, 50].
Малогабаритный турбулентный трубчатый реактор с камерами смешения диффузор-конфузорного типа. 1 - трубчатый модуль, 2 - колено, 3 - форсунки для распыления нитрита натрия, 4 - диффузор-конфузорное устройство, 5-теплообменная рубашка, 6 - диффузор; 7 - прямой участок; 8 - конфузор. dTp - диаметр трубчатой части реактора, D - диаметр камеры смешения, /к - длина камеры смешения, ая - угол расширения диффузора, ак - угол сужения конфузора. Основными элементами турбулентной реакторной установки с камерами смешения диффузор-конфузорного типа (рисунок 3.1) являются вертикально расположенные трубчатые модули 1, соединительные колена 2, форсунки для распыления нитрита натрия 3, диффузор-конфузорные устройства турбулиза-ции потока 4 и теплообменные рубашки 5. Соляно-кислая суспензия ароматического амина непрерывно подается в реактор одновременно с водным раствором нитрита натрия, подача которого распределена по длине трубчатой части реактора. Подача раствора нитрита натрия в реактор осуществляется через форсунки непосредственно перед тремя диффузор-конфузорными устройствами турбулизации потока, расположенными на входе в реактор, на 28-м и 60-м метрах реактора. Диаметр d вертикальной трубы выбирается однозначно из условий обеспечения заданной производительности, неосаждения твердой фазы и турбулентности режима течения реакционной массы. Чтобы избежать нарушения условий работоспособности реактора необходимо выбрать такой диаметр трубы, которому будет соответствовать максимально возможный интервал допустимых концентраций амина для выбранной производительности. Такому условию соответствует диаметр трубы dTp, равный 40 мм, концентрация твёрдой фазы амина [Са\ є [300ч-400] моль/м3 [108].
Отличительной особенностью данной реакторной установки является наличие диффузор-конфузорных устройств турбулизации потока, работоспособность которых определяется условиями обеспечения турбулентности гидродинамического режима течения. Основными параметрами, определяющими эти условия, являются диаметр диффузор-конфузорных камер смешения D, длина диффузор-конфузорной камеры /к, угол расширения диффузора ая и сужения конфузора ак, а также концентрация амина в питании реактора. Конструктивными параметрами реактора являются длина реактора L, состоящего из четырехметровых модулей, внутренний диаметр трубы модуля djp и объем камеры смешения VKm.
В диффузор-конфузорных устройствах с углом расширения ад 40 происходит полный отрыв потока от стенок диффузора с образованием интенсивных обратных токов и завихрений. Отрыв потока распространяется дальше на участок постоянного сечения за диффузором, поэтому чтобы сгладить турбулиза 82 цию потока реакционной среды за диффузором необходимо наличие участка цилиндрической формы. На этом участке полное выравнивание потока по сечению достигается на расстоянии 4 = (8- - 10)Д где D - диаметр выходного сечения диффузора.
Конфузор служит для окончательного выравнивания потока при переходе из камеры смешения в трубчатую часть реактора. Для выравнивания профиля скорости потока целесообразно принять угол сужения конфузора ак равным 30 -40 [109]. Следовательно, для более интенсивного подвода нитрита натрия в реакционную зону можно применять камеры смешения с параметрами: диаметр камеры смешения D = 0,1 м, длина камеры /k = 1,0 м, угол расширения диффузора ад =60 и сужения конфузора ак = 30.
Прототипом реакторной установки циклического типа является двухходовой теплообменник кожухотрубчатого типа. Основными элементами турбулентной реакторной установки циклического типа (рисунок 3.2) являются: вертикально расположенные трубы /, помещённые в теплообменную рубашку 2, и закреплённые в трубной решётке 3; эллиптические крышки аппарата 4, служащие камерами смешения (в них происходит расширение потока и изменение направления его движения); рециркуляционный насос 5. Перед началом работы реактора производится его загрузка соляно-кислой суспензией амина через штуцер 7 (с коэффициентом заполнения 0,8), затем включается насос 5, который осуществляет циркуляцию реакционной смеси в реакторе. Водный раствор нитрита натрия подается в реактор через штуцер 6 при снижении концентрации азотистой кислоты в реакционной смеси ниже 7 моль/м . Диаметр d вертикальных труб и производительность насоса выбирается однозначно из условий неосаждения твердой фазы и турбулентности режима течения реакционной массы в вертикальных трубах. Диазораствор выгружается через штуцер 8.
Как показали экспериментальные исследования [35], одинаковое время пребывания частиц в трубчатом реакторе обеспечивается при развитом турбулентном режиме течения потока, который достигается при значениях Рей-нольдса Re 10000. При этом длина трубчатой части реактора определяется необходимым для роста кристаллов пигмента временем пребывания в нем реакционной массы. Такую конструкцию реактора будем рассматривать при проектировании гибкой реакторной установки синтеза азопигментов.
Оптимизация турбулентных трубчатых реакторов азосочетания в условиях неопределенности
Сформулируем задачу оптимизации турбулентного трубчатого типа реактора азосочетания (п. 3.2) с мягкими ограничениями. Номинальные значения и интервалы изменения неопределенных параметров для процесса азосочетания приведены в таблице 4.1.
В качестве оптимизируемых переменных будем рассматривать диаметр dw и длину /тр трубчатой части реактора, распределение по длине трубы подач диазосоставляющей G 0 и соды GfM (р среды сочетания) в питании реакторной установки азосочетания.
Здесь, как и в задаче 1.1, работоспособность турбулентного трубчатого реактора определяется условиями обеспечения заданной производительности аппарата и турбулентного режима течения реакционной массы. Основными параметрами, обеспечивающими выполнение этих условий, являются внутренний диаметр трубы и концентрация пигмента в твердой фазе. В работе [102] показано, что при заданной производительности 0=1000 т/год максимально допустимыми значениями диаметра трубы и концентрации пигмента являются dmp = 0,05 м и Ср=150 моль/м . Этот факт позволяет исключить диаметр трубы реакторной установки из числа оптимизируемых переменных.
Вероятностные интегралы в (4.12) вычисляли методом Монте-Карло. Число стохастических испытаний выбиралось опытным путем из условия несущественного влияния двукратного изменения числа экспериментов на результаты решения задачи оптимизации. Как и в случае с реакторными установками диазотирования, вычислительные эксперименты показали, что это число можно выбрать равным М = 500.
Для решения задачи оптимизации потребовалось 2 итерации. Результаты решения задачи 3.1 приведены в таблице 4.4. Здесь же для сравнения приводят 124 ся результаты расчета оптимальных конструктивных и режимных параметров реакторной установки азосочетания без учета неопределенности.
Рассмотрим теперь постановку и решение двухэтапной задачи оптимального проектирования турбулентного трубчатого реактора азосочетания тр при осуществлении процесса синтеза пигмента алого лакокрасочного со смешанными ограничениями.
Как следует из таблицы 4.4, реакторная установка азосочетания, полученная при оптимизации без учета неопределенности не может быть использована т.к. вероятность выполнения ограничения по выходу пигмента и по некоторым технологическим свойствам (маслоемкость, растворимость) выполняется с вероятностью меньшей 95%.
Учет неопределенности параметров, изменяющихся в заданных пределах (таблица 4.1), при решении задачи оптимизации конструктивных и режимных переменных с мягкими ограничениями приводит к увеличению длины трубчатого реактора на 3,4 м, что в свою очередь, требует увеличения капитальных на 152,93 у.е. и приведенных затрат на 2,33 у.е./т. При постановке и решении задачи оптимизации конструктивных и режимных переменных со смешанными ограничениями длина трубчатого реактора увеличивается на 7,9 м, что в свою очередь, требует увеличения капитальных на 355,3 у.е. и приведенных затрат на 3,9 у.е./т по сравнению с базовым вариантом. Однако, наличие такого запаса оправдывается тем, что данный проект можно рекомендовать к промышленной реализации, поскольку все мягкие ограничения выполняются с вероятностью, не менее заданной (рзад = 0,95) независимо от изменения неопределенных параметров.
Диаграмма колористических и физико-технологических свойств пигмента, полученных в результате решения задач оптимизации турбулентного трубчатого реактора азосочетания На рисунке 4.1 представлена диаграмма колористических и физико-технологических свойств пигмента, полученных в результате решения задач оптимизации турбулентного трубчатого реактора азосочетания. Видно, что использование гибкой турбулентной трубчатой реакторной установки с конструктивными и режимными переменными, полученными в результате решения двухэтапных стохастических задач оптимизации, при производстве азопигментов позволяет получить значительное усиление колористических и физико-технологических показателей азопигментов по сравнению с типовыми образцами.
Зависимость коэффициента запаса от значения ограничений при решении задачи оптимального проектирования в условиях неопределённости а) реакторные установки диазотирования {а - реакторная установка комбинированного типа; Ъ - реакторная установка циклического типа); б) турбулентный трубчатый реактор азосочетания; 7-е мягкими ограничениями; 2 - со смешанными ограничениями. Как следует из анализа данных таблиц 4.2 - 4.4 и рисунка 4.2, при оптимизации реакторной установки синтеза азопигментов в условиях неопределенности требуется запас технического ресурса (по сравнению с проектированием без учета неопределенности), выражаемый в увеличении длины трубчатой части реактора или увеличении числа рециклов. С физической точки зрения это объясняется возможностью варьировать временем пребывания суспензии пигмента в реакторе для выращивания кристаллов пигмента определенных размеров, что позволяет добиваться соответствия качественных показателей пигмента заданным значениям аналогичных показателей типового образца. Сравнительный анализ данных, приведённых в таблицах 4.2 - 4.4 и графиков, представленных на рисунке 4.2, показывает, что оптимальные значения конструктивных параметров изменяются в зависимости от характера ограничений (мягкие или смешанные).
Выбор той или иной структуры реакторной установки во многом определяется набором требований, предъявляемых к ней, и задачами, для решения которых она предназначена. Реакторную установку диазотирования с камерами смешения диффузор-конфузорного типа целесообразно применять при круглогодичном выпуске одного наименования продукта. Поскольку процесс в ней происходит непрерывно, в ней легко добиться стабилизации свойств продукта. При необходимости перехода на производство других продуктов, конструкцию данной реакционной установки легко изменить, наращивая или уменьшая её длину, добавляя или изменяя местоположение камер смешения.
Реакторную установку диазотирования циклического типа рекомендуется применять в производствах с малой производительностью или в случаях, когда спрос на один вид производимого азопигмента имеет периодический характер и чередуется со спросом на один или несколько других видов азопигментов, а требуемое количество и время производства неопределенно.
Малогабаритные аппараты трубчатого типа эффективны для проведения быстрых химических реакций, таких как азосочетание, поскольку занимают малые производственные площади, несложны в обслуживании и легко перенастраиваются на выпуск другого вида продукции путём увеличения/сокращения длины реактора (количества секций).
Принципиальная схема установки непрерывных процессов диазотирования и азосочетания при производстве азопигментов с использованием предлагаемых конструкций реакторных установок, изображена на рисунке 4.3.
Установка включает аппараты 1, 2 для подготовки исходных реагентов для реакции диазотирования (соляно-кислой суспензии амина и раствора нитрита натрия), устройство 3 активации суспензии амина (дезинтегратор УДА-99/3), насос 4 (перистальтического типа с регулируемой подачей суспензии амина), насос-дозатор 5 (шприцевого типа). Соляно-кислая суспензия амина и раствор нитрита натрия непрерывно подаётся в реакторную системы диазотирования с камерами смешения диффузор-конфузорного типа 66 и дозируется в реакторную систему и циклического типа 6а. Полученный диазораствор подаётся в накопительную емкость 9.
Для проведения стадии азосочетения и получения азопигмента применяется реакторная система азосочетания трубчатого типа 7, в которую подаются диазосотавляющая, азосоставляющая (2-нафтол), щелочной агент (раствор соды) и наполнитель для образования кристаллов пигмента, причём растворы диазосоединения и соды распределяются по длине реактора. Для приготовления растворов азосоставляющей, щелочного агента и раствора наполнителя предусмотрены емкости 8, 10 и 11 соответственно. Диазосоставляющая подаётся на фильтр 12 для освобождения от диазосмол перед подачей в реактор азосочетания.
