Введение к работе
Актуальность проблемы. Суиесгзувдпм мнсизассортпмеЕтыым производствам малотоннажной химии (синтетических красителе», лакокрасочных материалов, реактивов, особо чистых вецесгз л др.) присущ: существенные не достатки, обусловленные использованием совмещенных периодически; ХТО о хесткси структурой. Повышение эффективности использования материальных и энергетически ресурсов, капитальных вложений, быстро изменяшзяся потребность общества в высококачественной ігродукідта малотскнзяяои химии визвали необходимость создания нового класса ко,:пко-технологических установок - гибких зето-кзтизкрованкых производственных систем (ГАЛС) химического ПрС^ІЛЯ.
ГАЛС химического профиля отличаются прішпипиально ново? организацией жогоа с сортиментного производства, оптимально сочетающей непрерывные и периодические процессы; всгмзжн_етъ:о оперативной перенастройки установки на новые технологические процесса з связи с требуемым изменением ассортимента выпускаемой продукте:; нсвьс.пі конструкциями аппаратов с легко перестраиваемой структурой, обладающими заданными статическими- и динамическими характеристиками для каждой альтернативной структуры аппарата и о^зеггэчпзенг.ая выполнение технологических условий с гарантированной вероятностью.
Теоретическое обоснование и экспериментальная проверка предложенных в диссертации алгоритмов синтеза гибких автоматизированных установок производства синтетических красителеЗ (ззопкгмечтев) имеет актуальное научное и народно-хозяйственное значение.
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с Косрдина-цпоным планок научно-исследовательских работ РАН по направлению 2.27. "Теоретические основы химической технологии'' на 1991 - 1995 г.г. (разд. .27.5.2. Моделирование химических процессов 7 реакторов, разд. 2.27.5.5. Создание реакторов для химических процессов) и планом основных научных работ ТИХМз с бкдкетным финансированием по теме Зг/91 "Разработка теоретических основ расчета и конструирования аппаратов к технологических узлов гибка звтекэтизпрозан-кых установок химических и микробиологических производств".
Цель габоты. Пельп настоящей работы является обобщение научных достижении и разработка на их базе алгоритмов синтеза гибких реакторных систем тонкого органического синтеза, создание и исследование эффективности іувкщіснироваязй пилотных и опытно-промышленных образцов гибких автоматизированных установок производства синтетических красителей.
Для достикения указанной цели были поставлены и решены следуйте задачи:
разработка алгоритмов оптимального проектирования аппаратурного оформления реакторных отделений гибких автоматизированных установок производства синтетических красителей",
построение математических описаний модулей гибких реакторных систем диазотированкя и азосочетания;
проектирование и экспериментальные исследования гибких пилотных установок синтеза азопигментов по непрерывной технологии;
разработка блочно-модульного реакторного оборудования с заранее заданными статическими и дкнамичоскими характеристиками для опытно-промышленной гибкой установки синтеза азопигментов;
проектирование, создание и анализ функционирования опытно-промышленной гибкой установки непрерывного синтеза азопигментов.
Методы исследований. В работе использованы методы математического моделирования, теории исследования операций, теории планирования эксперимента и математической статистики, теории оптимизации и различные методики инструментальных исследований.
Научная новизна. Разработаны алгоритм оптимального проектировании гибких многоассортмментных реакторных систем тонкого органического синтеза с заданными статичесю-яі и динамическими свойствами, обеспечивающих выполнение технологических условий с гарантированной вероятностью.
Выполнены экспериментальные исследования статических решмов процессов диазотирования и азосочетания, осуществляемых в блочно-модульшх реакторных системах пилотной установки.
Создан альбом математических моделей ряда модулей гибких реакторных систем дказотировения и взосочвтания: "царга-тарелка", "труба-расширитель", "колонна с малым диаметром".
Синтезированы олочно-модульные реакторные системы диазотиро-вания и азосочетания, используемые в ГАЛС производства азопигментов промышленного масштаба.
Практическая значимость определяется решением вехсной народнохозяйственной задачи синтеза гибких многоассортименткых установок (с заранее заданными статическими и динамическими свойствами) производства азопигментов.
Принципы организации ГАНС химического профиля с применением управляемых коммутационных центров и радиального размещения оборудования могут быть использованы при создании высокоэффективных
многоассортиментдах производств малотоннажной химии.
Алгоритм многокритериального синтеза технологических аппаратов, обэспечивакщих выполнение технологических условий с гарантированной вероятностью, целесообразно использовать в практике проектирования химико-технологических объектов.
Предложенные в работе блочно-модульные и секционированные типы многоассортимектных реакторных систем циазотирования и азосоче-тания успешно проверены в оіштно-Гфомншленннх условиях и действующем производстве азопигмэЕтов и могут быть распространены на другие установки органического синтеза.
Реализация -результатов работы. Результаты теоретических и экспериментальных работ при непосредственном участім автора внедрены в Тамбовском АО "Пигмент''.
Практическое внедрение огатно-прсмпялэнннх образцов гибких реакторных систем диазотирования и азосочетанкя б производстве азопигментоз подтвердило правильность осноблых конструктивных и технологических решений, принятых при их разработке. Пигменты, полученные в ГАПС по непрерывной технологии, не уступают та колористическим параметрам мировым образцам.
Экономический эффект нарастающим итогом (в ценах и условиях по состоянию на I.01.91 г.) от Енедрения ГАПС синтеза азопигмектов іалого лакокрасочного, алого концентрированного, келтого светопрочного) в динамике до 1995 г. исчисляется 16,142 млн.руб.
Результата исследований широко используются в учебном процессе по подготовке инженеров-механиков специальности 17.05.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 1-ой региональной научно-технической конференции "Проблемы химии и химической технологии Центрального Черноземья Российской Федерации" (г.Липецк, 1993г.), 8-ой Всероссийской конференции "Матемзтичесі.ле методы в химии" (г.Тула, 1993 г.), научно-технических конференциях ТИХМа (1990 - 1992 г.г.).
Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в 5 публикациях.
Объем работы. Диссертационная работа состоит Ио введения, пяти глав, выводов, списка используемой литературы и приложений.